便攜式立體空間測量尺設計與應用

牛龍喧

（山東東山王樓煤礦有限公司，山東 濟寧 272063）

煤礦井下巷道圍巖變形量實測是掌握采掘工作面礦壓規律投資最少、效果最佳的方法。目前，巷道圍巖變形量觀測常采用“十字”布點法，鉆孔打入木樁，樁頭安設鉤釘作為測量基點，頂幫基點掛工程線確定交點，測量“十字”交點到頂底板及左右幫的距離。

1 必要性分析

目前市場上無專用于狹小空間尺寸測量的工具，現場實際應用發現，采用傳統鋼尺、皮尺測量巷道圍巖變形量時有很多限制因素，主要有以下幾個方面：

（1）巷道圍巖變形量測量易受機電設備等客觀因素影響。尤其當觀測人員跨越皮帶輸送機，固定測尺零刻度到測量基點上時，皮帶輸送機濕滑或突然啟動有可能造成人身危險。

（2）測量工序繁多，費時費力。一般需要三人配合完成測量工作，一人固定測尺零刻度到測量基點，另一人讀取測尺讀數，第三人操作皮帶輸送機閉鎖。

（3）巷道圍巖變形量測量易受風速影響。巷道風速較大時，兩條工程線呈很大弧度，交點難于確定，同時在使用鋼尺或皮尺作為測量工具時，鋼尺或皮尺也無法拉直，致使觀測誤差增大。

以上限制因素嚴重影響了巷道圍巖變形量測量精度，為進一步提高礦壓觀測精度，更科學地分析巷道變形規律，在十字布點法基礎上，設計一種便攜式立體空間測量尺顯得十分必要。

2 設計思路

一種便攜式立體空間測量尺,包括長度可調的伸縮桿，套管單體相對的外側壁上分別設有刻度線和刻度數字，第一節套管單體的外端設有基準部，基準部的外端設有頂基點，基準部上設有弧形鉤，弧形鉤的弧底部為鉤基點，基準部上設有頂基點測量定位線和鉤基點測量定位線，套管單體的內接部外側壁上設有套接定位線。

2.1 創新點

（1）伸縮桿由高硬度玻璃鋼材料制成，具有抗腐蝕、耐高溫、不導電的特性，材料價格便宜，能適應井下作業環境。同時玻璃鋼材料質地堅硬不彎曲，解決了因風速對測量造成不良影響的問題，提高了測量精度。

（2）伸縮桿的后端設有LED防爆發光裝置，伸縮桿桿體內部設有為LED防爆發光裝置提供電能的防爆蓄電池，LED防爆發光裝置可以為測量時提供光亮，解決了因巷道內黑暗不便于讀取數值的問題。

（3）本測量尺伸縮桿的長度可調，不用時縮短，便于攜帶。

（4）刻度線和刻度數字通過激光打印封膜處理形成，解決了因磨損造成刻度線和刻度數字模糊不清的問題。刻度最小單位為毫米，提高了測量精度。

2.2 關鍵技術與主要技術指標

（1）本設計設有頂基點，頂住要測量的位置即可方便讀數。

（2）基準部上設有弧形鉤，弧形鉤可以掛在物體上測量，也可以勾住空間狹小處、障礙物里側或孔中的物體。

（3）套管單體的內接部外側壁上設有套接定位線，各套管單體的外接部內徑與相鄰套管單體的內接部外徑通過過盈配合套接，保證測量數據精準。

（4）基準部上設有頂基點測量定位線和鉤基點測量定位線，雙定位線解決了采用不同基點測量時讀數的起始位置不同的問題。

3 最終設計效果

通過對測量工具的現狀分析制作出符合煤礦井下巷道圍巖變形量的測量工具，改善以往測量的局限性，使得測量更加簡單，具體使用方法和實物如圖1、圖2。

（1）打開護蓋，將測量尺拔出合適長度。側基點觀測線勾到行人側，左右基點觀測。

（2）將弧形鉤8拴在輸送機里線與觀測垂線形成交點。

（3）將測量尺的弧形鉤勾住輸送機里側基點上的鉤子拉至交點處，讀取數值，繼續拉長測量尺直至最后一節套管單體的尾端到左基點，讀取最后一節套管單體的外接部的端面處刻度，記錄中左、中右、全長數值。

（4）將弧形鉤勾住頂板上的上基點，拉至交點處，讀取交點處刻度數，繼續拉長伸縮桿至地面，讀取中下數值、巷道高度全長數值。

（5）把左右基點觀測線從左基點上的鉤子上取下，并纏繞整齊，用托槽將左右基點觀測線放回輸送機內側處的合適位置，圍巖變形量觀測結束。

圖1 便攜式立體空間測量尺在王樓煤礦的應用

圖2 便攜式立體空間測量尺結構示意圖