超长巷道误差分析处理.doc

超长巷道贯通误差分析与处理单 位：重庆松藻煤电公司打通一矿作 者：罗勇康 冉 伟二零一零年五月 超长巷道贯通误差分析与处理超长巷道贯通误差分析与处理罗勇康 冉 伟 (重庆松藻煤电公司打通一矿摘 要:本文针对松藻煤电公司安稳运输斜井特大型贯通工程贯通出现了很大偏差，结合公司技改扩能正在进行和即将进行的多个同类型超长贯通测量工程存在的共性问题，提出可靠的测量解决办法。同时以打通一矿排矸井超长贯通工程为例，用现行煤矿测量规程的规定进行了误差预计，并与本文提出的处理方法进行的误差预计进行比较，说明现行煤矿测量规程对井下7基本控制的误差规定不能满足超长巷道贯通测量通精度要求，测量工程技术人员应根据实际情况，对矿井4公里以上的贯通测量各项技术指标的规定应做相应修改。关键词:贯通 误差预计 测量精度1 前 言重煤集团松藻煤电公司进行的“二次创业、再造一个松藻”的发展规划，使得松藻煤公司各矿技改扩能工作全面展开，在技改扩能中一项最直接、最基础的工作必须面对，这项工作就是超长巷道的贯通测量工作，即常说的重特大型贯通测量，其实用重特大贯通本文认为并不准确，用超长更为准确。本文中的各项重大贯通工程的特点是多属井下与地面巷道相向施工的贯通工程，其贯通误差影响有地面控制导线测量精度、竖井定向测量精度、井下基本控制网的测量精度等，针对这类贯通的特殊性，怎样编制这类贯通工程测量方案？如何进行误差预计？采用怎样的施测方法？如何控制解决这类超长巷道贯通测量的误差？是本文研究的中心。本文用松藻煤电公司各矿已进行和正在进行的一些超长贯通测量工程作为例证，供大家参考。2 重大超长贯通工程名称及成因2.1 超长贯通工程名称松藻煤电公司技改扩能近10公里以上的贯通工程有打通一矿排矸井与+140大巷贯通工程，立井深560米，井巷贯通距离约3000米，井下导线4700多米，地面导线6000米。打通一矿西二区风井与W6#瓦斯巷贯通工程，竖井深度530米，井巷贯通距离2800米,导线全长约7500米。逢春煤矿南大巷与张师坝+540采区大巷贯通工程地面导线7000米，井下贯通距离约3600米。逢春煤矿+540上山与仙渡河+810回风平硐贯通工程，地面导线7000多米，井下贯通距离约4000多米。石壕煤矿S4区二号副立井和S3区运输巷贯通工程地面导线6000米，井下导线约5000米，井下贯通距离2000m左右。同华煤矿观音桥和安稳斜井输煤系统贯通工程，地面导线5500米，井下贯通距离约5300m。松藻煤矿5号风井贯通工程地面导线5300m，井下导线5700米，贯通距离约3000m。渝阳煤矿安稳皮带运输斜井贯通工程，井下导线约6000米，地面导线约5000米，已贯通，中线贯通偏差1.17米。2.2 各矿贯通综合图形结构2.3 主要原因形成超长巷道贯通的主要原因有两个方面：2.3.1松藻煤电公司由70年代投产以来，已进行了采煤生产30多年，共采出煤炭近亿吨，各矿上部水平除留有河床、建筑群等少量煤柱外，矿区经开采形成了大量的采空区，矿区内1963年至1966年布测的矿区地面控制网，原国家二等、三等、5三角网测量点、水准点几乎全部遭到破坏，由于各矿井的井下坐标都采用1954年国家统一坐标系北京坐标系，高程采用1956年黄海高程系，使得地面控制必须采用光电测距导线或GPS由矿区外很远的控制点引入，从前面例出的各个贯通工程地面控制导线最长达7000多米。2.3.2松藻煤电公司正在做强，做大，就必须扩大开采范围来增加储量资源，随着向深部的延伸，采矿规模扩大，各矿巷道开拓系统范围也随之扩大，采矿方式由原各矿单采区开采变为多采区开采。矿与矿之间、地面与井下之间形成复杂的巷道网络结构，形成了多个地面与井下贯通工程、竖井与平硐混合贯通工程、跨矿式贯通工程，使得井下巷道贯通距离最长达40006000米之多，贯通导线超过10公里。3 超长巷道贯通误差形成的危害3.1 井巷贯通工程质量对矿井建设和生产有重大影响，以渝阳煤矿安稳斜井贯通产生的后果可以说明其危害性。3.2 渝阳煤矿安稳电厂运输斜井贯通导线全长11公里左右，于2004年开工，2005年贯通，贯通后经联测中线偏差1.17米，高程偏差不详，造成巷道刷帮170m左右，使安稳电厂胶带运输机安装及电厂运煤发电工程延期近4个月，造成直接经济损失上百万元。3.3 由上可看出对松藻煤电公司10km左右的各项超长巷道贯通工程的贯通偏差精度必须引起高度重视，否则会给煤电公司带来不可估量的损失。根据实践经验，对于此类贯通工程的测量工作，必须编制专门的贯通测量施测技术方案，以满足设计需要，避免造成同样的贯通重大事故。4 超长贯通测量技术方案编制过程中的特殊步骤4.1有条件的矿井应采用2以上的全站仪建立独立的地面导线控制网，具体做法是在原导线控制中选择一条边近可能靠近预计贯通点，以此边为起始边，尽量均等地两端向贯通预计点延伸。最大限度减小地面控制测量误差对贯通的影响。4.2 竖井定向的矿井，贯通误差预计中，必须查明定向资料的定向中误差，定向中误差至少要低于25，超标必须采取特殊措施，同时贯通误差预计时必须选择合理的误差预计参数，贯通点应选择在离竖井最近的地方，因定向误差是引起贯通偏差大的主要因素之一。4.3 现行煤矿测量规程规定的井下7级基本控制导线测量精度达不到贯通精度要求，只能作为参考，对7级基本控制导线必须按误差预计要求精度提高补测等级，测量精度达到国家对水利水电工程规定的1.8级的要求 (其原因见后误差预计)。4.4 由于松藻煤电公司各矿都是采用国家统一坐标，大部份矿井都达不到4.1中的条件，在贯通误差预计时，必须综合考虑GPS测量的等级、联系测量的中误差、地面控制网测量的等级、井下导线测量的等级等误差参数值，并把贯通工程视为极困难条件下的贯通工程，分析该工程的特点和难点，有针对性地采取提高测量精度的各种技术措施，在条件允许时从同一起始点和起始边开始施测高精度的等级导线，建立单一地面控制，以摆脱控制网误差对贯通造成的影响。5 贯通测量方案的编制由于煤电公司上述各项贯通工程水平重要方向的贯通测量误差包括：地面近井点的测量误差、地面连接导线的测量误差、立井定向联系测量的误差和井下经纬仪导线测量的误差。因此在误差方案编制过程中不能只以一井内巷道或两井之间巷道贯通方式进行单一思考，必须综合考虑各种误差对贯通点的影响大小，从而采取特殊技术措施来处理。由于边长测量增长，测量手段的变化，高程测量一般都能满足贯通精度的要求，本文暂不讨论高程测量误差。5.1 地面控制网选择地面选择靠近近井点的地面控制边为起算边，采用光电导线单独布测2.5以上的地面控制导线，高程采用光电四等三角高程测量。5.2 井下控制网选择井下导线布测以竖井定向起始边作为贯通工程起始边，按照1993年国家水利水电工程施工测量规范(SL52-93)的规定，布测1.8等级导线。5.3 水平角测量及要求5.3.1 观测方法由于煤电公司很少有GPS测量的控制点，所以地面、井下必须采用现有的2级以上的经纬仪或全站仪测角，采用测回法观测，水平角测量地面按2.5光电导线等级，测8个测回，边长1千米以上。井下条件较差，为提高测角精度，边长尽量按250300米布置，尽可能大于250m，且尽量均等，300米以上边长应加测小三角检校，测角采用两次对中，12个测回。低于30m的边长，采用四次对中，12个测回，离贯通点1000米距离内低于30米边不能超过2条，否则应采取特殊技术措施，增加对中次数和测回数，水平角的观测测回度盘变换严格按180/n+10，仪器和觇标的对中必须采用光学对点器，同时避免井下风流对测角的影响。高程采用光电四等三角测量，采用对向观测方法。5.3.2 限差要求5.3.2.1地面控制测量半测回互差13。竖井定向中误差两次独立必须低于30，否则必须重新定向，对生产矿井重新加测陀螺定向边，重新对中两次互差低于20。5.3.2.2 在观测过程中水准气泡不能偏离超过0.5格，否则应重测，操作时必须严加控制。5.3.2.3 井下边长测量采用全站仪测边，由于测量仪器精度较高，量边精度基本能满足等级导线互差的要求，但一定要注意施测中离带电设备及缆线的距离。5.3.2.4 内业整理时，导线边长必须加入投影水准面、高斯投影面、温度、气压四项改正，且往返测量取平均值。5.3.2.5 光电三角高程测量仪高和觇标高必须丈量4次以上。6 测量误差预计及比较6.1 根据煤电公司各矿测量资料及矿井控制的特点， 根据支导线点位误差理论，适合煤电公司超长贯通工程适用的误差预计参数和共性公式有：6.1.1 经纬仪导线测角误差引起贯通点K在水平重要方向的误差公式 ：井下导线因独立进行两次，故 6.1.2 光电测距量边误差引起贯通点K在水平重要方向的偏差公式：按国家水利水电施工测量规范(SL52-93)规定，48公里及以上井巷贯通边长通常为250300米，全站仪测量精度按照标称误差22ppm*D，为留一定储精度，量边误差预计参数井下和地面采用：mL地=22ppm15005（mm）mL井=22ppm3002.6（mm）引起水平重要方向的公式： 式中ml为全站仪误差预计参数，在误差预计图中量取。6.1.3 竖井定向误差对水平重要方向影响的误差预计参数，按支导线点位误差原理，取定向统计中误差，三角形联系测量两次独立的平均值23，陀螺定向为13，为留一定储备精度，且煤电公司竖井大部份为三角形联系测量，故参数取23，竖井定向误差对水平重要方向的影响公式为 Ryo为竖井中心与贯通点K连线在X轴上的投影值。6.1.4 采用GPS测的地面控制，按国家C级点选用10+2ppmD，根据矿区通视条件按1000选择近井定向导线边；则 mG= 10+2ppmD1000=0.012(mm)6.2 实际误差预计计算结果比较对打通一矿排矸立井按煤矿测量规程的规定和预计参数实施贯通测量方案和采用专门措施进行贯通测量的方案和预计参数进行对比。打通一矿排矸井贯通工程误差预计由误差预计图量取的值为R2Yi上= 2354105 R2Yi井=2408105 l地cos2a =591.97 l井cos2a =810.53RYO=2140RYi-各导线点与贯通点K连线在Y轴上的投影长度；L -导线边长；a各导线边与X轴之间的夹角；RYO井下导线起算点与贯通点K连线在Y轴上的投影长度。6.2.1 采用煤矿测量规程的规定和参数，即利用打通一煤矿井下原有的7级基本控制、地面原有的5三角网的误差预计。 地面测角引起贯通点K的误差 井下测角引起贯通点K的误差 量边引起贯通点K的误差 按测量规定各项工作进行两次竖井定向引起贯通点K的误差 引起贯通点K在水平重要方向的误差贯通相遇点在X轴上的预计误差采用2倍预计误差 预计的结果，肯定不能满足工程设计要求。6.2.2 采用本文中特殊措施处理方法和采用1993年国家水利水电工程施工测量规范(SL52-93)的规定进行误差预计。 地面测角引起通点K的误差 井下测角引起通点K的误差 量边引起通点K的误差 按测量规定各项工作进行两次 竖井定向引起通点K的误差 引起通点K在水平重要方向的误差贯通点K在X轴上的预计误差采用2倍预计误差 从预计结果看，能满足工程设计的要求6.3 测量方案选择由以上误差预计结果选择测量方案可以看出：6.3.1 竖定向是造成贯通点K在水平重要方向偏差的主要因素之一，在煤电公司的各生产矿井，重新定向已不现实。对这类超长贯通测量必须对竖井定向误差进行综合分析考虑，并采取一定的技术措施进行处理。6.3.2 由M预比较可以看出，现行煤矿测量规程的技术指标规定和井下7基本控制导线不能满足导线达10公里以上超长巷道贯通测量的要求，对48公里以上的贯通工程必须根据实际情况对测量各项技术指标的规定做相应修改调整，加大测回数，提高测角精度。6.3.3 在贯通方案设计中，必须充分考虑支导线终点坐标误差原理公式：，尽可能减少测点，尽可能增长井下边长测量，且相邻边长较为接近，以便提高测角精度。6.3.4 松藻煤电公司安稳斜井贯通工程地面按5三角网，井下按7级基本控制预计，并按照预计方案进行施测，最后贯通偏差达1.17米，给煤电公司造成重大经济损失，教训深刻。因此在煤电公司以后的超长巷道贯通测量中，必须对特殊问题进行特殊处理，防止发生类似事故。7 结 论通过对松藻煤电公司几大贯通测量工程进行共性误差预计分析表明，对超长巷道贯通必须采用支导线误差分析的各种原理，对工程进行综合分析，不能生搬硬套各种规程的规定，比如煤矿测量规程的规定对4公里以上的贯通工程运用时必须慎重对待。对矿井重大贯通而言，地面观测条件比煤矿井下观测条件优越得多，地面四等控制导线边长要求1000m以上，测角都要求测8个测回，而现行煤矿测量规程对井下条件而言的控制导线的规定才2个测回，是远远达不到长距离贯通精度要求的。对有竖井定向的矿井，对竖井定向精度在贯通设计方案时，必须充分考虑独特的影响，稍有不慎同样会对贯通工程造成重大影响。综上而言，煤矿测量技术人员在贯通工程方案设计编制过程中必须考虑本矿测量条件的特殊和困难度，针对各自的问题提出专门的解决处理意见，公司在对各矿的贯通测量误差方案编制，处理批复过程中，应给以高度重视和进行指导。国家煤炭行业技术主管部门应针对矿井长距离贯通对煤矿测量规程规定进行修改，或制定相应的技术细则解决当前技术指标上存在的问题，否则煤矿的每一个超长贯通都有