激光对点器在井下测量中的应用

激光对点器在井下测量中的应用
摘要：金矿井下作业中，由于受作业条件限制，井下测量精度会降低，尤其是
在风流较大的巷道中，巷道测量和对中整平作业都会遇到难题，收效甚微。

为此
必须采取相应的改进措施加以解决，有效提高金矿井下测量的精度以及对点效果。

于是，激光对点器应运而生。

下面对对激光对点器的技术特点及其在井下测量中
的应用作详细论述。

关键词：激光对点器；井下测量；应用
金矿井下作业中，由于受作业条件限制，井下测量精度会降低，对中整平效
果不大，尤其是在风流较大的巷道中，巷道测量和对中整平作业都会遇到难题，
收效甚微。

为此必须采取相应的改进措施加以解决，有效提高金矿井下测量的精
度以及对点效果。

于是，激光对点器应运而生。

井下导线点选埋时，由于受环境
限制，巷道断面有限，还要铺装电机车轨道等，底板不适宜选埋导线点，导线点
大都选在巷道顶板位置，采用特制铜桩基点或测钉，细线绳悬挂对点垂球，采取
上对点的方式进行对中整平，而井下受到气流扰动影响，需要频繁的稳定锤球，
对中较为困难，并且垂球稳定时由于受到风流的吹动会出现一定的偏差，对点精
度受到较大影响，不利于高精度测量。

井下对中整平时采取的挡风措施，通常用
衣服、木板或者两个高个子人员紧挨在一起站在仪器旁边挡风，虽然能够起到一
定效果，但是也影响了对中整平速度和精度，一次对中通常需要10-20分钟甚至
更长。

对于风流较大的巷道，收效甚微，不利于高精度测量。

为了克服这些难题，我们成功引入先进的对点设备—激光对点器，不仅提高了对点精度，而且提高了
测量效率。

1激光对点器在井下测量中应用的必要性
金矿井下导线埋设会受环境影响，一方面巷道的断面宽度和断面面积是有限的，另一方面导线埋设时还要在巷道断面上铺装电机车轨道，所以导致导线埋设
位置不能在底板，只能埋设在巷道的顶板；导线埋设时要借助到特质铜桩基点，
同时将对点垂球用细线绳加以悬挂，接着对中整平；需要注意的是，由于巷道会
有风流，而风流极易影响对中整平的效果，所以在对点操作时必须频繁稳定小球，以免其发生对点偏差。

在这样的作业条件下，金矿井下对中整平效果会相当不好，为了解决这一问题，传统测量工作中会采取增设挡风板这一措施对对中整平效果
进行控制，这种方法有一定的可行性，但效果并是特别好，仍然会影响巷道对中
整平效果，且在一些风流吹动较大的巷道，增设挡风板方法并不会有效。

因此在
现代金矿井下测量作业中，我们采用激光对点器进行操作，利用激光的方向性特点，切实提高井下测量精度与对中整平效果。

激光具有单色性、方向性和高功率
等特点。

通过激光器射出的激光，天生就是朝一个方向射出，功率高，光束的发
散度极小，大约只有0.001弧度，在井下实际对中可以忽略不计，当成平行光束，稳定性特别好。

在井下架站时将激光对点器安装在棱镜基座上，调平之后打开激
光对点器，激光对点器发出的激光照到顶板的测点上，通过移动棱镜基座来使激
光束刚好照到测点的中心位置。

精确对中后，轻轻松开棱镜基座上固定激光器的
旋钮，慢慢取下激光对点器，将测量仪器轻轻放上旋转旋钮固定即可。

2激光对点器技术特点
2.1激光对点器的主要技术
激光对点器，一种利用激光来进行对点作业的仪器，目前被广泛应用在金矿
井下测量作业中。

之所以要利用激光对点器进行金矿井下测量，主要原因是因为
在传统的金矿井下作业中，井下测量一直是一个难题。

井下测量要求高精度、高
效率，代表着井下测量作业中巷道对中整平一定要顺利，要严格保证巷道的对点
效果。

而激光对点器则刚好能做到这一点。

激光是一种受激辐射而产生的光，光源质量优质，且具有方向性好、单色性好、能量相对集中的特点。

激光器射出的光只会沿着一个方向传输，并且传输过
程中光的发散度比其它光源要小很多倍。

激光能在射出之后形成平行光速，保持
良好的传输稳定性。

将激光应用到井下巷道对中整平工作中，常用的步骤是，先
将激光器安装在金矿井下架站的棱镜基座上，调平，保证仪器安装质量；然后打
开激光器，将激光发射到巷道顶板测量点上，同时调整棱镜基座，使激光刚好射
在测量点的中心位置，保证激光点对中；最后，从棱镜基座上取下激光器，在测
量仪器上放上旋转旋钮，并加以固定。

2.2激光对点器的特点
与传统的金矿井下巷道对中整平作业相比，利用激光对点器来实施井下测量，可在很大程度上提高测量效果，保证巷道对中整平精度。

原因是激光对点时不会
受到巷道风流的影响，激光光束具有极好的方向性，且光束发散度小，并不会出
现散光现象，所以能充分保证对中整平效果，实现激光高精度测量。

另外，激光
对点器使用时可以安装在棱镜基座上，操作工艺相对简单、方便。

2.3主要研究内容与技术效果
当前，激光对点器已经在金矿井下测量作业中得到极为广泛的应用，就其主
要研究内容分析，不难看出激光对点器的产生是解决金矿井下测量精度不高、巷
道对中整平效果差等问题的重要方法，是保证金矿井下测量作业顺利实施、精确
贯通的必要手段。

传统的导线测量方法，当巷道风流过大时，垂球对点效果很难
控制，且需要频繁的控制垂球的稳定性，避免其发生测量偏差，这种方法既会延
搁测量进度，也不利于高精度测量结果的获得。

而激光对电器引进之后，在风大
等不利于垂球对中的情况下，激光对点器能很明显的减小对点误差，大大调高测
量的精度和速度，为保证巷道的精确贯通奠定了良好的基础。

3技术评价及效益评价
3.1技术评价
在金矿测量中，对点误差的大小对测量贯通的精度有很大的影响，因此减小
对中误差可以提高贯通精度。

在金矿井下受到气流扰动影响，需要频繁的稳定锤球，对中较为困难，激光对点器的应用解决了这一难题。

通过激光对中，可以很
好地解决因风流对垂球的影响导致的对点误差，同时减少了人力和测量对中时间，提高了测量精度。

3.2经济效益
（1）以前对中时需要专人挡风（2人），现在不需要人员挡风，可以节省2人，按照每人每天工时100元，一个月下井18次计算，一年可以节省：2（人）×18（次/月）×100（元/人/天）×12（月）=4.32万元
（2）以前一次对中通常需要5-10分钟甚至更长，现在只需1-2分钟，一次
对中可以节省3-9分钟（以3分钟计算），通常一次井下测量需要测3-5站甚至
更多（以平均值4站计算），按照每月下井18次计算，一年可以为井下生产节省：
4（分钟/次）×5（站/井）×18（井/月）×12（月）=4320分钟=72小时
按照岩巷每天掘进2.5米计算折合为进尺，2.5×72÷24=7.5米，岩巷单价0.8万元/米，一年可节省：
7.5米×0.8万元/米=6.0万元
一年总计节省：4.32+6.0=10.32万元。

3.3社会效益
激光对点器直接安装在棱镜的基座上即可使用，激光对点器发射的激光束不受风流影响，直接投射到测点上，操作方便快捷，对点精度高。

激光对点器的应用，大大节省了人力、物力和劳动强度，提高了劳动效率。

3.4推广应用的条件和前景
激光对点器本身具有环境适应能力强、激光方向性好、单色性好、对点能力强的特点，且当其应用于金矿井下测量中时，具有操作简便、快捷，激光发散度小、稳定性高的特点，能顺利完成井下巷道对中整平操作，并保证获得良好的对中整平效果。

在目前的研究工作中，激光对点器已经能被广泛应用于金矿井下测量，并且能保证测量效果。

分析激光对电器的推广应用前景，估算在未来某段时间，激光对点器将完全取代导线测量方式，成为金矿井下测量作业所应用的主要方法。

结论
激光对点器，它是直接安装在棱镜的基座上即可使用。

激光对点器发射的激光束不受风流影响，直接投射到测点上，操作方便快捷，对点精度高，可以很好地解决因风流对垂球的影响导致的对点误差，同时减少了人力和测量对中时间，提高了测量精度和效率。

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