CN102778226B - 井下长距离巷道腰线标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及矿山测量领域，具体为井下长距离巷道腰线的标定方法，解决了现有的矿山井下巷道腰线标定方法中巷道两帮腰线产生累积误差的问题。一种井下长距离巷道腰线标定方法，包括如下步骤：（1）对现有巷道的顶、底板进行精确测量，绘制出巷道的剖面设计图，设计图中将巷道的各个变坡点断面处标记为A、B、C、D……直到巷道终点断面处，设计出每一段巷道的起底坡度、水平距离和巷道的各个断面处的起底厚度；（2）巷道两帮腰线点的现场标定。本发明所述的长距离巷道腰线标定方法在井下巷道起底和岩巷掘进过程中起着重要的作用，在岩巷对掘或反掘贯通过程中大大的提高了贯通精度，为巷道贯通提供了有力的保障，创造了巨大的经济效益。

Description

井下长距离巷道腰线标定方法

技术领域

本发明涉及矿山测量领域，具体为井下长距离巷道腰线的标定方法。 

背景技术

腰线的标定是井下巷道施工测量的主要任务之一，腰线通常标设在巷道两帮上，用于控制巷道掘进的坡度。标定巷道腰线的测点称为腰线点，若干个腰线点连成的直线即为巷道的腰线。

对井下长距离巷道腰线进行精确标定是对长距离巷道底板进行起底硬化的前序工作，只有对巷道腰线进行精确标定，施工队才能够根据标定的巷道腰线对巷道底板进行准确地施工，如果巷道腰线的标定工作不精确，将大大增加巷道起底施工的工程量，浪费大量的人力、物力、财力。

目前，在井下长距离巷道腰线的标定方法中，运用全站仪在标定巷道腰线时，直接用全站仪标定巷道两帮的腰线点，造成巷道两帮腰线点的高度与巷道断面中部腰线标高不是同一个值，从而巷道两帮腰线点之间往往会产生高度差，不在同一水平线上，实际工作中，由于巷道距离很长，全站仪要标定很多次才能够全部标定完一条巷道的腰线点，所以，每用全站仪标定一次就产生一次误差，这样累积下来，形成的累积误差就非常大。以山西省晋城煤业集团有限责任公司寺河煤矿的东四盘区集中运输巷为例，需要标定腰线巷道长度达630米，全程巷道腰线点标定中最少架设全站仪14次，假设根据硬化起点（巷道起点）到终点都以通坡3度计算，在终点处巷道两帮的累计误差可以达到0.8m（就是说终点处巷道两帮腰线点与设计标高差能够达到0.8m），这严重影响了后续对巷道底板进行起底的精度。

因此，有必要发明一种井下长距离腰线的精确标定方法。

发明内容

   本发明为了解决现有的矿山井下巷道腰线标定方法中巷道两帮腰线产生累积误差的问题，提供了一种井下长距离巷道腰线的标定方法。

   本发明是采用如下技术方案实现的：

一种井下长距离巷道腰线标定方法，包括如下步骤：

（1）对现有巷道的顶、底板进行精确测量，绘制出巷道的剖面设计图，设计图中将巷道的各个变坡点断面处标记为A、B、C、D……直到巷道终点断面处，设计出每一段巷道的起底坡度、水平距离和巷道的各个断面处的起底厚度。

（2）巷道两帮腰线点的现场标定：

a、在巷道断面A处架设全站仪，量取全站仪高，并根据设计图设计的巷道断面A处的起底厚度，确定此次腰线标定工作中标定腰线点到巷道起底后底板的垂直距离，即等于全站仪高加上巷道断面A处的设计起底厚度；然后，采用如下方法对巷道第A→B段每隔15m标定一组巷道两帮腰线点：将巷道第A→B段每隔15m的断面处标记为A1、A2、A3……直到巷道断面B处；打开全站仪，将全站仪设置于盘左位置，并设置竖直角度盘为90度，根据巷道第A→B段的设计起底坡度调好竖直角；打开全站仪目镜指示激光，利用线绳将半圆仪悬挂在A1断面处，上下调整线绳两端使半圆仪水平、且使全站仪激光光束能够对准半圆仪（具体操作步骤可以是：两人各握一根线绳的两端拉直线绳，将半圆仪悬挂在线绳上，另一人站在半圆仪旁，通过观察半圆仪上的读数，指挥在线绳两端的两个人上下调整线绳的两端使半圆仪水平，同时可以移动半圆仪在线绳上的位置使全站仪激光光束能够对准半圆仪），当全站仪激光光束对准半圆仪时，在半圆仪两端线绳与巷道A1断面两帮接触点做出标记，此标记就是标定的腰线点；然后，依次标定巷道第A→B段中各断面A2、A3……直到巷道断面B处两帮腰线点。

b、在巷道断面B处架设全站仪，打开全站仪目镜指示激光指向巷道断面B处两帮，量取激光点与断面B处两帮标记腰线点的垂直差数据，多次测量后算出其平均值，将此平均值设定为修正值；当激光点高于断面B处两帮标记腰线点时，则修正值取负值；反之，修正值取正值；然后，将全站仪设置于盘左，并设置竖直角度盘为90度，根据巷道第B→C段的设计起底坡度调好竖直角，重复步骤a中相应方法依次标定巷道第B→C段中各断面B1、B2、B3……直到巷道断面C处两帮腰线点；在巷道第B→C段各断面B1、B2、B3……直到巷道断面C处进行腰线点标定时，巷道两帮每个标记腰线点的垂直距离均加上相应的修正值。

c、根据设计图，依次重复上一步骤对巷道第C→D、D→E、……直到巷道终点断面处两帮的腰线点进行标定。

（3）巷道腰线的绘制及标定精度的验证：

将第（2）步骤中标定的若干个腰线点用直线连接起来即是巷道的腰线，在巷道终点断面处量取标记腰线点到巷道底板的数据，根据量取的数据和设计图在巷道终点断面处的设计起底厚度验证巷道腰线标定的精度。

验证巷道腰线的标定精度的方法是：根据设计图设计的巷道终点断面处的起底厚度，可知：巷道终点断面处标记腰线点到巷道底板的理论距离是：在上述方法中步骤（2）的a中确定的标定腰线点到巷道起底后底板的垂直距离减去巷道终点断面处的设计起底厚度；然后，在巷道终点断面处量取标记腰线点到巷道底板的实际距离，如果此实际距离等于上述的理论距离，则表明此次腰线标定的实际距离与理论距离相符，腰线标定工作很成功。但在实际工作中，实际距离与理论距离往往会存在一定的误差，所以，实际距离在理论距离的±0.05m范围内，即可认为实际距离与理论距离相符，腰线标定工作很成功。

   基于上述井下长距离巷道腰线的标定方法，运用全站仪在标定巷道两帮腰线点时，不是用全站仪直接标定巷道两帮，而是利用线绳将半圆仪悬挂在巷道断面的巷中位置，上下调整半圆仪两端线绳使其水平，当全站仪激光光束对准半圆仪时，半圆仪两端线绳与巷道断面两端巷帮接触点做出标记，这样就保证了巷道两帮标定腰线点和巷中处在相同的水平位置，不会产生误差，即使在一条长距离巷道中运用全站仪的多次标定中，也不会产生累积误差的问题。并且，全站仪在巷道起点到终点之间的每次巷道变坡点断面处（B、C、D、……直到巷道终点断面处的前一处断面）标定中，都有一次校正的过程（即在巷道变坡点断面处架设好全站仪后，都会有一个修正值，在标定下一段断面之间的腰线点时，均加上相应的修正值即是校正的过程），经过校正后，也就不会产生累积误差的问题。所以，本发明所述的方法在长距离巷道腰线标定中不产生累积误差，保证了腰线标定的准确性，可以使后续的施工队根据已精确标定好的腰线对巷道底板进行准确的施工，大大节约了生产成本。

   本发明设计合理，有效解决了现有的矿山井下巷道腰线标定方法中巷道两帮腰线产生累积误差的问题。

附图说明

   图1是本发明所述实施例中需标定腰线的巷道剖面设计图。

具体实施方式

   下面结合附图对本发明所述的井下长距离巷道腰线标定方法的实施例（以山西省晋城煤业集团有限责任公司寺河煤矿的东四盘区集中运输巷27^#—42^#横川巷道的腰线标定方法为例）进行详细说明。

由5人组成的测量组对东四盘区运输巷27^#—42^#横川巷道腰线进行标定，使用仪器和工具分别为：带激光指示的全站仪、半圆仪、三脚架、标杆、5米卷尺、红漆。现场记录数据有：地点、时间、工作人员、记录者、测量者、各测点的站标高和点号、仪器高、水平距离；要求：对巷道底板和顶部进行高程测量，利用所测数据能够绘制成巷道剖面设计图。

一种井下长距离巷道腰线标定方法，包括如下步骤：

（1）如图1所示，对现有巷道的顶、底板进行精确测量，绘制出巷道的剖面设计图，设计图中将巷道的各个变坡点断面处标记为A、B、C、D……直到巷道终点断面处，设计出每一段巷道的起底坡度、水平距离和巷道的各个断面处（例如A、B、C）的起底厚度。

以下具体实测步骤和巷道剖面设计图的绘制均为现有公知技术。

具体实测步骤：a、在东四盘区运输巷30^#横川（图中未画出，此处有顶板高程）中架设全站仪，量取巷道高和仪器高并记录在记录本上。b、由南向北、由近到远依次在巷道顶、底板变坡点位置立标杆并依次记录点号和站标高；用全站仪依次测量棱镜高差，并记录测点号（所记录点号于标杆处点号一致）；在每一个巷道顶板用红漆标记并测量高程。c、在全站仪可视范围内接近最远处立标杆，测量并记录数据后，将全站仪搬至该点，核对点号，按照顺序（A、B、C）对所有待测点进行测量并记录数据。

巷道剖面设计图的绘制：上井后及时进行内业工作，内业工作的内容为计算巷道各测点的高程和绘制巷道剖面设计图。计算巷道各测点高程：根据30^#横川顶板高程、仪器高、站标高计算各测点顶、底板高程。绘制巷道剖面设计图：依据水平距离和各高程利用电脑的CAD绘图软件绘制出巷道剖面设计图。

（2）如图1所示，进行巷道两帮腰线点的现场标定：

a、在巷道27^#横川断面A处（巷道底板的起底硬化起点处）架设全站仪，用卷尺量取全站仪高1.53m，根据设计图设计的巷道断面A处的起底厚度是0.37m、起底坡度是-2°35′10″及水平距离是69.29m，确定此次腰线标定工作中标定腰线点到巷道起底后底板的垂直距离是1.53+0.37=1.9m；然后，采用如下方法对巷道第A→B段每隔15m标定一组巷道腰线点：将巷道第A→B段每隔15m的断面标记为A1、A2、A3……直到断面B处；打开全站仪，将全站仪设置于盘左位置，并设置竖直角度盘为90度，根据巷道第A→B段的设计起底坡度调好竖直角92°35′10″（根据起底坡度-2°35′10″调节）；打开全站仪目镜指示激光，利用线绳将半圆仪悬挂在A1断面处，上下调整线绳两端使半圆仪水平、且使全站仪激光光束能够对准半圆仪，当全站仪激光光束对准半圆仪时，在半圆仪两端线绳与巷道A1断面两帮接触点用红漆做出标记，此标记就是标定的腰线点；然后，依次标定巷道第A→B段中各断面A2、A3……直到巷道断面B处两帮腰线点。

b、在巷道断面B处架设全站仪，打开全站仪激光指向断面B处巷道两帮，用卷尺量取激光点与断面B处两帮标记腰线点的垂直差数据，多次测量后算出其平均值（本次实施例中激光点比断面B处两帮标记腰线点平均高出0.3m），将此平均值（0.3m）设定为修正值；当激光点高于断面B处两帮标记腰线点时，则修正值取负值；反之，修正值取正值，故取修正值为-0.3m；然后，根据设计图设计的巷道第B→C段的起底坡度是-1°27′37″及水平距离是61.5m，将全站仪设置于盘左，并设置竖直角度盘为90度，根据巷道第B→C段的起底坡度调好竖直角91°27′37″（根据起底坡度-1°27′37″调节），重复步骤a中相应方法依次标定巷道第B→C段各断面B1、B2、B3……直到巷道断面C处两帮腰线点；在巷道第B→C段各断面B1、B2、B3……进行标定腰线点时，每个标记腰线点的垂直距离均加上相应的修正值-0.3m，即相应地每个标记腰线点的垂直距离下调0.3m，目的是保证在巷道第B→C段的腰线标定工作中标定腰线点到巷道起底后底板的垂直距离始终是1.9m。

c、根据设计图，依次重复上一步骤对巷道第C→D、D→E、……直到巷道终点断面处的两帮进行腰线点标定。同样，通过在巷道起点和终点之间的每一断面处（C、D、E、……直到巷道终点断面处的前一处断面）的修正值的校正作用，在巷道第C→D、D→E、……的腰线标定工作中标定腰线点到巷道起底后底板的垂直距离均是1.9m。

（3）巷道腰线的绘制及标定精度的验证：

将第（2）步骤中标定的若干个腰线点用直线连接起来即是巷道的腰线，在巷道终点断面处量取标记腰线点到巷道底板的数据，根据量取的数据和设计图在巷道终点断面处设计的起底厚度验证巷道腰线标定的精度。

验证巷道腰线的标定精度的方法是：根据设计图，在本实施例中巷道终点断面处的设计起底厚度是0.5m，那么巷道终点断面处标记腰线点到巷道底板的理论距离应该是1.9-0.5=1.4m；在本实施例中巷道终点断面处量取标记腰线点到巷道底板的实际距离是1.38m，所以，实际距离1.38m在理论距离1.40m的±0.05m范围内，即可认为实际距离与理论距离相符，表明此次腰线标定工作很成功。

在实际工作中，绘制的巷道剖面设计图中巷道起点、终点与实际巷道始终是吻合的，由于巷道剖面设计图中起点和终点之间的各个变坡点是根据实际测量后画出的，所以，设计图中设计的变坡点可能会和巷道实际的变坡点存在差异（可能存在1m左右的误差），所以，在验证巷道腰线的标定精度时，选择在巷道终点处进行验证，但是，在实际腰线点标定中，如果设计图中设计的变坡点与巷道的实际变坡点完全吻合，则也可以在此完全吻合的变坡点验证在此之前巷道腰线的标定精度。

随着寺河煤矿井下盘区巷道的逐渐延伸，致使井下无轨胶轮车的运输距离逐渐加长，由于盘区运输巷底板的坑洼不平使得运输效率逐步下降，为了提高运输效率和生产衔接的需要，必须对盘区内运输巷底板进行起底硬化，而起底硬化就必须标定巷道的腰线。当巷道腰线的标定工作成功完成后，施工队将根据巷道腰线的标定对巷道底板进行施工。实际应用中，巷道腰线的精确标定在寺河矿井下巷道起底和岩巷掘进过程中起着非常重要的作用，在岩巷对掘或反掘贯通过程中大大的提高了贯通精度，为巷道贯通提供了有力的保障，创造了巨大的经济效益。

Claims (1)

1.一种井下长距离巷道腰线标定方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）对现有巷道的顶、底板进行精确测量，绘制出巷道的剖面设计图，设计图中将巷道的各个变坡点断面处标记为A、B、C、D……直到巷道终点断面处，设计出每一段巷道的起底坡度、水平距离和巷道的各个断面处的起底厚度；

（2）巷道两帮腰线点的现场标定：

a、在巷道断面A处架设全站仪，量取全站仪高，并根据设计图设计的巷道断面A处的起底厚度，确定此次腰线标定工作中标定腰线点到巷道起底后底板的垂直距离，即等于全站仪高加上巷道断面A处的设计起底厚度；然后，采用如下方法对巷道第A→B段每隔15m标定一组巷道两帮腰线点：将巷道第A→B段每隔15m的断面处标记为A1、A2、A3……直到巷道断面B处；打开全站仪，将全站仪设置于盘左位置，并设置竖直角度盘为90度，根据巷道第A→B段的设计起底坡度调好竖直角；打开全站仪目镜指示激光，利用线绳将半圆仪悬挂在A1断面处，上下调整线绳两端使半圆仪水平、且使全站仪激光光束能够对准半圆仪，当全站仪激光光束对准半圆仪时，在半圆仪两端线绳与巷道A1断面两帮接触点做出标记，此标记就是标定的腰线点；然后，依次标定巷道第A→B段中各断面A2、A3……直到巷道断面B处两帮腰线点；

b、在巷道断面B处架设全站仪，打开全站仪目镜指示激光指向巷道断面B处两帮，量取激光点与断面B处两帮标记腰线点的垂直差数据，多次测量后算出其平均值，将此平均值设定为修正值；当激光点高于断面B处两帮标记腰线点时，则修正值取负值；反之，修正值取正值；然后，将全站仪设置于盘左，并设置竖直角度盘为90度，根据巷道第B→C段的设计起底坡度调好竖直角，重复步骤a中相应方法依次标定巷道第B→C段中各断面B1、B2、B3……直到巷道断面C处两帮腰线点；在巷道第B→C段各断面B1、B2、B3……直到巷道断面C处进行腰线点标定时，巷道两帮每个标记腰线点到巷道底板的垂直距离均加上相应的修正值；

c、根据设计图，依次重复上一步骤对巷道第C→D、D→E、……直到巷道终点断面处两帮的腰线点进行标定；

（3）巷道腰线的绘制及标定精度的验证：

将第（2）步骤中标定的若干个腰线点用直线连接起来即是巷道的腰线，在巷道终点断面处量取标记腰线点到巷道底板的数据，根据量取的数据和设计图在巷道终点断面处的设计起底厚度验证巷道腰线标定的精度。