激光指向仪在综掘工作面定向测量中的应用

2014-12-23刘建

山东工业技术 2014年10期

关键词：经纬仪中线指向

刘建

（山东鑫国煤电有限责任公司，山东肥城 271613）

激光指向仪在综掘工作面定向测量中的应用

刘建

（山东鑫国煤电有限责任公司，山东肥城 271613）

激光指向仪是利用方向性好、颜色单纯、亮度高的激光束指示巷道掘进方向的光学仪器，指示巷道掘进方向有效率高、时间短等许多优点,在巷道内合理使用激光指向仪,能大大地提高巷道施工质量和速度。

激光指向仪；定向测量；综掘工作面

1 综工作面概况

我公司3107工作面属3Ⅰ层煤，煤层厚度为2.5m～3.5m，平均3.0m，直接顶为粉砂岩，厚度2.0m～4.0 m平均3m，出口长度566m，煤层走向大致为北西向，倾向北东向，平均倾角9°。施工工艺为沿3I层煤顶板施工，采用矩形断面锚网带、锚索联合支护，巷道为矩形断面。其荒断面：荒宽×荒高=3.8m×3.3m；S荒=12.54m2，净断面：净宽×净高=3.6m×3.2m ；S荒=,11.52m2。采用EBZ-160型掘进机施工，掘进机的截割顺序应自下而上，呈倒“S”型切割。

2 设计方案的选择

设计方案三种：眼睛延设中线法（描线法、拉线法）、经纬仪延设中线、激光指向仪延设中线法。

3 设计方案对比

1）采用眼睛延设中线其特点是占用时间短但是精度低（延设过程中人为的出现2′-13′左右的夹角）因综采工作面要求比较高，此方案不适合。

2）采用经纬仪延设中线其特点是精度高但占用时间长影响综掘掘进进度不利于采掘接续，此方案不适合。

3）采用激光指向仪延设中线其特点是与普通给向方法比较具有指向准确、给向效率高，节省人力和不占用掘进时间等优点，此方案可行。

经过比对采用激光指向仪给向，因为它兼顾了以上两种方法的优点，效果明显，用在综掘掘进巷道中激光仪给向是首选。

4 激光指向仪延设中线设计

1）用经纬仪在巷道中标设一组中线点A、B、C三点,B、C两点点间距以大于30m为宜,并在中线点垂球上标出腰线位置。

2）在A、B两中线之间B点后5m左右处的顶板固定三根锚杆再将一块带有三个孔的三角铁板安在锚杆上固定，将激光指向仪用螺栓安在铁板上，根据A、B两根中线调节指向仪大致处在中线位置上固定。

3）接通电源利用水平和上下调节钮使光斑中心照准B、C两中线点和腰线标志点上锁紧仪器，这时激光指示的方向即为巷道掘进方向。

5 设计方案实施

以YBJ-600型矿用隔爆激光指向仪为例来说明设计方案的实施。

5.1 YBJ-600矿用激光指向仪技术参数

激光功率：≥10mw，工作距离：600m处中心光斑≤35mm（光斑大小可调），输入电压：127v、220v、36v、4.5v，光束调节范围：水平±16°垂直±12°，水平位移调节：±25mm，垂直位移调节：依锚杆长度而定，防爆类型：隔爆型工作温度-20℃～40℃，激光管工作电压：DC3v，工作电流：≤70mA，仪器重量：2.7kg ，外形300×190×140(mm)。

5.2 准备工作

根据现场施工情况及本着即能稳固可靠又能节约拆料为目的，特自制钢板一块规格为边长×厚＝350mm×5mm的等边三角形，并在三角钢板的角钻了3个圆孔（三个孔之间的尺寸为260mm此尺寸可根据三角钢板的大小而定）,用于固定钢板，并在钢板上焊接了4根尺寸为L×Φ=300mm×12mm和间距尺寸为125mm×140mm的短锚杆双螺母用于固定指向仪。

5.3 现场安装工作

在3107工作面出口开门后50m用经纬仪延设一组中线A、B、C三根中线（因沿导向层掘进因此未标设腰线），A、B相距10m左右,B、C相距大于30m，然后在B后约5m和AB连线处（此处巷道顶板比较稳定）两侧和连线上用锚杆机各打一个深1.2m（此数据可根据巷道的净高和锚杆长度确定）锚杆孔（三孔间的尺寸为：260mm此尺寸可根据铁板的尺寸而定），打眼前进行了敲帮问顶，采用规格为：L×Φ=2200mm×20mm的螺纹钢锚杆3根，每根锚杆注K 2340树脂药卷2块，锚固力40kN／根(11MPa、125N.m），锚杆外露长度应视巷道高低而定一般应在500-1000mm,等注牢锚杆后，用双螺栓固定好钢板和指向仪，需要大幅度调整时，可采用松紧螺母上下来调节；调到仪器光束基本理想时，用微调机构来实现高精度调节，调节时先用激光束中间照准B点的线绳微调仪器使激光束中间也同样照到C点即调节完毕，调整完毕后将锁紧螺母，该仪器便可正常使用。经检验100m-150m偏离中线约±2.5cm左右，效果非常好。经过实践发现设计的钢板还存在一个小问题，解决方案把在钢板上焊接的四根短锚杆改成50mm长的长圆眼。

6 实施效果

3107工作面出口长度566m用激光指向仪方法延设4次。如果用经纬仪、描线法或拉线法需用14次，采用激光指向仪后即提高了精度又节省人力物力提高掘进速度取得了较好的效果。由于激光指向仪的使用，3107出口中线无偏差使采煤不用增减综采支架为矿井安全生产提供了可靠保障，为构建和谐社会和建设平安矿区起到了重要的保障作用，社会效益十分明显。