摘要：貫通測(cè)量是礦山測(cè)量的重要組成部分，本文以某礦主井與副斜井的貫通測(cè)量為例，設(shè)計(jì)了礦井定向測(cè)量方案和礦井高程測(cè)量方案，并對(duì)高程測(cè)量方案進(jìn)行了比選，確定了最優(yōu)方案。本文的探討對(duì)于礦井貫通測(cè)量實(shí)踐具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：礦山測(cè)量貫通測(cè)量礦井定向高程導(dǎo)入

礦山測(cè)量是煤礦生產(chǎn)建設(shè)的一部分，而貫通測(cè)量則是礦山測(cè)量工作中的重要組成，其關(guān)系到礦井巷道是否可以順利貫通，因此對(duì)于礦井建設(shè)、生產(chǎn)推進(jìn)極其重要。在貫通測(cè)量時(shí)，礦山測(cè)量人員主要是保證巷道掘進(jìn)位置與設(shè)計(jì)位置一致，并保證沿著設(shè)計(jì)的方向掘進(jìn)，使巷道貫通后在相遇處的偏差符合規(guī)定限差。這就給礦山測(cè)量人員提出了很高的要求，要求其在測(cè)量工作中要做到認(rèn)真對(duì)待，測(cè)量與計(jì)算均應(yīng)一絲不茍。如果巷道貫通后在相遇處偏差超限，輕則調(diào)整巷道走向與坡度，重則巷道報(bào)廢，甚至于因貫通誤差造成人員傷亡等重大生產(chǎn)安全事故，給國(guó)家與企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失。針對(duì)巷道貫通測(cè)量，眾多的技術(shù)人員做了相應(yīng)的探討與實(shí)踐，對(duì)指導(dǎo)貫通測(cè)量工作更好的開(kāi)展提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)，也為礦山測(cè)量技術(shù)發(fā)展提供了有益的探索。

1 項(xiàng)目概況

某礦因連年高強(qiáng)度開(kāi)采，井田內(nèi)采空區(qū)面積不斷擴(kuò)大，為了保障井下作業(yè)安全，需增加巷道內(nèi)的通風(fēng)，為此，決定將主井與副斜井進(jìn)行貫通。為加快該工程進(jìn)度，經(jīng)項(xiàng)目研究后決定采取兩井同時(shí)以全斷面相向掘進(jìn)的方法施工。經(jīng)井下測(cè)量后巷道全長(zhǎng)5836m，其中尚未掘進(jìn)部分的長(zhǎng)度為1886m，根據(jù)兩井的掘進(jìn)速度，經(jīng)計(jì)算決定在距離主井1604m處的k點(diǎn)處相遇貫通。礦井地質(zhì)情況良好，施工巷道所在巖層地質(zhì)情況簡(jiǎn)單，圍巖穩(wěn)定，地壓不明顯，所采用的支護(hù)方式為噴漿。

2 礦井定向測(cè)量方案

2.1 一井定向測(cè)量方案 礦井定向一般分為一井定向和兩井定向，本次工作中主井采用一井定向來(lái)實(shí)現(xiàn)井上下平面坐標(biāo)聯(lián)系。在主井內(nèi)豎向投下兩根鋼絲，兩鋼絲之間距離3.0m，下掛垂球，以水或油使其穩(wěn)定，選井下一點(diǎn)后視近井點(diǎn)。地面上以5秒導(dǎo)線施測(cè)連接導(dǎo)線，同時(shí)在井下布設(shè)7秒導(dǎo)線連接。連接方法具體為：由于在兩根鋼絲A、B點(diǎn)處不能架設(shè)測(cè)量?jī)x器，因此直接實(shí)現(xiàn)定向連接不可能。可以選井上下的連接點(diǎn)G3與1，在井上下形成以AB為公共邊的連接三角形ABG3和AB1。通過(guò)連接三角形的平面投影，我們可以知道，當(dāng)已知G2點(diǎn)的坐標(biāo)、G2-G3邊的方位角、地面三角形的三個(gè)內(nèi)角和邊長(zhǎng)時(shí)，就可以以導(dǎo)線測(cè)量的計(jì)算方法算出A、B點(diǎn)在地面坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo)值，同時(shí)得到AB連線的方位角。之后，測(cè)定連接角，再以導(dǎo)線推算方式計(jì)算出導(dǎo)線邊起始邊1-2的方位角及1點(diǎn)的坐標(biāo)。

生產(chǎn)中，選擇井上下連接點(diǎn)時(shí)應(yīng)符合以下要求：①點(diǎn)G3與G2及點(diǎn)1與2應(yīng)彼此通視，且G3-G2和1-2的長(zhǎng)度應(yīng)該盡量大于20m。當(dāng)G3-G2邊小于20m時(shí)，在G3點(diǎn)進(jìn)行水平角觀測(cè)，每次觀測(cè)時(shí)儀器應(yīng)對(duì)中三次，并且對(duì)中時(shí)應(yīng)將照準(zhǔn)部的位置變換120°，消除度盤刻畫(huà)不均差；②為了構(gòu)成比較有利的延伸三角形，設(shè)置點(diǎn)位時(shí)應(yīng)盡可能的將G3與1設(shè)在AB延長(zhǎng)線上，同時(shí)要求延伸三角形的銳角盡可能的小于2°，提高連接效果；③點(diǎn)G3和1適當(dāng)?shù)乜拷x其最近的鋼絲。

2.2 陀螺定向測(cè)量方案 為了控制貫通中導(dǎo)線方位的誤差，提高貫通精度，應(yīng)在導(dǎo)線邊上加測(cè)陀螺邊，以測(cè)得的真方位角檢核該邊的坐標(biāo)方位角。經(jīng)對(duì)比后選擇索佳全站儀式陀螺儀－GP1X在主井中進(jìn)行陀螺邊定向，用于未知測(cè)站坐標(biāo)條件下的真北方位定向。全站式陀螺儀是地下或狹窄環(huán)境中進(jìn)行測(cè)量與放樣的理想設(shè)備，索佳GP1X由手動(dòng)型GP1陀螺儀和SET X全站儀組合而成，真北方位測(cè)定精度小于20秒；平均定向測(cè)量時(shí)間約20分鐘；出眾的輕便、機(jī)動(dòng)性能使其無(wú)需使用特型的笨重三腳架；特別安裝陀螺定向測(cè)量的機(jī)載程序；新開(kāi)發(fā)的遙控器DLC1，使定向測(cè)量的操作更加方便；測(cè)定真北方向后，在全站儀中自動(dòng)計(jì)算并設(shè)定坐標(biāo)方位角；SET X能抵御惡劣的測(cè)量環(huán)境，其IP65的防塵防水等級(jí)，在目前Win CE全站儀中具有最高水平；可提供4個(gè)等級(jí)的測(cè)角精度。

陀螺定向測(cè)量工作由三部分組成：①通過(guò)礦井的立井，以鋼絲掛垂球的方式向待定向巷道實(shí)現(xiàn)投點(diǎn)；②以連接三角形實(shí)現(xiàn)井上、下連接測(cè)量，完成定向與平面坐標(biāo)導(dǎo)入；③在井下基本控制導(dǎo)線的起始邊上用陀螺全站儀GP1X進(jìn)行陀螺定向。a投點(diǎn)。立井的井筒較深、加之淋水、塵霧等影響，選擇采用鋼絲投點(diǎn)。為了提高投點(diǎn)效率，盡可能少占井筒，將鋼絲布設(shè)在管子間，采用單重穩(wěn)定投點(diǎn)。b連接。地面連接：在G2點(diǎn)安置測(cè)量?jī)x器與垂球線A進(jìn)行連接，其測(cè)角、量邊精度按《煤礦測(cè)量規(guī)程》執(zhí)行。井下連接：由陀螺定向邊1-2起敷設(shè)或15秒級(jí)導(dǎo)線至2、1點(diǎn)。在1點(diǎn)架儀器與垂球線A的穩(wěn)定位置連測(cè)，連接精度要求同15″導(dǎo)線。井上、下連接導(dǎo)線與垂球線A的連接都應(yīng)獨(dú)立進(jìn)行兩次，其最大相對(duì)閉合差對(duì)地面二級(jí)導(dǎo)線不大于1/10000。c定向。在選定的起始邊1-2上用陀螺全站儀－GP1X以逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法進(jìn)行陀螺定向，經(jīng)真方位角與坐標(biāo)方位角轉(zhuǎn)換求出該邊的坐標(biāo)方位角α。

3 礦井高程測(cè)量方案

3.1 地面高程測(cè)量方案 為了統(tǒng)一井上、下高程系統(tǒng)，在每個(gè)井口附近設(shè)立不少于兩個(gè)井口高程基點(diǎn)，其高程應(yīng)盡可能從不低于四等的已知水準(zhǔn)點(diǎn)起，按四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求測(cè)定。在丘陵和山區(qū)難以布設(shè)水準(zhǔn)路線時(shí)，可用三角高程測(cè)量方法測(cè)定，但應(yīng)使高程基點(diǎn)的高程中誤差不超過(guò)±3cm。

3.1.1 水準(zhǔn)測(cè)量方案。水準(zhǔn)路線一般有閉合路線、附和路線和支水準(zhǔn)路線。測(cè)量高程基點(diǎn)的水準(zhǔn)路線可布設(shè)成附（閉）合路線、高程網(wǎng)或支水準(zhǔn)路線。其中，除支水準(zhǔn)路線必須往返觀測(cè)外，其余均可只進(jìn)行單程測(cè)量。在本次設(shè)計(jì)中地面高程測(cè)量路線與導(dǎo)線布設(shè)路線一致。

3.1.2 三角高程測(cè)量方案。三角高程測(cè)量多用于丘陵和山區(qū)，本次設(shè)計(jì)中地面高程測(cè)量路線與導(dǎo)線布設(shè)路線一致，使用徠卡TC401型全站儀進(jìn)行三角高程測(cè)量。

3.2 導(dǎo)入高程測(cè)量方案

3.2.1 長(zhǎng)鋼絲法方案。主井為立井，長(zhǎng)鋼絲法投入標(biāo)高較為方便可行。施測(cè)時(shí)將鋼絲纏在小絞車上，懸掛5kg垂球經(jīng)井筒緩慢下放至巷道水平處，確定自由懸掛后換上重砣。井上下各安置水準(zhǔn)儀分別在鋼絲上做標(biāo)記，同時(shí)井上下水準(zhǔn)基點(diǎn)上立尺讀數(shù)獨(dú)立進(jìn)行兩次。

3.2.2 光電測(cè)深法。測(cè)深可用大功率光管的光電測(cè)距儀傳遞高程，在井下安置測(cè)距儀，在井蓋上設(shè)置反射鏡，使其和井下反射鏡在同一鉛垂線上，同時(shí)井上、下各架設(shè)一臺(tái)水準(zhǔn)儀，分別在水準(zhǔn)點(diǎn)上和反射鏡上立尺讀數(shù)。

3.3 井下高程測(cè)量方案

3.3.1 水準(zhǔn)測(cè)量方案。井下水準(zhǔn)測(cè)量由已知高程點(diǎn)開(kāi)始，向未知高程點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量。為了求得各高程點(diǎn)的高程，必須實(shí)地測(cè)出各相鄰兩測(cè)點(diǎn)間的高差。井下水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，當(dāng)一段水準(zhǔn)路線段施測(cè)完畢后，應(yīng)及時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)外業(yè)觀測(cè)記錄進(jìn)行檢查，確定合格再搬站進(jìn)行下一測(cè)段的施測(cè)。為避免導(dǎo)線重復(fù)測(cè)量，井下高程點(diǎn)將使用導(dǎo)線點(diǎn)來(lái)進(jìn)行測(cè)量。

3.3.2 三角高程測(cè)量方案。根據(jù)規(guī)程規(guī)定，傾斜巷傾角超過(guò)7°不得使用幾何水準(zhǔn)測(cè)量高程，因此貫通工程中凡大于7°的斜巷均按照三角高程來(lái)測(cè)量標(biāo)高。觀測(cè)使用儀器及精度要求，儀器高及棱鏡高可用小鋼尺在觀測(cè)前及觀測(cè)后各丈量一次，兩次丈量之差不大于4mm并取平均值作為丈量結(jié)果。

3.4 高程測(cè)量擇優(yōu)方案 通過(guò)精度預(yù)計(jì)，采用可以滿足精度要求而且更加方便和快捷的三角高程法來(lái)進(jìn)行井口水準(zhǔn)點(diǎn)的建立。主井的高程控制測(cè)量按《國(guó)家水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》有關(guān)地面四等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)定執(zhí)行，四等水準(zhǔn)測(cè)量獨(dú)立進(jìn)行兩次取平均值。通過(guò)精度預(yù)計(jì)，采用精度更高更加便捷的光電測(cè)距法來(lái)進(jìn)行導(dǎo)入高程的方案執(zhí)行。井下高程測(cè)量方案使用水準(zhǔn)測(cè)量與三角高程測(cè)量結(jié)合的方案。

4 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)現(xiàn)成功貫通后，還應(yīng)進(jìn)行如下聯(lián)測(cè)工作：①坐標(biāo)的聯(lián)測(cè)：貫通后，從地面井筒中心下放鋼絲，垂球重量為

35kg，地面和井下各安置一臺(tái)2″級(jí)全站儀，水平角4個(gè)測(cè)回。②高程的聯(lián)測(cè)：從地面井筒下放鋼絲，下放時(shí)先懸掛2kg的垂球，下放到巷道水平后，懸掛5kg的垂球放置于油桶中，待鋼絲穩(wěn)定后，在井上下各安置一臺(tái)全站儀，分別測(cè)量2個(gè)測(cè)回。

貫通測(cè)量工作對(duì)于保障礦井高效生產(chǎn)意義重大，本文重點(diǎn)關(guān)注了定向測(cè)量與高程測(cè)量工作方案，而未對(duì)陀螺定向工作做詳細(xì)分析，但鑒于陀螺定向的重要性，應(yīng)在今后的工作中加以專門探討。

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作者簡(jiǎn)介：孫盛源（1984-），男，內(nèi)蒙古巴彥淖爾人，助理工程師，2007年畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)測(cè)繪工程專業(yè)，現(xiàn)在神華杭錦能源有限責(zé)任公司塔然高勒煤礦從事礦山測(cè)量工作。