4. 井下导线布设与贯通控制
贯通测量能否在允许偏差内实现,很大程度上取决于贯通前所建立的井下导线控制基础是否可靠。贯通巷道往往长达数百米甚至数千米,两端可能分别从不同井筒、不同中段或不同采区相向掘进,若两端导线各自独立、精度不匹配,贯通相遇点就会出现难以挽回的偏差。因此,本节的核心任务是:围绕贯通巷道的空间位置,设计合理的导线布设形式,明确边长与角度观测要求,使两端控制导线在同一精度体系下闭合到贯通点上。
一、贯通对导线控制的基本要求
井下导线是贯通测量的骨架。与地面导线相比,井下导线具有边长较短、测站多、风流与矿尘影响大、点位易被破坏、只能单侧布设等特点,误差积累更快。贯通工程对导线的要求可归纳为三点:一是两端导线必须归算到同一坐标系统和高程基准,通常由近井点经联系测量传递到井下起始边;二是导线精度应与贯通允许偏差相匹配,重要贯通(如井巷贯通、大型硐室贯通)一般要求导线测角中误差不超过 ±7″,边长相对中误差优于 1/8000;三是导线应尽量沿贯通巷道中线或平行于中线布设,使贯通点附近有可靠的导线点作为放样和检核依据。
需要特别强调的是,贯通误差由纵向、横向和高程三个分量组成,其中横向误差(垂直于巷道中线方向)对贯通质量影响最大,而横向误差主要来源于测角误差随导线长度的累积。因此,导线布设形式与测角精度的控制,是贯通控制基础设计的关键。
二、导线布设形式的选择
井下贯通导线常见布设形式有附合导线、闭合导线和支导线三类,选择时应结合贯通巷道两端已有的控制条件:
- 附合导线:两端分别附合到已知起始边和终边,具有检核条件,是贯通控制的首选形式。当贯通巷道两端均有可靠起始点时,应优先布设附合导线,以便通过坐标闭合差检验观测质量。
- 闭合导线:起闭于同一已知点,形成闭合环,适用于环形巷道或贯通区域已有闭合控制的情形,检核能力强,但布设路线可能较长。
- 支导线:仅一端有已知方向,无检核条件,误差无法自检。只有在贯通巷道一端确实无法取得已知方向时才采用,且应限制支导线长度(一般不超过 300~500 m),并采取往返测、加测陀螺方位角等措施控制方向误差。
对于长距离贯通,更稳妥的做法是在贯通巷道中部加测陀螺定向边,将长导线分割为若干段,使测角误差不随全长无限累积。陀螺定向边应选在导线转折少、观测条件好的边上,加测间隔一般控制在 1~2 km 或按贯通精度预计结果确定。
三、边长与角度观测要求
导线边长应尽量均匀,避免过短边造成对中误差和测角误差放大。井下导线边长一般不小于 20 m,贯通控制导线宜控制在 30~80 m 之间;相邻边长之比不宜超过 1:3,以减少望远镜调焦引起的照准误差。边长测量采用全站仪测距时,应进行气象改正和仪器加常数、乘常数改正,往返测较差应满足规范要求(如边长小于 100 m 时较差不超过 10 mm)。
角度观测采用测回法或方向观测法,贯通控制导线一般要求测角中误差不超过 ±7″,每个测站观测 2~3 测回,测回间互差不超过 ±12″,半测回归零差不超过 ±12″。观测时应严格对中、整平,仪器对中误差应控制在 1 mm 以内;在风流较大或矿车通行频繁的巷道,应选择停风或避车时段观测,必要时采用挡风措施。导线水平角应观测左角和右角,以圆周角闭合差检核测站质量。
四、贯通控制基础的建立流程
实际作业中,贯通导线控制基础的建立可按以下顺序推进:首先收集贯通巷道设计图,确定贯通相遇点位置、巷道中线方向和贯通允许偏差;然后由近井点经联系测量将坐标和方位传递到井下起始边,检查起始边方位角精度;接着沿贯通巷道两端分别布设导线,确定导线点位置并埋设牢固标志;随后按设计测回数完成边长与角度观测,计算坐标闭合差并进行精度评定;最后将两端导线归算到贯通相遇点,比较两端推算的坐标和高程,作为贯通误差预计和后续放样的依据。
下面用一张图概括贯通导线控制基础的布设结构与两端归算关系:
五、贯通误差预计与精度匹配
导线布设方案确定后,应进行贯通误差预计,以判断所选方案能否满足贯通允许偏差。横向贯通误差的预计通常按测角误差和测距误差分别估算:测角误差引起的横向误差与导线点至贯通点的连线在贯通中线方向上的投影长度有关,测距误差引起的横向误差则与导线边方向有关。工程上常用近似公式估算,例如测角中误差 mβ 引起的横向误差 myβ ≈ (mβ/ρ″)·√(ΣRx²),其中 Rx 为各导线点至贯通点连线在贯通中线上的投影长度。若预计值超过允许偏差的 1/2,应通过增加测回数、加测陀螺定向边或缩短导线长度等措施提高精度。
需要说明的是,上述参数与公式属于教学示例,实际工程中应依据现行矿山测量规范、仪器标称精度和现场条件取值,并以实测闭合差评定导线精度。贯通控制基础建立后,还应定期复测起始边和关键导线点,防止点位移动导致控制基础失真。只有导线形式合理、观测精度达标、两端归算一致,贯通测量才具备可靠的起算依据。