工作面贯通设计及误差预计.docx
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工作面贯通设计及误差预计
0403工作面贯通设计及误差预计
摘要:
本文介绍正明煤业公司0403工作面运输巷相向掘进大型贯通测量的设计及贯通误差的预计。
关键词:
贯通测量误差预计闭合差
（一）0403工作面工程简况
井矿正明煤业0403综采工作面位于井田东部，北部为井田边界临近新建主、副、风井，南部为井田边界，东部为0401及0402回采工作面，西部为实煤区。
4#煤属于山西组，半亮煤型，煤层结构稳定，含有一层夹矸，平均厚度1.6m，煤层倾角8°~14°，煤层最低着火温度为590℃，不易自燃。
该面水文地质相对简单，在顶板裂隙发育区域会出现淋水、滴水，对生产影响不大，预计该工作面在掘进期间正常涌水量为1.0m³/h，最大涌水量为5m³/h。
0403工作面由运输巷、材料巷及切眼构成完整的生产系统，运输巷负责进风、运输，材料巷负责回风、运料。
运输巷、材料巷沿煤层走向布置，切眼沿倾向布置，与运输、材料巷垂直。
0403工作面设计参数如下：
0403材料巷（综掘一队工作面）长度1710M，开口坐标为：
X=4101614.4，Y=19708210.0，净断面为9.6㎡，巷宽4M，施工方位为202°34′55″。
0403运输巷（综掘二队工作面）长度1610M，开口坐标为：
X=4101732.6，Y=19708085.9，断面为10.1㎡，巷宽4.2M，施工方位为202°34′55″。
0403切割巷长度150M，开口坐标为：
X=4100194.6，Y=19707605.6、X=4100252.3，Y=19707471.4，断面为12.7㎡，巷宽5.3M，施工方位为112°34′55″或292°34′55″。
该工作面掘进长度为3470M，两综掘工作面均沿煤层掘进，巷道坡度忽略不计，一次成巷，为保证工作面按时、按质、准确贯通，按《煤矿测量规程》规定，贯通精度应为：
中线误差小于±0.5M、腰线误差不计。
（二）测量方案的选择
贯通测量方案使用经纬仪导线测量，高程采用三角高程测量。
本项工程为一井田内的大型贯通测量工程，贯通导线全长约3650M，由辅助运输巷测点S1’、S2’、S3’作为起始点，βS1’-S2’-S3’角作为检查角，分别对0403材料巷、0403运输巷、切割巷依据设计参数，按7″级导线进行联系测量，巷贯通后导线自成闭合，进行联测后，本次贯通测量工作结束。
尼康2.C测角中误差计算表
序号
巷道名称
角度个数
n
角度闭合差
fβ
fβ×fβ
fβ×fβ
————
n
mβ的计算
1
0817工作面
61
-52″
2704
44.3
mβ=±√[fβ×fβ]/n
=±√190.6/4
=6.9″
2
0818工作面
66
-88″
7744
117.3
3
0819工作面
82
+24″
576
7.0
4
0802工作面
96
-46″
2116
22.0
∑
290
190.6
1、水平角观测方法及限差要求
采用尼康2.C防爆全站仪，用测回法测水平角，当边长大于30m采用一次对中两个测回，当小于30m时两次对中两个测回，边长一般布为60-100m。
点下对中时，在前视和后视两个方向上观察垂球尖是否对准望远镜的镜中心，以保证对中精度，测觇、前视觇标对中应采取挡风措施，按有关测量规程实施操作。
测角限差要求：
仪器型号
同一测回中半测回互差
两测回间互差
两次对中测回
（复测）间互差
尼康2.C
20″
12″
30″
注意事项：
①在每次测量标定时，必须对上一次标定角进行检核，必要时边长也要检查，避免用错点号，以及顶板导线点位移。
②架设仪器时要注意水准气泡的变化，偏离值不超过规定要求，以确保观测精度。
2、边长测量及限差要求
在整个巷道施工过程中，均采用全站仪进行边长测量，测量边长时应输入气压、温度改正值，每条边长的测量次数不少于3次，按照本仪器的特点，测回间测距误差不大于3mm，仪器记录数据为：
斜距S、平距H、高差V,且满足S2=H2+V2，原始记录同仪器记录一致。
3、高程测量
在掘进工作面测量过程中，均采用三角高程测量，由于采用全站仪进行观测，只丈量测站、前视觇标高，丈量次数2次，结果互差不大于3mm，两点间的高差由仪器自动完成，屏显值为平均值，记录时应注意高差的正负值。
4、日常中腰线标定、导线测量
0403材料巷、0403运输巷均采用激光指向仪标定中线，由于跟煤掘进，无须标定腰线。
两综掘工作面的激光指向仪的射程为300m,故标定的定向线间的点间距不得小于20M为宜，每4条中线点为一组，确保激光光束的指向精度。
当导线点间距在150m左右时，进行导线跟踪测量，按《煤矿测量规程》要求完成水平角、边长、定向等测量任务，并实事求是地作好记录工作，井下导线点注记要清楚（用喷漆作标记并挂牌），便于查找。
（三）贯通测量误差预计
由于本次贯通在煤层中进行，根据贯通测量的有关规定，这一工程只作水平方向上的误差预计。
假定0403材料巷贯通点K为坐标原点，垂直于0403材料巷为X′轴，平行0403材料巷为Y′轴。
1、误差参数的确定：
（1）全站仪测角中误差：
井下测角中误差mβ=±7″
（2）全站仪测边中误差：
mL=±15mm/km
2、贯通相遇点的误差
（1）由测角误差引起K点在X′、Y′轴上的误差：
Rx′、Ry′直接从图上量取（见附图），导线∑R2x′、∑R2y′计算表：
点号
Rx′
R2x′
Ry′
R2y′
S1’
22
484
1685
2839225
S2’
9
81
1671
2792241
S3’
43
1849
1654
2735716
S4’
85
7225
1634
2669956
S7’
128
16384
1613
2601769
S8’
150
22500
1603
2569609
X1
150
22500
1586
2515396
X2
150
22500
1566
2452356
X3
150
22500
1539
2368521
X4
150
22500
1507
2271049
X5
150
22500
1469
2157961
X6
150
22500
1437
2064969
X7
150
22500
1422
2022084
X8
150
22500
1399
1957201
X9
150
22500
1349
1819801
X10
150
22500
1294
1674436
X11
150
22500
1255
1575025
X12
150
22500
1189
1413721
X13
150
22500
1135
1288225
X14
150
22500
1100
1210000
X15
150
22500
1088
1183744
X16
150
22500
1033
1067089
X17
150
22500
993
986049
X18
150
22500
936
876096
X19
150
22500
916
839056
X20
150
22500
889
790321
X21
150
22500
789
622521
X22
150
22500
689
474721
X23
150
22500
589
346921
X24
150
22500
489
239121
X25
150
22500
389
151321
X26
150
22500
289
83521
X27
150
22500
189
35721
X28
150
22500
89
7921
X29
150
22500
0
0
Q1
50
2500
0
0
4CS4
20
400
1660
2755600
4CS5
15
225
1595
2544025
4CS6
14
196
1578
2490084
S0
12
144
1543
2380849
S2
26
676
1511
2283121
S3
26
676
1497
2241009
S4
26
676
1467
2152089
S5
26
676
1435
2059225
S6
26
676
1390
1932100
S7
26
676
1370
1876900
S8
26
676
1315
1729225
S9
26
676
1240
1537600
S10
26
676
1203
1447209
S11
26
676
1160
1345600
S12
26
676
1119
1252161
S13
26
676
1019
1038361
S14
26
676
919
844561
S15
26
676
812
659344
S16
0
0
788
620944
S17
0
0
688
473344
S18
0
0
588
345744
S19
0
0
488
238144
S20
0
0
388
150544
S21
0
0
288
82944
S22
0
0
188
35344
S23
0
0
88
7744
K
0
0
0
0
∑R2x′=713952
∑R2y′=85227199
由导线测角误差引起K点在x′、y′轴上的偏差：
Mxβ=±mβ/ρ×（ΣR2y′）1/2=±7/206265×（85227199）1/2
=±0.313m
Myβ=±mβ/ρ×（ΣR2x′）1/2=±7/206265×（713952）1/2
=±0.029m
因导线独立施测两次，故：
Mx′β=0.313/
（2）1/2=0.221m
My′β=0.029/
（2）1/2=0.020m
（2）由量边误差引起K点在x′、y′轴上的偏差：
导线ΣLcos2α′、ΣLsin2α′计算表：
边名
L
α（°′"）
αx（°′″）
α′（°′″）
Sin²α′
Cos²α′
S1’-S2’
33.714
87.0147
112.3455
25.3308
0.186
0.814
S2’-S3’
37.799
86.5011
112.3455
25.4444
0.189
0.811
S3’-S4’
46.462
86.4958
112.3455
25.4457
0.189
0.811
S4’-S7’
48.455
86.5617
112.3455
25.3838
0.187
0.813
S7’-S8’
23.520
86.5646
112.3455
25.3809
0.187
0.813
S8’-X1
17.272
22.2702
112.3455
90.0753
1.000
0.000
X1-X2
19.480
24.2049
112.3455
88.1406
0.999
0.001
X2-X3
27.213
22.3454
112.3455
90.0001
1.000
0.000
X3-X4
32.214
22.3356
112.3455
90.0059
1.000
0.000
X4-X5
37.247
22.3324
112.3455
90.0131
1.000
0.000
X5-X6
32.706
22.3418
112.3455
90.0037
1.000
0.000
X6-X7
14.610
22.3625
112.3455
89.5830
1.000
0.000
X7-X8
23.045
22.3501
112.3455
89.5954
1.000
0.000
X8-X9
50.245
22.3400
112.3455
90.0055
1.000
0.000
X9-X10
55.265
22.3438
112.3455
90.0017
1.000
0.000
X10-X11
38.986
22.3439
112.3455
90.0016
1.000
0.000
X11-X12
65.406
22.3458
112.3455
89.5957
1.000
0.000
X12-X13
54.342
22.3518
112.3455
89.5937
1.000
0.000
X13-X14
34.794
22.3501
112.3455
89.5954
1.000
0.000
X14-X15
12.300
22.3528
112.3455
89.5927
1.000
0.000
X15-X16
54.536
22.3540
112.3455
89.5915
1.000
0.000
X16-X17
39.980
22.3329
112.3455
90.0126
1.000
0.000
X17-X18
56.760
22.3502
112.3455
89.5953
1.000
0.000
X18-X19
20.873
21.1032
112.3455
91.2423
0.999
0.001
X19-X20
27.018
22.3439
112.3455
90.0016
1.000
0.000
X20-X21
100
22.3338
112.3455
90.0117
1.000
0.000
X21-X22
100
22.3455
112.3455
90
1.000
0.000
X22-X23
100
22.3455
112.3455
90
1.000
0.000
X23-X24
100
22.3455
112.3455
90
1.000
0.000
X24-X25
100
22.3455
112.3455
90
1.000
0.000
X25-X26
100
22.3455
112.3455
90
1.000
0.000
X26-X27
100
22.3455
112.3455
90
1.000
0.000
X27-X28
100
22.3455
112.3455
90
1.000
0.000
X28-X29
88.609
22.3455
112.3455
90
1.000
0.000
X29-Q1
100
112.3455
112.3455
0
0
1
Q1-K
49.6
112.3455
112.3455
0
0
1
S1’-4CS4
25.746
27.0255
112.3455
85.3200
0.994
0.006
4CS4-4CS5
64.801
26.5946
112.3455
85.3509
0.994
0.006
4CS5-4CS6
17.100
24.3341
112.3455
88.0114
0.999
0.001
4CS6-S0
34.678
25.0228
112.3455
87.3227
0.998
0.002
S0-S2
50.068
73.1624
112.3455
39.1831
0.401
0.599
S2-S3
14.170
22.3540
112.3455
89.5915
1.000
0.000
S3-S4
29.979
22.3453
112.3455
90.0002
1.000
0.000
S4-S5
32.673
22.3614
112.3455
89.5841
1.000
0.000
S5-S6
44.073
22.2803
112.3455
90.0652
1.000
0.000
S6-S7
20.892
22.3415
112.3455
90.0040
1.000
0.000
S7-S8
54.438
22.3429
112.3455
90.0026
1.000
0.000
S8-S9
75.548
22.3516
112.3455
89.5939
1.000
0.000
S9-S10
36.640
22.3603
112.3455
89.5852
1.000
0.000
S10-S11
43.448
22.4329
112.3455
89.5126
1.000
0.000
S11-S12
40.400
22.3529
112.3455
89.5926
1.000
0.000
S12-S13
100
22.2700
112.3455
90.0755
1.000
0.000
S13-S14
100
22.3455
112.3455
90
1.000
0.000
S14-S15
106.653
22.4937
112.3455
89.4518
1.000
0.000
S15-S16
36.401
335.5751
112.3455
136.3704
0.472
0.528
S16-S17
100
22.3455
112.3455
90
1.000
0.000
S17-S18
100
22.3455
112.3455
90
1.000
0.000
S18-S19
100
22.3455
112.3455
90
1.000
0.000
S19-S20
100
22.3455
112.3455
90
1.000
0.000
S20-S21
100
22.3455
112.3455
90
1.000
0.000
S21-S22
100
22.3455
112.3455
90
1.000
0.000
S22-S23
100
22.3455
112.3455
90
1.000
0.000
S23-K
87.563
22.3455
112.3455
90
1.000
0.000
边名
Lcos²α′
Lsin²α′
边名
Lcos²α′
Lsin²α′
S1’-S2’
27
6
S2’-S3’
31
7
S3’-S4’
38
9
S1’-4CS4
0
26
S4’-S7’
39
9
4CS4-4CS5
0
64
S7’-S8’
19
4
4CS5-4CS6
0
17
S8’-X1
0
17
4CS6-S0
0
35
X1-X2
0
19
S0-S2
30
20
X2-X3
0
27
S2-S3
0
14
X3-X4
0
32
S3-S4
0
30
X4-X5
0
37
S4-S5
0
33
X5-X6
0
33
S5-S6
0
44
X6-X7
0
15
S6-S7
0
21
X7-X8
0
23
S7-S8
0
54
X8-X9
0
50
S8-S9
0
76
X9-X10
0
55
S9-S10
0
37
X10-X11
0
39
S10-S11
0
43
X11-X12
0
65
S11-S12
0
40
X12-X13
0
54
S12-S13
0
100
X13-X14
0
35
S13-S14
0
100
X14-X15
0
12
S14-S15
0
107
X15-X16
0
54
S15-S16
19
17
X16-X17
0
40
S16-S17
0
100
X17-X18
0
57
S17-S18
0
100
X18-X19
0
21
S18-S19
0
100
X19-X20
0
27
S19-S20
0
100
X20-X21
0
100
S20-S21
0
100
X21-X22
0
100
S21-S22
0
100
X22-X23
0
100
S22-S23
0
100
X23-X24
0
100
S23-K
0
88
X24-X25
0
100
X25-X26
0
100
X26-X27
0
100
X27-X28
0
100
X28-X29
0
89
X29-Q1
100
0
Q1-K
50
0
Σ
354
3304
由导线量边误差引起K点在x′、y′轴上的偏差：
MxL=±mL×（ΣLcos2α′）1/2=±15×（0.354）1/2=±0.009m
MyL=±mL×（ΣLsin2α′）1/2=±15×（3.304）1/2=±0.027m
因导线独立施测两次，故：
Mx′L=0.009/
（2）1/2=0.006
My′L=0.027/
（2）1/2=0.019
即该方案的预计误差为：
Mx′=±（M2x′β+M2x′L）1/2
=±（0.2112+0.0062）1/2
=±0.211m
My′=±（M2y′β+M2y′L）1/2
=±（0.0202+0.0192）1/2
=±0.028m
中误差：
M=±（M2x′+M2y′）1/2
=±（0.2112+0.0282）1/2
=±0.213m
故这一贯通设计在水平方向上的预计误差为：
M预=2M=±0.426m
预计导线全长相对闭合差为：
0.426/3650=1/8568<1/6000。
从上面的贯通误差预计来看，贯通相遇点K在水平方向上的贯通误差预计中误差为±0.426m<±0.500m；这个预计误差能满足我们的设计要求，再结合我矿的仪器设备情况，施测时占用巷道间的时间、工作量大小、经济、人员等状况，而测量工作又要求步步有检校，故按此次设计来进行此项贯通测量工程是可行的。
预计结果说明实施此种贯通测量方案是可行的。
参考文献
1《煤矿测量手册》煤炭工业部生产司组织编写煤炭工业出版社1979
2《矿山测量学》中国矿业学院测量教研室煤炭工业出版社1979
作者简介：
曾志伟（1988年-）河北省石家庄井陉矿区人，正明煤业生产技术部技术员。
联系地址：
山西省左权县正明煤业公司，联系电话：
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