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前言
我国的能源资源中,煤炭资源最为丰富。据1997年完成的全国第三次煤炭资源预测与评价,2000m深度的煤炭总资源为5.57万亿t,1000m深度为2.86万亿t截止1996年末,全国累计保有储量为10024.9亿t,探明储量为6044亿t。2000年煤炭在一次资源结构中所占比重达67%,在国民经济发展中占有十分重要的地位。在开采方式上,中国井工作业的煤矿占95%,井深平均在-400m以下,与世界各产煤国家相比,不但煤系、地层构造复杂,而且矿井事故多发。煤矿生产安全历来为我党和国家所重视,新中国成立以来,经过煤炭战线各级领导、工程技术人员和广大职工几十年的艰苦努力,全国煤矿生产状况与解放前相比发生了根本性的变化。党的十一届三中全会以来,我国煤矿迎来了科技的春天,特别是近十几年来,全国煤矿坚决贯彻“安全第一,预防为主,综合治理,总体推进”的指导思想,向安全、高效、洁净、环保、机械化、自动化方向迅速发展,煤炭工业在生产、建设、科研、教育等方面都积累了丰富的经验,一些领域的科技接近或达到国际先进水平,推动了煤矿生产技术水平和管理水平的提高。
我国煤炭行业对我国的经济发展起到越来越来重要的作用。煤炭是我国应急和社会发展的重要战略资源。在矿山中最大的工程即是井巷贯通。在贯通中要保证各掘进面均沿着设计位置与方位掘进,使贯通后接合处的偏差不超限,避免对采矿生产造成严重的影响。如果贯通测量过程中发生错误未能贯通或接合处的偏差值超限都将影响井巷质量,甚至造成井巷报废人员伤亡等严重后果。在经济上和时间上给国家和企业造成很大的损失。因此测量人员有必须熟练掌握贯通设计有关的理论,一丝不苟,严肃认真地对待贯通测量工作。工作中应当遵循下列原则:
⑴ .要在确定测量方案和测量方法时,保证贯通所必需的精度,既不因精度过低而使巷道不能正确贯通,也不盲目追求过高精度而增加测量工作量和成本。 ⑵ .对所完成的每一步每一项测量工作都应当有客观独立的检查校核,尤其要杜绝粗差。
贯通测量的基本方法是测出待贯通巷道两端导线点的平面坐标和高程,通过计算求得巷道中线的坐标方位角和巷道腰线的坡度,此坐标方位角和坡度应与原设计相符,差值在允许围之,同时计算出巷道两端点处的指向角,利用上述数据在巷道两端分别标定出巷道中线和腰线,指示巷道按照设计的同一方向和同一坡度分头掘进,直到贯通相遇点处相互正确接通。
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1.矿区基本概况
1.1交通位置
梨园坝煤矿井田南西(以下简称南)以天神沟~罗半台F53断层与省习水县温水矿区星文井田毗邻;北东以仙洞河为界与逢春煤矿为邻;北西(羊叉河以西)以10勘探线附近的拐点坐标连线为界与石壕煤矿相接;浅部最高至+800m标高;深部至±0m标高。井田走向长约11.7km,倾斜宽平均0.9km,
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面积约10.5km。
井田之北东为正在生产的打通、渝阳、石壕和逢春煤矿等,矿区公路四通八达。从渝黔线赶水北站接轨的矿区铁路专用线已通至石壕矿与逢春矿联合工业场地(白岩),离本井田中心梨园坝直线距离约12km。
井田中心梨园坝距赶水车站约43km,距195km,距綦江县城103km,距打通镇松藻煤电有限责任公司所在地约17km。赶(水)温(水)公路沿井田中部通过,故井田交通比较方便。
1.2地形地貌
井田位于盆地东南缘与高原之过渡地带。山脉走向大致与地层走向一致,呈北东——南西向。地貌形态受地质构造影响,以单面山为主。其特征为两槽夹一山,即茅口组、嘉陵江组下部为两“槽”,长兴组、玉龙山组和飞仙关组共同组成一“山”。地形最高点羊角脑海拔+1255.4m,最低点穿洞羊叉河边+682.80m,最大切深570.50m,一般在500m,属中~低山、中~浅割切地形,侵蚀~剥蚀地貌。
本井田的河流有两条,梨园坝河和羊叉河,属常年性小河,均发源于习水县,同属长江支流綦江水系。
1.3地质特征
1.3.1煤系地层
井田含煤地层为古生界二叠系上统龙潭组,煤系最大厚度81.38m,最小厚度57.86m,平均68.25m。含煤5~11层,一般7~8层。纯煤总厚3.45~13.74m,平均8.52m;含煤系数平均12.45%。可采煤层层数2~6层,一般5层;可采煤层纯煤总厚2.48~13.47m,平均7.10m。主要煤层发育于煤系中部,即B5底界至B3顶界。
1.3.2断层
经地面调查和钻孔揭露,共发现断层61条,其中地面(以F示之)可见断层39条,钻孔(以f示之)发现3l条。主要断裂发育于井田西南界,有F53、F58、F60等15条断层,井田部未发现大于30m落差的断层,仅f17落差为23.91m。断层对煤层有破坏作用的共29条,大致可分三种情况:
落差大于20m(含20m)有5条,其中落差大于30m有4条,即F53,F58、f14、f26,除f14破坏8线各煤层深部之外,其余均在井田西南界。fl7落差23.91m,破坏10线+650m标高附近各煤层。
落差20~10m(含10m)有9条,即F30、F60、F54、f20、f21、f25、f27、f28、f59,除f59破坏+60m标高附近各煤层外,其余断层只破坏井田边部及深部煤层。
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落差小于10m有15条,即F29、F40、F41、F42、f4、f7、f8、f9、f10、f11、f15、f16、f10、f28、f24。除fl5、f23两条断层影响深部各煤层外,其余影响第一开采水平及浅部煤层,但对首采区没有影响。由此说明,影响井田煤层特别是影响第一开采水平的断层落差都小于10m,虽然断层落差不大,但值得开采时注意。
1.3.3煤层
井田含煤5~11层,一般7~8层,其中可采及局部可采煤层共5层,即全区可采M8-1、M8-2(M8)煤层,大部可采M6-1(M6)煤层,局部可采M7-3、M12煤层。
1.3.4煤质
本井田各煤层的煤类均为无烟煤三号(WY3)。井田各可采煤层属中~富灰,富~高硫,中高发热量煤。各煤层主要煤质指标见下表:
煤质特征表
煤层 M6-1(M6) M7-3 M8-1a M 8-1b M 8-2(M8) M 12 水份Wf (%) 1.70 1.53 1.52 1.50 1.60 1.48 灰份Ag (%) 24.54 18.78 19.15 17.97 18.40 33.11 挥发份Vdaf (%) 10.10 8.86 9.16 9.18 8.82 10.38 全硫SQg (%) 5.84 2.64 2.86 3.97 3.72 6.17 磷份Pf (%) 0.015 0.009 0.013 0.012 0.011 0.016 发热量QDTg(MJ/kg) 26.46 28.33 28.87 28.83 28.90 23.00
2.贯通测量概况
2.1贯通测量
采用两个或多个相向或同向的掘进工作面分段掘进巷道,使其按设计要求在预定地点彼此结合,叫做巷道贯通。在煤矿开采过程中,贯通测量是矿井建设发展的重要一环。由于贯通测量工作涉及地面和井下,不但要为矿山生产建设服务,也要为安全生产提供信息,以供管理者做出安全生产决策。贯通测量的任何疏忽都会影响生产,甚至可能导致事故的发生。因此,贯通测量是一项非常重要的测量工作,测量人员所肩负的责任是十分重大的。如果因为贯通测量过程中发生错误而导致巷道未能正确贯通,或贯通后结合处的偏差值超限,都将影响巷道质量,甚至造成巷道报废,人员伤亡等严重后果,在经济和时间上给国家造成重大的损失。因此,要求测量人员一丝不苟,严肃认真对待贯通测量工作。
贯通测量工作中一般应当遵循下列原则:
(1)要在确定测量方案和测量方法时,保证贯通所必须的精度,既不能因精度过低而使巷道不能正确贯通,也不能因盲目追求过高精度而增加测量工作量和成本。
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(2)对所完成的每一步测量工作都应当有客观独立的检查校核,尤其要杜绝粗差。 贯通测量工作的主要任务包括:
①根据贯通巷道的种类和允许偏差,选择合理的测量方案和测量方法。重要贯通工程,要进行贯通测量误差预计。
②根据选定的测量方案和测量方法进行各项测量工作的施测和计算,以求得贯通导线最终点的坐标和高程。各种测量和计算都必须有可靠的检核
③对贯通导线施测成果及定向精度进行必要的分析,并与误差估算时所采用的有关参数进行比较。若实测精度低于设计的要求,则应重测。
④根据求得的有关数据,计算贯通巷道的标定几何要素,并实地标定贯通巷道的中线和腰线 ⑤根据掘进工作的需要,及时延长巷道的中线和腰线。定期进行检查测量和填图,并根据测量结果及时调整中线和腰线。
⑥巷道贯通后,应立即测量贯通实际偏差值,并将两边的导线连接起来,计算各项闭合差。还应对最后一段巷道的中腰线进行调整。
⑦重要贯通工程完成后,应对测量工作进行精度分析,作出技术总结。
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2.2井巷贯通允许偏差和误差预计参数
2.2.1贯通允许偏差的确定
井巷贯通一般分为一井巷道贯通、两井之间的巷道贯通和立井贯通3种类型。凡是由一条导线起算边开始,能够敷设井下导线到达贯通巷道两端的,均属于一井的巷道贯通。两井间的巷道贯通,是指在巷道贯通前不能由一条起算边向贯通巷道的两端敷设井下导线,而只能由两个井口,通过地面联测、联系测量,再布设井下导线到待贯通巷道两端的贯通。立井贯通主要包括
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从地面及井下开凿的立井贯通和延深立井时的贯通。 贯通巷道接合处的偏差值,可能发生在3个方向上: (1) 水平面沿巷道中线方向上的长度偏差。 (2) 水平面垂直于巷道中线的左、右偏差?x。 (3) 竖直面垂直于巷道腰线的上、下偏差?h
以上三种偏差中,第一种偏差只对贯通在距离上有影响,对巷道质量没有影响;后两种偏差?x和?h对于巷道质量有直接影响,所以又称为贯通重要方向的偏差。
井巷贯通的允许偏差值,主要根据工程的需要,按井巷的种类、用途、施工方法及测量工作所能达到的精度确定。在一般情况下可以采用如下数值:
平巷或斜巷贯通时,平巷或斜巷贯通式,中线间的允许偏差可采用0.3-0.5m,腰线间的允许偏差值可采用0.2m。
立井贯通时,全断面开凿井同时砌永久井壁,井筒中心间的允许偏差可采用0.1m,小断面开凿时,可采用0.5m。
立井贯通全断面掘砌,并在破保护岩柱之前预安罐梁罐道时,井筒中心间允许偏差可采用0.015-0.03m。
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2.2.2 贯通测量误差预计
井巷贯通工程的质量对矿井建设和生产有重大影响,因此必须按《规程》规定,认真进行设计和精心组织工程施工
对于大型贯通工程最好采用以下方法: (1) 采用光电测距导线建立地面独立控制。 (2) 采用陀螺全站仪进行矿井定向
(3) 井下贯通导线应合理地加测陀螺定向边,并进行平差。
2.3 两井间巷道贯通误差预计参数
(1) 测量误差引起贯通相遇点K在水平重要方向上的误差预计公式 ①地面控制采用莱卡精密导线测量方案时的误差预计公式 测角误差的影响
Mx?上=?M?上??R2yi (2-1)
量边误差的影响 Mxl上?? 或 Mxl上???上式中
2?m2l上cos2?(2-2)
?lcos??b222上xL (2-3)
m?上——地面导线测角中误差;
Ryi——各导线点与K点连线在y轴上的投影长度
ml——导线量边误差;
Lx——两定向连接点的连线在x轴上的投影长度;
L——导线边长;
?上——地面导线量边偶然误差系数;
b上——地面导线量边系统误差系数;
?——各导线x轴之间的夹角。
②定向误差引起K点在x轴上的误差预计公式
Mx0??1?ma0?Ry0 (2-4)
式中ma0——定向误差,即井下导线起算边的坐标方位角中误差; Ry0——井下导线起算点与K点连线在y轴上的投影长度。 ③井下导线测量误差引起K点在x轴上的误差预计公式 测角误差的影响: Mx?下??式中 m?下——井下导线测角中误差;
Ry下——井下导线各点与K点连线在y轴上的投影长度。
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m?下??R2y下 (2-5)