金属非金属矿井下测量导线点优化布设与贯通误差控制策略

一、引言

在金属非金属矿的开采过程中，井下巷道的准确贯通是保障开采工作顺利推进的关键环节。井下测量导线点作为确定巷道位置、方向和坡度的基准，其布设的合理性直接影响测量精度和巷道贯通的准确性 。然而，金属非金属矿井下环境复杂，存在光照条件差、空间狭窄、空气潮湿、机械振动频繁等诸多不利因素，这对导线点的稳定性和测量精度产生较大影响。传统的导线点布设方法往往未充分考虑这些特殊环境因素，导致导线点易受破坏、测量误差累积严重，最终造成巷道贯通误差过大，不仅会延误工期、增加开采成本，还可能引发安全事故。因此，研究金属非金属矿井下测量导线点的优化布设方法，探索有效的贯通误差控制策略，对提高矿山开采效率、保障开采安全具有重要的现实意义。

二、金属非金属矿井下测量环境特点与传统导线点布设问题分析

（一）井下测量环境特点

空间受限与光线不足：井下巷道空间狭窄，部分区域高度和宽度有限，测量人员操作空间受限；同时，井下自然光照几乎为零，人工照明条件也相对较差，导致测量目标辨识度低，增加了测量瞄准和读数的难度 。

潮湿与粉尘环境：井下空气湿度较大，长期处于这种环境中，测量仪器容易受潮，影响仪器性能和使用寿命；此外，采矿作业产生的大量粉尘，会附着在测量仪器和导线点上，干扰测量视线，降低测量精度。

机械振动与人员活动干扰：井下的采矿设备运行、爆破作业等会产生强烈的机械振动，使导线点发生位移或松动；频繁的人员和车辆活动也容易碰撞导线点，破坏其稳定性，进而影响测量结果的准确性。

（二）传统导线点布设存在的问题

选点缺乏合理性：传统布设方法在选择导线点位置时，未充分考虑井下复杂环境因素，部分导线点布设在巷道交叉口、设备附近等容易受到干扰的区域，导致导线点在测量过程中频繁受到碰撞或振动影响，稳定性难以保证。

等级划分不科学：对导线点的等级划分不够细致，未根据巷道贯通的精度要求和测量距离合理确定导线等级。在一些重要的贯通工程中，仍采用低等级导线测量，无法满足高精度测量需求，导致贯通误差增大 。

网形设计不合理：导线网形设计较为单一，多采用简单的附和导线或闭合导线形式，缺乏对井下复杂地形和巷道布局的适应性。这种不合理的网形设计使得测量误差在传递过程中无法得到有效控制和调整，容易造成误差累积。

三、金属非金属矿井下测量导线点优化布设方法

（一）优化选点原则

稳定性优先：导线点应选在稳固的岩石或混凝土基础上，避免选在松软的土层、破碎带或易受采动影响的区域。在巷道顶板或侧壁布设导线点时，需确保其固定牢固，可采用膨胀螺栓、高强度锚固剂等进行加固，防止因振动或碰撞导致导线点移位 。

通视良好：选点时要保证相邻导线点之间通视无阻，尽量减少不必要的转折角。避免在巷道拐弯处、通风管道下方等视线容易受阻的位置布设导线点，确保测量人员能够清晰瞄准目标，提高测量效率和精度。

便于观测与保护：导线点的位置应便于测量人员操作仪器和进行观测，同时要考虑到后期的保护和维护。尽量将导线点布设在人员和设备活动较少的区域，或者设置专门的保护装置，如防护罩、警示标识等，防止导线点受到人为破坏。

（二）科学划分导线点等级

根据金属非金属矿巷道贯通的精度要求和测量距离，将井下测量导线划分为不同等级，如 7″ 级、 15^′′ 级等。对于重要的主巷道贯通工程、大型硐室开挖工程等，采用 7^′′ 级高精度导线进行测量，以保证贯通精度；对于一般的辅助巷道、联络巷道等，可采用 15^′′ 级导线测量，但需确保测量精度满足工程实际需求 。在测量过程中，严格按照相应等级的测量规范进行操作，保证测量质量。

（三）合理设计导线网形

因地制宜选择网形：根据井下巷道的布局和地形条件，灵活选择导线网形。在地形较为复杂、巷道分支较多的区域，可采用导线网的形式，通过增加多余观测边和角度，提高导线的可靠性和精度；在直线巷道较长的地段，可采用双闭合导线或主副导线相结合的形式，有效控制测量误差的累积 。

优化导线长度与边长：合理控制导线的总长度和各边边长，避免导线过长导致误差累积过大。导线边长应尽量均匀，避免出现过长或过短的情况。在实际布设中，可根据巷道的实际情况，将导线边长控制在 30 - 100 米之间，以保证测量精度和效率的平衡。

四、金属非金属矿井下测量贯通误差控制策略

（一）加强测量仪器管理

选用高精度仪器：购置性能优良、精度符合要求的测量仪器，如高精度全站仪、电子经纬仪等。在选择仪器时，要综合考虑仪器的测角精度、测距精度、稳定性以及适应井下恶劣环境的能力，确保仪器能够在复杂的井下条件下正常工作 。

定期校准与维护：建立完善的测量仪器管理制度，定期对仪器进行校准和维护。按照仪器使用说明书的要求，将仪器送专业计量机构进行检定，确保仪器的各项性能指标符合标准。在井下测量前后，对仪器进行常规检查和调校，如检查仪器的对中、整平情况，校准度盘、水准管等部件，及时发现并排除仪器故障，保证测量精度。

（二）规范测量操作流程

严格执行测量规范：加强对测量人员的培训，使其熟练掌握井下测量的操作规程和技术要求。在测量过程中，严格按照相关测量规范进行操作，确保仪器的对中、整平、瞄准、读数等环节准确无误。例如，在使用全站仪进行角度测量时，应采用盘左盘右观测取平均值的方法，减小仪器的视准轴误差和横轴误差；在进行距离测量时，要准确量取仪器高和棱镜高，避免因量测不准确产生误差 。

减少人为误差：提高测量人员的责任心和专业素养，减少因人为疏忽导致的测量误差。在测量过程中，测量人员要认真核对测量数据，及时发现并纠正错误；同时，要保持良好的工作状态，避免因疲劳、注意力不集中等因素影响测量精度。

（三）优化数据处理方法

采用专业数据处理软件：利用南方平差易、COSA 平差系统等专业的测量数据处理软件，对井下测量数据进行处理。这些软件具有强大的数据计算、误差分析和成果输出功能，能够自动进行导线平差计算，准确评定测量精度，减少人工计算误差。

进行误差分析与修正：在数据处理过程中，对测量数据进行详细的误差分析，识别出误差较大的观测值。对于超限的观测值，应查找原因并进行重测；对于无法重测的数据，可采用合理的误差修正方法进行处理，如采用最小二乘法对导线测量数据进行平差，消除误差累积，提高测量结果的准确性 。

五、实际案例分析

（一）案例背景

金属矿山乌兰不浪坑口与大坝沟坑口进行井下1345 米标高巷道贯通工程，该巷道设计长度为 1200 米，贯通精度要求横向贯通误差不超过± 150 毫米，纵向贯通误差不超过 ± 200 毫米。在前期测量中，由于导线点布设不合理，采用低等级导线测量，导致测量误差较大，经贯通误差预计分析后可知贯通误差较大，贯通误差会超出设计要求，达不到该贯通工程的技术目标和解决不了当前的生产技术需求，也不能为矿山高质量发展提供助力。

（二）优化与改进措施

导线点重新布设：按照优化选点原则，对导线点进行重新布设。将导线点选在稳固的岩石壁上，并采用膨胀螺栓和高强度锚固剂进行加固；合理规划导线网形，采用双闭合导线形式，确保测量精度。同时，根据贯通精度要求，将导线测量等级提升为 7″ 级。

加强测量过程控制：更换高精度全站仪，对仪器进行全面校准；加强测量人员培训，规范测量操作流程；在测量过程中，增加观测次数，对重要的测量数据进行多次复核，减少测量误差。

优化数据处理：利用专业数据处理软件对测量数据进行处理，采用最小二乘法进行平差计算，对误差较大的观测值进行分析和修正。

（三）效果评估

实施优化与改进措施后，重新进行井下测量和巷道贯通施工。经检测，导线测量精度显著提高，角度闭合差和坐标闭合差均符合 7^′′ 级导线测量规范要求。巷道贯通后，实际横向贯通误差为 ± 85 毫米，纵向贯通误差为 ± 120 毫米，满足设计精度要求，成功实现巷道贯通，为矿山开采节省了大量时间和成本。

六、结论

本论文通过对金属非金属矿井下测量导线点优化布设与贯通误差控制策略的研究，提出了一系列针对性的方法和措施。研究表明，优化导线点布设，包括遵循合理选点原则、科学划分等级和设计网形，能够有效提高测量基准的稳定性和可靠性；结合加强测量仪器管理、规范操作流程和优化数据处理等贯通误差控制策略，可显著减少测量误差，提高巷道贯通精度。实际案例验证了这些方法和策略的有效性和可行性。在未来的金属非金属矿井下测量工作中，应充分重视导线点布设和贯通误差控制，积极应用本文提出的优化方案与策略，保障矿山开采工程的顺利进行和安全生产。同时，随着测量技术的不断发展，还需进一步探索更先进的井下测量技术和方法，以满足矿山开采日益增长的高精度测量需求。

参考文献

[1] 王洪, 邓小东. 动态监测中地下矿井测量常见的问题探讨[J]. 内蒙古煤炭经济,2024,(12):46-48.

[2]王佳.浅谈矿山井下巷道测量[J].中国金属通报,2019,(08):43-44.

[3] 赵 学 军 . 复 杂 条 件 下 两 井 贯 通 测 量 技 术 研 究 与 应 用 [J]. 价 值 工程,2018,37(10):106-107.DOI:10.14018/j.cnki.cn13-1085/n.2018.10.044.

[4]官建辉.浅析矿山中的贯通测量[J].科技创新导报,2018,15(01):57-58.DOI:10.16660/j.cnki.1674-098X.2018.01.057.