浅谈测量新技术在矿山深部大型贯通工程中的应用

任洪文　韩智尧　刘兆富

摘要：矿山深部大型贯通是每个矿山开拓工程中的重中之重，稍有不慎将可能造成巨大的经济损失，确保深部大型工程顺利贯通对于矿山的后续生产有着重要的意义。文章以山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿两矿区间-630m水平运输巷贯通为例，介绍了测量新技术在矿山深部贯通工程中起到的巨大作用，为矿山相似工程的贯通提供了经验。

关键词：测量新技术；矿山开采；大型贯通；贯通设计；数据处理 文献标识码：A

中图分类号：TD1 文章编号：1009-2374（2017）08-0214-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.105

山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿从生产施工、井下排水、运输成本消耗等各个方面出发，优化我矿的运输系统，达到降本增效的目的，设计了-630中段主矿区至分矿运输大巷。本工程全长1500余m，供需测设导线4000余m，属长距离大型贯通工程，且在地下-630m水平，需经过多级竖、斜井才能到达该水平地点，无论是方位、坐标传递还是高程导入都对我们的测量工作提出了巨大的挑战。为了缩短工期，采取两头同时施工，这将缩短一半的时间，但也加大了贯通难度，为了高效、高质量贯通，避免因施工错误造成浪费，我们采用了测量工程中的新技术、新方法。该工程最终高质量贯通，经后期连测，在贯通点处测量贯通实际偏差值，计算各项闭合差，其中坐标闭合差fx=+0.122m、fy=+0.151m，即在中线上的实际偏差值f=0.194m（限差为0.5m）；高程闭合差即在腰线上的实际偏差值fh=0.051m（限差为0.2m），完全符合测量规程要求。此规模工程的顺利贯通离不开先进的测量技术。

1 严谨科学的测量贯通设计是贯通的首要条件

贯通工程，尤其是重要的贯通工程，关系到整个矿井的设计、建设与生产。选择合理的测量方案和测量方法，以保证巷道正确贯通。设计书内容包括以下五项：

第一，井巷贯通工程概况。

第二，贯通测量方案的选定。

第三，贯通测量方法。本项目的贯通误差预计一律采用电算过程，其原理是利用Autocad软件在图上获取导线各点坐标、贯通点坐标，并将其导入Excel表格中，再利用Excel的强大计算功能来轻松完成。经过计算，我们所选方案在水平方向的误差为±0.14m，高程的预计误差为±0.05m，均未超过容许的贯通偏差值。

第四，贯通测量误差预计。绘制比例尺1∶2000的贯通测量设计平面图如图1所示。

第五，贯通测量成本预计。本项目预计1年半的时间完成贯通，其中用于测量的时间需占用18天，供需工次5人/日，按每天200元，需费用1.8万元；仪器折旧及保养费用为1万元；材料消耗費用0.5万元；其他费用1万元；供需费用4.3万元。

另外，通过实际施测，发现在制定方案时所没有考虑到的一些细小问题，都在施测过程中得到了逐步的改进，使得方案得到完善。

2 先进的测量仪器是高速度、高质量贯通的必备神器

2.1 运用GPS仪器进行地表控制网的建立

焦家矿区与望儿山分矿间隔2000余m，两地之间建筑物较多，地貌地物复杂，通视较差，不利于用边角测量方法建立地表控制网，而GPS仪器选点灵活，无需通视，且定位精度高、观测时间短。本次我们所做GPS控制点静态精度平面为3mm+1ppm，高程精度为5mm+1ppm。

2.2 用先进的陀螺全站仪定向

在本次的长距离大型贯通工程中，要测设很长距离的井下经纬仪导线，导线在巷道转弯处往往又有一些短边，由于井下测角误差积累的结果，往往难以保证较高精度的贯通要求，而在井下要大幅度提高测角精度是比较困难的，为了保证工程顺利贯通，我们采用了两井间几何定向与陀螺定向相结合的测量方法来建立井下平面控制，它可以在不增加测角工作量以提高测角精度的前提下，显著减小测角误差对于经纬仪导线点位误差的影响。

本次采用了先进的定向仪器索佳GP3ST22陀螺全站仪，具有如下优点：（1）操作简便：自动化程度高，测量过程无须任何手工记录、计时或计算，所有工作只需要通过对键盘的简单操作即可轻松完成。它观测简单方便、效率高，兼有全站仪和陀螺仪的全部功能；（2）快速高效：可以在任何时间、任何地点或条件下快速测定出正北方向，无需考虑通视和气象情况，无需提供已知点，在地下工程中更是其他仪器无法替代的理想选择；（3）精确性与稳定性：精度高，一次定向中误差5"，仪器常数稳定性高；采用磁悬浮支撑技术，大大提高了仪器的稳定性和耐用性；采用CCD精确测量失准角，减少人为误差。

具体的作业过程如下：（1）在地面已知边上测定仪器常数；（2）在井下定向边上测定陀螺方位角；（3）仪器上井后重新测定罗盘方位角；（4）求算子午线收敛角；（5）求算井下定向边的方位角。

2.3 激光指向仪的应用

由于工期紧，传统的标定中腰线方法不能适应快速的掘进要求，故我们在直线段采用了YBJ-800激光指向仪。该仪器具有体积小、重量轻、便于安装使用、红绿光随意选择、穿透力强、亮度高视场清晰等优点。

指向仪的安置如图2所示：（1）用经纬仪在巷道中标设一组中线点A、B、C，并在中线垂球线上标出腰线位置。B、C两点间距为30～50m；（2）在安置指向仪的中线点处的巷道顶板上按一定的尺寸固定四根锚杆，再将带有长孔的两根角钢安在锚杆上；（3）将仪器的悬挂装置用螺栓与角钢链接，根据仪器前后的中线A和B移动仪器，使之处于中线的方向上，然后把螺栓固紧；（4）接通电源，激光束射出，利用水平调节按钮使光斑中心照准垂球线，使B、C两点处激光束至腰线的垂距d相同为止。这时红色激光束即是与腰线平行的一条巷道中线，然后锁紧仪器，激光束指示巷道的掘进方向。