特殊巷道腰线标定和算法及中线调整方法

特殊巷道腰线标定和算法及中线调整方法
毕宇庆
（晋城无烟煤矿业集团有限责任公司古书院矿山西晋城048000）
摘要：本文介绍了一种源于测量实践总结出来的煤仓中腰线和巷道变坡腰线标定及算法，同时提出了中线调整的方法，简单而实用，对今后同类工程的施工提供了一种理论指导。

关键词：腰线标定中线调整
在井下测量行业里，工程技术人员一直在孜孜不倦追求新的技术、方法、手段以提高工作效率，降低劳动强度，更好更快地服务于生产，并且积极地把更先进的理论、仪器应用于实践当中。

然而井下现场的情况复杂多变，无程序化可控制，源于书本中的操作方法有时却无法实施。

因此需要在实践中积累经验，做到不但要满足精度要求，而且要提高标定速度，象煤仓这样特殊巷道的中腰线标定就值得我们探讨。

一、煤仓的中腰线标定和算法：
煤（矸）仓实际上也可以看成垂直方向上的特殊巷道。

传统的理论认为，象煤（矸）仓这样大倾角（50°～60°）的工程施工用经纬仪标定腰线。

而在实践现场受到施工场所、通视状况、工程停产时间等诸多因素的限制，无法按理论完成。

因此，实践中我们逐渐摸索并总结出用坡度仪、钢卷尺和水平仪配合使用，既实用又满足精度要求的测量方法。

下面是某矿9#煤仓俯视图（图一）和剖面图（图二）。

在俯视图里已标定出煤仓下口中心O；（这个很容易做到，控制煤仓开口位置后，标定NS和WE两条线，其交叉点就是下口中心）,NS 作为煤仓向上施工的中线，WE为煤仓掘进高度的腰线控制线。

如图中所示，煤仓下口直径为a，设计给出的煤仓倾角为δ，在煤仓中线垂直投影方向上任意高度L（主要视通视条件、中线固定情况而定）用坡度仪直接给出坡度，用延伸中线的方法固定该线，即煤仓的腰线，这实际上是一种中腰线合二为一的标定方法。

那么腰线距离煤仓底板的高度是多少呢？经过在图形上计算，推导出下列公式可直接使用：
图中，高度为c：
C=EF+BD
BD=(a/2)×Cscδ
EF=BE×Cosδ=(L-h-a/2*Ctgδ)×Cosδ
∴c=(a/2)×Cscδ+((L-h-(a/2)×Ctgδ)×Cosδ
式中L用钢卷尺量出，a、h由设计图纸给出。

式中EF出现负值时，说明腰线距底板的位置低于理想中的BD位置，所给公式完全适用。

公式中，用水平仪标定出WE腰线，用钢卷尺量出L，用坡度仪按δ给出坡度后，直接用计算器套用上述公式计算出c值，在现场通知施工队，立即施工，毫不影响工程进度，而且准确简单。

煤仓垂直段的中心线仍由该中线按照设计参数V1和H1进行平移和延伸控制，直至煤仓掘进完成。

在东七煤、矸仓施工过程中用到了上述公式，两项工程都以很好的精度完工，证明了公式的实用性。

用上述算法标定中腰线，有以下几点好处：
1、解决了煤仓掘进时急需的中腰线问题，在煤仓毛巷掘完后，便于施工队利用此中腰线标准化成巷。

2、中腰线合二为一，减少了施工照线时间，非常受施工单位的欢迎。

3、现场作业简单，用计算器两次套用公式计算腰线位置（复核），计算量小，不多出差错。

4、使用水平仪同经纬仪比，体积小、重量轻，减轻了测量工人的负担。

二、巷道变坡时腰线的标定和算法：
在巷道施工时，出于设计需要或者遇到了地质构造、冲刷，要求巷道必须在掘进方向上变换坡度，变坡点腰线标定就显得非常重要。

1、标定腰线：
测量人员现场给腰线，一般采用水准仪标定。

特殊环境下（主要受现场条件限制），采用坡度仪、钢卷尺配合使用，用计算器将数据算出，然后把腰线固定好。

如图三所示巷道，AB
段巷道坡度为δ1，BC段巷道坡度为δ2，设定变坡点为B点。

AB段巷道有腰线一组1—1ˊ，1ˊ点正前L米需要变坡，那么AB段的腰线1—1ˊ就不能使用了，必须在施工单位掘进至变坡点时及时标定出BC段巷道的腰线。

首先，准确丈量1ˊ至变坡点的距离，检查是否按设计到达了变坡点。

延伸腰线到变坡点，腰线距底板的高度为h，要保证BC段巷道腰线高度与AB段一致，必须将腰线E点在垂直底板方向上向上抬高△h；然后再按照设计坡度δ2给出BC段巷道的腰线2--2ˊ。

根据现场经验，可先用坡度仪标定腰线，待BC段巷道掘出2—3米后再用水准仪精确校准该巷道的腰线。

2、算法：
从图中看出，变坡点腰线标定的关键是计算出腰线上抬高度△h。

根据几何关系，得出：△h=h×(sec(δ2-δ1)-1),图中所表示的是巷道坡度变大的情况。

当巷道坡度再次变小
时，也一样适用，这时要将腰线下落△h，这样整条巷道使用的是统一高度的腰线。

当δ2>δ1，巷道坡度加大，公式不变
当δ2>0，δ1=0时，即巷道由平巷变为上山巷道，公式变为：△h=h×（sec(δ2)-1）当δ2<δ1时，巷道坡度变小，由函数知识可知公式不发生变化。

当巷道下山时，δ加负号直接代入公式使用。

总之，在巷道变坡时，要对原有的腰线进行修改，抬高△h还是△h下落取决于现场具体情况。

此方法在某矿东翼610尾部贯通以及各煤仓人行道施工时得到了良好应用。

该方法的优点在于①保证了各段巷道使用腰线距底板高度的统一性，避免了资料交底不清造成废巷或返工现象；②使用标定工具简单，可操作性强③△h值可在室内算好带入井下，避免在现场计算。

三、中线调整方法：
受中线本身误差和施工队伍使用中线误差的影响，巷道实际掘进方向与设计方向往往不一致，从巷道每次延伸导线后的资料来看，充分说明了这一现象。

测量人员所要做的就是要纠正巷道的掘进方向，尽量使巷道沿设计方向或朝设计点掘进。

这当中涉及到一个纠偏的问题。

为了达到调整精度和快速标定的目的，尽量减少测量作业占巷时间，在实践中我们总结出一种调整“后视”的方法。

如图四所示巷道掘进示意图，设A点为巷道实际掘进位置，B点（后视点）位于巷道设计位置上，AB间的距离为L，AˊB的连线即设计方向。

为了使巷道掘进方向回归到设计方向上来，需要在后视点B附近重新设“后视点”Bˊ，BBˊ垂直于巷道。

BBˊ=2×L×Sin(△δ)
△δ为实际方向与设计方向的差值
△δ>0时，实际方向比设计方向大，Bˊ位于掘进方向的右侧；
△δ<0时，实际方向比设计方向小，Bˊ位于掘进方向的左侧
用ABˊ的连线作为巷道自B点向前的掘进方向，就能使巷道逐渐“回归”到设计位置上。

事实上，△δ是非常小的，一般在10ˊ以下，根据微分学原理Sin(△δ)≈△δ
△δ单位为弧度，L单位为米
∴BBˊ=2×L×△δ
从公式可以看出，△δ越大，L越长，BBˊ值也越大，所以在掘进巷道时，必须按照测量规程中的要求及时延伸中线和导线。

作者简介：毕宇庆（1969-），男，山西晋城人，测量工程师，现在晋城无烟煤矿业集团有限责任公司古书院矿从事计算机辅助制图工作。