煤矿井下控制测量精度提升的实践探索

引言

煤矿井下控制测量是煤矿生产的重要基础工作，其测量精度直接关系到煤矿巷道的准确掘进、采煤工作面的合理布置以及各类采掘工程的顺利开展。高精度的控制测量能够有效避免巷道贯通误差超限、采掘设备定位偏差等问题，从而保障煤矿安全生产，提高煤炭开采效率。然而，煤矿井下环境复杂，存在着空间狭窄、光线昏暗、粉尘多、电磁干扰大等不利因素，给控制测量工作带来诸多挑战，导致测量精度难以保证。因此，积极探索提升煤矿井下控制测量精度的有效方法具有重要的现实意义。

1. 测量方案优化

1.1 合理布设控制网

根据煤矿井下的实际地形、地质条件以及采掘规划，合理布设控制网是提升测量精度的关键。在布设平面控制网时，应遵循从整体到局部、分级布网的原则。对于大型煤矿，可采用导线网与 GPS 控制网相结合的方式，先在地面建立高精度的 GPS 控制网，再通过竖井或斜井将控制点传递到井下，以此为基础布设井下导线网。在布设井下导线网时，应尽量使导线点分布均匀，避免导线边长过长或过短，且导线点应选择在顶板稳定、不易受施工干扰的位置。例如，在巷道交叉点、转弯处等关键位置设置导线点，确保控制网能够准确反映井下巷道的空间形态。对于高程控制网，可采用水准测量或三角高程测量的方法，沿巷道布设水准路线，定期对水准点进行复测，以保证高程控制的精度。

1.2 优化测量路线

精心设计测量路线可以减少测量误差的累积。在进行导线测量时，应尽量避免往返测量路线重合，以减少因仪器对中、目标偏心等误差的重复影响。同时，根据巷道的实际走向和施工进度，合理选择测量路线，使测量路线尽可能短且直。例如，在长距离巷道测量中，可采用分段测量、逐步推进的方式，每段测量结束后及时进行精度评定，若发现误差超限，及时查找原因并进行调整。此外，在测量过程中，应合理安排测量顺序，先进行精度要求较高的控制点测量，再以此为基础进行其他测量工作，确保整个测量工作的精度。

2. 仪器设备管理

2.1 选用高精度仪器

高精度的测量仪器是保证测量精度的基础。煤矿企业应根据自身生产规模和测量任务的精度要求，选用性能可靠、精度高的测量仪器。例如，全站仪应选择测角精度达到 ±1″ - ±2″，测距精度达到 ±(2mm +2ppm×D) （D 为测距长度）的型号；水准仪应选用精度为 DS05 级及以上的产品。同时，要关注仪器的稳定性和抗干扰能力，确保在煤矿井下复杂环境中能够正常工作。此外，随着科技的不断发展，积极引进新型测量仪器和技术，如三维激光扫描仪，可快速获取井下空间信息，提高测量效率和精度。

2.2 定期校准与维护

定期对测量仪器进行校准和维护是确保仪器精度的重要措施。按照仪器使用说明书的要求，定期将仪器送至专业计量机构进行校准，获取准确的校准参数，并及时更新仪器内部的校准数据。在校准周期内，每次使用前应对仪器进行自检，检查仪器的各项功能是否正常，如全站仪的测角、测距功能，水准仪的 i 角误差等。在仪器使用过程中，要注意仪器的保养，避免仪器受到碰撞、震动和潮湿等影响。例如，每次测量结束后，应及时清理仪器表面的灰尘和污渍，将仪器存放在干燥、通风良好的地方。对于长期使用后出现磨损或故障的仪器部件，应及时进行更换和维修。

2.3 合理配置仪器附件

仪器附件的质量和合理配置也会影响测量精度。例如，全站仪的棱镜应选用精度高、反射性能好的产品，并且要定期检查棱镜的对中杆是否垂直，气泡是否居中。在进行水准测量时，水准尺的质量和刻度精度至关重要，应选择刻度清晰、变形小的水准尺，并注意水准尺的立直情况，避免出现倾斜误差。此外，为了减少仪器对中误差，应配备高精度的光学对中器或激光对中器，并定期对其进行校准。

3. 测量误差控制

3.1 减少人为误差

人为误差是影响测量精度的重要因素之一。加强测量人员的专业培训，提高其业务水平和操作技能是减少人为误差的关键。测量人员应熟练掌握测量仪器的操作方法和测量原理，严格按照测量规范进行操作。例如，在全站仪测量过程中，要准确对中、整平仪器，精确照准目标；在水准测量中，要保持前后视距相等，读取水准尺数据时要消除视差。同时，要培养测量人员的责任心和严谨的工作态度，避免因疏忽大意而导致测量错误。此外，建立完善的测量工作质量管理制度，对测量人员的工作进行监督和考核，确保测量工作的质量。

3.2 削弱环境误差

煤矿井下的特殊环境会对测量精度产生较大影响，需要采取措施削弱环境误差。针对井下光线昏暗的问题，可采用照明设备改善观测条件，确保测量人员能够清晰地照准目标。对于井下粉尘多的情况，要定期清洁仪器镜头，防止粉尘影响光线传播和仪器成像。在电磁干扰较大的区域，应选择具有抗干扰能力的测量仪器，并采取屏蔽措施，如使用屏蔽线连接仪器，减少电磁干扰对测量数据的影响。此外，要考虑井下温度、湿度变化对测量仪器和测量数据的影响，在测量前对仪器进行预热或预冷处理，使其适应井下环境温度，同时对测量数据进行温度、湿度改正。

3.3 控制测量过程误差

在测量过程中，要严格控制各项测量误差。在导线测量中，要对测角误差和测距误差进行严格控制。对于测角误差，可采用多次观测取平均值的方法来减小误差，一般要求测回数不少于 3 个，并且要对各测回间的角度差值进行限差控制。在测距方面，要对气象条件进行实时测量，对测距结果进行气象改正，同时要注意反射棱镜的安置和对中精度，减少测距误差。在水准测量中，要控制前后视距差和视距累积差，确保水准仪的 i 角误差在允许范围内，对水准测量的闭合差要进行严格限差控制，超限必须重测。

4. 实践案例分析

4.1 案例背景

某大型煤矿在新采区的开拓过程中，由于井下巷道分布复杂，对控制测量精度要求较高。为了确保巷道准确贯通和采煤工作面的合理布置，该煤矿开展了提升控制测量精度的实践探索。

4.2 实践过程

在测量方案优化方面，重新布设了井下控制网，将首级控制网的导线边长平均缩短至 300m 左右，增加了导线点数量，使控制网更加均匀地覆盖整个采区。同时，优化测量路线，避免往返路线重合，并根据巷道坡度和长度合理选择测量方法。在仪器设备管理方面，购置了一批高精度全站仪和水准仪，定期对仪器进行校准和维护，并严格按照要求配置仪器附件。在测量误差控制方面，加强对测量人员的培训，制定了详细的操作规范和质量考核制度，同时采取措施削弱环境误差，如在电磁干扰区域使用屏蔽线，并对测量数据进行温度、湿度改正。

4.3 应用效果

通过一系列实践措施的实施，该煤矿新采区的控制测量精度得到显著提升。巷道贯通误差明显减小，水平方向误差控制在 ±50mm 以内，高程方向误差控制在 ±20mm 以内，满足了工程设计要求。采煤工作面的布置更加合理，减少了因测量误差导致的资源浪费和安全隐患，提高了煤炭开采效率，为煤矿的安全生产和高效运营提供了有力保障。

结语

提升煤矿井下控制测量精度是一项系统工程，需要从测量方案优化、仪器设备管理以及测量误差控制等多个方面入手。通过合理布设控制网、优化测量路线、选用高精度仪器、定期校准维护、减少人为误差、削弱环境误差等一系列措施的综合应用，并结合实际案例不断总结经验，能够有效提高煤矿井下控制测量精度。这不仅有助于保障煤矿安全生产，减少因测量误差引发的安全事故，还能提高煤炭开采效率，降低生产成本。随着煤矿开采技术的不断发展，对控制测量精度的要求也将越来越高，煤矿企业应持续关注测量技术的进步，不断探索和创新，进一步提升控制测量精度，为煤矿行业的可持续发展奠定坚实基础。

参考文献：

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