梁 偉 韜

(國(guó)投新集能源股份有限公司，安徽 亳州 236744)

·測(cè)量·

大型深部基建礦井測(cè)量方法與應(yīng)用

梁 偉 韜

(國(guó)投新集能源股份有限公司，安徽 亳州 236744)

針對(duì)國(guó)投新集口孜東礦在基建過(guò)程測(cè)量工作中遇到的問(wèn)題，研究了其具體的解決方案，并對(duì)高深度基建礦井的測(cè)量方法進(jìn)行了歸納總結(jié)，以提高測(cè)量工作水平，從而保證礦井的安全生產(chǎn)。

礦井，測(cè)量，控制點(diǎn)，全站儀

1 概述

口孜東礦位于淮南煤田西部，為淮河沖積平原，地形平坦，海拔標(biāo)高+23.52 m～+27.58 m左右，地表凍結(jié)深度一般為4 cm～12 cm。工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)布置主井、副井、風(fēng)井，采用凍結(jié)法施工的方式。礦井第一水平標(biāo)高為-967 m，按5.0 Mt/年礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力計(jì)，礦井服務(wù)年限有60.2年。在礦井建設(shè)階段主要進(jìn)行平面與高程控制測(cè)量、地面施工放樣、鑿井施工測(cè)量、巷道施工測(cè)量、提升設(shè)備安裝測(cè)量和重要建筑物的變形監(jiān)測(cè)等，下面就施工測(cè)量中遇到的問(wèn)題及解決辦法進(jìn)行闡述。

2 平面與高程控制測(cè)量

2.1 平面和高程控制點(diǎn)設(shè)計(jì)

平面與高程控制點(diǎn)與井筒十字中線點(diǎn)的設(shè)計(jì)位置很重要，必須根據(jù)工業(yè)廣場(chǎng)的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行整體的布設(shè)。按照《煤礦測(cè)量規(guī)程》的要求，采用凍結(jié)法施工的井筒，點(diǎn)位離井筒的距離不得小于30 m，十字線垂直度小于10″?？刂泣c(diǎn)位既要避開井筒周圍永久地面建筑物和構(gòu)筑物，又考慮到后期恢復(fù)點(diǎn)位聯(lián)測(cè)的方便性，所以布設(shè)點(diǎn)位要進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，盡量減少點(diǎn)位的恢復(fù)工作，避免盲目設(shè)置點(diǎn)位造成破壞帶來(lái)大量人力、物力和財(cái)力的損失，同時(shí)也能保證點(diǎn)位精度的統(tǒng)一性。

口孜東礦四等平面控制網(wǎng)南部點(diǎn)位較多，北部點(diǎn)位較少，控制點(diǎn)位布置不均勻，造成聯(lián)測(cè)十字中心線一級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)平差后南部點(diǎn)位誤差小，北部點(diǎn)位誤差大。同時(shí)針對(duì)十字中心線布點(diǎn)情況，為了避開永久建筑物和道路施工，造成局部點(diǎn)位距離較近，雖然點(diǎn)位設(shè)置避開了永久性建筑，但是井筒開挖過(guò)程中臨時(shí)絞車、穩(wěn)車基礎(chǔ)和上料臺(tái)的設(shè)置、地下管路施工同樣會(huì)造成點(diǎn)位的破壞和點(diǎn)位間的不通視，給井架安裝和井筒中線的檢查工作帶來(lái)了很多的困難。當(dāng)局部點(diǎn)位破壞后需要及時(shí)恢復(fù)被破壞的點(diǎn)位可以減少大量的野外測(cè)量工作，保證了系統(tǒng)精度的統(tǒng)一性，進(jìn)而確保了監(jiān)測(cè)結(jié)果的正確性。

2.2 控制點(diǎn)點(diǎn)位移動(dòng)變形分析

口孜東礦三井井筒采用凍結(jié)法施工，凍結(jié)深度達(dá)到了700多米，高強(qiáng)度的凍結(jié)給工業(yè)廣場(chǎng)十字中心線點(diǎn)造成了一定的影響，其點(diǎn)位先后經(jīng)歷了膨脹和收縮兩個(gè)過(guò)程，工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)最大的點(diǎn)位移動(dòng)達(dá)到了32 mm。

十字中心線點(diǎn)間距離變化情況如表1所示。

表1 十字中心線點(diǎn)間距離變化情況 mm

根據(jù)表1的數(shù)據(jù)可以看出井筒兩側(cè)且離井筒距離越近的十字中心線點(diǎn)受凍結(jié)的影響越大，距離沿十字中心線方向增大，最大可達(dá)58 mm；同側(cè)的十字中心線點(diǎn)位離井筒越近的影響越大，彼此間距變化比井筒兩側(cè)點(diǎn)間距變化要小。在變形監(jiān)測(cè)過(guò)程中不僅點(diǎn)位間間距發(fā)生了變化，同時(shí)點(diǎn)間角度也會(huì)在10″～25″之間變動(dòng)，從而影響了十字中心線的垂直度要求，給井架安裝，絞車房預(yù)埋件的留設(shè)和后期絞車安裝帶來(lái)了困難。為了避免安裝過(guò)程中造成錯(cuò)誤，必須每次安裝前對(duì)所有點(diǎn)位進(jìn)行檢測(cè)并進(jìn)行必要的修改，杜絕盲目用點(diǎn)現(xiàn)象的發(fā)生。

為了保證工業(yè)廣場(chǎng)十字中心線點(diǎn)每次聯(lián)測(cè)的可靠性，主要應(yīng)做好以下幾個(gè)方面的工作：

1)控制點(diǎn)點(diǎn)位選擇合理，可根據(jù)凍土層的深度采用整體混凝土整體澆筑的方法布點(diǎn)，加強(qiáng)點(diǎn)的穩(wěn)定性。為避免各類施工車輛的破壞可以設(shè)置護(hù)欄和警示標(biāo)語(yǔ)。

2)在不受凍結(jié)和后期采動(dòng)影響的礦區(qū)周圍布設(shè)永久性控制點(diǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)控工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)部的點(diǎn)位變化情況。外部點(diǎn)位布設(shè)要合理，保證其與十字中心線聯(lián)測(cè)過(guò)程中十字中心線點(diǎn)位精度的統(tǒng)一性。

3)每次聯(lián)測(cè)結(jié)束后要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整體的分析，并與上次的觀測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。根據(jù)比較結(jié)果確定兩次觀測(cè)數(shù)據(jù)是兩次觀測(cè)系統(tǒng)誤差還是個(gè)別十字中心線點(diǎn)發(fā)生了移動(dòng)，從而確定點(diǎn)位是否需要修正。

2.3 普通鑿井施工測(cè)量

普通鑿井施工測(cè)量?jī)?nèi)容包括井筒中心標(biāo)定、井筒深度的測(cè)量、井筒縱剖面圖的測(cè)繪及陀螺定向等?？谧螙|礦分為主、副、風(fēng)三個(gè)井筒，有三家施工單位在同一時(shí)間段進(jìn)行開挖，在施工600多米的表土段期間，各家施工單位均用自己制作的鋼尺導(dǎo)入高程。在進(jìn)入基巖段施工過(guò)程中，隨著礦井硐室和梁窩的增多和二期巷道與井筒預(yù)留硐室的需要，三井必須采用統(tǒng)一的高程系統(tǒng)，為保證其標(biāo)高的統(tǒng)一性，故決定三家施工單位采用同一把經(jīng)過(guò)計(jì)量檢測(cè)的鋼尺。每次導(dǎo)入高程的過(guò)程中，要加入溫度(采用井上、井下溫度的平均值)、比長(zhǎng)、拉力和鋼尺自重三項(xiàng)改正，要滿足井下高程基點(diǎn)兩次導(dǎo)入高程的互差不得超過(guò)井筒深度的1/8 000。陀螺定向施工測(cè)量基準(zhǔn)邊盡量選擇礦外穩(wěn)定的控制點(diǎn)，避免井筒凍結(jié)造成的點(diǎn)位移動(dòng)，給定向結(jié)果造成粗差。井下陀螺定向點(diǎn)點(diǎn)位只能滿足井底車場(chǎng)巷道的掘進(jìn)施工，三井貫通后，進(jìn)行聯(lián)測(cè)，分析三井陀螺定向精度。礦井進(jìn)入二期工程施工后，必須進(jìn)行二次定向，防止井筒定向因定向邊短、巷壓及施工影響造成的定向誤差，給礦井安全生產(chǎn)造成隱患。

2.4 巷道施工測(cè)量

口孜東礦井底車場(chǎng)巷道特點(diǎn)是彎道多、巷道的坡度和斷面變化大，為避免重復(fù)揭煤，需要進(jìn)行大量的貫通測(cè)量工作。施工測(cè)量的主要任務(wù)是把巷道和硐室按照設(shè)計(jì)圖紙的要求和尺寸標(biāo)定到巷道上，標(biāo)定前測(cè)量人員必須熟悉各種圖紙資料，檢核設(shè)計(jì)圖紙上的巷道尺寸、方向、高程和坡度等數(shù)據(jù)是否正確，進(jìn)行圖紙的閉合計(jì)算和井底車場(chǎng)導(dǎo)線設(shè)計(jì)。由于礦井地壓大，來(lái)壓快，測(cè)量控制點(diǎn)破壞嚴(yán)重，給測(cè)量工作帶來(lái)了很多的困難。礦井基本控制導(dǎo)線必須每月進(jìn)行一次聯(lián)測(cè)，分析巷道點(diǎn)位移動(dòng)變化情況，及時(shí)糾正移動(dòng)點(diǎn)位的坐標(biāo)和高程。井下控制點(diǎn)盡量選擇安裝在錨桿上，確保點(diǎn)位的穩(wěn)定性。進(jìn)入二期施工巷道和采區(qū)施工前必須選擇巷道巖性較好的區(qū)域進(jìn)行陀螺定向，確保方位的準(zhǔn)確性。同時(shí)在巷道腰線標(biāo)定過(guò)程中，不能通過(guò)測(cè)量控制點(diǎn)上的高程來(lái)標(biāo)定腰線，因?yàn)榇罅繙y(cè)量控制點(diǎn)受壓力影響向下運(yùn)動(dòng)，最大下沉值可達(dá)到400 mm，導(dǎo)致腰線標(biāo)定出現(xiàn)偏低的現(xiàn)象。

3 大型提升設(shè)備的安裝測(cè)量

礦井大型提升設(shè)備主要包括大型絞車、天輪、罐道和罐梁等。提升設(shè)備能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)取決于它們之間幾何關(guān)系的正確性。提升機(jī)能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，取決于提升機(jī)主軸安裝的水平程度以及各對(duì)接軸的重合度；鋼絲繩能否在天輪和滾筒上正常運(yùn)行，取決于天輪與提升機(jī)的位置關(guān)系?？谧螙|礦主井提升系統(tǒng)為雙提升系統(tǒng)，分為東西兩個(gè)絞車房，井筒十字中心線為提升主軸線。按照安裝規(guī)范的要求，提升軸線的誤差不超過(guò)5 mm，提升中心線與絞車主軸線的垂直度偏差不超過(guò)0.5/1 000。在東絞車房的標(biāo)定過(guò)程中，首先用東側(cè)的十字中心線AE1,AE2,AE3，在AE2點(diǎn)架設(shè)2″ 級(jí)全站儀，直接標(biāo)定A1點(diǎn)，B1點(diǎn)在絞車房平臺(tái)內(nèi)側(cè)不能直接標(biāo)定，可把儀器轉(zhuǎn)至A1點(diǎn)，采用直接沿線的方法標(biāo)定B1點(diǎn)，通過(guò)兩次標(biāo)定互查不超過(guò)5 mm，取其平均值作為觀測(cè)結(jié)果，確保提升中心線控制在5 mm之內(nèi)。為了滿足其垂直度要求，在A1點(diǎn)架設(shè)儀器，后視B1,觀測(cè)角度∠B1A1C1;然后在C1架設(shè)儀器后視A1撥交900-∠B1A1C1，確定D1位置。最后在D1點(diǎn)架設(shè)儀器，檢核角度∠C1D1A1,確保三角形A1B1C1角度為180°，要求誤差的度數(shù)能夠滿足垂直度要求，以上各項(xiàng)標(biāo)定工作均需重復(fù)3次，取其平均值作為觀測(cè)結(jié)果。為保證東西絞車房提升中心線的統(tǒng)一性，采用東側(cè)的十字中心線通過(guò)東絞車房直接傳至西絞車房，采用與東絞車房相同的方法標(biāo)定西絞車房。實(shí)踐證明，本標(biāo)定方法可以滿足安裝精度要求，確保了礦井提升系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

口孜東礦主井絞車安裝軸裝示意圖見圖1。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代化特大型礦井相繼投入到建設(shè)中，開采深度的增加、凍結(jié)強(qiáng)度的提高、解凍時(shí)間長(zhǎng)造成地面重要建筑物在凍土上施工，不僅僅給測(cè)量控制點(diǎn)帶來(lái)了破壞，也給地面建筑物的測(cè)量定位以及變形監(jiān)測(cè)帶來(lái)了很多的困難。同時(shí)礦井地質(zhì)條件比較復(fù)雜，巷道巖性較差，井下點(diǎn)位變化復(fù)雜，如何合理的布點(diǎn)、用點(diǎn)需要測(cè)量工作者前期進(jìn)行全面的考慮，這也給測(cè)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

梁偉韜(1984- )，男，工程師

1009-6825(2015)08-0224-03

TD174

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