巷道中线测量技术在煤矿的实践

马保稷

（晋能控股煤业集团云岗矿，山西 大同 037000）

在矿井生产中，由于地质构造的不同，在施工过程中会出现较多的弯道和岔道，而使用常用的测量方法标定曲线都会有一定的困难[1-2]。在巷道掘进过程中，每掘进30～40 m 进行一组中线点标定，用来指示巷道掘进方向，因而，在很长的巷道内会出现多个中线点和导线点。在实际测量时，所有的中线点和导线点不可能都位于巷道的设计方位上，这样就造成巷道平移，巷道的直线度不能得到保障[3-4]。因此，为了较好地解决这一问题，根据实践测量经验，对巷道直线段的测量采用中线延伸方法，巷道曲线段的测量采用中线标定方法。

1 工程概况

云岗矿隶属于同煤集团，矿井的核定生产能力为480 万t/a，目前主要开采的是3#、5#和8#煤层。8602 工作面位于一采区上部，巷道的总工程量为192.5 m。在巷道中有多处弯道，通常情况下，对弯道的测量是根据巷道的施工进度提交要线申请，在现场测定曲线段的方位以及腰线等参数，由于要线时间过早或过晚，会造成施工不满足要求或方位出现偏差，致使巷道成型效果差。因此，需要对曲线段的施工测量方法进行研究。

2 中线测量技术

2.1 直线中线延伸

对巷道直线段部分采用中线延伸的测量方法，将所有的中线点和导线点都设计在同一方位上，确保巷道的直线度。在理想状态下，中线点和导线点是一条直线，但由于测量过程中多少都会存在误差，不会完全处在一条直线上。因此，在测量前先建立一个标准，根据井下测量经验，允许中线误差与设计方位的误差为±1'[5]。按照每掘进40 m，延长一组中线来计算，掘进迎头偏移设计方位约7 mm 时，符合巷道掘进验收标准。

为了确保测量的精度，以三个中线点为一组进行标定，一个组内点与点的距离大于2 m，在每个点下挂1 m 长的垂线，方便进行给向瞄视。巷道每掘进30 m，用经纬仪设定一组中线点，选其中一个点作为导线点，巷道掘进至300～800 m 时，设计基本控制测量导线。

在测量前对检验角进行施测，防止导线点移动或错用导线点[6]，如果检验角超出限定，后退一站再进行测量，直到检验角施测合格。根据已有的导线点进行中线标定，确保仪器站点和测量导线点的误差与设计方位的误差小于±1'。由于后视方向处的方位角误差也在±1'以内，采用正倒镜的方法进行中线标定，一般是3～4 个点。标定完一组中线后，让三点成一条直线，测量回转角，测量方位角和设计方位的误差，查看是否满足标准，如果误差不在±1'以内，重新进行标定。

2.2 曲线中线标定

由于井下巷道内有较多的弯道和岔道，因巷道各曲线中心都处于同一平面，因而巷道的曲线段都是圆曲线，一般根据车辆行驶的速度和车轴距等参数来计算，通常为10～25 m。对曲线段的标定，在设计时合理地设定曲线的起点、终点以及曲线半径和转角等参数[7-9]。由于曲线巷道的中线是弯曲的，不能直接像直线巷道进行中线延伸，只能在一定范围内近似用直线来代替。因此，在实际测量时，用弦线代表圆弧，用内接线代表圆曲线。

圆可以看作是正无限多边形，那么圆弧就是正无限多边形中的一段，巷道曲线段可以看作由正无限多边形中的一段组成，每条多边形的边长即为巷道的弦长。选定合适的弦长，不能太短也不能太长。如果弦长过短，会增加中线转折点的数量，延长测量的时间，进而影响掘进的速度；如果弦长过长，会使弦线靠近巷帮一侧，弦两端的通视效果变差。因此，对巷道曲线段部分，根据直线巷道的设计长度，标定曲线段的起点，根据转角和弦长来标定曲线中线方向。

根据曲线要素和巷道宽度，确定划分方案，尽量减少转折点的数量，使弦线两端足够通视。根据已给的弯道设计起点、终点、转向角、半径、曲线长度以及巷道宽度绘制1:100 的图纸，如图1。

图1 曲线测量设计图

根据选定的弦长，确定曲线上的导线点。由等分数公式得出：

式中：R为半径；s为巷道宽度；α为圆心角；β为中心角；n为等分个数。

根据等分数公式，取n=4，在曲线段上选三个等分点，四个导线边。确定导线的边长和水平角，曲线上起点和终点的水平角相等，为β1= 180° ±；各分点的水平角也相等，为β2= 180° ±；导线弦长为L= 2Rsin。

确定好弦长和转角后，可以进行实地测量。为了方便施工，在标定弦线时，用垂直法按边距标定巷道两帮的位置，绘制弦线中线标定大样图，如图2。完成中线标定后，按照中线延伸方向以及弦线到两帮的距离，在图上标注巷道两帮与弦线的相对位置，根据大样图进行现场施工。每间隔1 m 在弦线上作垂线，测量出垂足到巷道两帮的距离，即为各位置的边距。

图2 弦线中线标定大样图

根据车场的起算数据，以及设计曲线计算出的弦长和水平角等数据，计算出各导线点的坐标，按闭合导线计算坐标增量闭合差[10]，满足以下要求：

3 效果分析

云岗矿施工示意图如图3。材料巷目前已掘进到8 号点前50 m，巷道净宽2.6 m，偏左帮0.5 m。运输巷已掘进到9 号点前30 m，巷道净宽3.2 m，偏右帮0.7 m，拐弯前后工作面的宽度不变，均为170 m。根据8 号点可以计算出运输巷上P 点的坐标，方位角与材料巷方位角垂直，P 点偏右帮0.7 m。求出P 点的坐标后，采用定弦定理求出弦长。在现场测量时，通过放样得到拐点的位置，进而标定出中线，标定的中线偏右帮0.6 m。

图3 工程示意图（m）

根据现场测量结果，中线标定误差与设计方位的误差小于±1'。可见，对曲线段巷道采用中线标定方法的效果较好，保证了巷道掘进的直线度，巷道成型效果良好。

4 结论

（1）巷道直线段的测量采用中线延伸方法，巷道曲线段的测量采用中线标定方法，要求曲线段中线标定误差与设计方位的误差小于±1'。

（2）通过现场实际测量，结果表明：对曲线段巷道采用中线标定方法的效果较好，保证了巷道掘进的直线度，巷道成型效果良好。