郭曉敏

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)有限公司燕子山礦，山西 大同 037037）

巷道貫通是指按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行巷道掘進(jìn)時(shí)，在特定的區(qū)域與另一條巷道貫通，要確保巷道掘進(jìn)的終點(diǎn)是在預(yù)先設(shè)定的區(qū)域內(nèi)，且巷道連通的路線和方法沒(méi)有誤差[1-3]。為保證燕子山礦生產(chǎn)能力的穩(wěn)定性和連續(xù)性，解決礦區(qū)通風(fēng)問(wèn)題，設(shè)置進(jìn)回風(fēng)立井以及安全出口，二號(hào)風(fēng)井建設(shè)項(xiàng)目主要是兩井間貫通，包括二號(hào)進(jìn)風(fēng)立井與回風(fēng)立井的貫通和副立井與二號(hào)風(fēng)井的貫通。由于巷道貫通測(cè)量過(guò)程的復(fù)雜性，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的精度要求較高，且副立井與二號(hào)風(fēng)井的貫通距離長(zhǎng)，對(duì)技術(shù)的要求也比較高。為確保順利貫通，對(duì)燕子山礦巷道貫通測(cè)量方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保巷道貫通的精度要求。

1 地質(zhì)概況

同煤集團(tuán)燕子山礦礦井規(guī)模為5.0 Mt/a，地質(zhì)儲(chǔ)量為819.75 Mt，可采儲(chǔ)量為395.44 Mt，井田東西走向長(zhǎng)度為8.1 km，南北走向?qū)挾葹?.5 km。其中，二號(hào)風(fēng)井和副立井的水平距離為3 823.23 m，井下導(dǎo)線長(zhǎng)度為5 511.79 mm，貫通豎井長(zhǎng)度為395.81 m。因此設(shè)計(jì)貫通測(cè)量技術(shù)方案，實(shí)施立井聯(lián)系測(cè)量與掘進(jìn)巷道導(dǎo)線測(cè)量，確保巷道順利貫通。

2 貫通測(cè)量不利因素

根據(jù)《煤礦測(cè)量工程》以及礦區(qū)地質(zhì)概況，巷道貫通橫向誤差小于±0.3 m，高程誤差小于±0.2 m[4]。結(jié)合各類(lèi)影響因素，具體分析二號(hào)風(fēng)井和副立井貫通測(cè)量的不利因素。

2.1 貫通測(cè)量線路超長(zhǎng)

燕子山礦二號(hào)風(fēng)井到廣場(chǎng)的直線距離為5 km，井下的巷道長(zhǎng)度大于8 km，導(dǎo)致井下導(dǎo)線超長(zhǎng)。因此，要提高井下導(dǎo)線的測(cè)量精度。

2.2 超深井筒的豎井聯(lián)系測(cè)量

受大氣流的影響，常常會(huì)使鋼絲垂線產(chǎn)生偏斜，隨著井筒深度的增加，氣流對(duì)其影響也隨之增大[5]。燕子山礦副立井的深563.3 m，井筒直徑為8.5 m，二號(hào)風(fēng)井的深度為763 m，井筒直徑為7.5 m，屬于超深井筒。因此，要減少投點(diǎn)時(shí)鋼絲的擺幅，從而提高投點(diǎn)精度。

2.3 井下導(dǎo)線測(cè)量不利條件

燕子山礦為高瓦斯突出礦井，井下所需供風(fēng)量較大，在測(cè)量時(shí)會(huì)造成儀器對(duì)中誤差和觀測(cè)誤差，影響測(cè)量精度[6-7]。在進(jìn)行井下導(dǎo)線測(cè)量的同時(shí)，要盡量減少巷道內(nèi)風(fēng)流對(duì)測(cè)量的影響。

3 貫通測(cè)量技術(shù)

3.1 地面控制測(cè)量

燕子山礦礦井平面位置如圖1。平面控制網(wǎng)中有4 個(gè)保存完好的GNSS 網(wǎng)點(diǎn)，即J001、J002、PGE1、PGE2，5 個(gè) 高 程 點(diǎn)， 即PS01、PS02、PS03、J001、J002。在二號(hào)風(fēng)井廣場(chǎng)內(nèi)布設(shè)4 個(gè)控制點(diǎn)，與地面原始控制點(diǎn)一起形成一個(gè)貫通測(cè)量控制網(wǎng)。按照D 級(jí)控制網(wǎng)技術(shù)要求進(jìn)行平面測(cè)量，按照四等水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)要求進(jìn)行高程測(cè)量[8-9]，二號(hào)風(fēng)井與廣場(chǎng)的水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度約12 km。

圖1 燕子山礦礦井平面位置示意圖

3.2 立井聯(lián)測(cè)

平面聯(lián)測(cè)使用鋼絲投點(diǎn)，起點(diǎn)方位角測(cè)量使用陀螺定向測(cè)量法，高程測(cè)量使用長(zhǎng)鋼尺進(jìn)行。由于立井井深大于500 m，在進(jìn)行鋼絲投點(diǎn)時(shí)，采用單重?cái)[動(dòng)投點(diǎn)，減少鋼絲的擺動(dòng)幅度，例如，加大垂球的重量、增加浸泡垂球的液體密度，以此提高投點(diǎn)精度。

3.3 井下導(dǎo)線測(cè)量

進(jìn)行井下導(dǎo)線測(cè)量時(shí)，共布設(shè)55 個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)，導(dǎo)線平均邊長(zhǎng)為150 m，采用防爆型全站儀測(cè)量邊長(zhǎng)較短的導(dǎo)線邊，按照7″級(jí)基本控制導(dǎo)線要求，進(jìn)行2 次獨(dú)立測(cè)量。在測(cè)量時(shí)，為了減少氣流對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，采用擋風(fēng)板阻擋氣流。為減小設(shè)備的中誤差，采用三架法減少對(duì)中次數(shù)。在光電測(cè)距時(shí)，根據(jù)實(shí)際測(cè)量出的氣壓和溫度來(lái)計(jì)算距離。

3.4 陀螺定向測(cè)量

在二號(hào)風(fēng)井和副立井的井底進(jìn)行陀螺定向測(cè)量，各測(cè)定1 條陀螺邊提供導(dǎo)線起始方位角，在井下導(dǎo)線測(cè)量線路中每隔1.5～2.0 km 加測(cè)一條陀螺邊，共加測(cè)7 條陀螺定位邊進(jìn)行測(cè)量。

4 貫通測(cè)量成果

4.1 地面測(cè)量成果

根據(jù)地面貫通測(cè)量結(jié)果，得到地面控制網(wǎng)成果表見(jiàn)表1。

表1 貫通地面控制成果表

4.2 導(dǎo)線測(cè)量成果

（1）成果精度。井下導(dǎo)線測(cè)量誤差是造成貫通測(cè)量的主要誤差，如果以貫通的最大橫向誤差的2 倍作為導(dǎo)線全長(zhǎng)閉合差，則導(dǎo)線全長(zhǎng)閉合差f及相對(duì)閉合差分別為：

式中：n是導(dǎo)線測(cè)站數(shù)，取40；N是導(dǎo)線測(cè)量次數(shù)，取2；Δα是導(dǎo)線最末邊兩次測(cè)量的方位角差，取32″。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以看出，井下導(dǎo)線的測(cè)角中誤差符合7″級(jí)導(dǎo)線精度要求。

（2）測(cè)量成果。根據(jù)導(dǎo)線測(cè)量結(jié)果，得到貫通導(dǎo)線測(cè)量成果見(jiàn)表2。

表2 導(dǎo)線測(cè)量成果表

4.3 陀螺定向成果

使用SOKKIA GP1/96914+SET2 130R3 D22818陀螺全站儀進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)陀螺方位測(cè)量結(jié)果，得到貫通測(cè)量陀螺定向成果見(jiàn)表3。

表3 貫通測(cè)量陀螺定向成果表

根據(jù)測(cè)量誤差引起貫通相遇點(diǎn)的誤差預(yù)計(jì)公式，計(jì)算出在水平方向上的貫通誤差為0.466 m，在高程上的貫通誤差為0.126 m，滿(mǎn)足規(guī)定的在水平方向貫通誤差小于0.5 m，在高程上誤差小于0.2 m 的精度要求，因增加了陀螺邊測(cè)量，提高了貫通精度。

5 結(jié)論

（1）貫通測(cè)量路線長(zhǎng)和井筒超深是影響二號(hào)風(fēng)井和副立井貫通測(cè)量的不利因素，采取措施減少鋼絲的擺動(dòng)幅度，提高投點(diǎn)精度，從而減小測(cè)量誤差。

（2）采用地面控制測(cè)量、井下導(dǎo)線測(cè)量以及定向陀螺邊測(cè)量技術(shù)進(jìn)行貫通測(cè)量作業(yè)設(shè)計(jì)，得到貫通測(cè)量成果表，為礦井的貫通提供數(shù)據(jù)。