煤矿井下测量常见错误及预防措施

煤矿井下测量常见错误及预防措施

张磊 刘斌

陕西华彬雅店煤业有限公司 陕西 咸阳 713500

摘要：煤矿井下测量是煤矿开采中重要的一项学科，煤矿井下测量的精度直接影响着井下采掘施工效率及安全。煤矿巷道掘进装备的定向导航和定形截割、掘支运设备群位姿感知与协同控制，以及掘进设备群远程精准测控，均受制于煤矿井下巷道长距离定位的准确性和稳定性。国家发改委等部门联合印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，提出到2030年各类煤矿基本实现智能化。相比于综采工作面智能化技术迅速发展和应用，掘进工作面施工工艺复杂，智能化水平低，“掘进失衡”矛盾制约了生产效率。本文主要对煤矿井下测量常见错误及预防措施做论述，详情如下。

关键词：煤矿；井下测量；常见错误；预防措施

引言

在矿井生产工作中，测量是一项举足轻重的工作，尤其对矿井最重要的贯通工程，贯通测量可能会关系到整个矿井的安全建设与生产。

1煤矿井下测量常见错误

首先是井下仪器的携带和使用问题。在煤矿井下测量工作中，需要应用到的仪器和工具种类较多，包括尺子、钢笔、记录本、锤球等多种小工具，其中任意一项忘记携带都会影响煤矿井下测量工作的顺利开展。另外，工作人员携带煤矿井下测量仪器过程中，常常会出现撞击或震动幅动过大等问题，造成在使用时发生震动，严重影响测量数据的准确性。在井下作业中，测量人员发生较大幅度的动作，例如奔跑等行为，以及取放仪器的动作过重等，均可能对煤矿井下测量工作的顺利开展造成一定的影响。其次是原始数据和工具准备不齐全。煤矿井下测量工作涉及到部分原始数据和相关工具的准备，这一环节中要求原始数据完善、工具准备齐全。但是在实际的煤矿井下测量作业现场，却存在准备工作不齐备的问题，包括原始数据不足、工具准备不齐全等，造成了在煤矿井下测量中出现重复测量的现象，不仅浪费了时间，也造成了更多的人工成本投入，给整体的煤矿井下测量作业和施工进度带来不可忽视的负面影响。

2煤矿井下测量常见错误的预防措施

2.1煤矿安全监控系统智能化应用

首先是超声波时差法断面风速监测技术。因巷道通风的不均匀性，“以点代面”的风速测量监测方式易导致风量计算误差较大，且存在下限测量盲区（风速<0.3m/s），难以满足智能通风系统建设需求。超声波时差法断面风速监测技术可实现巷道全断面风速测量，利用多线测量与巷道断面拟合积分，精确计算通风风量，为智能调风提供稳定、精确的监测数据。其次是完善安全监控系统智能报警功能。采矿企业要改变现有系统单一的预警功能，建立多级别多类型的应急预警系统。例如，根据瓦斯浓度值或超限持续时间设定不同的报警级别，发出更加具体准确的报警信号。另外，应急预警系统发挥功能需要保障传感器的传输工作无误，采矿企业可研制更加高效的矿业传感器，使其发挥微处理的优势，保证传输数据的可靠性和稳定性。同时，技术人员应加强对各类传感器设备的维护、保养、监控等工作。

2.2基于三激光束标靶的煤矿井下长距离视觉定位方法

煤矿井下掘进装备长距离动态定位是巷道掘进智能化发展面临的首要难题，准确、可靠的位姿测量与估计对提高掘进效率具有重要意义。由于煤矿环境中存在振动噪声、磁干扰、静电干扰等因素，传统测量方法的稳定性和准确性难以保证。与其它定位方法相比，视觉测量方法以其无接触、无累积误差的优点备受关注。井下巷道定位用三激光束视觉测量合作标靶可应对煤矿高粉尘、水雾严重、易遮挡等因素影响。通过采用颜色空间约束与激光束截面灰度峰值聚类方式实现了激光束标靶图像的分割；采用基于霍夫变换建立的累加器与欧氏距离约束对初始图像粗略中心线的像素点聚类，可以有效滤除激光束图像杂点；利用Hessian矩阵对初始粗略中心线的像素点处的法线方向进行求解，结合泰勒展开实现了三激光束中心线的亚像素级特征提取和定位。

2.3煤矿探放水智能监测系统

煤矿探放水智能监测系统是以人工智能技术为核心，覆盖煤矿防治水过程中设计、计划、执行、验收、总结、分析等关键节点全流程智能化管理系统。系统从掘进开口处以图形化方式展示矿井掘进巷道及已形成回采工作面的探放水作业信息；以探放水里程为时间轴，快速查阅历次探放水作业数据、作业视频及探放水台帐；以图形方式展示和汇总掘进工作面的已掘进距离、允许掘进距离、超前距离和未探测距离，通过钻孔轨迹数据生成探水作业覆盖区域，辅助探水作业设计及生产分析。探放水作业关键指标可视化展现，上方为年度掘进工作面数量、年度掘进进尺、年度钻探次数/孔数等数据；左侧曲线图为月度掘进距离、探水次数、作业人数，右侧展示了作业情况和异常统计等信息。GIS可实时展现矿井各钻探作业的全流程和详细信息。结合钻孔轨迹测量仪数据，实现钻孔方位精准测量，准确定位终孔位置，并生成探水覆盖区域。动态展示钻孔轨迹与设计要求的差异，自动生成孔内煤岩性、地质构造异常区域信息，辅助探水作业设计及生产分析。

2.4煤矿井下定向钻孔中电阻率探测技术

在煤矿井下开展物探工程，由于需要一定施工空间，地面成熟的多种方法在井下工况条件下受到极大的制约。无线电磁波透视法和反射/透射槽波法是探查工作面内部隐伏构造的有效手段，音频电透视方法则在底板/顶板富水性探查方面有较好的运用。借助钻孔开展多孔联合方式进行孔间目标体探查已在地铁线路先期勘探中得到了运用，对解决勘探盲区问题行之有效。利用井下钻孔直流阻率电法进行煤层开采过程中顶板三带”破坏监测，将探查过程与采掘活动联系起来，扩展了井下直流电阻率法的使用范围，但由于钻孔深度相对较小，控制范围较为有限，无法大面积推广使用。在煤矿井下利用钻孔开展物探工程，可突破井下有限空间对多种物探方法的施工制约，取得更好的勘探成果。井下定向钻进技术对于高瓦斯工作面煤层气预抽、灰岩底板注浆改造起着关键性作用，定向钻孔设计深度通常在400m以上，常规勘探手段无法对定向钻孔旁隐伏构造发育情况进行探查。

结语

煤矿井下测量技术的综合性较强，受到诸多因素的影响，相关人员应加强预防和管控，最大程度的保证测量数据的准确性，推动煤矿行业的稳健发展。

参考文献

[1]刘景兵.煤矿井下测量常见错误及预防措施探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2020，40（1）：74-75.

[2]严平.煤矿井下测量常见错误及预防方法分析[J].当代化工研究，2019（3）：76-77.