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摘要:随着连续采煤机在长距离顺槽掘进中的广泛应用,其技术越来越成熟,配套施工设备越来越完善,掘进速度越来越快。由于掘进速度快(月进尺达千米以上)、顺槽距离长(超过六千米),从而对测量的速度和精度要求比较高。本文以我单位施工的曹家滩煤矿122106工作面主运顺槽、辅运顺槽为例,介绍一种速度快、精度高的测量方法,以满足连续采煤机快速掘进的需要,供同行参考。
关键词:连续采煤机;长距离顺槽;导线测量;陀螺定向
1 工程概况
曹家滩矿井位于陕西省榆林市北部,是由陕西陕煤曹家滩矿业有限公司投资兴建,中煤科工集团北京华宇工程有限公司设计,设计主斜井、副斜井、进风立井、回风立井四个井筒。矿井设计生产能力为15Mt/a,设计可采储量为1555.5Mt,服务年限为72.4a。矿井采用缓坡斜井开拓,划分为2个水平,首采2-2(2-2上)号煤层。
曹家滩煤矿122106工作面主运顺槽:长度约6177.7m,设计断面为矩形断面,其中S掘=28.47m2,掘宽6.5m,掘高4.38m,采用锚网+锚索联合支护方式。122106工作面辅运顺槽:长度约6177.7m,设计断面为矩形断面,其中S掘=24.92m2,掘宽5.6m,掘高4.45m,采用锚网+锚索联合支护方式。两个顺槽与内、外回风顺槽均平行布置,主运顺槽与辅运顺槽间距20m,主运顺槽、辅运顺槽与内、外回风顺槽相距300m。
曹家滩煤矿122106工作面井巷工程采用EML340型连续采煤机及相应的后配套设备进行施工,122106工作面辅运顺槽、主运顺槽采用一台连采机双巷掘进,采用连续采煤机自带的耙爪和刮板输送机进行装煤,采用梭车进行转载至破碎装载机实现转装,胶带输送机实现运煤,采用四臂锚杆钻机进行临时支护,锚杆、锚索支护。主要施工工序如下:截割→装煤→转装→运煤→调机→顶板支护。连续采煤机和四臂锚杆钻车交替作业,掘进和支护单独进行。每隔70m在非开采侧掘进一个联巷进行设备调机、倒车,联巷长度20m。
2 测量方案的选择
122106工作面施工前,地面与井下的联系测量已完成,联系测量是由主斜井、副斜井分别施测7秒级复测支导线,并联测进风立井、回风立井的陀螺定向成果,进行平差后作为井下测量的起算依据,根据平差结果,联系测量精度较高,可以作为井下测量的起算数据,使用前进行了检核,确保了起算数据的准确性。
随着主运顺槽、辅运顺槽的掘进,分别布设7秒级复测支导线做为施工测量的依据,每掘进500米左右,通过联巷将两条支导线联测,形成一闭合导线,并对闭合导线进行简易平差,以平差后的成果做为继续向前施工的测量依据。每掘进2000米左右,增测陀螺定向边,并与闭合导线一起参与平差,用平差后的成果做为后续施工的依据。高程采用施测7秒导线时一并测设的三角高程。
主运顺槽、辅运顺槽掘进完成后,通过切眼与内、外回风顺槽贯通,经贯通误差预计(水平重要方向误差146mm,高程方向误差97mm),该测量方案能够满足122106工作面贯通的精度要求,符合相关规程、规范要求,该测量方案可行。
3 测量具体实施
3.1 准备工作
项目实施前,对所用到的仪器进行了检定,确保状态完好、精度可靠。测量点位布置在便于使用操作、牢固的地方。辅助测量工具(钢卷尺、线绳、錘球等)准备齐全。做好测量施工组织设计及贯通误差预计。对参与测量的全体人员进行技术交底,进行安全培训教育,确何本测量项目的高效、高质量、安全的完成。
3.2 井下7秒导线测量
7秒导线测量选择在连续采煤机停止掘进,检修或进行支护作业时进行,采用徕卡TC1202+型全站仪(测角:2",测距:2+2ppm)等高四架法观测,其具体操作方法与普通的四架法(三架法)观测一致,即采用四个带有相同基座(全站仪与棱镜通用)的架腿,迁站时只需将仪器或棱镜从基座中拔出,而架腿和基座不动,配备专门人员对点,观测人员及前、后视人员无需对点,减少对点时间,提高工作效率。采用等高四架法施测导线时,作业人员配备8人(观测1人,记录1人,后视1人,前视1人,对点3人,送脚架1人),其工艺流程如图3.1所示:
如图3.1,若B点为井下导线的平面起算点及高程起算点,B点至A点的方位为起算方位(均应经过检核,确认可以作为起算数据),则第一站时在B点安置全站仪,在A、C两点安置棱镜,A、B、C点均对中整平后,即可开始观测,同时对点人员用第四个脚架和基座在D点对中整平。B点观测结束后(此时D点基座也已对中整平),全站仪从B点基座拔出后快速、安全的移至C点基座上,后视作业人员将A点棱镜移至B点基座上,前视作业人员将C点棱镜移至D点基座上,B、C、D点均精确整平后即开始第二站的观测。同时送脚架人员应迅速将A点脚架和基座送给对点人员,供对点人员在A′点对中整平。如此循环往复,直至该导线施测完毕。
3.3 陀螺定向
陀螺定向使用瑞士GAK-1型15″级陀螺经纬仪,采用中天法2(测前地面测定仪器常数测回数)-2(井下测定定向边陀螺方位角测回数)-2(测后地面测定仪器常数测回数)的观测程序施测。井上、下应由同一观测者进行观测,由一个测回转到下一个测回时,应停止陀螺转动10-15min,方可再次起动观测。同一陀螺定向边两测回陀螺方位角的互差不得超过40″,测前测后仪器常数互差不得超过40″,相邻时间差互差必须小于0.4s,间隔时间差互差必须小于0.6s。
3.3 简易平差
7秒导线每隔500米左右,通过联巷将两条支导线联测,形成一闭合导线,检查闭合差等精度指标,符合相关规程、规范后,对闭合导线进行简易平差,以平差后的成果做为继续向前施工的测量依据。如闭合导线精度指标不符合要求,则应对7秒导线进行重新测量,直至符合要求为止。 每2000米左右增测陀螺定向边,陀螺定向的成果与7秒导线的成果(公共边方位)相比较,符合规程要求,与闭合导线一起参与平差,用平差后的成果做为后续施工的依据。如不符合要求,陀螺定向应重新进行,必要时,7秒导线增测一次,直至符合要求为止。
4 注意事项
4.1 等高
等高是指所采用的全站仪与前、后视棱镜,在同一个已经对中整平的固定基座上安置时,它们的中心高度是一致的。等高的目的就是为了施测三角高程过程中,每一站只量取仪器高(仅起、始站需量取棱镜高),第一站所量取的仪器高即为第二站后视棱镜高,第二站的仪器高即为第一站的前视棱镜高,依此类推。使得每一站的仪器高丈量误差只对本站的单个导线点产生影响,而对整个导线没有影响。
4.2 上对点时采取的有效挡风措施
井下导线点一般均在巷道顶板位置,细线绳悬挂对点垂球,采取上对点的方式进行对中整平。巷道内风流较大,造成垂球大范围摆动,给对中整平带来一定困难。为提高测量精度,必须采取有效的挡风措施,如PVC管等。
4.3 测量作业时环境保障
作业前,把点位埋设好,线绳拴好,并做好标记,点号要清晰。井下测量作业时,要创造良好的施测条件,必要时各工作面停止作业,特别在迎头测量的时候,施工作业必须停止,以保障测量精度。
4.4 安全保障
测量前全体测量人员必须进行安全技术教育,贯彻施工安全技术措施,学习并严格遵守《煤矿安全规程》、《煤矿建设安全规定》、《测绘作业人员安全规范》中有关规定,以及“安全为了生产,生产必须安全”的原则,掌握工程情况,遵守矿方有关规章制度。严格按相关规程、规范操作,做到安全隐患事先处理,再进行测量作业。施工中每位测量人员除做好自主保安外,还要献出一份爱心,关照周围同志,共同做好安全工作。下井测量人员必须穿工作服,戴好安全帽等,注意来往机车及其它各类危险事项。及时掌握工程情况,做到人人胸中有数,定岗定员,责任明确,杜绝违章。5 结束语
曹家滩煤矿122106工作面主运顺槽、辅运顺槽掘进完成后,与内、外回风顺槽在切眼开口处贯通,贯通导线总长度达12Km以上,属煤矿特大型贯通。贯通后实测,水平重要方向误差为86mm,高程方向误差为65mm,取得了较好效果,圆满完成了测量施工任务。在测量工作实施过程中,未影响连续采煤机的掘进,并为其快速掘进及时提供了测量保障。
参考文献
[1] 黄思远.井下大型贯通导线等高四架法测量. 中国科技博览,2009(18):39-40.
[2] 黄思远.自制激光上对点器在井下导线测量中的应用. 矿山测量,2012(1):48-49.
[3] 黄思远.浅谈立井联系测量容易忽视的几个问题.矿山测量,2011(1):51-54.
作者简介:黄思远,男,汉族,测绘高级工程师,1977年元月出生,1998年7月1日中专毕业于辽宁阜新煤炭工业学校《工程测量》专业,2009年12月本科毕业于武汉大学遥感信息工程学院《信息工程》专业。2011年通过考试取得《中華人民共和国注册测绘师资格证书》,现在中煤第三建设(集团)有限责任公司三十工程处从事测量管理工作。
(作者单位:中煤第三建设(集团)有限责任公司三十工程处)
关键词:连续采煤机;长距离顺槽;导线测量;陀螺定向
1 工程概况
曹家滩矿井位于陕西省榆林市北部,是由陕西陕煤曹家滩矿业有限公司投资兴建,中煤科工集团北京华宇工程有限公司设计,设计主斜井、副斜井、进风立井、回风立井四个井筒。矿井设计生产能力为15Mt/a,设计可采储量为1555.5Mt,服务年限为72.4a。矿井采用缓坡斜井开拓,划分为2个水平,首采2-2(2-2上)号煤层。
曹家滩煤矿122106工作面主运顺槽:长度约6177.7m,设计断面为矩形断面,其中S掘=28.47m2,掘宽6.5m,掘高4.38m,采用锚网+锚索联合支护方式。122106工作面辅运顺槽:长度约6177.7m,设计断面为矩形断面,其中S掘=24.92m2,掘宽5.6m,掘高4.45m,采用锚网+锚索联合支护方式。两个顺槽与内、外回风顺槽均平行布置,主运顺槽与辅运顺槽间距20m,主运顺槽、辅运顺槽与内、外回风顺槽相距300m。
曹家滩煤矿122106工作面井巷工程采用EML340型连续采煤机及相应的后配套设备进行施工,122106工作面辅运顺槽、主运顺槽采用一台连采机双巷掘进,采用连续采煤机自带的耙爪和刮板输送机进行装煤,采用梭车进行转载至破碎装载机实现转装,胶带输送机实现运煤,采用四臂锚杆钻机进行临时支护,锚杆、锚索支护。主要施工工序如下:截割→装煤→转装→运煤→调机→顶板支护。连续采煤机和四臂锚杆钻车交替作业,掘进和支护单独进行。每隔70m在非开采侧掘进一个联巷进行设备调机、倒车,联巷长度20m。
2 测量方案的选择
122106工作面施工前,地面与井下的联系测量已完成,联系测量是由主斜井、副斜井分别施测7秒级复测支导线,并联测进风立井、回风立井的陀螺定向成果,进行平差后作为井下测量的起算依据,根据平差结果,联系测量精度较高,可以作为井下测量的起算数据,使用前进行了检核,确保了起算数据的准确性。
随着主运顺槽、辅运顺槽的掘进,分别布设7秒级复测支导线做为施工测量的依据,每掘进500米左右,通过联巷将两条支导线联测,形成一闭合导线,并对闭合导线进行简易平差,以平差后的成果做为继续向前施工的测量依据。每掘进2000米左右,增测陀螺定向边,并与闭合导线一起参与平差,用平差后的成果做为后续施工的依据。高程采用施测7秒导线时一并测设的三角高程。
主运顺槽、辅运顺槽掘进完成后,通过切眼与内、外回风顺槽贯通,经贯通误差预计(水平重要方向误差146mm,高程方向误差97mm),该测量方案能够满足122106工作面贯通的精度要求,符合相关规程、规范要求,该测量方案可行。
3 测量具体实施
3.1 准备工作
项目实施前,对所用到的仪器进行了检定,确保状态完好、精度可靠。测量点位布置在便于使用操作、牢固的地方。辅助测量工具(钢卷尺、线绳、錘球等)准备齐全。做好测量施工组织设计及贯通误差预计。对参与测量的全体人员进行技术交底,进行安全培训教育,确何本测量项目的高效、高质量、安全的完成。
3.2 井下7秒导线测量
7秒导线测量选择在连续采煤机停止掘进,检修或进行支护作业时进行,采用徕卡TC1202+型全站仪(测角:2",测距:2+2ppm)等高四架法观测,其具体操作方法与普通的四架法(三架法)观测一致,即采用四个带有相同基座(全站仪与棱镜通用)的架腿,迁站时只需将仪器或棱镜从基座中拔出,而架腿和基座不动,配备专门人员对点,观测人员及前、后视人员无需对点,减少对点时间,提高工作效率。采用等高四架法施测导线时,作业人员配备8人(观测1人,记录1人,后视1人,前视1人,对点3人,送脚架1人),其工艺流程如图3.1所示:
如图3.1,若B点为井下导线的平面起算点及高程起算点,B点至A点的方位为起算方位(均应经过检核,确认可以作为起算数据),则第一站时在B点安置全站仪,在A、C两点安置棱镜,A、B、C点均对中整平后,即可开始观测,同时对点人员用第四个脚架和基座在D点对中整平。B点观测结束后(此时D点基座也已对中整平),全站仪从B点基座拔出后快速、安全的移至C点基座上,后视作业人员将A点棱镜移至B点基座上,前视作业人员将C点棱镜移至D点基座上,B、C、D点均精确整平后即开始第二站的观测。同时送脚架人员应迅速将A点脚架和基座送给对点人员,供对点人员在A′点对中整平。如此循环往复,直至该导线施测完毕。
3.3 陀螺定向
陀螺定向使用瑞士GAK-1型15″级陀螺经纬仪,采用中天法2(测前地面测定仪器常数测回数)-2(井下测定定向边陀螺方位角测回数)-2(测后地面测定仪器常数测回数)的观测程序施测。井上、下应由同一观测者进行观测,由一个测回转到下一个测回时,应停止陀螺转动10-15min,方可再次起动观测。同一陀螺定向边两测回陀螺方位角的互差不得超过40″,测前测后仪器常数互差不得超过40″,相邻时间差互差必须小于0.4s,间隔时间差互差必须小于0.6s。
3.3 简易平差
7秒导线每隔500米左右,通过联巷将两条支导线联测,形成一闭合导线,检查闭合差等精度指标,符合相关规程、规范后,对闭合导线进行简易平差,以平差后的成果做为继续向前施工的测量依据。如闭合导线精度指标不符合要求,则应对7秒导线进行重新测量,直至符合要求为止。 每2000米左右增测陀螺定向边,陀螺定向的成果与7秒导线的成果(公共边方位)相比较,符合规程要求,与闭合导线一起参与平差,用平差后的成果做为后续施工的依据。如不符合要求,陀螺定向应重新进行,必要时,7秒导线增测一次,直至符合要求为止。
4 注意事项
4.1 等高
等高是指所采用的全站仪与前、后视棱镜,在同一个已经对中整平的固定基座上安置时,它们的中心高度是一致的。等高的目的就是为了施测三角高程过程中,每一站只量取仪器高(仅起、始站需量取棱镜高),第一站所量取的仪器高即为第二站后视棱镜高,第二站的仪器高即为第一站的前视棱镜高,依此类推。使得每一站的仪器高丈量误差只对本站的单个导线点产生影响,而对整个导线没有影响。
4.2 上对点时采取的有效挡风措施
井下导线点一般均在巷道顶板位置,细线绳悬挂对点垂球,采取上对点的方式进行对中整平。巷道内风流较大,造成垂球大范围摆动,给对中整平带来一定困难。为提高测量精度,必须采取有效的挡风措施,如PVC管等。
4.3 测量作业时环境保障
作业前,把点位埋设好,线绳拴好,并做好标记,点号要清晰。井下测量作业时,要创造良好的施测条件,必要时各工作面停止作业,特别在迎头测量的时候,施工作业必须停止,以保障测量精度。
4.4 安全保障
测量前全体测量人员必须进行安全技术教育,贯彻施工安全技术措施,学习并严格遵守《煤矿安全规程》、《煤矿建设安全规定》、《测绘作业人员安全规范》中有关规定,以及“安全为了生产,生产必须安全”的原则,掌握工程情况,遵守矿方有关规章制度。严格按相关规程、规范操作,做到安全隐患事先处理,再进行测量作业。施工中每位测量人员除做好自主保安外,还要献出一份爱心,关照周围同志,共同做好安全工作。下井测量人员必须穿工作服,戴好安全帽等,注意来往机车及其它各类危险事项。及时掌握工程情况,做到人人胸中有数,定岗定员,责任明确,杜绝违章。5 结束语
曹家滩煤矿122106工作面主运顺槽、辅运顺槽掘进完成后,与内、外回风顺槽在切眼开口处贯通,贯通导线总长度达12Km以上,属煤矿特大型贯通。贯通后实测,水平重要方向误差为86mm,高程方向误差为65mm,取得了较好效果,圆满完成了测量施工任务。在测量工作实施过程中,未影响连续采煤机的掘进,并为其快速掘进及时提供了测量保障。
参考文献
[1] 黄思远.井下大型贯通导线等高四架法测量. 中国科技博览,2009(18):39-40.
[2] 黄思远.自制激光上对点器在井下导线测量中的应用. 矿山测量,2012(1):48-49.
[3] 黄思远.浅谈立井联系测量容易忽视的几个问题.矿山测量,2011(1):51-54.
作者简介:黄思远,男,汉族,测绘高级工程师,1977年元月出生,1998年7月1日中专毕业于辽宁阜新煤炭工业学校《工程测量》专业,2009年12月本科毕业于武汉大学遥感信息工程学院《信息工程》专业。2011年通过考试取得《中華人民共和国注册测绘师资格证书》,现在中煤第三建设(集团)有限责任公司三十工程处从事测量管理工作。
(作者单位:中煤第三建设(集团)有限责任公司三十工程处)