坡度尺在康家灣礦的應用

王仕平,唐德元

(湖南水口山有色金屬集團有限公司康家灣礦， 湖南 常寧市 421513)

坡度尺在康家灣礦的應用

王仕平,唐德元

(湖南水口山有色金屬集團有限公司康家灣礦， 湖南 常寧市 421513)

敘述了坡度尺的具體制作和使用方法，對坡度尺引起腰線的偏差作了分析，并進行了驗證。其目的是掌握坡度尺引起腰線偏差的主要因素。從而正確地使用坡度尺，更好的指導工程施工。

坡度尺;腰線;誤差

斜井腰線的標定方法，通常有經緯儀偽傾角法和半圓儀標定法。這兩種方法各有利弊。為了使井巷腰線標定簡便，但又不失設計要求，自行加工了坡度尺。用以標定井巷腰線，以指導井巷工程施工。

1 坡度尺的制作與使用

(1) 坡度尺的制作。用一根加工平直而不易變形的杉木條，其長度為1800 mm，寬為45 mm，厚為15 mm；將與掛羅盤配套的半圓器鉚于木條上。鉚固時事先用檢校好的水準儀在光滑的墻面上標定一水平線，讓木條尺邊重合于水平線，當放在木條上的半圓器錘球線與0刻度嚴格重合時，方可鉚固。鉚固后的坡度尺必須滿足尺邊、垂直于半圓器0刻劃線的條件。

(2) 坡度尺的使用。標定巷道腰線時，一人持尺讓錘球線切到所要標定的角度值上，另外一人緊靠尺邊劃線(點)。這樣，一尺接著一尺向前推進。

2 坡度尺標定的誤差分析

由于坡度尺是一種簡單的測量工具，相對于經緯儀和水準儀來說，其誤差固然要大。下面對坡度尺標定腰線引起的誤差進行分析。

(1) 制作誤差(m1)。一般坡度尺按檢校水準儀的水平線進行制作時，其誤差是較小的，可忽略不計。當坡度尺出現制作誤差時，則會引起系統誤差，必須加以調正或用修正系數的辦法來消除。

(2) 半圓器刻劃誤差(m2)。半圓器刻劃不均勻的誤差，相對讀數誤差要小很多，可以忽略不計。

(3) 錘球線擺動誤差(m3)。錘球線擺動有兩種情況：一種是風引起的錘球線擺動，這時，可停送風機或采取擋風措施；另一種是錘球線自由擺動，可用手穩定錘球后，方可標劃腰線。

(4) 讀數線量誤差(m4)。用錘球線讀出標定角值時，因錘球線較粗，不可避免地產生傾角讀數誤差。傾角讀數誤差引起的腰線誤差，稱為讀數線量誤差。讀數線量誤差如下：

因錘球線直徑φ=0.5 mm，那么，估讀時不會超過線徑的一半，即φ/2=0.25 mm。又因為坡度尺半圓器上每度的格寬為1.5 mm，于是，讀數誤差為0.25/1.5=1/6格值，故取1/5格值(每一格值為60′，含3600″)，即傾角讀數誤差Δ″為720″。因此，每尺讀數線量誤差m4=±7 mm。

(5) 轉接誤差(m5)。標定腰線時因下一尺段起端連接上一尺段終端會引起接尺誤差，稱之為連接誤差。由于連接誤差不能用一個理論公式計算出來，根據經驗，即m5=±7 mm。此項誤差純屬偶然性，故亦稱偶然誤差。

(6) 給點誤差(m6)。掘進后的巷道側幫是凹凸不平的，一般凹凸處相差100～300 mm，個別達400～500 mm,這就存在給點的問題，即用肉眼瞄準尺邊在巷道側幫用油漆給點。于是，產生了給點誤差。一般給點誤差不會超過15 mm，考慮到給點用筆(7號排筆)較粗，故取給點誤差m6為20 mm。

(7) 偏向誤差(m7)。若用坡度尺緊靠巷道側幫標定腰線時，就會導致坡度尺與巷道方向不平行，因而產生一個偏向誤差Δd。于是，把坡度尺與巷道方向線不平行而引起的腰線誤差稱為偏向誤差。有時較大，有時基本一致，根據經驗，平均取偏距為200 mm。通常，偏向誤差隨著偏距、坡度的增大而增大。此項誤差恒為正值，對腰線的影響呈現系統性，稱為系統誤差。

通過上述分析，可以得出每一尺段的偶然誤差影響和系統誤差影響值。

(1) 每一尺段偶然誤差(m尺偶)可由式(1)確定：

(1)

(2) 每一尺段系統誤差(m尺系)僅有上述第7項，即：

m尺系=m7

(2)

每一尺段的偶然誤差和系統誤差求出后，可進行腰線誤差的預計。現就根據誤差傳授定律，推導出腰線總誤差公式：

(1) 偶然誤差(m偶)：

(3)

(4)

(2) 系統誤差(m系)：

m系=m尺系1+m尺系2+……+m尺系n

(5)

當m尺系1=m尺系2=……=m尺系n=m尺系時，則

m系=n·m尺系

(6)

(3) 腰線總誤差(m總)：

(7)

(4) 腰線2倍總誤差：

m=2m總

(8)

(5) 腰線允許偏差：一般斜井規格為2 m×2 m，故取1/2巷高為次要斜井允許值，取1/4巷高為主要斜井允許值，則：

m次(允)=±2/2=±1 m

m主(允)=±2/4=±0.5 m

3 應用實踐

為了檢驗坡度尺標定巷道腰線的可靠性。對4，5，8中段的施工斜井，采用經緯儀水準儀對其腰線終點進行了測定。其偏差值見表1。

從表1中可以看出，坡度尺標定巷道腰線是可靠的，且實際偏差值與誤差預計值基本接近。

這又證明，在誤差分析中，某些參數的取定也是比較切合實際的。

4 實用范圍

實踐證明，坡度尺既適用于斜井，也適用于平巷；既適于次要巷道，也適用于主要巷道。其應用范圍可歸納為以下幾點：

表1 巷道腰線終點偏差值

(1) 適于指導坡度為30°、長為110 m，以及坡度小于25°、長為150 m以下的次要巷道的施工；

(2) 可指導坡度小于20°、長為100 m，以及坡度小于10°、長為150 m的主要巷道的施工。

(3) 如果每隔60 m左右，采用經緯儀或水準儀調整其誤差，那么任意長度主次巷道的施工均可適應。

5 結 論

通過實際應用和誤差分析，可以得出以下結論：

(1) 坡度尺制作簡單，重量輕，攜帶方便。

(2) 使用方便，干擾小，精度符合施工要求。

(3) 當接尺給點選在巷道側幫凸出位置時，只要油漆線劃得扁平，其接尺給點給點誤差不會超過5 mm。

(4) 各項誤差中，坡度尺的給點誤差最大，應盡量選在巷道側幫凸出位置給點。

(5) 坡度尺偏向誤差隨著偏距和巷道坡度的增大而增大。在標定巷道腰線時，可根據巷道和巷道側幫實際情況，用加改正數的辦法，減少其偏向誤差。

[1]《金屬礦山測量手冊》編委會，金屬礦山測量手冊[M].長沙:湖南科學技術出版社，1995.

[2]中國礦業學院測量教研室編，礦山測量學[M].北京:煤炭工業出版社，1979.

2014-05-09)

王仕平(1977-)，男，衡陽市衡陽縣人，工程師，主要研究工程測量技術,Email:54506722@qq.com。