李治龍

(陜西有色榆林煤業(yè)有限公司，陜西 榆林 719000)

0 引言

礦山測量是煤礦開采中重要的一項學科，礦山測量的精度直接影響著井下采掘施工效率及安全[1-2]。隨著長臂連續(xù)采煤技術不斷推廣使用，長距離貫通測量已經(jīng)成為常態(tài)，加之礦井內(nèi)施工條件及地質(zhì)構(gòu)造復雜，給礦山測量工作帶來新的挑戰(zhàn)。隨著科技的進步，測量技術也是日新月異，特別是GPS、RTK測量技術的應用，不僅提高了測量精度，也極大地提高了測量作業(yè)效率[3-5]。但由于礦山測量主要工作地點在井下，使得GPS、RTK等先進測量技術無法應用。當遇到特殊環(huán)境，用常規(guī)測量方法不能實現(xiàn)施工放線或測量時，就必須探索研究新的測量技術方法去應對，對于滿足施工進度和設計需要具有重大意義，由數(shù)字全站儀衍化而來的三聯(lián)腳架法和懸掛小棱鏡法被廣泛使用[6-8]。

1 概述

杭來灣煤礦30201工作面為該盤區(qū)首采工作面，設計走向長度6 000 m，切眼實體寬300 m。根據(jù)設計，該工作面設置1條回風順槽，1條輔運順槽，1條膠運順槽；回風順槽采用單進綜掘方式掘進，膠運和輔運順槽采用雙進連采掘進方式掘進。貫通后測量導線全長約13 000 m，根據(jù)《煤礦測量規(guī)程》中規(guī)定，該工作面屬于超大型貫通工作面。

陀螺定向儀是一種不依賴于其他測量成果下，可以自由精確地尋找北方向的一種測量儀器，常用于軍事航天測繪工程中，定向精度高，定向成果可靠，相對傳統(tǒng)導線測量，陀螺定向誤差傳遞很小，主要誤差來源是標定陀螺儀常數(shù)的起算成果的誤差和人為觀測誤差，基本不涉及誤差傳遞和累積，作為參考標準值具有很高的可信度和權(quán)威性[9-10]。實驗支導線長度約6.0 km，采用同一起始邊αF65-F64陀螺方位角為317°58′06″，終止邊αH35-H36陀螺方位角為137°57′30″，對2種方法精度進行對比評定。如圖1所示。

圖1 測量儀器布置示意Fig.1 Layout of measuring instruments

2 方案介紹

2.1 方案設計

為避免設備產(chǎn)生的誤差，2種方案均選用徠卡TC1201+防爆全站儀、配套腳架和HGG-05型自動定向陀螺儀。按照《煤礦測量規(guī)程》要求，所投入的關鍵測量設備均需要在項目開始前在指定的質(zhì)量檢定部門進行檢定，且檢定合格后方可投入本項目使用；其他輔助性測量器具也必須在檢定合格期內(nèi)方可使用。在施測過程中，要求在成像清晰、目標穩(wěn)定的情況下進行。實測測距邊長必須加入溫度，氣象，傾斜，儀器加、乘常數(shù)，投影改正，獨立施測的2次成果誤差在允許范圍之內(nèi)，取其平均值或復測支導線平差后為最后控制測量成果，否則必須重測，直至誤差在允許范圍以內(nèi)。

內(nèi)業(yè)計算前，必須有2人以上對外業(yè)數(shù)據(jù)記錄進行檢查，簽字確認后方可進行計算。成果計算必須由2人以上獨立進行手工計算，計算完成后對算2人計算結(jié)果；無誤時，以其作為手工計算成果。然后將手工計算成果和計算機計算成果對比，平面坐標和高程誤差在±4 mm內(nèi)時，以計算機計算成果為準，提交成果資料。

所有工作完成后，與杭來灣煤礦專業(yè)技術人員和公司相關技術人員對項目進行驗收，對存在問題進行客觀的評價，并提出解決方案，限期進行改正。

2.2 三聯(lián)腳架法

2.2.1 三聯(lián)腳架法施測

導線點位于巷道底板堅固部位，點間距平均長度約180 m，測站和前后視全部架設腳架和設備，每站測完以后腳架和基座不動，后視替換測站，測站替換前視。以此類推，累計布設35條導線邊，往返復測支導線，以陀螺定向邊αF65-F64為起始邊，實測終止邊方位角αH35-H36為137°57′46″。

步驟1：從中央輔運大巷開口導線邊上按照5″級支導線精度要求復測回風順槽支導線，導線全長共計為6 198 m。

步驟2：按照5″級導線要求，對所有復測導線進行整體平差，平差后完成精度評定工作。

井下導線復測根據(jù)貫通測量設計方案和誤差預計要求，貫通導線按5″級導線的要求施測。基本控制導線的主要技術指標執(zhí)行規(guī)定見表1，該技術指標參照一級導線相關精度設計[11-12]。

表1 井下5″級導線測量精度指標Table 1 Accuracy index of underground 5″traverse survey

2.2.2 主要精度評估

表2 三聯(lián)腳架法測量數(shù)據(jù)Table 2 Measuring data of tripod method

2.3 懸掛小棱鏡法

2.3.1 懸掛小棱鏡法施測

順槽頂板布設導線點，前后視懸掛小棱鏡，測站采用點下對中整平，點間距平均長度約180 m，單程布設35條導線邊，往返復測支導線，以陀螺定向邊αF65-F64為起始邊，實測終止邊方位角αH35-H36為137°57′59″，詳細過程如下。

步驟1：從中央輔運大巷開口導線邊上按照5″級支導線精度要求復測回風順槽支導線，導線全長共計6 326 m。

步驟2：按照5″級導線要求，對所有復測導線進行整體平差，平差后完成精度評定工作。

井下導線復測根據(jù)貫通測量設計方案和誤差預計要求，貫通導線按5″級導線的要求施測。基本控制導線的主要技術指標執(zhí)行表1規(guī)定，該技術指標參照一級導線相關精度設置。

2.3.2 主要精度評估

表3 懸掛小棱鏡法測量數(shù)據(jù)Table 3 Measuring data of suspended small prism method

3 結(jié)論

(1)三聯(lián)腳架法實測終止邊方位角αH35-H36為137°57′46″更接近參考標準值137°57′30″(差值-16″)，懸掛小棱鏡法實測終止邊方位角αH35-H36為137°57′59″和參考標準值137°57′30″出入稍大(差值-29″)。上述2種測量方法實驗結(jié)果皆滿足《煤礦測量規(guī)程》和長臂連采采煤工藝對貫通限差要求。

(2)三聯(lián)腳架法減少架設儀器頻次，可以減少對中整平的誤差傳遞，具有較高的精度和穩(wěn)定性，井下控制系統(tǒng)形成依然是值得信賴的測量手段。

(3)懸掛小棱鏡法無需對中整平，限制條件較少，對比三聯(lián)腳架法精度稍低，在礦井盤區(qū)控制系統(tǒng)測量中應謹慎使用。但是它具有靈活方便的特點，可以在地形條件復雜或者頂板穩(wěn)定區(qū)域廣泛使用，具有較高的推廣價值。