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1、前言我国煤炭行业对我国的经济发展起到越来越来重要的作用。煤炭是我国应急和社会发展的重要战略资源。在矿山中最大的工程即是井巷贯通。在贯通中要保证各掘进面均沿着设计位置与方位掘进，使贯通后接合处的偏差不超限，避免对采矿生产造成严重的影响。如果贯通测量过程中发生错误未能贯通或接合处的偏差值超限都将影响井巷质量，甚至造成井巷报废人员伤亡等严重后果。在经济上和时间上给国家和企业造成很大的损失。为此测量人员有必要将贯通设计有关的理论掌握。我国的能源资源中，煤炭资源最为丰富。据1997年完成的全国第三次煤炭资源预测与评价，2000m深度内的煤炭总资源为5.57万亿t，1000m深度内为2.86万亿t截止19
2、96年末，全国累计保有储量为10024.9亿t，探明储量为6044亿t。2000年煤炭在一次资源结构中所占比重达67，在国民经济发展中占有十分重要的地位。在开采方式上，中国井工作业的煤矿占95，井深平均在-400m以下，与世界各产煤国家相比，不但煤系、地层构造复杂，而且矿井事故多发。煤矿生产安全历来为我党和国家所重视，新中国成立以来，经过煤炭战线各级领导、工程技术人员和广大职工几十年的艰苦努力，全国煤矿生产状况与解放前相比发生了根本性的变化。党的十一届三中全会以来，我国煤矿迎来了科技的春天，特别是近十几年来，全国煤矿坚决贯彻“安全第一，预防为主，综合治理，总体推进”的指导思想，向安全、高效、洁
3、净、环保、机械化、自动化方向迅速发展，煤炭工业在生产、建设、科研、教育等方面都积累了丰富的经验，一些领域的科技接近或达到国际先进水平。为了系统地总结我国煤炭科技近二十年来取得的研究成果，推动煤矿生产技术水平和管理水平的提高。 1 矿区基本概况本章重点在于对矿山地质的基本特征进行描述，了解其特点及发生条件并确定贯通巷道施工方式，进一步确定施工时的允许误差参数。1.1 矿区地质概况艾友矿位于阜新煤田西南部，该井煤层属沙海组，层位稳定，厚度为中厚煤为主，最大累厚为13.97 m，平均4.58 m。该区以往煤田勘探阶段瓦斯含量资料因无从查找，所以无确切的含量数据，根据相邻的清河门立井钻孔解吸数据平均8
4、.18 m3/t左右计算，煤层气资源量8.906 8108 m3，平均为49.48106 m3/ km2。1.1.1煤层分布特征艾友矿煤田主要可采煤层赋存于下白垩统沙海组三段及艾友矿组，共有十个煤层组，煤种较杂，一般为长焰焦煤，以长焰煤和气煤为主。艾友矿组煤层分布面积达25 km2，平均厚度14.49 m，含5个煤层组，厚度变化于0.0596.48 m 之间；煤层不稳定，结构复杂，含煤系数高，平均含煤率为20%40%，单位面积储量在新邱区高达60104 tkm2；聚煤中心为艾友矿区，厚度展布方向 NE5268，分布于同沉积背斜和斜坡地带及低缓的向斜部位。沙海组煤层在全煤田的分布目前尚未完全查明
5、，清河门、艾友、东梁及九道岭等区的煤层浅部薄深部厚，含五个煤层组，厚度变化在0.123.33 m之间，平均厚度7.76 m，分布面积近20 km2。 1.1.2 构造特征 艾友矿煤田位于燕山台褶带的辽西台陷构造单元内，是一个四周被边缘断裂围限的典型断陷盆地。盆地整体呈不一对称的向斜构造，剖面形态呈簸箕状，盆地内褶皱和断裂构造发育。 艾友矿煤田中央槽区呈现明显的同沉积构造，槽内埋藏深，煤层厚，有机质成熟度高，气源丰富。煤田内主要有两个方向的褶皱，主要一组为北东北北东向，另一组为北西北西西向，有些构造有利于煤层气的赋存。同沉积背斜是阜新组的主要构造形式，新邱小哈拉哈同生背斜和东梁清河门同生背斜，已
6、查明是含气构造区。 断裂构造与煤层气生、储、运的关系更为密切。一是许多早白垩世形成的同沉积断裂构造，由于晚白垩世和新生代构造应力场的变化，呈现出挤压作用下的闭合状态，从而对煤层气顺层运移起到了阻隔作用，阻止了煤层气向外运移。二是由于断层的形成和活动，造成了沿断裂带岩石的碎裂和切割破坏，形成了力学薄弱带，为岩浆创造了顺断层带运移的条件，从而形成控制岩浆岩分布的重要地质因素。当岩浆顺断层带运移遇到力学和化学性质更弱的煤层时，则发生顺煤层侵入，挤压、熔蚀煤层而形成岩床，岩床的厚度则是断层附近最厚，远离断层带逐渐变薄、尖灭。三是断裂将盆地分割成若干低级别的断块，断层将阜新组地层切割破碎，不利于煤层气的
7、储藏，特别是目前呈拉张状态下的正断层是煤层气逸散的良好通道。1.2 贯通巷道概况为了解决艾友矿深部煤层的开采，改善通风条件，将艾友矿新副井和东风井合并为一对新立井提升，解决开凿艾友矿-350m总回风大巷。为加快该工程进度采取两井同时以全断面相向掘进的施工方法。 贯通测量路线井下符合长度为2542m，其中新副井和东风井为开凿的新井尚未掘进，根据两井的掘进速度决定在东风井距离k点1538 m处相遇贯通。施工巷道所在岩层地质情况比较简单，围岩稳定，地压不大，支护方式一律采用喷浆。巷道掘进施工为风动式开凿围岩机打眼，铲斗式装岩机装车运输。 两井深至-350m水平为600m，贯通巷道边坡度为 ，巷道断面
8、一般宽为3.5 m，拱高2.5 m。1.3贯通允许误差参数确定本矿区各项测量的误差参数均根据煤炭测量规程中的限差规定求得。1）地面导线的测角误差：根据规程得测角中误差=2）地面量边误差：按NTS-202全站仪的测距标称精度=（5+5ppm）mm3）井下导线测角误差：根据规程得级井下基本控制导线测角中误差=。根据规程得级井下基本控制导线测角中误差=4） 井下导线量边误差：根据Red mini2型测距仪的标称精度=（5+5ppm）mm5） 地面水准测量误差：按照规程限差求算四等水准测量每千米的高差中误差=7mm。6）导入高程误差：按照规程限差求得一次导入高程的中误差 7）井下水准测量误差：根据规程
9、求得每百米的高差中误差 8） 井下三角高程测量误差：根据规程反算求得每千米的高差中误差为 =50mm。2 贯通测量方案设计与精度分析本章将在前一章说明地质条件的基础上 ，进一步分析矿山贯通两种方案的布设及其精度分析，并对地面的控制网进行精度评定，井下导线角度平差，进而对矿山贯通工作程序简单的了解。2.1平面测量方案设计2.1.1矿近井点的布设方案 平面贯通测量允许误差为0.5m，则其中误差为0.25m。该项中主要来自近井点误差、定向误差、井下导线误差。近井点应埋设在便于观测、保存，不受开采影响且便于向井口布设连接导线的地点。1）GPS网设计为了保证GPS观测效果的可靠性，有效的发现观测成果中的
10、粗差.必须使GPS网中的独立边构成一定的几何图形。常规测量中对图形设计事 一项非常重要的工作。而在GPS网图形设计时因GPS同步观测不要求通视，所以其图形设计具有较大的灵活性。GPS网图形设计主要取于用户的要求，经费，时间，人力以及所投入接受机的类型.数量和后勤保障条件等1。为保证GPS网图形精度，应以两个高级点为基础，保证精度的前提下根据本矿区实际情况，以A .B两高级点为基础，采用边连式的图形。精度估算如下： （2-1）其中，近井点之间边长误差。 （2-2）其中，固定误差；b比例误差；S边与贯通重要方向之间夹角。2）光电测距精密附和导线光电测距仪是一种光机电结合于一体的测距装置，是测绘仪器
11、中发展比较迅速的一类新型仪器，它的出现使精密测距工作发生了变革随着我国煤炭工业现代化的迅速发展，光电测距技术在煤矿测量工作中得到越来越重要的作用3。绘制比例尺为1：2000的误差预计图，在图上根据商定的贯通相遇点K点，过K点作轴和轴（轴沿待贯通的水平大巷中心线方向，轴与轴垂直），并在图上标出设计导线点的位置。精度估算如下：测角误差： （2-3）其中，地面导线测角中误差；K与各导线点连线在轴上的投影平方和而得。量边误差： （2-4） 其中， 测距中误差；固定误差； 比例误差；距离值。导线总误差： 2.1.2定向测量方案1）一井几何定向两风井采用一井几何定向，在两井内各下两根钢丝如，顶中盘法摆动投
12、点在井底选一结点后视近井点。观测两钢丝，地面以导线施测连接导线，井下布设导线连接。风井：采用一井定向，两钢丝间距3.0m。一井定向采用连接三角法，在井筒内挂两根垂球线，采用垂球线单重稳定投点法。一井定向的连接方法为：连接三角形法的示意图如（图2-2）所示，由于不能在垂球线A、B点安设仪器，因此选定井上下的连接点12与，从而在井上下形成了以AB为公用边三角形AB12和AB，一般把这样的三角形称为连接三角形。从井上下连接三角行的平面投影可看出，当已知11点的坐标及11-12边的方位角和地面三角形各内角及边长时，便可按导线测量计算法，算出A、B在地面坐标系统中的坐标及连线的方位角。同样，已知A、B的
13、坐标及其连线的方位角和井下三角形各要素时，再测定连接角，就能计算出导线边起始边-的方位角及点的坐标。风井：采用一井定向，两钢丝间距3.0m。一井定向采用连接三角法，在井筒内挂两根垂球线，采用垂球线单重稳定投点法。一井定向的连接方法为：连接三角形法的示意图如（图2-2）所示，由于不能在垂球线A、B点安设仪器，因此选定井上下的连接点12与，从而在井上下形成了以AB为公用边三角形AB12和AB，一般把这样的三角形称为连接三角形。从井上下连接三角行的平面投影可看出，当已知11点的坐标及11-12边的方位角和地面三角形各内角及边长时，便可按导线测量计算法，算出A、B在地面坐标系统中的坐标及连线的方位角。
14、同样，已知A、B的坐标及其连线的方位角和井下三角形各要素时，再测定连接角，就能计算出导线边起始边-的方位角及点的坐标。图2-2三角示意图Fig.2-2 The map of triangle 在选择井上下连接点12与时，应满足下列要求：a点12与11及点与应彼此通视，且12-11和-的长度应该尽量大于20m.当12-11边小于20m时，在12点进行水平角观测，其仪器必须对中三次，每次对中应将照准部（或者基座）位置变换120；b点12与应该尽可能地设在AB延长，使三角形锐角应小于2，这样边构成最有利的延伸三角形；c点12和应适当地靠近最近的垂球线，地面为B，井下为A，使a/c及b/c之值尽量小些
15、。一井定向中投点误差影响比较大所以应采取一定的措施来减小投点误差的影响，其措施有：a尽量增加两垂球间的距离，并选择合理的垂球线位置，尽量使两垂球线连线方向与气流方向一致，这样尽管沿气流方向的垂球线偏差可能很大，但是最危险的方向即垂直与两垂球线连线方向的偏斜却不大，从而可以减小投向误差；b尽量减小马头门处气流对垂球线的影响，定向时最好停止风机运转或增设风门，以减小风速；c采用小半径、高强度的钢丝，适当加大垂球重量，并将垂球浸入稳定液中；d减少滴水对垂球线及垂球的影响，在淋水大的井筒，必须采取挡水措施，并在大水桶上加挡水盖。其中一井定向的工作组织包括：a准备工作l 选择连接方案，作出技术设计；l 定向设备及用具的准备；l 检查定向设备及检验仪
