礦井平面的羅盤儀測量與檢驗(yàn)校正方法

荀遠(yuǎn)航

（黑龍江密山市安全生產(chǎn)監(jiān)督和煤炭管理局，黑龍江密山158300）

礦井平面的羅盤儀測量與檢驗(yàn)校正方法

荀遠(yuǎn)航

（黑龍江密山市安全生產(chǎn)監(jiān)督和煤炭管理局，黑龍江密山158300）

羅盤儀作為傳統(tǒng)的、重要的測量磁方位角儀器，構(gòu)造簡單，使用和攜帶都較方便，施工快捷。在煤礦井下，它一般用以測量次要巷道、采煤工作面、給定施工巷道的掘進(jìn)方向以及小型貫通工程測量為主。在中、小型煤礦中廣泛運(yùn)用。掛羅盤儀和半圓儀以及皮尺、測繩等是礦山羅盤測量的主要工具。

礦井；平面；羅盤儀；懸掛半圓儀；檢驗(yàn)；校正

在煤礦井下，羅盤儀一般用以測量次要巷道、采煤工作面、給定施工巷道的掘進(jìn)方向以及小型貫通工程測量為主。在中、小型煤礦中廣泛運(yùn)用。本文主要研究了掛羅盤儀的構(gòu)造及用途、羅盤儀導(dǎo)線測量、礦山掛羅盤儀的檢驗(yàn)和校正、懸掛半圓儀的檢驗(yàn)校正等技術(shù)問題。

1　掛羅盤儀的構(gòu)造

1.1掛羅盤儀的構(gòu)造及用途

羅盤儀是利用磁針受地磁吸引而指向南北的特點(diǎn)測定磁方位角的儀器。井下羅盤儀一般制成懸掛式，故稱為掛羅盤儀。它由羅盤盒和懸架兩部分組成，如圖1所示。羅盤盒利用螺絲與圓環(huán)相連，在掛在測繩上時，不管測繩的傾角怎樣，羅盤盒因自重作用，能保持水平。

1.2半圓儀的結(jié)構(gòu)及用途

半圓儀為鋁制的半圓環(huán)，如圖2所示，其直徑一般為20cm左右。半圓弧中點(diǎn)的刻劃為零度（0°），分別向兩側(cè)增至90°，其度盤分劃值一般為1°或30′。半圓儀的圓心有小孔，可穿掛小垂球吊線，錘球線可用細(xì)繩或馬尾絲。半圓儀兩端各有一掛鉤，可將它掛在測繩上。因?yàn)樗c90°-90°直徑線平行，所以當(dāng)線繩水平時，錘球線與半圓儀零刻劃重合，傾角為0°。當(dāng)掛在繩上時，則錘球線所示的讀數(shù)即為該線繩的傾角。

2　羅盤儀導(dǎo)線測量

2.1選點(diǎn)

羅盤儀導(dǎo)線應(yīng)從經(jīng)緯儀導(dǎo)線點(diǎn)開始，附合到另一經(jīng)緯儀導(dǎo)線點(diǎn)上，或形成閉合導(dǎo)線沿著次要巷道敷設(shè)。點(diǎn)位用釘子固定在巷道支架上，長度應(yīng)小于20m，且導(dǎo)線全長不宜超過200m。測量時，在相鄰小釘間拉緊線繩，作為導(dǎo)線邊，注意所拉線繩不能與任何物體接觸。

2.2測量各邊的傾角

用半圓儀掛在羅盤儀導(dǎo)線邊兩端，測出該邊傾角，讀數(shù)精確到30′。具體測量方法是：當(dāng)傾角小于30°時，用力拉緊線繩，將半圓儀掛于中央，以正反兩個位置測其傾角，取平均值作為該導(dǎo)線邊的傾角。

當(dāng)傾角大于30°時，所懸掛的線繩由于自重的影響，不是一條直線。為了消除和最大限度地減小測量的誤差，應(yīng)將半圓儀分別掛在離開線繩兩端各1/3處，以正反兩個位置測其傾角，取兩端傾角的平均值作為該導(dǎo)線邊傾角值。

2.3測量各邊的磁方位角

把羅盤儀的0°（N端）指向?qū)Ь€前進(jìn)方向，掛在繩的一端，磁針北端的讀數(shù)即為導(dǎo)線邊前進(jìn)方向的磁方位角。為檢核，再把羅盤儀掛在繩的另一端，讀出磁方位角。在兩次讀數(shù)之差不大于2°時，取其平均值為最終值。

2.4量邊

導(dǎo)線的邊長，應(yīng)用檢定過的皮尺沿兩測點(diǎn)往返丈量，讀數(shù)取至cm。同一邊長往返丈量之互差不大于邊長的1/200時，取其平均值作為最后結(jié)果。在羅盤儀導(dǎo)線施測的同時，要用支距法測量導(dǎo)線兩側(cè)的碎部點(diǎn)（如巷道特征點(diǎn)、硐室等），量取各點(diǎn)的“上”、“下”、“左”、“右”，并在草圖上記下測量結(jié)果。

羅盤儀導(dǎo)線外業(yè)工作結(jié)束后，在檢查所測數(shù)據(jù)及草圖正確的情況下，可用圖解法或解析法確定巷道或工作面位置。

圖解法用量角器和比例尺進(jìn)行，把外業(yè)資料直接展繪在圖紙上，并根據(jù)碎部測量草圖展繪次要巷道或工作面的輪廓。解析法如同井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線一樣，先計(jì)算各點(diǎn)的坐標(biāo)，然后展繪成圖。

3　礦山掛羅盤儀的檢驗(yàn)和校正

掛羅盤儀必須滿足一定的幾何條件，必須對所使用的掛羅盤儀進(jìn)行下列各項(xiàng)檢驗(yàn)和校正。

3.1磁針兩端應(yīng)處于水平位置

A.檢驗(yàn)。松開掛羅盤儀的制動螺旋，使磁針處于自由旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，在其穩(wěn)定后，用眼睛仔細(xì)觀察磁針兩尖端是否與度盤平面等距。如果不等距，甚至一端接觸到玻璃蓋，則表明磁針兩端不處于同一水平面上，在此情況下，不僅讀數(shù)困難，還會增加磁針的瑪瑙帽與支撐尖針的摩擦，會降低磁針的靈敏度，因此，必須進(jìn)行校正。

B.校正。取下壓緊羅盤盒玻璃的圓環(huán)，打開羅盤，再取下磁針，移動磁針南端上所加的“均重片”，使磁針?biāo)?。該?xiàng)檢校反復(fù)進(jìn)行若干次就可使磁針位于水平位置。

3.2磁針必須非常靈敏

A.檢驗(yàn)。松開制動螺旋，在磁針靜止時，記下磁針?biāo)鶎Φ淖x數(shù)，以一鐵磁物質(zhì)靠近磁針，使磁針偏離原來位置。移開鐵磁物質(zhì)，如果磁針馬上進(jìn)行左右擺動回到原來的位置，就表明磁針非常靈敏。若發(fā)現(xiàn)磁針擺動遲緩，或擺動后不回到原來讀數(shù)位置，則表明磁針不靈敏，必須查明原因，進(jìn)行校正。

B.造成磁針不靈敏的原因。一是由于支撐尖針的頂端磨鈍或瑪瑙凹球面磨裂造成阻力太大；二是磁針磁性弱化。

C.校正。若磁針擺動時有跳躍現(xiàn)象，一般是由前者造成的，此時必須重新磨尖支撐尖針或更換備用支撐尖針。若磁針磁性不足，則應(yīng)對磁針進(jìn)行加磁（也稱充磁）。加磁的方法有以下兩種：一種是用磁鐵對磁針加磁。把磁針平放于桌上，選擇兩塊磁鐵，將其南北分別對應(yīng)磁針北南磁極，由磁針中央徐徐向兩端移動15～20次，再翻轉(zhuǎn)磁針，依同法進(jìn)行。第二種是用半導(dǎo)體二極管整流充磁器加磁。

3.3支撐尖針應(yīng)位于度盤中心

A.檢驗(yàn)。掛起羅盤并待磁針穩(wěn)定后，根據(jù)磁針兩端讀取讀數(shù)。轉(zhuǎn)動羅盤懸掛方向180°，仍按磁針兩端讀取讀數(shù)，如果兩端讀數(shù)均為180°，表明支撐尖針位于度盤中心，相反則有偏心差。

B.校正。取磁針兩端讀數(shù)的平均值即可消除影響，而偏心差較大時，必須送儀器廠修理或自行修理。

4　懸掛半圓儀的檢驗(yàn)校正

只有在懸掛半圓儀滿足一定幾何條件時，測得的傾斜角才正確。所以，在使用前必須作如下檢驗(yàn)校正。

4.1垂球線應(yīng)精確地掛于半圓儀的中心上

A.檢驗(yàn)。把半圓儀平放在一張白紙上，用削尖的鉛筆描下半圓儀的圓弧和拴垂球線的圓心小孔位置，再用分規(guī)檢查小孔位置是否位于圓弧中心。

B.校正。若小孔位置不與圓弧中心重合，取正反兩個位置所測傾角的平均值即可消除其影響。如果小孔位置偏離圓弧中心太大時必須重新鉆孔。

4.290°-90°連線應(yīng)平行于線繩

A.檢驗(yàn)。把半圓儀在線繩同一位置正反兩個方向懸掛一次，如果兩次讀數(shù)相等，表明此條件滿足，反之則未滿足。

B.校正。取正反兩個方向讀數(shù)平均值即可消除影響，也可調(diào)整半圓儀的掛鉤位置，使90°-90°連線平行于線繩。

［1］竇世卿.煤礦測量學(xué)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2013.

［2］鄧波，姬婧.煤礦測量［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2010.

［3］胡海峰.煤礦測量［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2010.

［4］張國良.礦山測量學(xué)［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.

［5］王潤生.礦井工程測量技術(shù)［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.

［6］白裕良.礦山測量［M］.北京：煤礦工業(yè)出版社，1990.

［7］李天河.礦山測量［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2005.

［8］孫金禮.生產(chǎn)礦井測量［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社,2007.

Compass measurement and correction method of mine plane

XUN Yuan-hang
(Mishan Safety Production Supervision and Coal Administration Bureau of Heilongjiang,Mishan 158300,China)

As a traditional and important instrument for measuring magnetic azimuth angle,compass is simple in construction and is convenient to carry.In coal mine,it is generally used to measure the secondary roadway,coal face,the given direction of roadway construction and small engineering survey.It is widely used in the medium and small coal mines. Hanging compass,semicircle instrument,measuring tape and measuring rope are main tools for mine compass measurement.

Mine;Plane;Compass;Suspension semi-circular instrument;Inspection;Calibration

P335

B

1674-8646（2016）19-0060-02

2016-08-09

荀遠(yuǎn)航（1976-），男，工程師。