倾斜巷道腰线快速标定技术

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倾斜巷道腰线快速标定技术

徐德泉,陈强,陈春

(兖州煤业股份有限公司济宁三号煤矿,山东济宁272169)

摘要该文对煤矿井下倾斜巷道腰线标定技术进行研究分析,结合现场实际,总结介绍了倾斜巷道腰线快速标定技术———近帮标设技术,该技术改进了传统井下倾斜巷道腰线标设方法,操作简单,缩短了腰线标设时间,精度可靠。

关键词倾斜巷道腰线近帮标定技术

中图分类号TD175+.4文献标识码B

Sloping tunnels waist line fast calibration technology

Xu De-quan,Chen Qiang,Chen Chun

(Yanzhou Coal Mining CoMPany Limited Jining No.3Coal mine)

Abstract For coal mine underground inclined lane waist line calibration technique analysis,Combining with the actual,Sloping tunnels waist line is in-troduced rapid calibration technology.The technology improved traditional underground sloping tunnels waist line standard set method,Simple operation,Shorten the waist line standard set time,Precision reliable.

Key words Sloping tunnels Waist line Tunnel wall near calibration technology

巷道腰线是用来指示井下巷道在竖直面内的掘进方向及控制掘进巷道的坡度和轨面坡度。同时腰线标设的正确与否直接决定贯通巷道精度的高低,若引起贯通巷道在竖直方向上的偏差,轻者影响工程质量及矿井生产接续,重者造成巷道报废,给矿井带来无可挽回的经济损失。

现行的倾斜巷道腰线标设主要有中线点兼腰线点标设法和伪倾角标设法两种。中线点兼腰线点标设法是在中线点的垂球线上作出腰线的标志,同时量腰线标志到中线点的距离,以便随时根据中线点恢复腰线的位置。该方法虽然具备在中线点的垂线上随时便利量取腰线点且不受伪倾角的影响,但是在施工中由于只能保证一条沿中线的坡度线,受巷道所标设中线点

*收稿日期:2011-06-01

作者简介:徐德泉(1967-),男,学历大专,毕业于山东大学,现在兖州煤业股份有限公司济宁三号煤矿从事矿山测量工作。的制约,不易标示,虽纵向控制便利,但横向控制无精度保障,不方便掘进生产的技术施工。伪倾角标设法精度可靠,是目前普遍采用的方法,但实地标设时观测程序步骤多,现场还需进行伪倾角计算或查表,用时较长,特别是在普掘迎头准备装药放炮和出矸时,测量占用迎头掘进施工时间的矛盾特别突出。

针对这一现状,本文通过研究实践,总结提出了倾斜巷道腰线的快速标定技术———近帮标定技术。

1近帮标定技术思路及原理

通过研究在倾斜巷道内贴近巷道帮安置全站仪标设腰线的理论分析和实践探讨,认为仪器离巷帮的距离多少和巷道倾角的大小是引起腰线标设误差的主要来源。在此基础上,根据公式对仪器离巷帮的距离和巷道倾角进行了多次模拟分析计算,再通过井下不同倾角条件下的现场实践对比总结,得出倾斜巷道腰线近帮标设法离帮的极限距离和适宜的倾角环境,实现

由前面计算说明可知,它们与直接采用标准图形,两者的差异仅在于标准图形的诸角值是直接关测角,而其衍生图形改造成标准图形时,其部分角值是用观测值与固定角施以加(或)减法而得到。因为本文讨论的是插求图根点,已知点为比待定点高一级或数级的控制点,它们具有很高的精度,同时顾及讨论图根点的精度时是指其高级点言。所以可以认为固定角无误差。

现仍以图4(a)为例,(当然本文讨论的衍生图形和标准图形的角度观测是同精度的)。令测角中误差为m,显然有:α

2

=2Φ-∠MBC,这里∠Φ是观测角,由误差传播定律有:取微分;

2=dΦ,所以mα

2

=mΦ=mα

对图2(b)、图4(a)而言,亦有相同的的结果,。这就是说,由于衍生图形改造标准图形的过程中,并没有使误差增大;或说,按着标准图形和衍生图形施测P 点,计算出的坐标是同精度的。

由以上讨论显见,采用衍生图形和标准图形测求出的图根点具有相同的精度;当采用如图4(c)的双侧交会时,则比侧方交会提高精度达槡2倍。

4应用范围和注意事项

目前,前方交会和侧方交会多用于加密图根点。所以其衍生图形也适用插求图根点以及地质勘探中的钻孔、剖面端点的施测。

实际应用中,唯应注意:布设的衍生图形在改造其相应的标准图形后,应保证改造后的标准图形的图形强度。交会边长等于与一般情况相同。

对倾斜巷道腰线的快速标定。

将全站仪安置在原有腰线点和将要标设腰线点间

距离巷道帮一定范围内,

前、后视小钢尺抽出的尺段数据与仪器离帮的距离相同,将小钢尺尺头与巷帮垂直并水平放置,这样仪器瞄准前、后视小钢尺的视线理论上在一条平行于设计巷帮的线上,直接消除了伪倾角

误差影响,

可精确标出新的腰线点。但实地标设时,受巷道两帮不规则影响,很难达到这一理论值,故通过研究、实践分析确定仪器离帮的极限距离及适宜的倾角范围,使误差在允许范围内,满足《煤矿测量规程》的精度要求。2

近帮标定技术对标设精度的影响分析

图1斜巷腰线标定影响因素

2.1

近帮标设法的主要误差来源如图1所示,由三角学可知:

tg δ'=h OA'tg δ=h OB'tg δ=tg δ'OA'OB'cos β=

OA'

OB'得:

tg δ=tg d'cos β

即:tg δ=tg δ'

OA'

OA'2+A'B'槡

2δ'为巷道设计坡度,即为现场近帮标设腰线时所转倾角;δ为所标腰线实际倾角;OA'为仪器到所需标

腰线的距离,

A'B'为仪器到腰线所在巷道一帮的距离。由上式可知所标腰线实际倾角δ的大小主要由OA'、A'B'和δ'决定:A'B'根据现场实际一般可定在0.5m 以内,可设为固定值;因此现场所标腰线的实际倾角δ与巷道设计倾角δ'的误差主要有巷道设计坡度δ'和仪器到所需标腰线的距离OA'有关;误差随着巷道设计坡度的加大而增加,随着仪器到所需标腰线的距离

增加而减少;对于一条巷道来说,

设计坡度为固定值,因此可通过增加仪器至需标腰线的距离来减少近帮标设腰线法对巷道坡度的影响。

2.2现场实践分析近帮标设法对巷道倾角的影响

济宁三号煤矿长距离巷道设计坡度均在10ʎ30'以下(有些巷道可达30ʎ,但距离较短,影响可不考虑);

以δ'=10ʎ30',A'B'=0.5m ,OA'=30.0m 为例,则

δ=10ʎ30'05ᵡ,△δ=5ᵡ假如巷道施工1000m ,则由此误差影响巷道竖直

方向上的偏差为:

△h =1000ˑtg △δ=0.024由计算结果可知,当OA'=30.0m ,△h 已经很小;

现场实际标设时,OA'基本上都能保证大于30.0m ,从

而使△h 在《煤矿测量规程》要求以内。在实际工作中

可通过每隔300 500m 将腰线与导线点联测的方法,对所标腰线进行校核和调整,以使影响进一步缩小。3

近帮标设法标设腰线点的步骤

如图2所示,设点1为倾斜巷道已有一组腰线点的一点,点2为将要标设的腰线点,实地标设时其步骤如下:

图2近帮标设法标设腰线点

(1)首先将全站仪安置在1、2点间距离巷道帮

0.5m 内,根据巷道设计倾角δ,将竖直度盘读数对准δ角,后视小钢尺抽出的尺段数据与仪器离帮的距离相同,将小钢尺尺头与巷帮垂直并水平放置,使小钢尺立面上平与望远镜十字丝横丝保持水平,在巷帮上作出视线记号,由记号量出垂距b 。

(2)转动照准部,将竖直度盘读数对准δ角,前视要标腰线点2处与(1)同样放置的小钢尺,使小钢尺立面上平与望远镜十字丝横丝保持水平,在巷帮上作出视线记号,量出垂距b ,便得到新的腰线点2。同法可标出其他腰线点。4

应用效果

近帮标设法在济三煤矿西部大巷和十八采区3下

大巷腰线标设已实践应用了两年多,通过贯通联测资料分析,其竖直方向上的误差均在允许范围内。其中十八采3下辅运巷和十八采区边界联络巷贯通,贯通导线全长3181.0m ,巷道竖直方向误差为+36mm ,远小于《煤矿测量规程》的规定ʃ178mm 。5

结论

此技术方法操作简单,缩短了腰线标设时间,精度可靠,提高了斜巷腰线标定速率,促进了井下掘进巷道的快速施工。参考文献:

[1]张国良,朱家钰,顾和和编.矿山测量学.中国矿业大学出版社,2000.5

[2]《煤矿测量规程》.

煤炭工业出版社,1989.5

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