宋 杰 崔 靜 李增強

（1.山東勝宏礦業(yè)有限公司，山東 濟寧 272500；2.山東龍口礦業(yè)集團 工程建設有限公司，山東 鄒城 273500；3.山東魯能菏澤煤電公司 郭屯煤礦，山東 菏澤 274000）

0 引言

張家茅灘鐵礦位于山東省汶上縣北部，行政區(qū)劃隸屬汶上縣郭倉鎮(zhèn)，南距縣城約13km、距津浦鐵路兗州火車站約40km。區(qū)內(nèi)公路四通八達，交通十分方便。礦區(qū)地勢平坦，海拔標高46.1～50.1m，北高南低。

風井位于礦區(qū)北側，距副井約942m，井筒凈直徑Φ4.5m，井深390.8m，擔負井下排風任務，為井下專用回風井。風井-340水平與副井-340水平貫通，為下一步1#、2#、3#礦體的開采和運輸創(chuàng)造條件。為了使貫通工作能夠很好地進行，特進行了礦井聯(lián)系測量工作。

根據(jù)《煤礦測量規(guī)程》、《有色金屬礦山井巷工程測量規(guī)范》的規(guī)定以及目前礦井聯(lián)系測量技術水平，張家茅灘鐵礦聯(lián)系測量采用了長鋼絲投點、長鋼尺投入標高及陀螺定向技術完成張家茅灘鐵礦風井聯(lián)系測量工作。

1 地面連接測量與投點

1.1 地面連接導線測量

在風井南面有三個E級GPS點，即ITK13、ITK14、ITK16，其坐標如表1。

表1 已知點坐標表

為了達到風井聯(lián)系測量的目的，需進行地面連接測量，測設風井投點所需的近井點。根據(jù)實際情況，使用南方靜態(tài)GPS施測了 “風井門口點”、“風井小廟前”等近井點的平面坐標，高程進行了等外水準測量，利用改變儀器高法施測。

1.2 投點設備

投點工作，在地面付井罐籠下料口安放小絞車，主要設備與指標為：

（1）鋼絲：準備600m長鋼絲一盤，直徑為1.0mm～1.8mm；

（2）絞車：一部，并將600m長鋼絲纏好，固守在井口附近；

（3）垂球：采用圓柱式垂球，共2個，每個為40kg～45kg；

（4）信號圈：檢查鋼絲垂直度；

（5）井下確定鋼絲擺動中心的簡易支架裝置。

1.3 鋼絲的下放和自由懸掛檢查

風井鋼絲是通過井口罐籠下料口下放的，由于鋼絲處于一個吊罐的空間，故處于自由懸掛狀態(tài)，長鋼尺也是從北風井罐籠下料口下放的。

地面“風井門口點”同鋼絲的連接測量，是用2″級全站儀測水平角，按三個測回施測，并用全站儀測距，各項限差均滿足要求。

2 井下連接測量

井下鋼絲的準確觀測是兩井定向的難點，本次的觀測是在風井-340m水平，井深約為380m，因此，提高井下連接測量精度是本次聯(lián)系測量的關鍵所在。在本次井下連接測量中，采用擺動觀測技術，在井筒淋水大、鋼絲擺幅大的情況下，實現(xiàn)了高精度測量，這是本次聯(lián)系測量的一項成功的技術實踐。

2.1 擺動觀測

當鋼絲下放到井底，并懸掛重錘后，根據(jù)井下條件，安置交角位于45°～135°之間的兩臺經(jīng)緯儀，并在其垂直方向分別放兩個水準尺，由于鋼絲擺動，用兩臺經(jīng)緯儀分別觀測鋼絲在兩個水準尺擺動的左右最大讀數(shù)，連續(xù)取13個讀數(shù)，取其左右平均值，作為鋼絲鉛垂狀態(tài)的位置讀數(shù)。同法進行兩次，當較差不大于1mm時，取其平均值作為最終值。

然后將鋼絲放到一邊（此時，地面應連接測量完畢），用兩臺經(jīng)緯儀在定點支架平板上標定鋼絲穩(wěn)定狀態(tài)中心，以后，以此中心進行測角和量邊。

2.2 井下連接測量

本次風井連接測量，井上下均采用2″級全站儀測角、測距。

井下水平角施測3個測回，進行往返測距。各項限差均滿足要求。

3 導入標高

3.1 長鋼尺導入標高基本原理

用長鋼尺導入標高，就是通過北風井罐籠下料口將比長的長鋼尺下放到井底，到達井底后，掛上垂球以拉直鋼尺，使其處于懸掛位置。垂球不宜太重，以5Kg為宜，本次為2.4Kg。然后井上下安置水準儀或經(jīng)緯儀，本次是井上安置S2級自動安平水準儀，井下為S2級自動安平水準儀，然后分別讀取塔尺讀數(shù)及鋼尺讀數(shù)，并記錄井上下溫度t上與 t下，本次測定為：t上=29°C，t下=26°C。 鋼尺需進行比長、溫度、拉力及自重改正。本次長鋼尺導入標高獨立進行兩次。

3.2 長鋼尺改正量計算

通過對鋼尺進行改正，求得的鋼尺第一次總的改正量為0.124m；

改變水準儀的儀器高，以同樣的方式進行了第二次改正，求得鋼尺第二次總的改正量也為0.124m；

兩次的改正量相同。

3.3 風井導入標高鋼尺改正后實長

第一次儀器高改正后視線間鋼尺長為383.583m；

第二次儀器高改正后視線間鋼尺長為383.627m。

3.4 風井井下頂板高程計算

第一次投點算得井下J1點高程為-330.098m；

第二次投點算得井下J1點高程為-330.099m；

本次測量兩次風井導入標高高程平均值為HJ1＝-330.098m，進一步，可得 HJ3＝-330.102m，HJ4＝-330.106m，HJ5＝-330.186m.

4 陀螺定向測量

4.1 已知數(shù)據(jù)

ITK14 點至 ITK13 點坐標方位角：α=95°50′35″。

4.2 各項限差要求

使用儀器是日本生產(chǎn)的索佳GP1型，標稱精度為±25″的陀螺儀，該儀器在風井井下各種工程使用中，性能穩(wěn)定，精度可靠。對照《煤礦測量規(guī)程》，各項限差如下：

（1）觀測程序：2-2-2，即下井前在地面上用兩個測回定儀器常數(shù)，風井井下定向邊用兩個測回測定陀螺方位角，上井后在地面上用兩個測回測定儀器常數(shù)；

（2）逆轉點個數(shù)：5 個；

（3）擺動中值計算：NT=（N1+N2+N3）/3；

（4）全站儀前后兩測回的方向值互差的限差為：15″；

（5）擺動中值的相鄰互差取30″，間隔互差取55″；

（6）地面儀器常數(shù)互差：取 40″；

（7）下井前后儀器常數(shù)互差：取 40″；

（8）風井井下定向邊陀螺方位角兩測回互差：取70″；

（9）相鄰逆轉點的衰減值互差為：60″；間隔逆轉點衰減互差為：75″；

（10）懸掛帶零位變動誤差應在±0.5格內(nèi)。

4.3 子午線收斂角計算

通過計算，得張家茅灘鐵礦ITK14點的子午線收斂角：γ=-0°17′8.3″

4.4 在地面已知邊上測定儀器常數(shù)

定向儀器常數(shù)的測定在已知邊“ITK14—ITK13”進行。下井前和上井后各測定了2個測回，儀器常數(shù)按下式計算。

△=A0-αT

式中：A0為已知邊的地理方位角；αT為該邊的陀螺方位角。

最后，計算得儀器常數(shù)一次測定中誤差為：

4.5 風井東西大巷定向邊上測定陀螺方位角

本次測定的是風井東西大巷巷道中“J2-J4邊”的陀螺方位角，于2012年8月28日完成。各項限差均滿足要求。所得該邊的坐標方位角為 74°32′12″。

4.6 J2-J4邊精度分析

陀螺定向邊一次測定中誤差計算：α=αT+△-γ

故陀螺定向邊一次測定中誤差：

5 結論

該次定向成果準確、可靠、精度高，定向中誤差為±3.08″，完全可作為井下7″級首級控制的起始方向,并且作為堅強邊不參加平差。

在本次井下連接測量中，采用擺動觀測技術，在井筒淋水、鋼絲擺幅大的情況下，實現(xiàn)高精度測量。以上各項測量工作于2012年8月28日完成，各項限差均滿足要求，測量精度較高，為今后井下各項工程打下了良好的基礎。

后記：風井-340水平2#巖脈已于2014年3月6日順利貫通，各項限差均符合要求。

［1］欒元重，等.地表移動與變形的動態(tài)預測方法[J].礦山測量，2003,3.

［2］張國良，等.礦山測量學[M].2版.中國礦業(yè)大學出版社，2008,10.

［3］張國良，等.陀螺經(jīng)緯儀定向[M].中國礦業(yè)大學出版社，1988.

［4］王正帥，等.聯(lián)系測量對礦井重大工程質(zhì)量的影響[J].江蘇煤炭，2004,6.

［5］王永，等.基于分形的線要素綜合數(shù)據(jù)處理方法[J].礦山測量，2009,10.

［6］任富強.冬瓜山礦床深井聯(lián)系測量方法[J].采礦技術，2008,3.

［7］王永，等.利用 Excel繪制誤差橢圓的方法[J].礦山測量，2008,12.