韓志強(qiáng)

（山西省煤炭工業(yè)廳煤炭資源地質(zhì)局，山西 太原 030045）

1 工程概況

郭莊煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力80萬(wàn)t/a，使用主井為原三礦主井，副井為原一礦副井，但是在生產(chǎn)過(guò)程中受到小窯破壞、超生產(chǎn)能力服務(wù)等方面因素影響，導(dǎo)致出現(xiàn)資源枯竭問(wèn)題。為確保煤礦生產(chǎn)持續(xù)性，經(jīng)過(guò)研究決定，對(duì)郭莊煤礦實(shí)施深部接替改造設(shè)計(jì)。因此，需將原三礦主井進(jìn)行延伸，與原一礦軌道上山實(shí)現(xiàn)貫通，可形成郭莊煤礦深部煤炭資源開(kāi)采、通風(fēng)、運(yùn)輸通路。避免了在深部煤炭資源開(kāi)采的過(guò)程中，繞到一六三五大巷，貫通后可直接通過(guò)軌道上山實(shí)現(xiàn)主井與副井之間連通，降低郭莊煤礦深部煤炭資源開(kāi)采運(yùn)輸成本，有效滿(mǎn)足礦井延伸之后的資源提升、回風(fēng)等相關(guān)的要求。本次貫通測(cè)量主要為原三礦主井與原一礦副井之間實(shí)現(xiàn)貫通，井口之間的距離為1900m，井下導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度在2650m左右，實(shí)際貫通的距離約為155m。見(jiàn)圖1所示。

圖1 巷道貫通示意圖

2 巷道貫通要求及貫通方案選擇

2.1 本次巷道貫通要求

井巷在貫通過(guò)程中允許有偏差存在，根據(jù)《煤礦測(cè)量手冊(cè)》、《煤礦測(cè)量規(guī)程》等方面規(guī)定，結(jié)合本次軌道提升斜井貫通實(shí)際，為了確保在巷道貫通之后不會(huì)影響到后期的煤炭提升安全等，減少后期帶來(lái)的巷道臥底、擴(kuò)幫工程量，考慮當(dāng)前郭莊煤礦實(shí)際測(cè)量水平，確定出本次貫通工程允許偏差水平方向在30cm以?xún)?nèi)，高程偏差在±20cm范圍內(nèi)。

2.2 本次巷道貫通方案設(shè)計(jì)

選擇貫通路線(xiàn)。選擇出最佳貫通測(cè)量路線(xiàn)是開(kāi)展貫通測(cè)量的基礎(chǔ)。從本次貫通情況來(lái)看，有3種貫通測(cè)量方向：（1）一礦副井—1589大巷—三礦主井；（2）一礦副井—1897南巷—1897西巷—軌道上山—三礦主井；（3）一礦副井—1578北巷—1578中巷—軌道上山—三礦主井。見(jiàn)圖2所示。

圖2 三套方案測(cè)量路線(xiàn)圖

通過(guò)對(duì)這3種方案進(jìn)行對(duì)比，得到：方案2相對(duì)于方案1導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度增加明顯，超過(guò)了300m，同時(shí)，其中包含的三角高程增加，有2個(gè)角度超過(guò)10°的夾角；方案3相對(duì)于方案1導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度增加超過(guò)500m，有1個(gè)角度超過(guò)15°的夾角。具體見(jiàn)表1所示。

表1 三套方案對(duì)比

通過(guò)對(duì)方案1、方案2、方案3進(jìn)行對(duì)比可知，方案1相對(duì)于其他方案有著較為明顯的優(yōu)勢(shì)，因此，在進(jìn)行本工程貫通測(cè)量時(shí)，選擇方案1作為本工程貫通測(cè)量方案。

2.3 具體測(cè)量設(shè)計(jì)

（1）地面平面控制測(cè)量。根據(jù)礦區(qū)實(shí)際情況，選擇了6個(gè)單三角控制網(wǎng)，從《國(guó)家三角測(cè)量與導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量規(guī)范》入手，選擇使用RC—356型全站儀開(kāi)展地面控制測(cè)量，精度設(shè)計(jì)在15″范圍內(nèi)，在進(jìn)行外業(yè)觀測(cè)時(shí)，選擇正倒鏡、四測(cè)回進(jìn)行2次讀數(shù)，連續(xù)2次測(cè)量在5″內(nèi)、三角形閉合差控制在9″內(nèi)。

（2）地面高程測(cè)量。本次測(cè)量工程中，將BM808四等水準(zhǔn)點(diǎn)作為起始點(diǎn)，使用2臺(tái)DS3200型水準(zhǔn)儀同時(shí)進(jìn)行觀測(cè)，整個(gè)過(guò)程中，同時(shí)使用了鋁合金水準(zhǔn)尺，獨(dú)立開(kāi)展3次測(cè)量，控制連續(xù)互差在2mm范圍內(nèi)。

（3）井下平面控制測(cè)量。井下總體的作業(yè)條件相對(duì)于井上有著較大的不同，環(huán)境較為惡劣，特別是對(duì)于巷道斷面較大的位置，由于受到井下風(fēng)流的影響，非常容易帶來(lái)較大的誤差，為了提升井下控制測(cè)量的精度，設(shè)計(jì)采用三架法進(jìn)行導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量，該種方法的優(yōu)勢(shì)主要在于不僅可提升測(cè)量速度，同時(shí)又可壓縮測(cè)量過(guò)程中的對(duì)中次數(shù)。在本次井下三架法測(cè)量時(shí)，選擇腳架3臺(tái)、棱鏡2個(gè)、全站儀1個(gè)。設(shè)計(jì)具體測(cè)量方式為：在A點(diǎn)將全站儀固定，并進(jìn)行精準(zhǔn)對(duì)中，確保平整，然后在B、C位置均安裝1個(gè)棱鏡，對(duì)于B、C位置也需進(jìn)行對(duì)中。見(jiàn)圖3所示。在具體測(cè)量時(shí)，設(shè)計(jì)將A位置的全站儀與縮進(jìn)紐扣準(zhǔn)備對(duì)焦，然后將照準(zhǔn)位置取下，并移動(dòng)到C點(diǎn)，這時(shí)，在C點(diǎn)將棱鏡松開(kāi)，將全站儀插入并照準(zhǔn)，之后將鈑扭鎖緊。整個(gè)過(guò)程中，由于操作沒(méi)有出現(xiàn)任何移動(dòng)，全站儀進(jìn)入到整平、對(duì)中狀態(tài)，該點(diǎn)就是這個(gè)測(cè)站的測(cè)站點(diǎn)。在移動(dòng)B時(shí)，也可以采用同樣的方法。在后續(xù)的測(cè)量中，按照該種方法，依次完成所有的測(cè)量。

圖3 三架法測(cè)量示意圖

（4）井下高程控制測(cè)量。在進(jìn)行高程控制時(shí)，選擇了S3型水準(zhǔn)儀，同時(shí)，配合使用鋁合金水準(zhǔn)尺，對(duì)于2點(diǎn)之間設(shè)計(jì)采用獨(dú)立測(cè)量，所有站點(diǎn)使用2臺(tái)測(cè)量?jī)x器時(shí)，得到的互差距控制在±2mm之內(nèi)。

3 貫通誤差預(yù)計(jì)

在本次貫通施工中，設(shè)計(jì)采用導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量、陀螺附、單井定向、GPS定位等方法。為了確保選擇設(shè)計(jì)方案能夠達(dá)到實(shí)際使用要求，對(duì)選擇的貫通方案進(jìn)行了誤差預(yù)計(jì)，將軌道上山作為X軸，將軌道上山距離三礦副井最近的位置且垂直于軌道上山的位置作為Y軸，現(xiàn)從X、Y、Z三個(gè)方向上對(duì)貫通誤差進(jìn)行預(yù)計(jì)。

（1）地面控制測(cè)量誤差預(yù)計(jì)

在進(jìn)行地面控制測(cè)量時(shí)，采用衛(wèi)星定位技術(shù)設(shè)計(jì)4等GPS控制網(wǎng)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量分析得到，在本次控制測(cè)量中，通過(guò)GPS測(cè)量平差后，最弱邊的中誤差為1/8000＜1/40000要求，在X、Y軸方向的相對(duì)點(diǎn)位誤差為Mx=±45.9mm、My=±65.8mm，兩者均小于貫通重要方向上±80mm的要求。

（2）井下導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量誤差預(yù)計(jì)

大量貫通測(cè)量實(shí)踐表明，在進(jìn)行貫通測(cè)量時(shí)導(dǎo)向測(cè)量、陀螺附均能夠達(dá)到井下7″導(dǎo)線(xiàn)精度要求。在進(jìn)行本次貫通測(cè)量時(shí)，根據(jù)導(dǎo)線(xiàn)誤差理論、方位附等，并編輯相關(guān)計(jì)算程序，將相關(guān)點(diǎn)坐標(biāo)導(dǎo)入到其中，通過(guò)計(jì)算得到，Mx=±136mm、My=±154mm。

（3）豎向投點(diǎn)測(cè)量誤差預(yù)計(jì)

結(jié)合該礦井實(shí)際，井上的近點(diǎn)傳遞到對(duì)應(yīng)的鋼絲誤差，鋼絲傳遞到控制點(diǎn)，得到Mx=±12mm、My=±14mm。

貫通相遇點(diǎn)誤差計(jì)算：

通過(guò)上述3個(gè)方面的分析，結(jié)合誤差傳播定律，由于各個(gè)方面誤差而帶來(lái)的X軸、Y軸方面的誤差，分別為：

選擇預(yù)計(jì)誤差的2倍作為本次貫通測(cè)量所能夠產(chǎn)生的極限誤差，則得到極限誤差最大值分別為±304mm、±374mm，兩者均小于兩中線(xiàn)間貫通誤差±500mm規(guī)定，可以達(dá)到本次工程施工要求。因此，設(shè)計(jì)的方案切實(shí)可行。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）采用選擇的方案進(jìn)行貫通施工，得到了水平方向的誤差為52mm，高程方面的誤差為69mm，兩者均小于方案的預(yù)計(jì)誤差，這表明本次工程貫通測(cè)量精度較高。

（2）本文設(shè)計(jì)了3種貫通方案，通過(guò)全面的對(duì)比分析，得到了最佳方案。