梁 伟 韬

(国投新集能源股份有限公司，安徽 亳州 236744)

·测量·

大型深部基建矿井测量方法与应用

梁 伟 韬

(国投新集能源股份有限公司，安徽 亳州 236744)

针对国投新集口孜东矿在基建过程测量工作中遇到的问题，研究了其具体的解决方案，并对高深度基建矿井的测量方法进行了归纳总结，以提高测量工作水平，从而保证矿井的安全生产。

矿井，测量，控制点，全站仪

1 概述

口孜东矿位于淮南煤田西部，为淮河冲积平原，地形平坦，海拔标高+23.52 m～+27.58 m左右，地表冻结深度一般为4 cm～12 cm。工业广场内布置主井、副井、风井，采用冻结法施工的方式。矿井第一水平标高为-967 m，按5.0 Mt/年矿井设计生产能力计，矿井服务年限有60.2年。在矿井建设阶段主要进行平面与高程控制测量、地面施工放样、凿井施工测量、巷道施工测量、提升设备安装测量和重要建筑物的变形监测等，下面就施工测量中遇到的问题及解决办法进行阐述。

2 平面与高程控制测量

2.1 平面和高程控制点设计

平面与高程控制点与井筒十字中线点的设计位置很重要，必须根据工业广场的设计图纸进行整体的布设。按照《煤矿测量规程》的要求，采用冻结法施工的井筒，点位离井筒的距离不得小于30 m，十字线垂直度小于10″。控制点位既要避开井筒周围永久地面建筑物和构筑物，又考虑到后期恢复点位联测的方便性，所以布设点位要进行统筹考虑，尽量减少点位的恢复工作，避免盲目设置点位造成破坏带来大量人力、物力和财力的损失，同时也能保证点位精度的统一性。

口孜东矿四等平面控制网南部点位较多，北部点位较少，控制点位布置不均匀，造成联测十字中心线一级导线点平差后南部点位误差小，北部点位误差大。同时针对十字中心线布点情况，为了避开永久建筑物和道路施工，造成局部点位距离较近，虽然点位设置避开了永久性建筑，但是井筒开挖过程中临时绞车、稳车基础和上料台的设置、地下管路施工同样会造成点位的破坏和点位间的不通视，给井架安装和井筒中线的检查工作带来了很多的困难。当局部点位破坏后需要及时恢复被破坏的点位可以减少大量的野外测量工作，保证了系统精度的统一性，进而确保了监测结果的正确性。

2.2 控制点点位移动变形分析

口孜东矿三井井筒采用冻结法施工，冻结深度达到了700多米，高强度的冻结给工业广场十字中心线点造成了一定的影响，其点位先后经历了膨胀和收缩两个过程，工业广场内最大的点位移动达到了32 mm。

十字中心线点间距离变化情况如表1所示。

表1 十字中心线点间距离变化情况 mm

根据表1的数据可以看出井筒两侧且离井筒距离越近的十字中心线点受冻结的影响越大，距离沿十字中心线方向增大，最大可达58 mm；同侧的十字中心线点位离井筒越近的影响越大，彼此间距变化比井筒两侧点间距变化要小。在变形监测过程中不仅点位间间距发生了变化，同时点间角度也会在10″～25″之间变动，从而影响了十字中心线的垂直度要求，给井架安装，绞车房预埋件的留设和后期绞车安装带来了困难。为了避免安装过程中造成错误，必须每次安装前对所有点位进行检测并进行必要的修改，杜绝盲目用点现象的发生。

为了保证工业广场十字中心线点每次联测的可靠性，主要应做好以下几个方面的工作：

1)控制点点位选择合理，可根据冻土层的深度采用整体混凝土整体浇筑的方法布点，加强点的稳定性。为避免各类施工车辆的破坏可以设置护栏和警示标语。

2)在不受冻结和后期采动影响的矿区周围布设永久性控制点，实时监控工业广场内部的点位变化情况。外部点位布设要合理，保证其与十字中心线联测过程中十字中心线点位精度的统一性。

3)每次联测结束后要对数据进行整体的分析，并与上次的观测的数据进行比较。根据比较结果确定两次观测数据是两次观测系统误差还是个别十字中心线点发生了移动，从而确定点位是否需要修正。

2.3 普通凿井施工测量

普通凿井施工测量内容包括井筒中心标定、井筒深度的测量、井筒纵剖面图的测绘及陀螺定向等。口孜东矿分为主、副、风三个井筒，有三家施工单位在同一时间段进行开挖，在施工600多米的表土段期间，各家施工单位均用自己制作的钢尺导入高程。在进入基岩段施工过程中，随着矿井硐室和梁窝的增多和二期巷道与井筒预留硐室的需要，三井必须采用统一的高程系统，为保证其标高的统一性，故决定三家施工单位采用同一把经过计量检测的钢尺。每次导入高程的过程中，要加入温度(采用井上、井下温度的平均值)、比长、拉力和钢尺自重三项改正，要满足井下高程基点两次导入高程的互差不得超过井筒深度的1/8 000。陀螺定向施工测量基准边尽量选择矿外稳定的控制点，避免井筒冻结造成的点位移动，给定向结果造成粗差。井下陀螺定向点点位只能满足井底车场巷道的掘进施工，三井贯通后，进行联测，分析三井陀螺定向精度。矿井进入二期工程施工后，必须进行二次定向，防止井筒定向因定向边短、巷压及施工影响造成的定向误差，给矿井安全生产造成隐患。

2.4 巷道施工测量

口孜东矿井底车场巷道特点是弯道多、巷道的坡度和断面变化大，为避免重复揭煤，需要进行大量的贯通测量工作。施工测量的主要任务是把巷道和硐室按照设计图纸的要求和尺寸标定到巷道上，标定前测量人员必须熟悉各种图纸资料，检核设计图纸上的巷道尺寸、方向、高程和坡度等数据是否正确，进行图纸的闭合计算和井底车场导线设计。由于矿井地压大，来压快，测量控制点破坏严重，给测量工作带来了很多的困难。矿井基本控制导线必须每月进行一次联测，分析巷道点位移动变化情况，及时纠正移动点位的坐标和高程。井下控制点尽量选择安装在锚杆上，确保点位的稳定性。进入二期施工巷道和采区施工前必须选择巷道岩性较好的区域进行陀螺定向，确保方位的准确性。同时在巷道腰线标定过程中，不能通过测量控制点上的高程来标定腰线，因为大量测量控制点受压力影响向下运动，最大下沉值可达到400 mm，导致腰线标定出现偏低的现象。

3 大型提升设备的安装测量

矿井大型提升设备主要包括大型绞车、天轮、罐道和罐梁等。提升设备能否正常运转取决于它们之间几何关系的正确性。提升机能否正常运转，取决于提升机主轴安装的水平程度以及各对接轴的重合度；钢丝绳能否在天轮和滚筒上正常运行，取决于天轮与提升机的位置关系。口孜东矿主井提升系统为双提升系统，分为东西两个绞车房，井筒十字中心线为提升主轴线。按照安装规范的要求，提升轴线的误差不超过5 mm，提升中心线与绞车主轴线的垂直度偏差不超过0.5/1 000。在东绞车房的标定过程中，首先用东侧的十字中心线AE1,AE2,AE3，在AE2点架设2″ 级全站仪，直接标定A1点，B1点在绞车房平台内侧不能直接标定，可把仪器转至A1点，采用直接沿线的方法标定B1点，通过两次标定互查不超过5 mm，取其平均值作为观测结果，确保提升中心线控制在5 mm之内。为了满足其垂直度要求，在A1点架设仪器，后视B1,观测角度∠B1A1C1;然后在C1架设仪器后视A1拨交900-∠B1A1C1，确定D1位置。最后在D1点架设仪器，检核角度∠C1D1A1,确保三角形A1B1C1角度为180°，要求误差的度数能够满足垂直度要求，以上各项标定工作均需重复3次，取其平均值作为观测结果。为保证东西绞车房提升中心线的统一性，采用东侧的十字中心线通过东绞车房直接传至西绞车房，采用与东绞车房相同的方法标定西绞车房。实践证明，本标定方法可以满足安装精度要求，确保了矿井提升系统的安全运行。

口孜东矿主井绞车安装轴装示意图见图1。

4 结语

随着现代化特大型矿井相继投入到建设中，开采深度的增加、冻结强度的提高、解冻时间长造成地面重要建筑物在冻土上施工，不仅仅给测量控制点带来了破坏，也给地面建筑物的测量定位以及变形监测带来了很多的困难。同时矿井地质条件比较复杂，巷道岩性较差，井下点位变化复杂，如何合理的布点、用点需要测量工作者前期进行全面的考虑，这也给测量工作提出了更高的要求。

The measurement method and application of large deep capital construction mine

Liang Weitao

(SDICXinjiEnergyLimitedCompany,Bozhou236744,China)

According to the encountered problems of the SDIC Xinji Kouzidong mine in capital construction process measurement work, this paper researched the specific solutions, and summarized the measurement method of high depth capital construction mine, in order to improve the measurement work, so as to ensure the safe production of mine.

mine, measurement, control point, total station instrument

2014-12-29

梁伟韬(1984- )，男，工程师

1009-6825(2015)08-0224-03

TD174

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