寧鑫

（中煤新集二礦地測科，安徽 淮南 232100）

0 引言

我國屬于能源大國，能源型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和社會(huì)發(fā)展水平之間有著直觀的聯(lián)系，而煤礦的開采不僅需要信息技術(shù)的支撐，還需要構(gòu)建科學(xué)有效的管理體系。本文則是以理論分析和文獻(xiàn)研究作為主要方法，探究了煤礦測量方式以及準(zhǔn)確性提升策略，這不僅是文章論述的核心內(nèi)容，也是新時(shí)期煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展必須要考慮的話題。

1 基礎(chǔ)理論及背景分析

1.1 煤礦開采的特點(diǎn)

煤礦開采是我國能源產(chǎn)業(yè)中的重要組成部分，也是支撐社會(huì)生產(chǎn)生活能源供給的重點(diǎn)工程。但是結(jié)合實(shí)際情況來看，煤礦開采必然存在較強(qiáng)的安全隱患。例如在開采的過程中會(huì)受到粉塵、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、瓦斯、地下水等多種因素的影響，不僅有著較高的危險(xiǎn)系數(shù)，整體的工作內(nèi)容較為復(fù)雜，工作環(huán)境較為惡劣[1]。在這樣的條件下進(jìn)行開采工作，必須要明確了解整體煤礦的發(fā)育程度以及實(shí)際位置，這就依靠煤礦測量方法，為實(shí)際的開采作業(yè)提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。

1.2 煤礦測量的重要性分析

首先，科學(xué)有效的煤礦測量工作可以深化煤炭施工作業(yè)的質(zhì)量和效率，尤其可以加強(qiáng)內(nèi)部各個(gè)環(huán)節(jié)之間的協(xié)調(diào)力度，進(jìn)一步降低施工過程中出現(xiàn)的誤差，對于提升煤礦安全生產(chǎn)和施工具有極強(qiáng)的促進(jìn)作用[2]。

其次，落實(shí)煤礦測量工作創(chuàng)新能夠大大增強(qiáng)煤礦施工的安全性，煤礦工程大部分為井下作業(yè)，施工環(huán)境惡劣且較為復(fù)雜，在這樣的環(huán)境下進(jìn)行安全生產(chǎn)施工，不僅要考慮煤礦工程本身的運(yùn)行需求，還需要考慮周邊環(huán)境帶給施工的影響。而科學(xué)的煤礦測量工作不僅包含了規(guī)模和發(fā)展趨勢的測量，還包含施工期間的各項(xiàng)變化因素測量。工作人員可以及時(shí)確定施工過程中的各個(gè)點(diǎn)位發(fā)展現(xiàn)狀，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)資源配置，還可以及時(shí)地進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)控制[3]。

綜合來講，落實(shí)煤礦測量作業(yè)，能夠及時(shí)掌握煤礦開采和生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)信息，打造全過程以及持續(xù)性的動(dòng)態(tài)控制體系，大大提升了煤礦生產(chǎn)的安全性、穩(wěn)定性以及綜合效益。

2 煤礦井下導(dǎo)線測量技術(shù)的具體應(yīng)用

我國的煤礦開采體系已經(jīng)發(fā)展得較為成熟，煤礦測量工作也有了極為豐富的經(jīng)驗(yàn)和成果，結(jié)合不同煤礦開采的實(shí)際需求以及周邊環(huán)境的特點(diǎn)，可以打造不同類型的煤礦測量技術(shù)，而在當(dāng)前的絕大部分煤礦開采期間，井下測量技術(shù)優(yōu)先選擇導(dǎo)線測量技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)體系應(yīng)用較為簡便且技術(shù)研發(fā)成果較多，有著較多的可調(diào)整空間能夠提升測量的精準(zhǔn)度和實(shí)際效率，綜合其具體的應(yīng)用流程來看，可以從以下角度展開分析[4]。

為了進(jìn)一步提升煤礦井下測量作業(yè)的規(guī)范性和安全性，需要明確具體的測量任務(wù)以及操作細(xì)節(jié)，在測量設(shè)備選擇和應(yīng)用的角度，也需要進(jìn)行全方位的質(zhì)量把控，詳細(xì)的執(zhí)行情況如下。

2.1 明確井下測量任務(wù)

為了更好地開展井下測量工作，需要從提高測角、量邊等各個(gè)方面提高測量精度。同時(shí)結(jié)合井下的具體工程，從業(yè)務(wù)保安出發(fā)，從提供可靠的基礎(chǔ)資料、數(shù)據(jù)出發(fā)，針對性做好測量工作。除此之外，還需要結(jié)合礦山開采期間的各項(xiàng)復(fù)雜技術(shù)問題，有針對性地開展測量工作。隱患排查、預(yù)測、預(yù)報(bào)工作是測量工作服務(wù)于煤礦安全工作最直接的體現(xiàn)[5]。

2.2 分析井下測量的特點(diǎn)

首先，在礦區(qū)井下測量工作開展的過程中，工作條件較為復(fù)雜。井下陰暗潮濕且較為狹窄車輛和行人進(jìn)出較為困難。在這樣的環(huán)境下進(jìn)行測量，需要合理地選擇測量方法和測量儀器。

其次，對于精準(zhǔn)度的要求較高。煤礦測量工作的開展主要是為煤礦開采以及一系列管理工作的落實(shí)提供數(shù)據(jù)依據(jù)，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性不高或者遺漏問題，必然會(huì)造成礦區(qū)生產(chǎn)開采安全問題。因此，要嚴(yán)格地進(jìn)行測量作業(yè)的規(guī)范性管理，全面提升精準(zhǔn)度是核心原則。

最后，嚴(yán)格執(zhí)行測量過程中的相關(guān)程序。要結(jié)合不同的測量工程，按照規(guī)范的程序進(jìn)行測量，井下的導(dǎo)線測量工作需要遵循高級控制低級、測量精度應(yīng)滿足工程要求、每項(xiàng)測量有檢查等基本原則。大規(guī)模的測量工作則需要分段進(jìn)行控制和測繪，必須要確保環(huán)環(huán)相扣，進(jìn)一步提升測量結(jié)果的精準(zhǔn)性。

2.3 測量設(shè)備的選擇和應(yīng)用

針對煤礦井下測量工作來講，設(shè)備的選擇必然會(huì)影響測量結(jié)果的精準(zhǔn)性，也會(huì)提升測量便捷程度，當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的井下測量設(shè)備，通常以全站儀為主。有時(shí)會(huì)用到水準(zhǔn)儀。需要針對不同測量工作需要選用不同精度的全站儀開展測量工作，同時(shí)要使用經(jīng)過檢定合格的全站儀開展工作，以確保儀器的可靠性。針對有些該工程需要高程精度較高時(shí)，則需要使用水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量，具體根據(jù)實(shí)際情況決定。

2.4 依托全站儀進(jìn)行井下測量的要點(diǎn)

（1）高程測量。煤礦井下高程測量通常以全站儀配合水準(zhǔn)儀完成。通過當(dāng)前的大部分案例來看，利用全站儀進(jìn)行測量的精準(zhǔn)度更高，但是在測量操作的過程中還需要進(jìn)行細(xì)節(jié)控制，例如，設(shè)置全站儀和反射棱鏡的過程中需要進(jìn)行整平作業(yè)，尤其是要結(jié)合測量環(huán)境中的外界影響因素進(jìn)行調(diào)整。三角高程測量儀器的高度和標(biāo)高必須要確保一致，且在觀測前后分別進(jìn)行一次校準(zhǔn)，兩次校準(zhǔn)的誤差需要控制在4mm 以下，將其平均值作為主要的測量結(jié)果。

丈量儀器高時(shí)，可使望遠(yuǎn)鏡豎直，量出測點(diǎn)至鏡上中心的距離。同時(shí)，三角高程測量要往返進(jìn)行，相鄰兩點(diǎn)往返測量互差不應(yīng)大于（10＋0.3L）mm，（L 為導(dǎo)線水平邊長）。高差符合具體的標(biāo)準(zhǔn)之后才可以取其平均值作為最終的結(jié)果。

（2）角度測量。井下測角時(shí)，需要在測量點(diǎn)位上安置好測量儀器，并且在與之相鄰的點(diǎn)位前后視點(diǎn)上懸掛垂球線，將其作為瞄準(zhǔn)的標(biāo)志。為了進(jìn)一步降低礦井下風(fēng)流，對于全球產(chǎn)生的影響可以選擇重量更大的大錘球，重量控制在1～2kg，并且將其放置在水桶或者擋風(fēng)布中。

在瞄準(zhǔn)的過程中，首先用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測，瞄準(zhǔn)照亮垂球線的燈光之后再進(jìn)行對光調(diào)整，能夠快速在視線內(nèi)找到追求線，由于井下巷道的燈光較為復(fù)雜，為了避免目標(biāo)定位錯(cuò)誤，可以按照常規(guī)的井下“燈語”與前后視人員聯(lián)系。在這個(gè)過程中需要注意的是全站儀不能直接正對照明光源，避免由于光線導(dǎo)致儀器操作者無法尋找測量目標(biāo)。

在水平角觀測的過程中，為了進(jìn)一步提升觀測的精準(zhǔn)度，需要觀測多組數(shù)據(jù)，以減弱度盤分劃誤差對觀測方向值的影響。全站儀內(nèi)置程序左右角設(shè)置，避免來回轉(zhuǎn)換正倒鏡，在測角時(shí)利用此程序可以消除正倒鏡的2 次誤差。

（3）距離測量。在煤礦井下距離測量的過程中為提高測量精度，最主要的方法進(jìn)行距離改正，通常包括氣象改正、高斯改正（只有在高差相差較大時(shí)需要）、加乘常數(shù)改正等，還可以通過往返測量取平均數(shù)，采用相對固定的儀器測量等方法提高相對測量精度滿足工作需要等。

（4）坐標(biāo)測量。依托全站儀進(jìn)行煤礦井下測量，最大的優(yōu)勢便是可以通過內(nèi)部軟件進(jìn)行自動(dòng)化計(jì)算，顯示具體的測算坐標(biāo)能夠大大降低人工壓力，也可以提升計(jì)算結(jié)果的精準(zhǔn)性。在坐標(biāo)計(jì)算的過程中，通常會(huì)選擇以下兩種方式，一方面是在普通模式下結(jié)合儀器自身的設(shè)置點(diǎn)位進(jìn)行坐標(biāo)計(jì)算，另一方面則是針對儀器點(diǎn)坐標(biāo)和后視方向測量得到的綜合性坐標(biāo)，第二種坐標(biāo)可以作為檢查工程準(zhǔn)確性和進(jìn)度的方式，一旦發(fā)現(xiàn)施工期間存在各項(xiàng)問題，能夠快速地進(jìn)行糾正。

以上這些坐標(biāo)和數(shù)據(jù)的獲取可以直接作為數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理的依據(jù)，進(jìn)一步縮短了測站架設(shè)時(shí)間，也提升了井下測量的效率。

3 提升煤礦測量準(zhǔn)確性的策略

3.1 做好圖紙測繪工作

礦圖主要反映礦區(qū)地物、地貌情況、各種巷道、硐室、工作面等空間位置關(guān)系，它是根據(jù)礦山測量實(shí)測資料進(jìn)行繪制的，是礦山設(shè)計(jì)及其他系統(tǒng)圖件編制的基礎(chǔ)，是煤礦重要的技術(shù)圖件。

礦圖按照用途和性質(zhì)不同，可分為基本礦圖、專用礦圖、日常生產(chǎn)用圖和生產(chǎn)交換圖四類。其中井田區(qū)域地形圖、工業(yè)廣場平面圖、井底車場圖、采掘工程平面圖、主要巷道平面圖、井上下對照圖、井筒斷面圖、主要保護(hù)煤注圖等是礦井必備的基本圖紙，均需及時(shí)或定期測繪更新。對于生產(chǎn)用圖，要對停采、停掘位置、硐室、盲巷要及時(shí)全面收集資料，進(jìn)行填圖、建立臺(tái)賬。另外測量圖紙是地質(zhì)、防治水、通防、機(jī)電、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)調(diào)度等相關(guān)專業(yè)繪制專用礦圖的基礎(chǔ)，指導(dǎo)煤礦各項(xiàng)安全生產(chǎn)工作。

煤礦測量工作只有根據(jù)礦圖才能有效地控制好貫通距離、排查出巷道空間凈垛關(guān)系，控制好巷道改向、變坡并及時(shí)標(biāo)定巷道中腰線；對采掘工作面接近各類邊界（保安煤柱、井田邊界）及危險(xiǎn)區(qū)（積水警戒區(qū)、突出危險(xiǎn)區(qū)、構(gòu)造極復(fù)雜限采限掘區(qū)等）時(shí)，排查、控制具體的空間關(guān)系和距離，并進(jìn)行預(yù)測、預(yù)報(bào)，指導(dǎo)相關(guān)單位提前采取措施，確保各類采掘活動(dòng)安全。所以，礦圖準(zhǔn)確的填繪可以大幅度的提高測量工作的準(zhǔn)確性。

3.2 施工放樣及中腰線標(biāo)定

施工放樣是工程測量建設(shè)及生產(chǎn)階段的主要任務(wù)，具體到礦山測量工作，主要是中腰線標(biāo)定。中腰線標(biāo)定以控制測量成果為基礎(chǔ)，將巷道的中線和腰線標(biāo)定出來，指導(dǎo)巷道掘進(jìn)。中腰線標(biāo)定應(yīng)符合以下要求。

（1）標(biāo)定車場巷道中腰線前，應(yīng)對設(shè)計(jì)圖紙上的幾何要素進(jìn)行閉合驗(yàn)算。對曲線巷道應(yīng)計(jì)算標(biāo)定要素和進(jìn)行實(shí)地標(biāo)定，并交施工單位掌握。

（2）主要巷道中線應(yīng)用測量專用儀器標(biāo)定，采區(qū)次要巷道中線可用羅盤儀等標(biāo)定；主要運(yùn)輸巷道腰線應(yīng)用水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、全站儀或連通管水準(zhǔn)器標(biāo)定，次要巷道腰線可用懸掛半圓儀等標(biāo)定，急傾斜巷道腰線應(yīng)盡量用經(jīng)緯儀或全站儀標(biāo)定，短距離內(nèi)也可用懸掛半圓儀等；先開口的巷道中腰線，可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，用經(jīng)緯儀或羅盤儀等標(biāo)定，掘進(jìn)到4～8m 時(shí)，應(yīng)檢查或重新標(biāo)定中腰線。

（3）中線點(diǎn)應(yīng)成組設(shè)置。腰線點(diǎn)可成組設(shè)置也可每30～40m 設(shè)置一個(gè)，但須在幫上畫出腰線，腰線距巷道底板（軌面）的高度在同一礦井中宜為定值；成組設(shè)置中、腰線點(diǎn)至掘進(jìn)工作面的距離，一般應(yīng)不超過30～40m。在延設(shè)中、腰線點(diǎn)過程中，對所使用的和新設(shè)的中、腰線點(diǎn)均須進(jìn)行檢查。

3.3 提高貫通精度

為了提高貫通精度，應(yīng)注意以下問題。

（1）注意原始資料的可靠性，起算數(shù)據(jù)應(yīng)準(zhǔn)確無誤。針對具體的貫通工程若巷道只對相對精度要求高，可采用同一起算數(shù)據(jù)提高相對精度；若巷道兩邊起算數(shù)據(jù)不能統(tǒng)一，則需要加測陀螺定向邊，提高測量精度。

（2）各項(xiàng)測量工作都要有可靠的獨(dú)立檢校，要進(jìn)行復(fù)測復(fù)算，防止產(chǎn)生粗差。

（3）對精度要求較高的重要貫通工程，要采取提高精度的必要技術(shù)措施，如使用較高的測量儀器，增加測回?cái)?shù)、增測陀螺方位角等。

（4）及時(shí)對觀測成果進(jìn)行精度分析，并與預(yù)計(jì)的貫通誤差進(jìn)行對比，必要時(shí)返工重測。

（5）對能到達(dá)的貫通位置，要提前聯(lián)測，標(biāo)示貫通位置，并觀察巷道狀況，圍巖變形情況，對人不能到達(dá)的貫通位置，要根據(jù)礦圖，分析、排查巷道圍巖破壞情況、積水、有害氣體情況，通知相關(guān)部門以便提前進(jìn)行通風(fēng)、排水，確保貫通安全。

（6）掘進(jìn)過程中，要及時(shí)進(jìn)行測量和填圖。并根據(jù)測量成果及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)方向和坡度。

（7）在重要貫通測量工作中應(yīng)考慮下列問題：導(dǎo)線通過傾斜巷道時(shí)，經(jīng)緯儀豎軸的傾斜改正問題；導(dǎo)線邊長歸化大地投影水準(zhǔn)面的改正和投影到高斯克呂格平面的改正問題。

3.4 提升測量人員的專業(yè)水平

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在煤礦井下測量工作開展的過程中，先進(jìn)的信息技術(shù)已經(jīng)成為推動(dòng)煤礦向智能化方向發(fā)展的重點(diǎn)，那么進(jìn)一步提升測量人員的綜合水平和專業(yè)能力，也成為增強(qiáng)煤礦井下測量規(guī)范性的核心任務(wù)。以此為基礎(chǔ)，需要加大力度做好測量人員的日常教育和培訓(xùn)，煤礦企業(yè)也需要組織測量人員，定期進(jìn)行實(shí)踐和理論升級，了解當(dāng)前先進(jìn)的測量技術(shù)以及原理，掌握新型測量設(shè)備的具體使用方法以及性能優(yōu)化方法，這樣才能為具體的測量工作提供人員保障。

4 結(jié)語

綜上所述，煤礦測量工作是煤礦各項(xiàng)技術(shù)工作開展的基礎(chǔ)，屬基礎(chǔ)性專業(yè)，但是對于煤礦安全工作起著至關(guān)重要的作用。提高測量的精度和準(zhǔn)確度是測量技術(shù)人員一直追尋的目標(biāo)和方向，作者結(jié)合自身工作論述了煤礦測量的關(guān)鍵技術(shù)，望對測量工作者有一定的指導(dǎo)作用。