任衛(wèi)峰

（西山晉興能源有限責(zé)任公司斜溝煤礦，山西 興縣 033602）

·技術(shù)經(jīng)驗(yàn)·

7 000m工作面貫通測(cè)量技術(shù)研究與應(yīng)用

任衛(wèi)峰

（西山晉興能源有限責(zé)任公司斜溝煤礦，山西 興縣 033602）

18503工作面是斜溝煤礦建礦以來最長的一個(gè)工作面。針對(duì)該工程，通過使用GPS衛(wèi)星定位技術(shù)、陀螺經(jīng)緯儀定向技術(shù)優(yōu)化測(cè)量方案，確保了18503工作面的順利安全貫通，可為今后類似工程貫通測(cè)量提供借鑒。

貫通測(cè)量；GPS聯(lián)測(cè)；陀螺定向；優(yōu)化

1 工程概況

西山晉興能源公司斜溝煤礦為高產(chǎn)高效礦井，均為大走向工作面，其中18503工作面最長。工作面設(shè)計(jì)參數(shù)：材料巷長7 163 m，皮帶巷長7 244m，傾向長294．6 m。由于缺乏大走向工作面的貫通測(cè)量經(jīng)驗(yàn)，為了保證能最終精確貫通，必須選擇合理的測(cè)量方案，及時(shí)研究、分析該工程的特點(diǎn)和難點(diǎn)，有針對(duì)性地采取提高測(cè)量精度的措施。

2 貫通測(cè)量導(dǎo)線布設(shè)

2．1 平面測(cè)量

1）地面部分及聯(lián)系測(cè)量。

斜溝煤礦近井點(diǎn)坐標(biāo)，由山西地科勘察有限公司采用NGS-9600型全球定位儀GPS測(cè)定。平面坐標(biāo)系統(tǒng)采用1954年北京坐標(biāo)系統(tǒng)。原始起算點(diǎn)為國家三等控制點(diǎn)“邊草角”、“前焉”及四等控制點(diǎn)D40，采用GPS三角網(wǎng)測(cè)至近井點(diǎn)JJ01、JJ02、JJ03。

測(cè)定陀螺定向邊JJ01-JJ02，以JJ01-JJ02為起始，經(jīng)過副平硐、集中材料下山、集中回風(fēng)下山形成閉合，布設(shè)井下5″級(jí)基本控制導(dǎo)線。

2）井下部分。

井下以5″級(jí)基本控制導(dǎo)線B16-B5為起始，測(cè)至15采區(qū)皮帶下山到18503皮帶巷陀螺定向邊3-5。以陀螺定向邊3-5為起始，開始18503工作面的開掘測(cè)量工作。

2．2 高程測(cè)量

1）地面高程及導(dǎo)入高程。高程是以四等控制點(diǎn)D40的高程為起算數(shù)據(jù)，采用光電測(cè)距高程導(dǎo)線施測(cè)，各項(xiàng)都按規(guī)范要求進(jìn)行。

2）井下高程。井下導(dǎo)線全部采用三角高程測(cè)量。

3 貫通測(cè)量工作及所采取的技術(shù)措施

3．1 加強(qiáng)對(duì)測(cè)量資料的檢查審核

18503 工作面貫通工程是斜溝煤礦首個(gè)貫距達(dá)到萬米以上的特大型貫通工程。該工程涉及的資料較多，而且工程施工時(shí)間較長。各項(xiàng)測(cè)量資料必須準(zhǔn)確、可靠，才能最終精確貫通。因此，該工程在施工前，對(duì)所涉及到的原始資料及測(cè)點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)地檢查和復(fù)核，確保原始資料的可靠性。工程開工后，所有測(cè)量資料錄入計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，并與人工計(jì)算進(jìn)行對(duì)算，保證測(cè)量資料的準(zhǔn)確性。

3．2 貫通精度的主要因素

分析影響貫通精度的因素，采取相應(yīng)的措施，減少測(cè)量誤差的累積。測(cè)量攻關(guān)小組分析了此項(xiàng)測(cè)量工程中可能遇到的困難，認(rèn)為線路長、測(cè)站多帶來的測(cè)角誤差是影響貫通精度的主要因素。因此，采用加測(cè)陀螺定向的方法減小測(cè)角誤差的累積，從而提高貫通測(cè)量導(dǎo)線的精度。

3．3 優(yōu)化貫通測(cè)量方案

如果一次性整體貫通，使用現(xiàn)有的儀器設(shè)備，按照常規(guī)的測(cè)量方法，經(jīng)過嚴(yán)密的貫通誤差預(yù)計(jì)，預(yù)計(jì)貫通誤差為±0．756 m，結(jié)果滿足不了生產(chǎn)和《煤礦測(cè)量規(guī)程》的要求。通過對(duì)原測(cè)量方案進(jìn)行研究，將整體貫通改為局部貫通，逐級(jí)控制，并加測(cè)陀螺定向。根據(jù)18503工作面施工的特點(diǎn)，以間距1 500～2 000 m的中切，將18503工作面分為4個(gè)貫通。對(duì)4個(gè)貫通分別進(jìn)行貫通誤差預(yù)計(jì)后，預(yù)計(jì)誤差基本都在±0．110 m以內(nèi)。經(jīng)過嚴(yán)密的計(jì)算和多方論證，認(rèn)為此方案可行。具體方案如下：

1）以18503皮帶巷陀螺定向邊3-5為起始，先施工一中切至二中切段，貫通后進(jìn)行閉合測(cè)量，形成7″級(jí)閉合導(dǎo)線。

2）以平差資料為起始，施工二中切至三中切段，貫通后進(jìn)行閉合測(cè)量，使一中切至三中切形成7″級(jí)閉合導(dǎo)線。

3）以平差資料為起始，施工三中切至四中切段，貫通后進(jìn)行閉合測(cè)量，使一中切至四中切形成7″級(jí)閉合導(dǎo)線。

4）以平差資料為起始，施工四中切至切割段，最后在設(shè)計(jì)貫通點(diǎn)貫通，貫通后進(jìn)行閉合測(cè)量，使18503工作面形成整體閉合導(dǎo)線，精度達(dá)到7″級(jí)，達(dá)到生產(chǎn)和《煤礦測(cè)量規(guī)程》的要求。

18503工作面縮略圖見圖1。

圖1 18503工作面縮略圖

4 貫通精度

1）工程的允許偏差。根據(jù)生產(chǎn)需要和《煤礦測(cè)量規(guī)程》規(guī)定，要求：貫通點(diǎn)橫向偏差在±0．5 m以內(nèi)，貫通點(diǎn)的高程偏差在±0．2 m以內(nèi)。

2）貫通工程的實(shí)際偏差。最終貫通后，實(shí)測(cè)中心偏差0．186 m。整體平差后：方位閉合差fβ= -1′33″，fx=-0．404 m，fy=-0．455 m，導(dǎo)線相對(duì)閉合差1／24 278，高程閉合差fh=-0．018 m，貫通結(jié)果完全滿足生產(chǎn)使用要求。

5 貫通測(cè)量方法

1）采用測(cè)回法進(jìn)行觀測(cè)，每站采用一次對(duì)中，兩個(gè)測(cè)回，獨(dú)立測(cè)量兩次。測(cè)角時(shí)，必須用三絲法觀測(cè)線繩，觀測(cè)中水準(zhǔn)氣泡，偏離不得超過一格。

2）測(cè)角限差要求：同一測(cè)回間半測(cè)回互差不超過12 s，兩測(cè)回間互差不超過10 s，兩次對(duì)中測(cè)回間互差不超過15 s。如果超過以上要求，必須進(jìn)行重新觀測(cè)。

3）測(cè)距限差：導(dǎo)線點(diǎn)之間測(cè)距采用架棱鏡正反測(cè)，兩次所測(cè)平距不超過3 mm。

4）三角高程測(cè)量：儀器和目標(biāo)高在開始前和結(jié)束用小鋼尺各量一次，取其平均值精確到毫米，兩次較差不大于5 mm時(shí)，取平均值作為丈量結(jié)果，相鄰兩點(diǎn)往返高差應(yīng)不大于10 mm+0．3 mm×L（L為導(dǎo)線水平邊長，m）。

5）由于機(jī)械化施工巷道，掘進(jìn)速度快，使用激光指向儀給定巷道中線，每掘進(jìn)50～130 m用全站儀標(biāo)定巷道方位一次，既方便了施工，又提高了延線精度，保證了工程質(zhì)量。

6）每次平差時(shí)，將邊長化算到高斯投影面及水準(zhǔn)面進(jìn)行投影改正。

7）用計(jì)算機(jī)處理測(cè)量數(shù)據(jù)。

6 貫通測(cè)量工作的綜合評(píng)述

18503 工作面實(shí)際貫通距離為14 772 m，導(dǎo)線長度地面加井下共有20 000多m，測(cè)角誤差對(duì)貫通影響最大。盡管這次貫通精度不錯(cuò)，但是從這次貫通測(cè)量情況來看，以后在貫通測(cè)量中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1）注意原始資料的可靠性，起算數(shù)據(jù)應(yīng)準(zhǔn)確無誤。

2）各項(xiàng)測(cè)量工作都要有可靠的檢核，要進(jìn)行復(fù)測(cè)復(fù)算，防止產(chǎn)生誤差。

3）注意各導(dǎo)線環(huán)之間的聯(lián)系及改算，減小誤差的傳遞。

4）巷道掘進(jìn)過程中，要及時(shí)進(jìn)行測(cè)量和填圖，并根據(jù)測(cè)量成果及時(shí)檢查和調(diào)整巷道的掘進(jìn)方向和坡度。

5）巷道貫通后，及時(shí)測(cè)閉合并進(jìn)行平差。

7 結(jié) 語

布設(shè)大走向工作面，不僅可以提高回采率，還能減少搬家倒面的次數(shù)，實(shí)現(xiàn)高度集中生產(chǎn)，為企業(yè)創(chuàng)造較好的經(jīng)濟(jì)效益。隨著高產(chǎn)高效礦井的發(fā)展，斜溝井田地質(zhì)構(gòu)造簡單，無大的斷層、巖漿巖、陷落柱分布，適合設(shè)計(jì)大走向工作面。18503工作面的順利貫通，可為今后類似工程貫通測(cè)量提供借鑒。

［1］ 于喜東．礦山測(cè)量工［M］．北京：煤炭工業(yè)出版社，2005：318-326．

［2］ 張國良．礦山測(cè)量學(xué)［M］．徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001：134-159．

［3］ 李天河．礦山測(cè)量［M］．北京：煤炭工業(yè)出版社，2004：138-218．

Research and Application on Holing through Survey Technology in Seven Kilometers Working Face

Ren Wei-feng

18503 working face is the longest working face since Xiegou coal mine was built．According to the engineering，through the use of GPS satellite positioning technology and gyro theodolite orientation technology，the measurement scheme is optimized．It ensures18503 working face holes smoothly and safely．The experience for similar projects about holing through survey in the future can be provided．

Holing through survey；GPS conjunction；Gyro orientation；Optimization

TD175

B

1672-0652（2013）09-0055-02

2013-06-03

任衛(wèi)峰（1985—），男，山西鄉(xiāng)寧人，2006年畢業(yè)于山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，工程師，主要從事礦山測(cè)量工作（E-mail）419996394＠qq．com