徕卡iCB70全站仪在煤矿掘进工作面中的应用

主要完成人:王坪煤业公司/苏军军、王跃军、回建伟、马文杰、郭春宇

一、项目简介

8309掘进工作面（下文简称8309面）为朔州朔煤王坪煤业有限公司参与的首个5000米大型工作面掘进巷道，8309面的推广有效地提高矿井煤炭资源的准确率，可使采区回采率至少提高5-10个百分点，及厚煤层采区回采率提高至80%-85%。但是在此前提下，大型工作面的掘进对测量工作实施是严峻的考验，不但对矿井测量专业技术水平要求高，而且对于日常测量工作中操作细节也要做到精益求精。为保证8309面巷道准确无误，为此对测量专业做了特别的规定。实践证明了测量特别规定在大型掘进工作中的可行性和重要性。

成果特点：

1、巷道支导线的布置；

2、徕卡iCB70全站仪的仪器误差研究；

3、徕卡iCB70全站仪的精度更高；

4、测量中主要产生误差的预估和研究；

5、现场导线点的布置方式；

6、复测支导线的平差计算。

二、主要科技创新

关于8309面的测量，8309面导线总长度5000m右，作为王坪煤业公司建矿以来最长的工作面，在开工前编制了8309面贯通设计方案，并按规定进行了审批。

测量仪器采用了徕卡iCB70,仪器测量等级为2″，支导线精度为7″为主，对中垂球采用350g，7″级导线点埋设采用0.5m长的铁桩。导线技术指标如下：导线点距为80m-150m，复测支导线采用两测回法进行测量。在开工前将用于此巷道测量的全站仪送资质单位进行专业的检查、校正，保证测量仪器精度符合规定要求，严禁使用误差超限的仪器。在测量过程中使用两台仪器测量，每个导线点的观测采用宾得R-202仪器，第二次复测采用徕卡iCB70仪器，这样多次反复测量，细心计算，保证了巷道施工精度。在日常掘进过程中，安排测量人员每日检查激光指向仪是否出现偏差，及时对发现偏差的进行调整。有效地避免了当仪器损坏或误差超限而未及时发现，导致发生测量事故。

在巷道7″级导线测量过程中，点距设置在80m-150m尽量使边长差距小，且尽量不设置设置小于80m边长的导线，尽可能避免短边接长边。主要技术指标为测角中误差±7″，复测支导线1/6000，同一测回半测回互差15″，测回间互差10″，对中次数为2次。按照一般要求7″级复测支导线采用2测回，但为提高测量精度又不增加无用功的前提下，采用2个测回，复测三次。首次测量选择在放线过程中，在间隔2-3周后进行第二复测（在后续延伸7″导线对上一次导线进行复测），第三次复测选择在1-1.5个月之内进行。第三次复测时，与第一、第二次测量平差后的数据角度误差在20″范围，水平坐标误差在1.5cm，垂直误差在2cm范围内，则说明之前测量成果数据准确，如出现超限则必须对出现误差以及由此点延长的支导线进行复测，之后采用最后两次复测数据为最终成果，并且对巷道指向点做出微调。采用这样的方法既提高了导线精度，有效防止巷道掘出后期因受矿压影响导线点偏移。

井下高程测量采用三角高程对向观测法，仪器高和测站高分别在观测开始前和结束后用钢尺测量一次，两次测量互差不得超过4mm，最后取两次测量平均值，两点往返高差的互差不得大于10mm+0.3×t（t为导线边长，以m为单位）。

在测量观测中因井下环境温度和湿度相差小，对因温度、湿度产生的偏差几乎为零，因此在采用全站仪测量前设定好温度改正后不再进行气象改正

基本控制导线主要技术指标

水平角观测技术指标

三角高程竖直角测量指标

日常在放线过程中，利用7″导线点作为放线点，为了减小掘进迎头至红外线指向点远产生偏差的影响，这样可以使红外激光指向距离迎头在60-100m范围内，以减小红外线指向至工作面迎头距离远产生偏差的影响。在放线指向点的设定中，在常规3点指向的基础上变为4点指向，及在红外指向仪前安设4个指向点，除第一个点使用导线点外其他3个指向点采用水泥粘点法进行固定，并且4个点中两相邻点的相互间距在3m-5m范围，严禁在顶板煤层破碎、构造影响区域设点。日常掘进过程中，每班掘进前必须由队组当班跟班干部对红外线指向情况进行检查，当出现指向偏差或者指向光线无法同时指向前方4根线时严禁掘进，由地测科测量技术人员进行复查、调校。红外线指向仪器采用视线最敏感的绿光，放弃原有红光指向，有效指向距离由原有的200m改为800m，仪器规格型号为徕卡iCB70型，这样有效保证了指向光线到迎头后光点直径不超过2cm。

当测量结束后，必须及时整理外业观测手薄，检查记录和计算是否正确，观测成果是否满足限差要求。并且严格执行对算、复核制度，计算成果必须经过两人以上进行对算，对算和复核严禁同一人完成。

复测导线测量中经复测后对数据进行平差计算和精度评定。角度平差采用简单的算术平均数法,距离采用加权平均数法。高程测量采用三角高程，之后进行加权平均。

三、技术进步

矿山测量专业人员是矿山的眼睛。尤其在巷道的高精度贯通上更显重要。高精确的测量在大型掘进工作中的应用，有效地杜绝了巷道因测量精度达不到要求或测量事故造成巷道误贯通带来的水害、气体等次生事故的发生。并且高精度的测量工作为生产科、通风科等相关部门在矿压、气体等相关安全措施的落实提供了有力的保证。

四、经济效益和社会效益

经济方面

8309面全长为5000m左右。该工作面平均煤厚为5-6m，平均容重1.4t/m3。要达到设计要求必须按测量人员给出的中线、腰线进行掘凿；否则，是很难贯通的；贯通后，还须测量人员把巷道实形用三维坐标反映到图纸上。可以说井下巷道贯通、所有综采面的布置等都离不开测量数据。所以产生的经济效益是不可估量的。

安全方面

高精确的测量在大型掘进工作中的应用，有效地杜绝了巷道因测量精度达不到要求或测量事故造成巷道误贯通带来的水害、气体等次生事故的发生。并且高精度的测量工作为生产科、通风科等相关部门在矿压、气体等相关安全措施的落实提供了有力的保证。

撰稿：苏军军