范鵬凱

（潞安集團(tuán)古城煤礦，山西 長治046100）

大型礦井的存在為我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和區(qū)域民生的穩(wěn)固保障提供了重要作用，而礦井巷道貫通測量方法作為大型礦井巷道測量的重要類別，貫通測量方法的科學(xué)性、合理性與精確度直接關(guān)系到大型礦井的合理開發(fā)。然而，根據(jù)我國相關(guān)數(shù)據(jù)信息，我國絕大部分大型礦井巷道貫通測量方法在一定程度上都存在著測量精度不滿足測量要求這一突出問題，因此，大型礦井巷道貫通測量方法技術(shù)流程的改進(jìn)和測量準(zhǔn)確度的提升勢在必行。在此背景下，對大型礦井巷道貫通測量方法的深入探討與剖析，對其測量工藝流程進(jìn)行合理分解，研究大型礦井巷道貫通測量方法誤差原因并提出針對性控制措施，也就具備了重要理論意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

1 礦井巷道貫通測量的意義

首先，大型礦井巷道貫通測量有助于礦井工程成本費(fèi)用的節(jié)約和工程進(jìn)度的合理保證。大型礦井巷道貫通測量數(shù)據(jù)精確度越高，越能加快礦井工程的地下掘進(jìn)速度，使大型礦井多個(gè)需要相互貫通、相互連接的巷道能快速聯(lián)通，不斷縮小大型礦井地下建設(shè)周期，確保工程項(xiàng)目進(jìn)度符合預(yù)期目標(biāo)，節(jié)省企業(yè)的成本費(fèi)用支出。另一方面，大型礦井巷道貫通測量有助于保證工程施工安全。在礦井施工過程中，巷道的貫通測量數(shù)據(jù)精確與否直接影響著工程項(xiàng)目施工的順利與否，及其安全保障措施計(jì)劃方案的制定。巷道貫通測量精確度的不足，很容易造成地下礦井巷道與巷道之間的不精確連接，甚至是導(dǎo)致巷道與巷道之間有較大的分離偏差，造成大型礦井巷道掘進(jìn)安全事故的頻頻發(fā)生，因此，在整個(gè)大型礦井巷道貫通測量工作中，測量技術(shù)人員必須保證貫通測量數(shù)據(jù)的精確度與合理性。

2 礦井巷道貫通測量方法

2.1 井下平面導(dǎo)線測量

井下平面導(dǎo)線測量方法是目前所有大型礦井巷道貫通測量方法中應(yīng)用最為廣泛的重要測量方式，具體應(yīng)用往往包括主輔點(diǎn)菱形導(dǎo)線法、主輔點(diǎn)四邊形導(dǎo)線法和環(huán)形導(dǎo)線法三大類。其中，主輔點(diǎn)菱形導(dǎo)線法如圖1所示。在三種井下平面導(dǎo)線測量方法的實(shí)際施工過程中，需要增加輔助性的導(dǎo)線點(diǎn)，借助導(dǎo)線點(diǎn)布設(shè)位置。導(dǎo)線點(diǎn)往往設(shè)定在靠近大型礦井貫通測量方法的主控制線附近，利用全站儀精確測量主控制線和輔助線導(dǎo)線之間的距離大小。在大型礦井巷道貫通測量過程中，利用菱形或四邊形導(dǎo)線法進(jìn)行測量是將四個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)連接成菱形或四邊形，環(huán)形導(dǎo)線法則是利用強(qiáng)制歸心裝置設(shè)定環(huán)形導(dǎo)線法測量過程中的所有導(dǎo)線點(diǎn)，在確保環(huán)形導(dǎo)線法測軸線數(shù)據(jù)精確度的基礎(chǔ)上進(jìn)行測量。

圖1 主輔點(diǎn)菱形導(dǎo)線法

2.2 礦井聯(lián)系測量

大型礦井巷道聯(lián)系測量方法是依托于定向法原理，選取某一礦井或某兩個(gè)礦井作為聯(lián)系測量的定向基礎(chǔ)，確定礦井起始坐標(biāo)、起始高程和起始方位角等參數(shù)信息，進(jìn)而將地面參數(shù)數(shù)據(jù)和大型礦井井下參數(shù)數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)，以地面測量的參數(shù)數(shù)據(jù)為依托，計(jì)算出大型礦井井下基準(zhǔn)點(diǎn)的平面坐標(biāo)、平面高程和平面方位角等原始數(shù)據(jù)。

2.3 地表平面導(dǎo)線測量

在利用地表平面導(dǎo)線法對巷道進(jìn)行貫通測量時(shí)，應(yīng)將貫通測量觀測地點(diǎn)選取在大型礦井上方所對應(yīng)的靠近礦井井點(diǎn)的某一位置。該位置必須具備數(shù)據(jù)觀測便捷和數(shù)據(jù)分析合理等基本原則，視野良好，地勢平穩(wěn)，確保觀測人員能合理確定后續(xù)觀測數(shù)據(jù)。同時(shí)，利用地表平面導(dǎo)線測量大型礦井?dāng)?shù)據(jù)信息的各測點(diǎn)之間的高程信息和位置誤差設(shè)計(jì)必須符合規(guī)范要求，可根據(jù)精度目標(biāo)提前計(jì)算出各測點(diǎn)高程和位置誤差的允許范圍，在觀測點(diǎn)位置科學(xué)確定后，應(yīng)在各觀測點(diǎn)之間設(shè)置導(dǎo)線網(wǎng)，將觀測點(diǎn)與周圍觀測點(diǎn)三角連接，最后借助三角網(wǎng)法對大型礦井巷道的各觀測點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行連接測量。

3 巷道貫通測量工藝及誤差分析

3.1 貫通測量工藝流程

大型礦井巷道貫通測量作為礦井測量的重要內(nèi)容和關(guān)鍵工序，礦井巷道貫通測量所涉及的工作范圍較廣，具備較高的專業(yè)技術(shù)要求和人員技能需要，因此，大型礦井巷道貫通測量過程中應(yīng)制定盡可能明晰的施工計(jì)劃，根據(jù)科學(xué)的施工工藝流程對各施工工序與施工步驟進(jìn)行合理規(guī)范，避免礦井巷道貫通測量誤差的不斷積累。通常情況下，礦井巷道貫通測量工藝流程主要包括準(zhǔn)備工作、幾何要素計(jì)算、貫通位置與時(shí)間確定、延長與核實(shí)巷道腰線中線四大步驟。就計(jì)算幾何要素問題而言，大型礦井巷道貫通測量需要坡度、方位角、傾角、中心線位置、指向角大小等諸多幾何要素，而在該類型幾何要素計(jì)算過程中，應(yīng)針對礦山類別實(shí)際與礦山所處地理?xiàng)l件、地質(zhì)情況等，科學(xué)選擇計(jì)算方法，保證幾何要素計(jì)算結(jié)果的精確度與合理性。

3.2 測量數(shù)據(jù)誤差分析

大型礦井巷道貫通測量誤差數(shù)據(jù)的存在，直接影響礦井巷道后續(xù)施工和最終測量數(shù)據(jù)精確度，因此，提高礦井貫通測量數(shù)據(jù)精度是礦井地下工程施工的必備要素。通常情況下，利用井下平面導(dǎo)線測量、礦井聯(lián)系測量、地表平面導(dǎo)線測量等方式所測的井下巷道貫通測量數(shù)據(jù)誤差往往集中于三大方面。首先是受地表變化因素影響的測量數(shù)據(jù)與計(jì)劃數(shù)據(jù)之間的偏差。其次是各類型貫通測量方法在測量過程中，由于導(dǎo)線長度選擇不合理，測量工作人員根據(jù)導(dǎo)線法或其他設(shè)備儀器測量貫通數(shù)據(jù)時(shí)造成誤差的不斷積累，使最終測量數(shù)據(jù)與預(yù)期數(shù)據(jù)之間偏離較大。最后，定向測量方法所選取的定向與投點(diǎn)方向也是造成礦井巷道貫通測量誤差出現(xiàn)的重要原因。

4 提高巷道貫通測量精度的控制措施

大型礦井巷道貫通測量精度影響因素多種多樣，施工人員專業(yè)素養(yǎng)、儀器設(shè)備實(shí)際精度、礦井巷道貫通測量方案等都是直接關(guān)系巷道貫通測量精確度的重要原因。因此，可從以下幾方面不斷提高大型礦井巷道貫通測量數(shù)據(jù)精確度。首先，應(yīng)明確測量誤差不可消除但可減小的性質(zhì)。在巷道貫通測量過程中，可結(jié)合礦井實(shí)際情況，以技術(shù)理論和經(jīng)濟(jì)行為分析制定更加合理的礦井巷道貫通測量方案，不斷提高技術(shù)工作人員對礦井測量誤差影響因素的分析，針對性地優(yōu)化相對應(yīng)的施工環(huán)節(jié)。其次，可構(gòu)建專用的大型礦井地面控制網(wǎng)。由于礦井開發(fā)范圍的不斷擴(kuò)大造成原有地面控制點(diǎn)在外在地表環(huán)境變化下的變化，使基準(zhǔn)數(shù)據(jù)參考性減弱，因此，可借助構(gòu)建專用地面控制網(wǎng)的方式，保證地下礦井巷道貫通測量數(shù)據(jù)精度。最后，可借助提升井下導(dǎo)線測量精度的方式縮小巷道貫通測量誤差。

5 結(jié)語

巷道貫通測量數(shù)據(jù)信息的精確直接關(guān)系著大型礦井巷道安全和施工安全，關(guān)系著礦山的合理開發(fā)和安全高效。一般而言，大型礦井巷道貫通測量誤差影響因素主要表現(xiàn)為地表連接誤差、井下導(dǎo)線測量誤差和定向誤差等諸多類別。因此，可不斷優(yōu)化大型礦井巷道測量方案，提升測量工作人員專業(yè)素養(yǎng)，構(gòu)建專用地面控制網(wǎng)，不斷提高測量定向質(zhì)量等，以此不斷縮小大型礦井巷道貫通測量誤差，進(jìn)而為巷道施工安全做鋪墊。