某礦2306回風巷腰線標定方法探究

賀奇峰

(山西焦煤霍州煤電集團呂臨能化有限公司龐龐塔煤礦， 山西 呂梁 033200)

1 前言

巷道的中腰線是決定巷道施工質量的關鍵因素之一，現階段常用的中腰線標定法有偽傾角法、經緯線高程標定法、全站儀坐標法、垂線中轉法等。這些方法在水平巷道中較為常用且精度較高，但對傾斜巷道，傾角達到3°以上，此時巷道內無法安置儀器，高程標定法或全站儀坐標法就會出現較大誤差。因此需要對上述方法進行選擇優化，尋找一種適合傾斜巷道腰線測定方法，提高巷道測量精度。

2 現場概況

某礦2306回風巷為該礦井第三個回采工作面的回風巷道，該巷道全長2 670.03m，煤層平均厚度7.6m、平均傾角為3°。煤層賦存穩定，煤層整體傾向向北。煤層含3～5層夾石，夾石穩定厚度0.10～1.1m。巷道沿煤層頂板掘進施工，其頂底板巖性見表1。

表1 頂底板巖性

3 方法分析

由于現場巷道條件復雜，需對以下3種腰線標定方法進行綜合分析。

3.1 偽傾角法

偽傾角法是根據腰線標定位置和經緯儀安裝位置的不同確定的一個理想傾角，并利用該傾角進行測算，誤差更小。其基本原理如圖1所示[1]。

圖中BB1為經緯儀實際安裝位置，A點為中線瞄準點，DECC1FF1為巷道頂、底板邊緣點。實際測量時從B點后視A點，轉動瞄準A，記為角δ；再分別從C點、F點后視A點并轉動瞄準，記為角β和角α，其三者之間存在關系為

tanα=tanβ·tanδ

實際測量時便可根據實測角β和角δ來計算a，從而得到準確的腰線位置。

3.2 三角高程法

傳統三角高程法的基本原理如圖2所示。

圖2 傳統三角高程法實際巷道點分布圖

該方法是根據已知A點和C點，通過AB兩點的實測位置來計算腰線點到C點的位置，可在A點正下方安設全站儀，用全站儀直接測出AB兩點之間的水平距離，然后分別量取儀器和棱鏡的實際高度，從而測算出腰線點的實際位置[2]。

3.3 坐標法

坐標法是利用全站儀能夠測量具體點坐標這一功能，將設備架設在巷道中線位置，利用假定坐標軸測定巷道長度和距中線的垂直距離。巷道控制點一般居中布置，因此只需測定棱鏡所在位置的三維坐標，即可通過設計高程與實測高程的比較來確定腰線位置。

4 標定方案的選擇

綜合參考以上3種方法，偽傾角法必須有共線的三點，且三點走向與巷道傾向必須一致，條件較為苛刻；三角高程法是以水平面為基準，實測也是水平直線，在2306回風巷這種傾斜巷道中誤差較大；坐標法是棱鏡位置變動導致測量難度大，且后期數據處理較為繁瑣，工作量大。

對比這3種方法的優缺點，最終選擇將三角高程法和坐標法相結合，依據高程法的測量方法和坐標法的操作要求進行最終的腰線標定。

4.1 方案原理

在巷道任意點按照全站儀點位進行放樣，分別對待測點的實際坐標和高程進行測量，然后將棱鏡固定，測出棱鏡的坐標和高程，再將當前坐標高程與待放樣點坐標高程進行比較，得出橫向、縱向距離差值和角度差，最終確定實際腰線位置[3]。其基本測量示意圖如圖3所示。

圖3 全站儀新方法測量示意圖

4.2 實際標定方法

1) 高程點位于頂板中線

(1)將儀器對中找準找平，標記現場已知點。

(2)對全站儀所在橫軸位置與已知高程點位置進行測量。

(3)開啟設備，在放樣模式下輸入坐標值，橫軸為0，縱軸即為已知點實際高程。

(4)測量開始，結合儀器屏幕上待測點高程和放樣點高程差不斷移動，并最終找到實際位置。

2)高程點位于腰線

(1)將儀器對中找準找平，標記現場已知點，開啟設備。

(2)調整豎直度盤讀數，瞄準已知點所在位置。

(3)測量已知點到投射點的實際距離。

(4)在放樣模式下輸入坐標值，橫軸為0，縱軸即為已知點實際高程。

(5)結合儀器屏幕上待測點高程和放樣點高程差不斷移動，并最終找到實際位置。

5 現場實測

按照以上4種方法對2306回風巷道進行了實際測量，各方法誤差見表1。

表1 各方法誤差對比

從表中可知，在使用全站儀新應用法測量腰線時，絕對誤差和相對誤差都非常小，同時時間上更加省時省力，很有推廣價值。

6 結論

綜上所述，對2306工作面腰線標定時，建議使用全站儀新應用法，該方法測得腰線位置為距頂板3.863m，方位角-2°01′，絕對誤差0.007m，相對誤差1/867 255。與其他技術相比，該技術具有操作過程簡單、所需人工少，測量精度高等顯著特點，可以在腰線測量中廣泛使用，為高標準礦井建設提供依據。