激光指向仪在井巷掘进中的应用

激光指向仪在井巷掘进中的应用

随着采煤机械化的发展,井下巷道掘进速度越来越快,传统的标定中腰线的方法已经不适应快速掘进的要求。近年来,许多矿区已经在井巷掘进中使用激光指向仪标定中腰线,我们也大胆引进,多方实践,证明它比传统方法标定中腰线的效率提高了6~8倍,既节省了人力,又争取了时间,还简化了标定中腰线的操作程序,对快速掘进极为有利。

1、激光指向仪概述

激光指向仪是利用方向性好、颜色单纯、亮度高的激光束指示巷道掘进方向的光学仪器。它主要由激光器、光学系统、防爆壳体和悬挂调节机构等部件组成。激光器产生光源,经过系统聚焦使激光束更加集中的发射;防爆壳体是用铝合金制成的用来隔爆的外壳;悬挂调节是用来安置和调节光线方向的。激光经过调焦系统后,即成明亮光束射出,指示巷道掘进的方向和坡度。

我矿使用的是YBJ-I型激光指示仪,激光特点为红色,该仪器在井下条件下,最大有效指向距离为800m,仪器质量 2.1kg,输入电压127V,波动在85%~ 110%范围内可靠工作,工作电压为(2.9?0.1)V,水平调节角度范围为?2.5b,垂直调节角度为3b,水平位移量为25mm,外型尺寸290mm@150mm@170 mm。该仪器是防爆的,结构简单,调节方便,重量轻,是目前国内同类产品中性能较好的一种。

2、激光指向仪的安装与使用

2.1指向仪在使用前应进行的检查

1)观察仪器接电后发光情况,光斑应均匀,在距离100m内,直径为15~20mm,光斑不偏离望远镜出口中心。

2)观察仪器接电后电器工作情况,电器工作正常,无特别声响。

3)各运动机构、制动机构是否有效,转动部分是否灵活,螺栓连接是否紧固。

4)必要时可打开仪器,检查激光管是否损坏,接线是否脱落,防爆面是否完好。但是在仪器带电时不准打开电源后盖。

5)如检查发现问题,应及时调整和处理。

2.2指向仪的安装地点

指向仪的安装地点,在距掘进工作面一般不应小于70m的地方,以免放炮造成损坏或发生位移。每次放炮结束后,必须仔细观察激光是否照在中线上,如有偏差用微调调至居中。根据仪器的性能,在保证光斑清晰和稳定的前提下,可自行确定仪器至掘进工作面的最大距离。

2.3激光指向仪安装的步骤

1)安置激光指向仪时必须根据经纬仪和水准仪标定的中线、腰线来确定。所用中线、腰线点一般不少于三个,且相邻两组中线点的间距为30~50m,甚至更远些。

2)在安置指向仪中点处,按仪器悬挂装置的孔距尺寸,在顶板上垂直打设四个深500mm的锚杆安装孔,然后将四根锚杆打入,并用水泥灌注。锚杆长度根据巷道断面高度而定。再将带有光孔的两根0.5m长的角钢安装在锚杆上。

3)将仪器托板用螺栓和角钢相连,根据悬挂在仪器前后的中线垂球移动仪器,使仪器处于中线方向上,然后把螺栓固紧。

4)电源经过防爆开关以后,用直径小于10mm的橡胶电缆通入仪器接线箱内,把电源和接地线可靠接好后,开启电源,一束红光即由聚焦镜筒内射出。

5)调整仪器,使光斑中心穿过靠近仪器的一个中线点上所挂的垂球线,然后进一步调整微动螺旋,使得光斑中心通过靠近工作面的一个中线点上所挂的垂线。此时激光束所指的方向即为巷道的中线。为了调整得准确,可在垂线后遮一张白纸,在白纸上即可清楚地看到激光束圆形光斑及线绳影像,以光斑被线绳的影像所平分为准。

6)调节光束的坡度时,先量出靠近仪器的垂线上光斑中心到腰线标志的距离,然后上下调整光束直至照射到工作面处垂线上的光斑距腰线标志的距离与此相等,使光束与腰线平行,然后将微动螺栓全部拧紧,此时激光束即已给出巷道的中线和腰线。

3、使用中应注意的问题

1)激光指向仪的安装与光束方向的调整要耐心细致,一般要反复几次才能调准,起辉后眼睛不要与光束对视,每次使用时间不宜超过20m in。

2)指向仪的现场管理与使用由施工单位负责。因光束高度一般不和腰线同高,有时指向仪也可能没有安装在巷道中线上,因此指向仪安装完毕后,测量人员应绘制指向仪光束与巷道中腰线的关系图交给施工单位,详细交代光束至巷道顶、底和两帮的距离,以使施工人员掌握巷道规程,保证施工质量。

3)施工人员在每班使用前应检查光束是否偏离中腰线。发现问题后,应及时纠正或通知测量人员进行检查调整。

4)巷道每掘进100m,要进行一次检查测量,并根据检查测量结果调整中腰线。

5)指向仪安装时,必须注意仪器承受电压应与电源电压一致,指向仪外壳要接地,外接电源的开关要符合防爆规定。

6)煤矿如需使用非防爆型激光指向仪时,必须制定专门措施报上级主管单位批准后才能使用。一般在低沼气矿井,瓦斯浓度不超过1%,且通风良好的岩石巷道中使用,瓦斯浓度超过1%时停止使用。

7)当掘进巷道超过5m宽,掘进时可用双激光指向仪,以便更好的控制巷道的方向及成形。双、单激光指向仪的安装与使用均相同。

4、结语

运用激光指向仪,一次指示巷道掘进的长度,应根据仪器的性能而定,只要光斑清晰,稳定即可,该仪器在使用过程中,切勿用眼睛直视激光束,以免对眼睛造成伤害,还有仪器储存期间,应妥善存放在干燥无腐蚀气体的环境中,一般情况下,仪器在安装使用时,应安装在干燥未受雨淋巷道中,以免影响其使用。本仪器在使用过程中除专业技术人员外,其他人员不得随意拆除和自行调试,以免影响巷道施工质量。