曹英莉，高金成

（1.煙臺(tái)黃金職業(yè)學(xué)院，山東招遠(yuǎn)265401；2.招金礦業(yè)股份有限公司，山東招遠(yuǎn)265400）

1 工程概況

某金屬礦山，隨著企業(yè)發(fā)展壯大的需要，井上下生產(chǎn)規(guī)模也需進(jìn)行擴(kuò)大，為了解決井下提升能力不足的問(wèn)題，該礦對(duì)礦井生產(chǎn)系統(tǒng)計(jì)劃進(jìn)行改擴(kuò)建。改擴(kuò)建項(xiàng)目的主體工程包括1號(hào)礦區(qū)一條豎井的施工和井下該豎井在-652m水平與2號(hào)礦區(qū)生產(chǎn)礦井-652m水平兩井間1500 多米的巷道貫通，其中豎井工程是該主體工程的關(guān)鍵工程，隨著開(kāi)采深度的增加，井下通風(fēng)不良、粉塵大，作業(yè)環(huán)境溫度，給井下巷道貫通施工帶來(lái)很大困難，所以礦部決定先施工豎井工程，以解決井下作業(yè)環(huán)境差及平巷貫通工程由于提升能力不足影響工期的問(wèn)題。

該豎井設(shè)計(jì)建在選礦廠破碎廠房附近的1號(hào)礦區(qū)，由于該礦主生產(chǎn)礦區(qū)是2號(hào)礦區(qū)，但該礦井距離選礦廠較遠(yuǎn)，井下礦石提升至地表后還要在地表由拉礦翻斗車(chē)?yán)吝x礦廠地表原礦倉(cāng)。該豎井達(dá)產(chǎn)后，主要用作提升井下礦石，就可將2號(hào)主生產(chǎn)礦井產(chǎn)出的礦石在井下通過(guò)電機(jī)運(yùn)至該豎井，通過(guò)該豎井直接提升至選礦廠進(jìn)行破碎，既縮短了運(yùn)輸距離，減化了生產(chǎn)流程，而且當(dāng)井下-652m巷道工程貫通后，還可將該豎井作為2號(hào)主生產(chǎn)礦井的回風(fēng)井，大大改善井下作業(yè)環(huán)境，提高井下勞動(dòng)生產(chǎn)率。該豎井全長(zhǎng)900m，井筒斷面為圓形，凈斷面直徑為5.5m，設(shè)計(jì)從地表、1 號(hào)礦區(qū)-230m水平和-652m水平同時(shí)施工該豎井，1號(hào)礦井原有的開(kāi)拓方式為斜井加盲豎井的開(kāi)拓方式，進(jìn)行貫通測(cè)量時(shí)還要經(jīng)過(guò)1000 多米長(zhǎng)的斜井。因此，測(cè)量施工作業(yè)條件較差，給工程貫通提出了嚴(yán)竣的考驗(yàn)。

2 測(cè)量?jī)x器及測(cè)量方案的選擇

2.1 測(cè)量精度要求及測(cè)量?jī)x器的選擇

根據(jù)貫通工程要求，結(jié)合該礦各方面實(shí)際條件，該貫通工程水平方向的允許偏差為0.2m，垂直方向允許偏差為0.3m。根據(jù)該礦現(xiàn)有測(cè)量?jī)x器及工程精度的要求，確定井下導(dǎo)線(xiàn)及三角高程測(cè)量采用J2型全站儀，全站儀測(cè)角精度為2″，測(cè)邊精度為2mm+2ppm,本次測(cè)量路線(xiàn)較長(zhǎng)，全長(zhǎng)累計(jì)2725m。根據(jù)該礦實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，利用全站儀進(jìn)行三角高程測(cè)量完全可代替四等水準(zhǔn)測(cè)量，水準(zhǔn)測(cè)量采用DS3型水準(zhǔn)儀。

2.2 測(cè)量方案[1-3]的選擇

1 號(hào)礦區(qū)采用斜井—盲豎井—盲斜井聯(lián)合開(kāi)拓。為了提高工作效率，減少工期，該豎井貫通工程分為兩部分兩段豎井貫通均采用相向貫通。一部分是-230m水平上掘部分與地表下掘部分貫通，另一部分是-230m 水平下掘部分與-652m 水平上掘部分貫通。根據(jù)測(cè)量路線(xiàn)實(shí)際情況，初步擬定以下兩個(gè)貫通測(cè)量方案。

方案一：以地表豎井井筒十字中心線(xiàn)兩控制點(diǎn)作為已知點(diǎn)，經(jīng)一期斜井測(cè)量、四中段平巷測(cè)量、二期豎井定向、-230m水平平巷測(cè)量，其中一條路線(xiàn)向北大巷472 巷測(cè)量指揮-230m 水平豎井上掘。另一路線(xiàn)向南大巷測(cè)量，經(jīng)三期斜井、二十四中段平巷測(cè)量，指揮-652m水平豎井上掘。

方案二：以地表豎井井筒十字中心線(xiàn)兩控制點(diǎn)作為已知點(diǎn)，經(jīng)一期斜井測(cè)量、四中段平巷測(cè)量、二期豎井定向、-230m水平平巷測(cè)量，其中一條路線(xiàn)向北大巷472 巷測(cè)量指揮-230m 水平豎井上掘。另一路線(xiàn)向南大巷測(cè)量至三期斜井口，在三期斜井口取一條測(cè)邊作為假設(shè)已知邊。一條路線(xiàn)向-230m水平北大巷472巷測(cè)量，等上部豎井貫通后將豎井中心投到-230m 水平后，測(cè)出豎井中心在-230m 水平的中心坐標(biāo)。另一條路線(xiàn)經(jīng)三期斜井、二十四中段平巷測(cè)量，按-230m水平所測(cè)中心在二十四中段放樣，指揮豎井上掘。

兩方案比較，地表與-230m水平上掘部分只有一種方案可選擇，而-230m 水平下掘與-652m 水平上掘部分則有兩種測(cè)量方案，方案二可減少一期斜井測(cè)量、四中段平巷測(cè)量及二期豎井定向測(cè)量帶來(lái)的測(cè)量誤差，同時(shí)將測(cè)量路線(xiàn)縮短一半，且測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單，十分有利于提高測(cè)量精度。經(jīng)過(guò)兩種方案的對(duì)比，根據(jù)測(cè)量誤差大小、技術(shù)條件、工作量及成本大小、作業(yè)環(huán)境等因素進(jìn)行綜合考慮，結(jié)合以往的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，初步確定采用第二種測(cè)量方案。

3 測(cè)量方法

3.1 平面控制測(cè)量

平面控制測(cè)量采用J2 型全站儀導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量，為了確保測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性，所有導(dǎo)線(xiàn)均獨(dú)立測(cè)量?jī)纱?，?shù)據(jù)若不超限，取兩次測(cè)量平均值。

3.2 豎井定向

采用一井幾何定向，三角形連接測(cè)量，獨(dú)立進(jìn)行兩次，兩次互差不超過(guò)2′，最后取平均值。

3.3 高程測(cè)量

因豎井采用的是一井定向，在井筒內(nèi)下放鋼絲，因此通過(guò)豎井導(dǎo)入高程，采用鋼絲法導(dǎo)入高程,在一井定向結(jié)束后，立即利用定向時(shí)下放的鋼絲導(dǎo)入高程，可大大節(jié)省再次下放鋼絲的時(shí)間，或者是長(zhǎng)鋼尺法導(dǎo)入高程下放鋼尺的時(shí)間，減少了聯(lián)系測(cè)量需占用井筒的時(shí)間，將對(duì)生產(chǎn)的影響降到最低。導(dǎo)入高程也需獨(dú)立進(jìn)行兩次，兩次互差不超過(guò)豎井長(zhǎng)度的1/8000。

4 貫通的誤差預(yù)計(jì)

4.1 根據(jù)所選擇的測(cè)量?jī)x器和測(cè)量方法，確定誤差預(yù)計(jì)[4-5]中采用的各項(xiàng)參數(shù)值[6]

（1）導(dǎo)線(xiàn)測(cè)角中誤差mβ=±10″,a=0.0004；

（2）井下一井定向一次測(cè)量中誤差為:mα0=±60″；

（3）井下水準(zhǔn)測(cè)量誤差:每百米高差中誤差為mh水=±10mm；

（4）導(dǎo)入高程中誤差MH0=±0.018m，根據(jù)本礦以往實(shí)測(cè)資料分析求得；

（5）井下三角高程測(cè)量每百米高差中誤差為mh三=±15mm。

以上誤差參數(shù)均是根據(jù)本礦平時(shí)積累和綜合分析得到的實(shí)際數(shù)據(jù)，并通過(guò)在多個(gè)貫通工程誤差預(yù)計(jì)中應(yīng)用，數(shù)據(jù)較理想。

4.2 貫通誤差預(yù)計(jì)

4.2.1 -230m水平井筒中心的誤差預(yù)計(jì)

（1）水平方向的誤差預(yù)計(jì)。

①導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量誤差[7]：實(shí)際施測(cè)時(shí)各段導(dǎo)線(xiàn)獨(dú)立施測(cè)兩次，取平均值使用。按下式計(jì)算導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量誤差：

式中：Ri——各點(diǎn)與井中連線(xiàn)長(zhǎng)度；

Li——導(dǎo)線(xiàn)各邊長(zhǎng)度。

②定向測(cè)量誤差，一井獨(dú)立定向兩次，取平均值：

③水平方向的預(yù)計(jì)中誤差為:

④預(yù)計(jì)貫通誤差取兩倍中誤差，則水平方向的預(yù)計(jì)貫通誤差為：

M預(yù)=2M平=±0.182m

（2）高程上的預(yù)計(jì)誤差。

①水準(zhǔn)測(cè)量誤差：

式中：R——水準(zhǔn)路線(xiàn)的總長(zhǎng)度，km。

②三角高程測(cè)量誤差：

式中：L——三角高程測(cè)量路線(xiàn)的總長(zhǎng)度，km。

③豎井導(dǎo)入高程誤差為：

MH0=±0.018m

④貫通在高程方向上總誤差為：

⑤貫通在高程上的預(yù)計(jì)誤差：以上測(cè)量均獨(dú)立進(jìn)行兩次,且取兩倍中誤差作為高程方向上的貫通預(yù)計(jì)誤差。

4.2.2 -652m水平井筒中心誤差預(yù)計(jì)

因-652m 水平用類(lèi)似于假定獨(dú)立測(cè)量系統(tǒng)，不用再考慮定向誤差。

（1）水平方向的誤差預(yù)計(jì)。

(2)高程上的預(yù)計(jì)誤差。

①水準(zhǔn)測(cè)量誤差：

②三角高程測(cè)量誤差：

③貫通在高程方向上總誤差為：

④貫通在高程上的預(yù)計(jì)誤差：以上測(cè)量均獨(dú)立進(jìn)行兩次,且取兩倍中誤差作為高程方向上的預(yù)計(jì)誤差。

從以上誤差預(yù)計(jì)結(jié)果可看出，-230m水平和-652m水平貫通工程在水平和高程上的預(yù)計(jì)誤差均未超過(guò)該工程允許偏差值，說(shuō)明以上所選定的貫通測(cè)量方案、測(cè)量方法、測(cè)量?jī)x器等足以滿(mǎn)足貫通工程精度要求。而且通過(guò)誤差預(yù)計(jì)可看出，引起水平方向上的貫通誤差諸多因素中，全站儀測(cè)角誤差及一井定向誤差是最主要的誤差來(lái)源；而引起高程上測(cè)量誤差的諸多因素中，根據(jù)測(cè)量路線(xiàn)長(zhǎng)度比例關(guān)系，發(fā)現(xiàn)使用全站儀進(jìn)行三角高程測(cè)量是最主要的誤差來(lái)源。這就需要在后緒貫通工程測(cè)量中加以重視，通過(guò)采取措施盡量減小這方面的測(cè)量誤差，以便使貫通工程準(zhǔn)確貫通。

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)測(cè)量工程技術(shù)人員的精心施測(cè)與指揮，上述兩個(gè)工程最終精確貫通，且整條豎井貫通后，特別是-652m水平豎井貫通后，該礦深部通風(fēng)得到了明顯的改善，降低了作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境溫度，大大改善了工人的作業(yè)環(huán)境，為緊隨其后的-652m 水平巷道貫通提供了良好的作業(yè)環(huán)境，并且減輕了施工貫通巷道的運(yùn)輸提升壓力，為整個(gè)改擴(kuò)建項(xiàng)目的順利完成起到了決定性作用。

本豎井的成功貫通，為該礦在今后大型貫通測(cè)量積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。下面簡(jiǎn)單談一下自己的心得,希望能給其它類(lèi)似貫通工程提供一點(diǎn)借鑒。

（1）對(duì)于重要的貫通工程進(jìn)行測(cè)量方案設(shè)計(jì)和測(cè)量方法選用時(shí)，首先要根據(jù)本單位儀器或借用儀器情況看在實(shí)地施測(cè)時(shí)是否可行，而且還要保證貫通測(cè)量精度要能滿(mǎn)足貫通工程的設(shè)計(jì)允許誤差。

（2）進(jìn)行貫通誤差預(yù)計(jì)的目的是為了優(yōu)化測(cè)量方案和選擇合適的測(cè)量方法，既不應(yīng)盲目追求過(guò)高的精度而增加測(cè)量工作量，也不應(yīng)由于精度不夠心存僥幸而造成貫通測(cè)量事故。

（3）貫通誤差參數(shù)確定方面，由于井下情況比較復(fù)雜，相同的測(cè)量?jī)x器和測(cè)量方法在不同的礦井條件下誤差參數(shù)也會(huì)有所不同，所以誤差參數(shù)原則上應(yīng)采用本礦平時(shí)積累和分析得到的實(shí)際數(shù)據(jù)，這點(diǎn)需要測(cè)量工作人員在平時(shí)多加積累，多注意測(cè)量基礎(chǔ)工作。

（4）通過(guò)貫通測(cè)量誤差預(yù)計(jì)，不僅可以獲得貫通的總預(yù)計(jì)誤差的大小，還可以獲知哪些測(cè)量環(huán)節(jié)是貫通測(cè)量的主要誤差來(lái)源，便于在修改測(cè)量方案和測(cè)量方法時(shí)有針對(duì)性，并在實(shí)測(cè)過(guò)程中采取必要措施提高精度，以便最終獲得滿(mǎn)足要求的貫通效果。