矿山井下巷道测量探讨

矿山井下巷道测量探讨

曹野 高宇

中国有色集团抚顺红透山矿业有限公司 辽宁抚顺 113321

摘要：在布设矿区测量控制网时，应在井口附近建立平面控制点和高程控制点，以便将地面的平面坐标系统和高程系统传递到井下，这类基准点被称为近井点和井口高程基点。由近井点通过井筒将地面坐标和方位角传递到井下井底车场的固定边上，以这个边作为起始边，沿矿井主要巷道敷设井下平面控制网。由于在井下巷道中进行测量工作，不宜采用三角网、三边网或边角网，只能建立导线或导线网作为井下平面测量控制。因此，矿山井下平面控制测量实际上是导线测量。由此可知，井下巷道测量的主要任务是导线测量。

关键词：矿山井下巷道测量；控制导线；测量工艺

中图分类号：TD175

文献标识码：A

引言

井下巷道测量工作环境复杂，测量难度较高一直是矿山测绘工作的难点之一。井下巷道测试根据测试工艺以及测试位置可以分为平面测量和高程测量两个部分。巷道测试是保障矿井安全生产以及规划发展的重要测试工作，其测量工作质量对矿井开采施工的施工效率、施工方法选择的正确性以及施工安全有较大的影响，课题研究由此出法，对现阶段我国矿山井下巷道测量技术展开探讨，分析优势劣势，并提出对应的完善策略。

1巷道平面测量

巷道测量工艺中，首先要选择合理的导线点，导线点需要根据测试具体要求和测试内容制定具体的设置地点，一般分为永久性导线点和临时导向点两种。其中永久导线点一般在顶板后位置安放，也有部分设置在顶板附近的物理性质相对稳定的岩石中，临时导线点设置地点较多可以根据巷道环境进行选择，多设置于顶板岩石和结构钢架中。为了便于管理和识别，导线点设置后应对其进行编号，并绘制识别效果明显的编号标识。导线点的设置方式根据设置位置区别主要分为三种，其一，在顶板上利用三角顶进行固定，固定后进行固定剂或水泥浇筑。其二，在顶板导线点位置安装木质框架，在木质框架安装带孔三角测试钉和线绳。其三，在巷道的钢制框体支架后方嵌入木质辅助固定条，然后使用对应的机械设备打入测钉，完成导线井下测距以及测角的测量原理与地面测量基本一致，但由于井下巷道测量环境的特殊性，测量过程中数值的观测方法以及测量方法均存在较大的差别。井下巷道测量一般也选择经纬仪、标尺、光电测距仪等测量仪器。近年来我国矿山企业在井下测距工作中有逐步引进了更为先进的全站仪设备，以及gps测距仪等先进仪器。其中全站仪设备在井下巷道的测量中有很好的表现，可以在井下环境下精准的完成测距、测角、水平距离计算、高度差计算、坐标增量的测量工作的现代化测绘仪器。全站仪操作简便，对使用环境要求较低同时一般配备显示屏和操作手柄，近年来出现的新一代全站仪更是可以实现与移动终端的蓝牙连接可以实现远程控制以及远程数据传输等工作，同时一次假设就可以实现所有数据的采集测量，避免了测试工作中重复的设备架设，这点在井下巷道测试工作中作用尤为明显，受井下环境决定，井下设备工作难度较高工作量也较为繁重，频繁的设备安置是导致巷道测试工作效率较低的重要原因。

与地面测试相比井下测试工作环境十分复杂，恶劣的环境造成测试工作难度较高误差也较大。如光线不足、皮带运行轨道矿车等噪音都会对测试工作人员以及测试仪器带来不同程度的影响和干扰。为了降低上述环境因素对工作人员以及测试仪器带来的干扰，井下巷道测试工作在通讯方便一般选择抗干扰能力以及稳定性更强的防爆对讲机作为主要的通讯器材。导线点设置距离一般在40到500左右，防爆对讲机信号范围应满足该距离需求，同时由于井下光线的不足，工作人员之间应采用对应的灯语信号灯罩。测量过程中，瞄准前视后视目标时必须有专门人员用矿灯照垂线的侧面，这样观测人才能从仪器镜中清晰的看见目标垂线。为了应对井下光线不足问题，我国矿山测试部门研发的发光垂球设备极大的改善了井下的照明问题。从事应注意井下轨道或皮带可以对导线点造成的破坏，全站仪假设时也应采用上对中。

井下巷道水平角度测量原理也与地面测量相同，但实际测量方法存在一定差别，井下巷道水平角度测量现阶段主要使用测回法和复测法两种方法进行测量。其中回测法的操作步骤为：1.盘左瞄准后视点，仪器归零。2.顺时针方向旋转仪器照准部瞄准前视点并读数；3.盘右先照准前视点并读数；4.顺时针方向旋转仪器照准部瞄准后视点并读数。根据两个测回所测得角度值求出平均值作为最终角度值。边长测量则利用全站仪的测距功能，通过仪器放出激光射到前视点的棱镜上进行反射，仪器自动计算出斜距和平距，并在屏幕上显示出来，一般在照准前视点时完成。

2巷道高程测量

2.1井下高程点的设置

井下高程点的设置有多种选择，可以单独选择适当位置设置高程点，也可以使用导线点直接作为高程点进行测量工作，井下高程点需要位于目标巷道的顶板和底版的位置或巷道两帮的水平位置上，设置间隔一般大于300m。同时高程点在设置结束后也因该进行编号，并进行醒目标记以便于区分。

2.2 水准测量

井下水准测量方法与地面大致相同，区别主要 在两个方面 ：一是井下巷道中没有自然光，测量时需要用矿灯照 明水准尺 ；二是井下水准点大多设在顶板上，观测时需要将水准 尺倒立顶在顶板测点位置。井下水准测量一般采用 S3，S10型工程 水准仪和普通水准标尺。测站检核用两次仪器高或双面尺法。井下水准测量施测时水准仪架设于两尺点之间，前后视距 离大致相等，这样可以消除由于水准管轴与视准轴不平行所产 生的误差。视线长度一般为15m~40m 为宜。要求每测站用两次 仪器高观测，两次仪器高测得高差互差不大于 5mm，取平均值 作为观测结果。每组水准点间高差应采用往返测量的方法测定，往返测量高差的较差不应大于 ±50mm（R 为水准点间的路线长 度，以 km 为单位）。如果条件允许，可敷设水准环线，闭合差不 大于 ±50mm（L 为水准环线的总长度，以 km 为单位）。当成果 满足上述要求时，可取往返观测的平均值作观测结果，或按测站数分配高程闭合差。

2.3角高程测量

三角高程测量是用全站仪观测出测站点 至前视点的垂直角和距离，仪器自动计算出仪器和觇标两点间的高差。三角高程测量一般用在倾斜巷道中，也可以用于水平巷 道。通常它都是与导线测量同时进行的，我们称这种导线为高程 导线。其高差计算原理为三角函数，计算高差时应注意，当测点设在巷道顶板时，量得的 仪器高和觇标高应以负值参与计算。仪器高和觇标高应用小钢 卷尺在观测开始前和结束后各量一次，目的是为了减小垂球线 受负荷变形影响，两次丈量的互差不得大于 4mm，取平均值。闭 合和附合高程路线的闭合差，可按边长成正比分配。复测支线终 点的高程，应取两次测量的平均值。高差经改正后，可根据起始 点的高程推算各导线点的高程。

2.4井下碎步测量

巷道和硐室一向是测量工作的难题，随之我们研发了井下碎步测量这种测量方式，为绘制矿图提供测量数据依据。在使用这种方式进行测量工作时，在完成测角量边工作后，还需要一并测量前视点的竖直和水平距离，这个数值也需要作为计算依据。

结束语

随着中国交通与科技的发展，地下建筑也成为了城市建设的重要部分，隧道、矿山、交通的不断建立对矿山井下测量的任务与要求也与日俱增，有了先进仪器和先进测量技术的我们，想进行大型的地下工程测量已经不再是难事，时代科技的进步中，我们在矿山井下可发展的业务也在不断增加，相信未来的我们可以做的更好更专业。

参考文献

[1]侯怀敏.无人机倾斜摄影测量在矿山测绘中的实际运用分析[J/OL].世界有色金属，2019（16）:287+289[2019-10-12].

[2]刘川.Section在“矿山测绘”资源储量估算中的应用探讨[J].世界有色金属，2019（05）:27+29.

[3]邵宇佳.大数据趋势下矿山测绘地理信息服务存在的机遇及挑战浅析[J].城市建设理论研究（电子版），2019（09）:110.