井下多头掘进及箕斗井贯通测量误差控制

吴富奇 吴越

摘要：为了提高箕斗井施工速度确保施工质量和施工安全，采用不同（高度）中段同时施工一条井，在太白金矿取得了理想的效果。本文通过箕斗井施工管理和多年来贯通测量经验，阐述箕斗井贯通测量技术措施和误差控制方法，以及在施工管理中应注意事项。

关键词：施工质量；误差控制；组织管理

一、 箕斗井施工的目的与意义

主竖井建成后，采矿工程下移，1200中段开始供矿。主竖井承担人员及材料输送和废石与矿石的提升，随着地表以上平硐矿石生产能力不足，逐渐加大了竖井提升负担。为了解决日益严重的供矿矛盾，太白金矿与兰州有色冶金设计院研究决定，提前施工箕斗井，要求尽最大能力在较短时间内完成该工程，确保矿山生产持续、稳定，和经营目标的实现。

1.1 现有工程及开拓情況

竖井工程从地表1306m掘至1130m，分别建有1290、1250、1200、1150等4个中段，中段高度50m，并于2000年完成所有开拓工程。1150中段与1200中段建有废石井和溜矿井，装矿平台位于1150中段。竖井内所有矿石和废石从1150中段提升至1290中段，经1290中段平硐运至地表。

1.2 箕斗井工程设计

箕斗井工程由兰州有色设计研究院设计，经我矿与设计单位研究后作了局部调整。箕斗井与竖井直线距离25m，箕斗井断面设计半径1m，井中心标定误差20mm，从地表1312m掘至1150中段，与1150中段开拓工程相通，井深162m。在1200中段建一些溜矿井与箕斗井装矿巷道于1185m相通，矿石在1185m装矿，提升至1305m，经自卸装置倒入矿仓，由1290中段运出。在1150建矿石回收仓，将回收矿石由竖井提升。箕斗井穿过岩层的岩石硬度系数f=7.6，较稳固，除局部用混凝土支护外其余井筒不用任何支护。利用现有工程采用多头掘进施工井筒是最合理、最有效、最安全的方法，由作者提出方案经设计部门和本单位批准，同意从1150、1200、1250、1290等4个中段同时反掘，地表1312m采用正掘施工。（见示意图1）

1.3箕斗井工程施工组织

2001年6月成立箕斗井工程指挥部。为了确保施工质量和施工进度，制定了严密的施工计划，认真做好了贯通前的预计工作并优选了贯通测量施策方案，从我矿调配了优秀的施工队伍，由测量人员具体管理、监督施工质量和施工进度。

二、 井下掘进箕斗井贯通测量误差控制

2.1箕斗井贯通测量技术保证

在矿山测量中经常遇到平巷、斜巷贯通测量，贯通面只是一个。且纵向误差对其没有任何影响，而在箕斗井贯通中是多个工作面的整体贯通，每一个工作面的点位误差都将影响箕斗井贯通精度。而工作面中心的点位误差又由导线的纵、横误差引起，况且标定井筒中心难度大。因此，目前矿山还没有采用此方法掘进竖井。通过仔细分析，发现影响箕斗井贯通测量误差来源主要是单井定向所带来起始方位角误差、复测支导线测角和测边引起的放样控制点误差、放样井筒中心时的标定误差等。而在这5个工作面中，由于各中段支导线长度以及测站数相近，可以认为支导线引起的误差相等，标定点的采用方法和使用仪器相同，所以标定精度也相同。而在1150中段采用几何定向，钢丝最长，钢丝受井下侧压风和水珠的击打最大，容易产生晃动，观测条件最差，那么它的定向精度最低。因此，贯通点误差来源较大的是1150中段中心点位误差，地表1312m最小。取最大（1150中段）为例加以分析和研究，依据国家计委、经委颁发的《矿山生产地质和测量工作暂行规定》和《煤矿测量规程》对于10〃导线等级，复测支导线测角与测边引起的点位误差分别为：

图1太白金矿箕斗井设计施工示意图

（1） （2）

（1）式中M—导线测角中误差引起的点位差，mm；mα—测角中误差，这里取值10〃；ρ—一弧度对应的秒206265；L —观测边长度，mm。

（2）式中Mi—井下导线测边中误差引起的点位差，mm；

α平—边偶然误差系数，这里取值为0.0005；α斜—量斜边偶然误差系数，这里取值为0.001；p—井下量边系统误差系数0.00005；L直—两井之间直线距离，25m。一井定向所产生的起始方位角，这里取值2′，引起的导线点位误差应为：

=±14.5（mm）。

贯通面预计点位误差为：

=316.4；

±17.79mm。

预计误差小于设计误差20mm ，况且在正常情况下，一般预计误差均偏大于实际误差，说明测量贯通方案可行。在技术上给予了保证。

2.2 在实施过程中误差控制方法

从误差预计中发现，误差主要来源于定向和测角，因此，在定向观测中尽量取较有利的图形条件，将连接点适当靠近垂线，但不能小于望远镜的明视距离2m。观测工作应井上、井下同时进行。在复测导线中应尽量减少短边，否则应增加观测测回，采用两次独立对中观测等方法提高该站的观测精度。

在标定井中心点时，不要在地板做点。因爆破后产生的废石将会埋住中心点，出渣时将会毁掉该测点，应用间接方法将点固定在井壁上，呈米字形，其交叉点为井筒中心点，既方便定位和检查，又不容易损坏，在竣工后利于评定（见图2所示）。

贯通后应进行闭（附）合联测、评定，为今后其它贯通工程成果使用提供可靠的依据。由于在箕斗井贯通测量过程中，我们将重点放在点的水平精度控制上，因而在高程上的精度就不一定能达到相同的等级，同样在隧道贯通中纵向误差就很难确保，因此，该成果没有评定之前还不能作为下一个工程的控制点。

2.3 注意事项

认真审核图纸资料，把好图纸质量审核关是确保贯通工程顺利竣工的前提，也是测量人员在实施贯通测量工程中首先应抓好的大事。一张井巷设计图纸，虽然由设计部门各级人员层层校核签字，但最后难免在图纸上存在着或多或少的错误，如果按这些错误数据计算标定要素与放样要素，再以这些要素去定位工程位置及方向，必定会造成工程报废，甚至由此引发安全事故。

认真做好仪器检核工作避免因仪器误差超限而降低贯通精度，做好台帐和原始资料的管理，是贯通测量不可忽视的基础工作。保管好测量成果，并按导线等级编号存档。严格执行内外业独立计算制度，所有测量的内外业成果均须由两人以上独立计算后进行校对，发现不符应查找原因，以纠正在计算或者抄录外业资料中的错误。要克服麻疲思想和侥幸心理。

三、施工组织和管理

在箕斗井工程指挥部统一领导下，下设混凝土支护施工组、凿岩爆破组、材料设备组。测量人员负责组织、安排，并协调混凝土支护组和凿岩爆破组，材料设备组负责材料的供应和设备采购，以及设备验收等工作。在我矿箕斗井施工过程中，所有凿岩爆破工作依据施工指令进行，在井掘进到离贯通面20m时，必须交叉作业，由指挥部统一协调组织。每一中段作业面距贯通面最后2m时采用从上向下凿岩，也就是正掘，但不装药。比如：1200中段向上掘进，在距1250中段贯通面2m时从1250中段向下凿岩，炮孔完成后用钢板盖好，以保护炮孔完整。等到全部完成后，4个贯通面从下向上逐次装药爆破。测量在施工管理中的领导作用不可忽视，是保证箕斗井贯通的必要条件，即使井中心控制点精度符合要求，但在施工爆破人员技术水平不高或者责任心不到位，也难以保证贯通精度。因此测量人员在施工管理中应具有一定的管理权，作者就在工程指挥部担任副总指挥，这也为顺利贯通提供了前提基础。

四、箕斗井贯通后设备安装调试

在箕斗井全线贯通后，依据井口中心点检测各贯通面中心偏差，最大偏差为14mm，小于预计误差17.79mm，做出贯通点平面图，改正中心点坐标。依据改正后的坐标重新标定井筒中心，安装设备就依新标定的井筒中心为依据。箕斗井设备有：卷扬机、天轮、侧卸式箕斗、管道、管道梁、S型滑槽等。振动放矿机在安装过程中由测量人员在井口悬挂4个定滑轮，放下细钢丝，4条细钢丝连线的交点为井中心点，相邻连线为管道梁的方向和出矿方向。因此，标定方向和中心也是箕斗井能否投入顺利使用的关键，同时设备安装是否准确也需要把好最后一关。依设计制定的设备计划，设备将按顺序陆续到位，根据到位的情况及时调整好安装计划，将计划做到以小时为单位。建立一套设备到位和即将到位的台帐，并安排好时间表，这点也很重要。

五、结束语

作者在此工程施工测量中最大的收获：一是多头反掘施工，在给定井筒中心时采取特殊方法；二是要预先搞好点位误差预计，且一般实际误差小于预计误差；三是井筒整体贯通后实测中心点最大偏差为14mm，小于预计误差17.79mm，并对中心点坐标进行改正，再安装井筒设备以保证该箕斗井正常作业。工作应认真、细致，并提倡精益求精才能达到更高的技术要求。

箕斗井贯通工程在建井中有很大的使用潜力，首先大大节约了成本，一改过去经常正掘的施工方法，变成反掘。其次不必要在掘进当中还使用提升设备，影响施工进度。还有掘进效率高，可以同时作业，掘进高度大大降低，增大了安全系数，降低了劳动强度，在每一中段做好漏斗，无需人工出渣。随着测绘科学技术的进步竖井贯通的精度会越来越高，应用会更加广泛。例如：采用陀螺仪定向，那么相距有较大距离两条井也可以取得理想的效果。

（作者單位：陕西太白黄金矿业责任有限公司）