趙鵬輝

摘要：文章基于全站儀在礦山井下測量的應(yīng)用，敘述了偽傾角法標(biāo)定傾斜巷道腰線的改進(jìn)方法，對于指導(dǎo)大紅山銅礦井下緩傾斜礦體開采及傾斜巷道工程施工、提高技術(shù)管理水平及工作效率有著積極現(xiàn)實的意義。

關(guān)鍵詞：全站儀；傾斜巷道；偽傾角；腰線

中圖分類號：TD175 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）17-0080-03

1 概述

大紅山銅礦屬緩傾斜礦體，為實現(xiàn)科學(xué)合理開采和安全生產(chǎn)技術(shù)管理需要，施工建設(shè)了大量的井巷工程，有傾斜巷道、水平巷道、斜井、豎井等巷道工程，其中工程最多、工程量最大、施工最困難的當(dāng)屬傾斜巷道工程。經(jīng)過統(tǒng)計，建礦以來已施工建設(shè)了500多公里的巷道工程，其中90%以上是傾斜巷道工程。因此，傾斜巷道工程在大紅山銅礦采礦工程施工中具有極其重要的地位，起著重要的作用，必須加強(qiáng)施工管理，加強(qiáng)技術(shù)管理和指導(dǎo)。

施工測量是巷道施工不可缺少的技術(shù)工作環(huán)節(jié)，主要承擔(dān)了中線、腰線的標(biāo)定工作，是施工的主要技術(shù)依據(jù)。在巷道施工中，腰線標(biāo)定工作是必不可少的，它既控制了巷道的施工坡度，又控制了巷道施工的高程，施工的正確與否決定著相鄰工程的安全和開采損失的大小。

面對各種施工巷道，測量標(biāo)定腰線有多種技術(shù)方法，在平巷中，根據(jù)巷道使用的重要程度，可用坡度規(guī)、連通水準(zhǔn)管、水準(zhǔn)儀、全站儀等加以水平線法測量方案進(jìn)行測量標(biāo)定，但對于坡度大于8°的傾斜巷道來說就很難適應(yīng)或應(yīng)用了，坡度規(guī)雖然可用，但精度不高不宜長距離延伸腰線而受到限制，因此，只有偽傾角法標(biāo)定腰線的應(yīng)用才能發(fā)揮優(yōu)勢。

2 解決問題及技術(shù)路線

偽傾角標(biāo)定腰線時，雖然不必測量距離，但計算及操作仍然相對要復(fù)雜、現(xiàn)場占用時間太多、效率低下等一直是測量需要解決的問題，所以改進(jìn)和簡化操作一直是測量努力的方向和期待。隨著高端全站儀（徠卡STP1202全站儀，測角精度2"，IR模式下測距標(biāo)稱精度1+1.5ppm，RL模式下測距標(biāo)稱精度2+2ppm）在大紅山銅礦井下測量的使用，因此，可應(yīng)用免棱鏡（RL）加測距離的方法，使其技術(shù)改進(jìn)，從而帶來了一些操作便利。

3 偽傾角標(biāo)量腰線及改進(jìn)原理

如圖1所示，BE為傾斜巷道中線和傾斜方向，其傾角為δ，ED垂直于EB，點(diǎn)D在巷道幫上，與點(diǎn)E等高。因水平距離BD'大于BE'，故BD線的偽傾角γ小于真傾角δ。用偽傾角γ標(biāo)定腰線點(diǎn)D，必須求出其角值。從圖1可知：

由上式可知，巷道坡度δ為設(shè)計坡度已知，轉(zhuǎn)角α為待定腰線點(diǎn)與巷道中心線的水平夾角用儀器直接測得，因此可計算得待定腰線點(diǎn)D的傾角，即偽傾角γ角的大小。

圖1

通常設(shè)計腰線是巷道底板上1m，這個常數(shù)大家都容易記，使用過程中不容易出錯。而偽傾角法只是測出待定腰線點(diǎn)（圖中D點(diǎn)）與巷道中心線的水平夾角α，因此不能直接放在設(shè)計腰線上，與設(shè)計腰線存在一定的差值，巷道掘進(jìn)作業(yè)人員使用起來不方便，因為它不是1m的常數(shù)，容易因記錯而使巷道打高或打低?，F(xiàn)通過全站儀加測BD邊長、待定腰線點(diǎn)D的傾角及相關(guān)要素計算即可方便地將腰線放到設(shè)計腰線上，方便巷道掘進(jìn)作業(yè)人員使用，避免因記錯出現(xiàn)問題。

4 全站儀標(biāo)定腰線操作方法

全站儀直接標(biāo)定腰線的方法主要操作步驟如下（如圖2所示）：

圖2

準(zhǔn)備好將要施測巷道的相關(guān)數(shù)據(jù)，如巷道設(shè)計坡度、導(dǎo)線點(diǎn)（儀器立站點(diǎn)）的高程及導(dǎo)線點(diǎn)處的設(shè)計腰線高程。因此巷道的設(shè)計坡度δ已知，儀器立站點(diǎn)B為已知導(dǎo)線點(diǎn)，高程ZB已知，B點(diǎn)處設(shè)計腰線ZB腰可在室內(nèi)通過計算求出，因此已知，BE"為傾斜巷道中心線和傾斜方向，其傾角為δ，E"D"垂直巷道中心線BE″。

在要標(biāo)定腰線的位置先選點(diǎn)D，用紅漆做上記號，紅漆不能點(diǎn)得太大，D點(diǎn)位置幫上應(yīng)平整，還應(yīng)大致選在腰線附近。

在B點(diǎn)架設(shè)全站儀，架設(shè)好后將儀器對準(zhǔn)巷道中心線方向，測出中心線至D點(diǎn)的水平角α，D點(diǎn)的傾角γ。

用鋼尺量取儀高i，B至D點(diǎn)的距離BD。

計算D點(diǎn)的高程ZD：

DD'=BD×sinγ

ZD=ZB+i+DD'

注意：當(dāng)用下對點(diǎn)時，儀高i為正，用上對點(diǎn)時，儀高i為負(fù)。當(dāng)所標(biāo)定的巷道為上坡時DD'為正，下坡時DD'

為負(fù)。

現(xiàn)需求出D點(diǎn)處的腰線高程ZD腰（為了敘述方便及圖形簡便，假定圖二中AD"就是設(shè)計腰線，ZD腰即是圖中A點(diǎn)，ZB腰即是圖中D"），必須計算出過D點(diǎn)與巷道方向鉛垂面到儀器點(diǎn)的水平距離，即BE'，由于BD是斜距，不能直接算出BE'，也就不能算出D'D"，需分步解算，注E"點(diǎn)與D"點(diǎn)等高，方法如下：

BD'=BD×cosγ

BE'=BD'×cosα

E'E"=BE'×tgδ

因為E'E"=D'D"

所以ZD腰=ZB腰+E'E"

當(dāng)所標(biāo)定的巷道為上坡時E'E"為正，下坡時E'E"為負(fù)。

實際標(biāo)定過程中，D點(diǎn)并不在設(shè)計腰線上（如圖2中，D點(diǎn)在設(shè)計腰線上方）都存在一定的差值，即DD"，巷道掘進(jìn)作業(yè)人員使用起來不方便，容易出錯，因此要把它剛好放到設(shè)計腰線上（距底板1m的位置，即D"點(diǎn)）才好使用，所以要經(jīng)過二次調(diào)整，方法如下：

先算出D點(diǎn)高程與設(shè)計腰線高程的差值b（圖2中的DD"）。

b=ZD腰-ZD

然后在D點(diǎn)位置用鋼尺向上或向下量取b得D"點(diǎn)，并再次用紅漆做記號，量取時視線要與巷道垂直，鋼尺要保證

鉛垂。當(dāng)b為正值時，向上量取，b為負(fù)值時，向下量取。

再次將全站儀對準(zhǔn)D"點(diǎn)，重新測出D"與巷道中心線的水平角α'，D"點(diǎn)的傾角γ'，距離BD"，用上面所述的計算方法再次計算出D"點(diǎn)的高程，就可以將D"放到設(shè)計腰線上。

用同樣方法便可通過全站儀指引在巷道兩幫用水泥各埋兩個點(diǎn)鉤在設(shè)計腰線上，然后用細(xì)線將左右兩幫的點(diǎn)鉤聯(lián)接，就可以像看中線一樣把腰線描到迎頭上。埋設(shè)腰線時注意幫上同側(cè)的兩個點(diǎn)距離不能太近，使用時細(xì)線一定要拉緊。

5 結(jié)語

偽傾角改進(jìn)法標(biāo)定傾斜巷道施工腰線是可行可靠的方法，精度能保證，每次腰線延伸距離長，能滿足現(xiàn)場施工指導(dǎo)及技術(shù)要求。

通過全站儀的一些功能便利加入方案開展標(biāo)定，一定程度上簡化了操作，對于大紅山銅礦來說，由于傾斜巷道較多，開展此項工作有利于工程施工指導(dǎo)，能提高整體工作效率。

現(xiàn)場操作是團(tuán)隊作業(yè)過程，熟練掌握計算和操作，及時現(xiàn)場放樣，對正確指導(dǎo)工程施工生產(chǎn)，提高團(tuán)隊技術(shù)業(yè)務(wù)能力都有積極現(xiàn)實意義。

參考文獻(xiàn)

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