悬挂式激光标线仪研制优化和测设实践

吕英磊

（山东黄金矿业（莱州）有限公司三山岛金矿，山东 莱州 261442）

山东黄金矿业（莱州）有限公司三山岛金矿新立矿区位于莱州市三山岛镇新立村西南，北距三山岛镇1.5km，南距仓上金矿4.5km。该矿区属于海底开采，主要采用机械化盘区、进路两种采矿方法，采场施工中需要标设大量的测量数据，如上盘线、下盘线、中心线等，以确保回采轮廓、标高与设计相符，使采场凿岩施工人员有据可依。传统罗盘仪标定需要三名测量人员协同作业人工拉线目测投影将中心线等标定到采场顶板，人员占用多、目测投影偏差大，围绕根源上破解传统罗盘仪目测投影偏差大和矿区技术人员偏少的瓶颈难题，探索自主设计制作了悬挂式激光标线仪[1]，并进一步优化其悬挂装置、旋转及对中装置、激光器固定装置，先后在新立矿区-426-X11008、-426-X11012、-460-X12012等七个大型采场中应用，实践表明只须二名测量人员协同作业即可完成现场标定工作，其红外线[2]放线方位精准度可提高约30＇，采场每测站测量标定时间节省约5min，减少了采场上、下盘超采欠采量，直接表现在采场损失贫化降低等方面，在采场标定中腰线[3]取得了较好效果。

1 悬挂式激光标线仪简介与改进

悬挂式激光标线仪是在传统罗盘仪基础上自主探索设计加工铝合金标杆装置及水准装置、罗盘悬挂装置、旋转及对中装置、M-C20-GLX型激光器及其树脂固定调节装置等组合而成，如图1所示，1-罗盘悬挂装置；2-罗盘仪；3-激光器及其固定调节装置；4-水准装置；5-铝合金标杆；6-十字型红外线；7-旋转及对中装置。

图1 悬挂式激光标线仪结构图

首先，为缓解测量人员不足现状，设计加工了罗盘悬挂装置，如图2所示，1-绝缘板支架；2-树脂连接装置；3-尼龙线，使其与标杆连接，破解传统须使用人工拉起线绳悬挂罗盘的瓶颈。其次，为实现激光器发射的红外线水平角度能调节至罗盘仪指定的采场中线方向，垂直角度可灵活调节至采场顶板上，采用树脂设计加工制作了激光器固定调节装置与罗盘悬挂装置相连接,达到依据激光器照射到顶板与罗盘标定方位同向的红外线现场标划采场中线的效果，如图1中第3部分和第6部分所示。其中M-C20-GLX型激光器采用半导体激光器作为光源，采用柱透镜会聚得到一组粗细可调互相垂直的红光处线，便携式结构，光束质量好、安装使用简便、性能稳定可靠，输出功率：≥10mW；光斑模式：十字线，激光有效射程≤100m。另外，为发挥悬挂式激光标线仪更大优势，加工制作了水准装置和旋转、对中装置，如图1中第4、第7部分。

图2 罗盘悬挂装置构造图

2 悬挂式激光标线仪测设标定中线

如图3所示，采用悬挂式激光标线仪标定采场中线安装测设步骤如下。

图3 悬挂式激光标线仪测设中线

（1）在-373分段X10111采场1#控制点悬挂垂线调整悬挂式激光标线仪对中中心与之重合。

（2）将采场设计中线方位（如70°）加磁偏角6.5°后，在尼龙绳上悬挂罗盘仪并旋转使指针指向已考虑磁偏角的中线方位（如76.5°）上固定。

（3）接通M-C20-GLX型激光器电源，调整调节装置使光束与尼龙绳指示方向相同并照射至采场顶板，此时即可用红铅油依据其红外线现场标划采场施工中线。采场上盘线、下盘线方位标定与上述步骤类似，标定过程较为简捷。

3 悬挂式激光标线测量仪测设标定腰线

如图4所示，采场中线标定完成后，调整悬挂式激光标线仪的激光器调节装置整平，使红外线光束水平，计算此水平光束与采场设计腰线高差值，在须标定采场腰线处依据水平光束调整其高差值后用红钻油标划延伸采场腰线。采场充填线标定步骤类同。

图4 悬挂式激光标线仪标定腰线

4 精度比较分析

根据简化公式：方位标定误差引起的点位位移量=θ＊D/ρ（式中θ为方位标定误差，D为采场施工边长，ρ=206265〞)，通常传统罗盘仪拉线目测投影标定方位误差约为30＇，当采场施工边长为50m时，其引起的点位位移量约43cm，因此方位标定误差是采场施工轮廓超欠采的主要原因，也是造成采场损失贫化[4，5]的主要因素。通过研制悬挂式激光标线仪使用激光瞄直定向可有效避免传统罗盘仪拉线目测投影标定方位误差，减少采场边界超采欠采量。

5 结论

通过探索自主设计制作悬挂式激光标线仪，并进一步优化其悬挂装置、旋转对中装置、激光器固定装置，使悬挂式激光标线仪成功运用于采场施工测设。传统罗盘仪放线需要三名测量人员协同作业悬挂罗盘仪才能完成中线标定，而悬挂式激光标线仪采用悬挂装置，不用人工拉线，只需二名测量人员即可完成采场施工放线标定，节省人员占用，破解了工程技术人员偏少瓶颈难题。

传统罗盘仪施工放线采用拉线目测投影标定到采场顶板，投影精度[6]很难保证，而悬挂式激光标线仪的研制具备对中整平和激光瞄直定向功能，发出的十字红外线直观清晰，投射到顶板上的红外线即为中心线方位。其可以选择采场相对安全的地点架设，减少危险发生，提高了工程技术人员采场作业安全系数，从根源上破解了残采采场测设难度较大瓶颈。