一根钢丝定方向(附图片)中性

2026-11-03 10:31:04
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江西金山矿业公司朱林西金矿

地下深处,5条巷道分布在-40米至-230米之间的5个中段,正沿着不同方向向前掘进。它们能否不偏不倚地贯通、能否循着设计路线精准推进,答案不在掘进面上,而在井口——系在一根直径只有1毫米的钢丝上。

清晨6点,天还没亮透,中国黄金(600916)集团江西金山矿业有限公司朱林西金矿混合井的井架灯还亮着。该公司地测部测量副主任工程师兼施工现场总负责人华铖蹲在绞车旁,仔细检查了一遍那卷琴钢丝。钢丝直径仅1毫米,比常见的牙签还细,下端要挂20公斤重锤,从井口一路垂进井底——地面的坐标和方位,就要顺着它,一级一级传到井下。

近日,江西金山矿业公司地测部联合江西省地质局第八地质大队景德镇勘测工程设计院(江西江汇地质工程勘察院有限公司),于朱林西金矿混合井完成一井定向联系测量。从清晨6点到午夜12点,他们在井口与井底之间,解开了这道“一根钢丝定方向”的深井难题。

在井筒夹缝里找测量方案

地下巷道掘得再深再长,也必须和地面共用同一套坐标系统。地面有控制点、有方位角,井下没有,坐标只能通过竖井从井口传下去;传偏了,两条相向掘进的巷道说不定就在地下几十米处“擦肩而过”,损失难以估量。

金山金矿原采用斜井开拓,联系测量流程相对常规。但朱林西金矿混合井是一座竖井,且已完成全套生产装备升级,井筒里密密麻麻排布着通风管路、供水供电管线、罐道梁和各类生产设备。传统一井定向方案需要井筒内无遮挡的开阔垂直空间,还要满足井上井下通视、可双垂线对称布设的作业区域,现场条件根本满足不了。更棘手的是,井下需贯通的巷道覆盖-40米、-80米、-130米、-180米、-230米共5个中段,外业观测量大、精度统筹难度极高;而受常态化生产制约,井筒不能长时间停产,罐笼停运时间窗口极其有限。

该公司地测部联合长期深耕矿山测绘领域的景德镇勘测工程设计院组建由华铖牵头,李博、鲍毅炜等技术人员组成的专班,提前一周进场踏勘、反复研讨,最终摒弃传统双垂线定向模式,创新采用“单钢丝精准投点+高精度陀螺仪定向”方案——不需要大面积井筒作业空间,能适配设备密集的受限环境,还能最大限度压缩停产时长。作为本次测量的带头人,华铖一次次对接生产调度,硬是从紧巴巴的生产计划里抠出了一段连续18小时的罐笼停运期。

“井筒不能长时间停产,我们必须在这一个窗口期把5个中段的活全部干完。”华铖说。

一根钢丝的351米“旅程”

工具说起来并不复杂:一部手摇投点绞车,一卷SWP-B琴钢丝,下端悬挂20公斤重锤。钢丝从井口一路垂放,直到重锤完全浸没进井底马头门处的专用阻尼油桶——不碰桶壁、不碰桶底,等它彻底静止,地面点的坐标就顺着这根钢丝传到了井下。

这根钢丝最怕两件事:刮到井壁、管路或罐梁,或是摆动不停,为此作业流程被拆成3步。

下放过程中,鲍毅炜守在绞车旁控制速度,同时自上而下投放3枚直径20至30毫米的细铁丝信号圈。信号圈顺着钢丝滑向井底,一枚不少全部收到,才证明垂线全程无剐蹭,是真正的“自由悬挂”;少一枚、卡一枚,都得拉起重来。他紧盯钢丝状态,随时与井下保持信号联络。

重锤落进阻尼油桶后,还不能马上测。阻尼油得把摆动一点点耗平,这段等待最熬人——主扇提前关停,附近不许放炮、不许开绞车,井上下都安静下来,只等钢丝彻底静止。

钢丝一稳,定向随即开始。井下深处,李博守在陀螺全站仪旁,仪器反复对中整平两到三次,照准钢丝读取方位角。一个测回内2C互差不大于13角秒,测回间较差不大于9角秒,超限就重测,绝不凑合。每一组读数,鲍毅炜都当场记录、核对,确保不漏记、不错记。

方位角传下去,高程也要同步传。一把检定合格的大长度钢卷尺自上而下悬挂,施加标准拉力,做温度改正和尺长改正,井上井下水准联测校核,把高程基准逐级传递至各中段。方位角和高程都到了井下,测定预先埋设的控制点,解算出各中段的起算坐标与方位角。这组起始数据就是后续5个中段巷道掘进和贯通测量的“定盘星”。

和时间赛跑的三重考验

18小时的窗口里,3道难题接踵而至。

第一道坎是深井风流扰动。351米深井井筒空气对流持续存在,即便关停主扇,残余风流仍会导致细钢丝小幅晃动,直接影响观测精度,反复稳线耗时极长。华铖牵头制定对策:作业前提前2小时关停井筒通风设备,封闭多余通风口;重锤全部浸没于阻尼油深层位置,增大阻尼缓冲;每次观测前静置钢丝不少于20分钟,待钢丝趋于稳定、读数偏差满足限差要求后再正式观测。钢丝摆动的难题,被一点点“啃”了下来。

第二道坎是5个中段跨度大,人员、设备迁移压力大。中段最大高差达190米,部分相邻中段连通斜坡道路程长。华铖和朱林西金矿总工程师廖永斌事前谋划:斜坡道路程长的中段,人员通过梯子间或行人天井迁移,设备用铲运机运送;廖永斌全程协调职工配合转运,根据现场条件灵活安排调度,大大节省了人员设备迁移时间。

第三道坎是多工序交叉作业的衔接与干扰控制。水准测量、陀螺全站仪定向、全站仪测角测距三类作业在同一马头门交叉进行,工序多、仪器多,稍有不慎就会互相干扰、拖慢进度。测量小组提前划定作业时序与区域,实行错峰交叉、一段一清,将三类作业间的相互干扰降至最低,最大限度地节省观测时间。

经数据分类整理和多级检查核算,本次一井定向联系测量成果全部满足设计精度要求,5个中段平面坐标与高程基准顺利建立。所有外业原始数据100%复核,仪器全部在检定有效期内,最终形成完整的《朱林西混合井(竖井)联系测量报告》。

“这次作业最大的挑战就是空间受限、时间紧张、精度要求严苛,容错率几乎为零。”华铖坦言,“我们提前细化每一步流程、卡死每一处细节,就是为了给矿山后续工程交出高精度、可溯源的测绘成果。”

观测数据现场整理、核对完毕。午夜12点,收工。夜色沉沉,工具箱和仪器箱上还沾着井巷里的潮气。穿藏蓝色工装、戴安全帽的人们,把陀螺全站仪、三脚架、棱镜、钢丝卷一件件归置妥当。

井口的灯还亮着,这一班人走了,下一班人很快就会来。生产在继续,巷道会继续延伸,而那根曾垂于351米深井的钢丝,已经把方向留在了地下。

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