利用经纬仪标定煤矿井下倾斜巷道腰线技术

侯东宁

[摘 要]本文分析煤矿井下测量技术方法与存在的问题、测量精准方法的改进措施，以及测量施工具体方法的确定等。

[关键词]煤矿井下；倾斜巷道；经纬仪；腰线标定

中图分类号：TD175.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0250-01

1 引言

煤矿井下测量标定时，相对都比较难，因为周围的参考物不可见、不固定，特别是在倾斜巷道（倾角大于8？的倾斜巷道）标定腰线，常用坡面经纬仪直接标定。然而，由于仪器设备的限制，有时也采取经纬仪在巷道两侧直接进行标定。但是，这种技术方法常需要测算，准确与否决定于公式的是否合理性。在此，就这些问题进行探讨。

2 测量技术方法与存在的问题

1）测量技术方法。在煤矿井下倾斜巷道进行腰线标定时，要把经纬仪安置在倾斜巷道的一侧精确整平后，先测定经纬仪竖直度盘指标差，然后经纬仪竖盘对准巷道设计倾角与竖直度盘指标差改正数之和。在本侧巷道后视腰线点处自由悬垂皮尺，读取后视腰线的读数，然后旋转望远镜，竖盘对好巷道倾角与竖直度盘指标差改正数之和，接着再利用后视读数，直接标定巷道本侧的腰线，然后再利用同种方法对应标定巷道另一侧腰线点。标定完成后要把对应的巷道两侧的腰线点联接，再用串线法观察。观察整组腰线是否在一个倾斜面上，若在同一斜面，这时标定腰线的工作就算完成了，否则要重新进行。

2）测量过程中存在的问题。在煤矿井下测量时，由于受到井下巷道具体条件的限制，具体标定腰线工作时发现经纬仪中心与后视腰线点或与前视待标定腰线点的连线方向均很难与巷道方向保持一致，这样就造成了在标定腰线时，所取的巷道倾角为伪倾角。伪倾角的存在，影响其准确性，且该角度还难以准确确定。如何尽可能地减小伪倾角的影响，这是值得研究的问题。经过多年的实践经验，通过对问题的分析，提出了推导伪倾角对标定巷道腰线的影响公式，利用该公式就可精准的确定伪倾角了。

3 测量精准方法的改进

伪倾角对标定巷道腰线的影响公式，可以通过公式推导得出，其公式推导基础见图1所示。在图中：其O点为理想的经纬仪中心点；0′点则为经纬仪实际中心点：A、B点为前视腰线点；C点则为后视腰线点；A′、B′、C′点为A、B、C点在水平面上的投影点；α则为巷道倾角；A1、B1、C1为过0点倾角为α的直线与A、B、C点铅垂线的交点；D为OA1的连线距离；D1为0′A1的连线距离；d为00′的连线距离；β、Υ则为伪倾角：M则为A1到水平面的铅垂距离（A1A′）。其公式的具体推导过程为：Sinβ=M/D1，Sinα=M/D，d===D·Sinα·，d2 = D2·- D2，Sinβ= Sinα，由此可得：β=arcsin（Sinα·）。β值得确定，这就方便标定巷道腰线了。

4 测量施工方法的确定

1）掘进一段距离及时标定。一般巷道每掘进30～50m时就要及时进行中线及腰线的标定。先标定完成中线，然后进行标定腰线。通过上述公式即可对伪倾角进行分析。

2）及时调整、控制伪倾角。根据公式发现，伪倾角β的影响因素，有巷道倾角α、经纬仪中心到过腰线点的巷道方向线的垂距d，以及经纬仪中心与腰线点连线在巷道方向上的投影距离D。巷道施工中，经纬仪中心到过腰线点的巷道方向线的垂距为d，一般可以控制在0.5m以下，而经纬仪中心与腰线点连线在巷道方向上的投影距离D一般要大于15m左右。根据公式，通过固定数值的选取，可分析巷道倾角α与伪倾角β的差值的大小（计算参见表1所列）。

3）根据倾角差值关系，调整确定标定方式。从表1的计算结果看出：①d/D为定值时，随着倾角的增大，α-β的值基本成倍数增大；②倾角为定值时，只要合理控制d/D值，α-β的值也可以控制在工程所允许的范围内。在进行标定腰线时，便可采取以下方法进行：①工作时可根据巷道的倾角，选取可能的d、D的值，算出α-β的值的范围，以控制伪倾角的影响程度（不影响工程质量为标准）；②在标定腰线整平经纬仪时，要尽量使经纬仪中心靠近巷道帮，使经纬仪中心到过腰线点的巷道方向线的垂距d尽量小，处于内业所确定的范围内为好。这时可以采用经纬仪中心、腰线点到巷道中线的垂直距离来判断d值的大小。该方法可以准确地确定d值的大小，同时可以用钢尺确定经纬仪中心与腰线点连线在巷道方向上的投影距离D，可以在内业工作时候计算出α-β的值；③在现场标定腰线时，合理控制d、D的值之后，直接利用经纬仪以巷道倾角标定巷道的腰线；④腰线点标定好后，要用串线法进行检查整组腰线，还要检查后视腰线点是否在新标定的腰线的平面上，假如在工程允许的范围内，这样腰线的标定工作就完成了；⑤每次标定完腰线后，要用皮尺量出测点到腰线面的铅垂距离。在内业计算时，就可以根据设计确定腰线到巷道设计底面高程的平下数，与上一次的腰线平下数进行比对，并及时进行平下数调整。按上述方法操作，即可全面完成巷道腰线的准确标定工作。

5 结束语

在煤矿井下倾斜巷道的腰线标定工作中，只要采用科学、合理的技术方法，旧可以有效地消除伪倾角对标定腰线工作的影响。而在倾斜巷道中采用经纬仪在巷道两侧标定腰线，采用以上分析的方法、步骤，即可在现场实际应用中取得较好的标定效果。这样普通的经纬仪测量工具也能得到了充分利用，并有效提高了工作效率，缩短现场腰线标定时间，为保证巷道正常掘进速度、提高巷道施工质量奠定基础。

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