巷道中心偏差的快速计算及快速校正

2018-11-19鱼旭洋宁高琪

陕西煤炭 2018年6期

鱼旭洋，宁高琪

(陕西陕煤韩城矿业有限公司象山煤矿，陕西韩城 715400)

0 引言

井下测量是个特殊的工作，是整个煤矿工作的先行者，“差之毫厘、谬之千里”是对测量工作的最贴切的表述。实际工作中必须得用数据说话，把误差控制在标准误差之内，精度要达到相应贯通的标准，这样不仅要服务于生产，而且必须尽可能地快速计算偏差和快速校正中心，从而减少对生产工作的影响。

1 常规测法的步骤及影响因素

1.1 常规测法的步骤

掘进工作面施测导线和校正巷道中心的时候，测量步骤如图1所示。

图1 测量步骤示意图

步骤一：ABC点为已知导线点。在B点架设仪器，后视A，对导线点C进行复测，然后与上一次数据进行对比，在不超限的情况下，进行步骤二。

步骤二：在C点架设仪器，后视B点，施测D点，施测完成后，现场计算CD的方位角，然后与设计中心比较，看CD的方位角比设计中心偏大多少或者偏小多少后并计算偏差。

步骤三：在D点架设仪器，后视C点，然后根据步骤二计算出来的偏差及偏移角度进行拨角，确定中心位置并喷漆标记，现场对标记点进行顶板打钻眼并钉木楔子，然后继续用仪器观测中心位置并钉钉子挂线绳，然后再用仪器观测并对中心进行微调，然后完成中心校正。

1.2 影响测量的因素

对于井下导线测量，因为井下环境限制，经常会出现特殊情况。

架设仪器：底板虚软、运输皮带H架一边靠近巷道中心位置导致架设仪器困难。因为井下测量最费时间的环节就出现在架设仪器这一环节，每架设一次仪器，都会浪费大量时间，同时也影响区队生产。

巷道内物料：新测点一般比较靠近工作面，中心点与新测点比较近，而且巷道里生产所需要的所有物料都会在工作面集中，所以巷道生产用料堆放、移动变压器、乳化液泵等等占用巷道会导致仪器不能架设或者架设好与前视不通视的情况，致使校正工作无法进行。

仪器移动：工作面是工人集中的地方，人多且活动频繁，仪器架好后，很容易被震动影响以及人员误撞导致仪器移动，使得测量工作中断，从而需重新架设仪器。

测量与生产：因为在测量工作中，会限制工人的生产活动，所以经常导致测量工作者与区队生产者的矛盾甚至冲突。

2 新测法的提出及实施效果

2.1 新测法

解决问题的思路：①尽量避免多设测站，节省时间；②避免新测站与中心不通视的情况。③尽量不把仪器架设在靠近工作面的地方；④加快测量时间，避免影响生产。

优化改进：①假定巷道设计方位为a设计=90°00′00″，A点在设计中心上，aAB=89°50′50″；上一次施测的原始数据与结果为：∠ABC=180°09′10″；aBC=90°00′00″；经过计算C点偏向设计中心左侧10 cm，如图1所示；②在B点架设全站仪，检查∠ABC，检查完成如果∠ABC在限差范围内，记录好原始数据，进行下一步；③在C点架设全站仪，后视B点，施测D点(注：施测完D点后，仪器视线方向不动，制动不松)，观测后得到∠BCD=180°10′10″，Hcd=100 m。然后求得aCD=90°00′00″+180°10′10″-180°00′00″=90°10′10″；④此时，应该计算D点的偏移量，D点相对于C点的偏移量为：Hcd×sin∠c=100×sin00°10′10″≈+0.296 m(注：∠c为aCD与a设计之差)。根据计算结果可以看出，D点相对于C点的偏移量为+0.296 m，结果为正值，所以，D点相对于C点偏右了0.296 m。再根据C点本身就偏左设计中心10 cm，即0.100 m，所以，由此可以得出，D点偏向设计中心右方0.296-0.100=0.196 m处。此时虽然求得了D点的偏移量，但是，这个步骤需要借助计算器。

简化计算：①计算角度使用的是60进位计数制，1°0′0″=60×0°1′0″，所以，可以考虑为sin1°0′0″=60×sin0°1′0″=0.017 5。因为井下校正中心的时候，不会偏差太大，基本上在0°10′0″左右。所以，只需要记住一个常数：角度偏移0°1′0″的情况下每掘进1 m巷道的偏移量为1 m×sin00°01′00″≈0.000 3 m，即0.3 mm。采用这种办法，在井下算偏移量的时候，就可以口算出偏移量；②计算D点相对于C点的偏移量可以转换为：100×sin00°01′00″×10=100×0.3 mm×10=300 mm。D点偏向巷道设计中心右方0.3-0.1=0.2 m处。

校正中心计算：①因为巷道偏移，在校正中心的时候，不仅要考虑到把巷道方位角调整到设计方位上，还得把巷道中心偏离设计中心的偏移量考虑进来，让偏离设计中心的巷道中心随着巷道的掘进，逐渐回到设计中心的位置上。所以D点相对于巷道设计中心偏右量0.2 m得在未来掘进至D前100～200 m的位置时调整完成，选在100～200 m调整完成是因为，这个时候，基本上刚好是下一次校正中心的时候；②假定现在要求巷道掘进至D前200 m的时候把D点的偏移量0.2 m调整回来。此时，就应先把D点前的方位角调整成设计方位角度，因为aCD=90°10′10″，所以此时巷道的掘进方位也是90°10′10″，需要先计算把D点前的方位调整到90°00′00″需要调整的角度，应该是：90°10′10″-90°00′00″=00°10′10″≈00°10′00″(“″”位根据小于30″舍去，大于30″进位的方法确定)，所以，需要把方位调小10′，才能把巷道的方位角调整到设计方位角；③考虑D点的偏移量：通过对偏移量的反算，求出调整后偏移角度的大小。即100×sin00°01′00″×X=200 mm，X=200 mm/(100×sin00°01′00″)，X=200 mm/(100×0.3 mm)≈7；④D点前方位角调小10′，把巷道方位角调到设计方位角后，还得再调小7′，把巷道已偏移量改正回去，才能在D前200 m处的位置把巷道中心调整到设计中心上。此时，方位调整量已经算出调小17′。

实施校正：在施测完D点，观测员在计算数据的同时，前视人员也在选择巷道已有的中心点，准备对巷道中心进行校正，程序为：用皮尺量取D点至中心的距离(如图2：20 m)，量取完成后，记录好距离，然后在区队工人的帮助下，对中心点进行挂线绳，并联系观测员进行观测(注：因为仪器在施测完D点后，仪器视线方向未动，就根据D点的方位校正中心)，观测员观测仪器并指挥前视员把线绳调整到仪器中心视线后，前视员观测线绳位置并做好标记，联系并通知观测员标记完成可以关闭仪器并装箱(测站工作到此完成)。此时，记录员已经计算好方位角的调整量，联系前视员，告诉其方位调小17″，前视员根据偏移量计算可以得出：现有视线上的中心调整量为：20×sin00°01′00″×17=20×0.3×17=10.2 mm。因为巷道中心需要调小，所以做好标记的中心点应该向巷道左帮移动10.2 mm，在此例中，在木楔子上调整10.2 mm，无需重新打眼，所以，直接在标记的中心点向左用钢尺量取10 mm，钉好钉子并系好线绳，即可完成中心校正，即“D中”为巷道掘进新中心，如图2所示。如果中心在导线点的后方，中心的调整方向与中心在导线点的前方，调整方向相反即可。

图2 调整中心示意图

2.2 使用新方法的效果

在校正中心的时候，必须要求视线良好，不能有大量煤尘；噪音不能大，观测者把原始数据报读给记录员的时候要使其能听清楚并回报数据给观测者再次确认；在仪器架设完成后，附近不能有震动，保证仪器必须稳固。有这些条件限制，工作面必然要停止生产以及运料等等一系列围绕生产准备的工作。但是，因不能在井下长时间地占用生产时间，这使得必须对导线测量以及中心校正所要花费的时间进行压缩再压缩，在保证工作速度的同时，对施测的数据也必须要有保证，对中心的校正也必须准确。

使用一般的中心校正方法，观测者在施测完新导线点之后，在搬站和重新架设仪器的时候，花费的时间至少在半个小时左右，如果新测点的位置，底板顶板以及输送皮带的影响，可能花费的时间会超过一个小时，这就浪费了大量时间。而且，这段时间内，前视者是处于休息状态，这无形中又浪费了一段时间。

运用新方法，因为少移动一次仪器，少架设一次仪器，前视者在完成测设后，紧接着就要进行下一步工作，时间安排得特别紧凑，而且计算方法特别简单，基本上口算就可以得出数据，综合起来这就对测设时间进行了一大步压缩，而且精度足够。另一方面是不需要考虑在新测点与中心点不通视的情况下无法校正中心，因为不需要在新测站点上架设仪器，所以不会出现在工人多物料多的情况下容易导致仪器跑偏移动的影响。更重要的是，因为提高了测量效率，大大缩短了测设及校正中心的时间，为掘进生产腾出了更多的时间，对区队的影响大大降低，区队工人与测量者的矛盾冲突也随之解决。