文/魏启明强明

羊场湾煤矿13采区回风立井与12采区边界回风巷贯通技术及分析

文/魏启明强明

为优化13、14深部采区通风系统，缓解整个矿井的通风压力，宁煤集团羊场湾煤矿决定对13采区进、回风立井及+980m车场进行系统改造。由于进风井设计深度581m,回风井设计深度541.2m，回风立井距12采区边界回风巷160m,进风立井距12采区边界辅运巷190m，羊场湾煤矿决定由12采区边界回风巷开口反掘施工+980m，施工完成后，再进行回风通路与回风立井+980m回风通路相向掘进贯通，由此加快巷道贯通进度、尽快解决矿井通风压力。

针对本次大型相向贯通，羊场湾煤矿采用GPS技术对地面控制系统进行联测，井下连接测量采用全站仪点下加重锤球对中及前后视测角观测、棱镜下加重锤球测距，并在相向贯通前，加测陀螺全站仪加强边提高导线方位角精度的方法，有效提高了贯通精度，为类似贯通提供了借鉴经验。

一、贯通测量方案

地面采用GPS静态定位技术，在立井工厂布测3个GPS静态D级控制点并联测高程水准和标定井口坐标。

井下采用全站仪将导线经地面测设至12采区边界辅运巷+980m水平，导线延伸距地面超过9.76km。同时，为提高贯通精度，还在12采区边界辅运巷加测一组陀螺经纬仪定向边T50-MT51，检查并加强井下导线控制精度。

回风立井采用钢丝定向投点并传递高程至+980m水平，并采用我国自主研发的GAT高精度磁悬浮陀螺全站仪，在立井回风通路码头门施工20m处加测陀螺边，由此确定回风通路方位，控制导线测量方向的误差。贯通测量主要路线如图1所示。

图1一分区12采区边界回风巷与13采区回风立井贯通示意图

二、精度分析

1.地面GPS控制点精度

地面采用全球定位系统（GPS）在13采区回风立井附近分别测设近井点G001和G002作为地面联系测量的起始方向（G001与G002通视良好），严格按照D级GPS测量网精度要求实测。G001与G002之间弦长精度为0.013m，边长相对中误差为1/57692＜45000，均在《全球定位系统（GPS）测量规范》规定的数据范围之内。

2.地面和井下陀螺定向精度

为确保井上、井下联系测量方位的正确传递，采用GAT高精度磁悬浮全站仪对矿井回风立井井下通道测线F1～F2和副井井下回风大巷测线A52～A53进行陀螺定向测量。本次陀螺定向方案如下：

（1）在地面已知边上采用两测绘测量陀螺方位角，求得两个仪器常数；

（2）在井下定向边上采用两测绘测量陀螺方位角；

（3）返回地面后，在原已知边上再用两测绘测量陀螺方位角，再求得两个仪器常数。

定向测量使用的GAT陀螺全站仪标称定向精度为5″，同一边任意两测绘测量陀螺方位角互差不超过15″。陀螺定向除去风力和振动干扰的原始数据，立风井定向测回最大较差为16″＜40″；仪器常数一测绘测量精度为6.4″，测绘间方位角较差为8″，测量中误差为4.5″，均满足《煤矿测量规程》陀螺定向精度的规定要求。

3.贯通精度分析

在+980m回风通路至13采区回风立井贯通的过程中，通过贯通误差计算，预计水平方向误差为± 0.296m，高程方向误差为±0.188m。12采区边界回风巷与13采区回风立井贯通后，将导线和腰线延伸至贯通点K处，实地测量数据显示，两相向贯通巷道在K点处中线方向偏差121mm，腰线上偏差210mm。

经过导线闭合测量，在贯通点处测得导线闭合差为：δx=186mm，δy=267mm，δz=121mm，fα=0°01′03″＜85″，导线相对闭合差1/20538＜1／8000。贯通精度均符合平面误差为0.3m、高程误差为0.2m的测量规程要求。贯通平面误差小于设计0.111m，高程误差小于设计0.067m，完全满足了工程使用要求。

三、两项投影改正误差的影响

13采区回风立井与12采区边界回风巷为大型两井相向贯通工程，羊场湾煤矿根据《煤矿测量规定》，在井下顾及两项投影改正σ的影响，即导线边长化归到投影水准面的改正δM和投影到高斯-克吕格投影面的改正δG。

高斯投影理论可推得两项投影改正的计算公式，即公式1：

式中，Hm和Ym分别为导线边两端点的高程平均值和y坐标平均值，以km为单位；R为地球的平均曲率半径，可取6371km。l1和l2分别为同一长度在不同投影面上的长度值，现假设投影长度近似相等，记为l，即公式1可记为：

σ=(W1-W2)·l=Wl

式中W为2项改正的综合影响系数。该数据对贯通相遇点K在水平重要方向x的影响与贯通图有关，其对井下导线的综合影响改正数为：

△Lx′=W·dx′

式中，dx′为井下两条相向贯通导线的起始点连线在x′方向上的投影长度。由一号副斜井经12采区边界回风巷至+980m回风通路贯通点K的改正数为350mm；回风通路K点至13采区回风立井的改正数为163mm，两段导线在K点处的总影响值到达513mm，对贯通的综合影响较为明显。

四、结论

羊场湾煤矿13采区回风立井与12采区边界回风巷贯通工程采用GPS技术对地面控制系统进行联测，保障了首级控制系统的统一。采用细钢丝悬挂加重吊盘投点方法提高立井投点精度；井下连接测量采用全站仪“点下加重锤球对中及前后视测角观测、棱镜下加重锤球测距”的方法，提高测角、测距精度，并在相向贯通前，于最弱边加测陀螺全站仪加强边，提高了导线方位角精度。此外，因顾及了两项投影改正误差的综合影响，有效提高了贯通质量。目前，该工程已顺利贯通，其测量方案与施测方法对类似的贯通具有较好的参考价值。

（作者单位：神华宁夏煤业集团羊场湾煤矿）

（责任编辑：周琼）