煤礦快速掘進(jìn)中激光指向儀的應(yīng)用

柳耀東

摘 要：

隨著煤礦機(jī)械化的發(fā)展，巷道掘進(jìn)速度不斷提高，傳統(tǒng)標(biāo)定中腰線的方法已不適應(yīng)施工的需求。使用激光指向儀控制巷道的中腰線省時(shí)省力，并且對(duì)巷道的施工質(zhì)量控制極為有利。本文探討了激光指向儀控制巷道中腰線的安裝及調(diào)試方法，分析了激光指向儀精度的影響因素，闡述了使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：激光指向儀；中腰線；安裝與調(diào)試

一、 概述

激光指向儀具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、體積小、光束質(zhì)量好、工作穩(wěn)定、安裝調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已普遍應(yīng)用于煤礦井下施工掘進(jìn)。經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用，使用激光指向儀控制巷道中腰線相比于傳統(tǒng)方法標(biāo)定中腰線，簡(jiǎn)化了標(biāo)定中腰線的程序，節(jié)省了時(shí)間及人力，提高了施工效率，非常適合長(zhǎng)距離直線巷道的施工控制。

二、 安裝及調(diào)試

2.1現(xiàn)已淮南礦業(yè)集團(tuán)朱集東礦-880m西翼軌道大巷為例，介紹激光指向儀在巷道中的安裝、調(diào)試及應(yīng)用。朱集東煤礦-880m西翼軌道大巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度1071.5m，為西翼永久軌道大巷，3‰上坡施工，巷道凈斷面為5000×4100mm，該巷道安裝有一部YBJ-600型激光指向儀，用以控制巷道的中線及腰線。

2.2 激光指向儀的安裝

該激光指向儀安裝于WG10號(hào)點(diǎn)后25.3m處，激光指向儀前有WG10及WG11兩組施工導(dǎo)線點(diǎn)，為我礦地測(cè)科測(cè)量設(shè)置。WG10測(cè)點(diǎn)標(biāo)高為-875.551，WG11測(cè)點(diǎn)標(biāo)高為-875.788，兩測(cè)點(diǎn)間距為48.3m。

2.3激光指向儀的調(diào)試

2.3.1 調(diào)整儀器，使激光大致對(duì)準(zhǔn)前方WG10號(hào)及WG11號(hào)兩組中垂線，然后進(jìn)行微調(diào)激光指向儀水平螺旋，使激光光束對(duì)準(zhǔn)兩組中線。

2.3.2在WG10號(hào)測(cè)點(diǎn)的中垂線上激光光束的位置做好標(biāo)記，然后量取測(cè)點(diǎn)與光束的距離，根據(jù)WG10號(hào)點(diǎn)的高程算出該處激光點(diǎn)的標(biāo)高。

2.3.3 根據(jù)WG10號(hào)點(diǎn)及WG11號(hào)點(diǎn)的水平距離及巷道的坡度，算出WG11號(hào)點(diǎn)的中垂線上激光光束應(yīng)通過(guò)的標(biāo)高，再根據(jù)WG11號(hào)點(diǎn)的高程算出激光標(biāo)高與高程的差值，按該差值從WG11號(hào)點(diǎn)向下量取，并做好標(biāo)記。

2.3.4 調(diào)整激光指向儀的垂直方向上的螺旋，使激光光束通過(guò)WG10號(hào)點(diǎn)及WG11號(hào)點(diǎn)中垂線上的標(biāo)記位置，對(duì)準(zhǔn)后該激光光束即指示了巷道的中線又與巷道的腰線平行。在根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算得出該激光光束與巷道頂、底板的距離。

2.4需要注意的是，由于激光指向儀安裝時(shí)不可能保證絕對(duì)水平，在調(diào)整垂直方向螺旋時(shí)，激光水平方向會(huì)產(chǎn)生微小的偏移，在調(diào)整過(guò)程中需要多次調(diào)節(jié)水平、垂直螺旋，直至激光光束通過(guò)兩根中垂線標(biāo)記的位置。

三、 誤差原因及控制

3.1激光指向儀的光斑直徑一般控制在5mm～10mm之間，當(dāng)激光光束通過(guò)中垂線標(biāo)記點(diǎn)時(shí)，應(yīng)盡量讓光斑中心對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記點(diǎn)。井下實(shí)際操作過(guò)程中，有時(shí)光斑通過(guò)中垂線標(biāo)記點(diǎn)，但光斑中心與標(biāo)記點(diǎn)有一定的距離，此時(shí)激光光束照在巷道迎頭時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的偏差。

3.2 用于做標(biāo)記點(diǎn)的兩組導(dǎo)線點(diǎn)間距不應(yīng)太小。由于巷道來(lái)壓或者放炮震動(dòng)的影響，導(dǎo)線點(diǎn)通常在使用一段時(shí)間后會(huì)有微小的偏移，在兩處導(dǎo)線點(diǎn)的間距一定的情況下，激光光束照到迎頭時(shí)產(chǎn)生的偏差會(huì)隨著導(dǎo)線點(diǎn)的偏移量增大而增加；井下實(shí)際操作過(guò)程中，我們無(wú)法控制由于巷道來(lái)壓導(dǎo)致的導(dǎo)線點(diǎn)偏移，但我們?cè)谠O(shè)置導(dǎo)線點(diǎn)時(shí)可以將兩處導(dǎo)線點(diǎn)的間距適當(dāng)放大，一般以不少于30m為宜，以此來(lái)減少激光光束照到迎頭的偏差量。

3.3激光指向儀控制巷道中腰線的方法適用于圍巖壓力不明顯、巷道頂板變形量小的巷道，當(dāng)巷道來(lái)壓明顯導(dǎo)致頂板變形量較大時(shí)，激光指向儀控制中腰線的精確度會(huì)降低較多，此時(shí)應(yīng)聯(lián)系礦測(cè)量部門(mén)進(jìn)行復(fù)核。

四、 使用效果

4.1使用激光指向儀給定了激光光束到巷道的頂板距離、底板距離，班隊(duì)長(zhǎng)可根據(jù)迎頭激光光束位置快速畫(huà)出巷道輪廓線，打眼工可以根據(jù)激光光束來(lái)控制打眼的方向，耙矸機(jī)司機(jī)根據(jù)光束來(lái)控制底板的位置，鋪設(shè)軌道時(shí)省去了頻繁拉線、度線的工作。

4.2使用激光指向儀標(biāo)定巷道中腰線，消除了人員多次延中線時(shí)產(chǎn)生的誤差，相比于傳統(tǒng)的重力坡度規(guī)方法度腰線，省時(shí)省力，并且能保證較高的精確度。

4.3施工過(guò)程中可以根據(jù)激光光束隨時(shí)檢查巷道的輪廓尺寸，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)巷道的掘進(jìn)偏差，對(duì)施工不合格的部分巷道進(jìn)行處理，對(duì)施工質(zhì)量控制極為有利。

4.4已成巷的巷道可以定期檢查激光光束到頂、底板的距離，掌握巷道的頂板下沉量及底鼓量，對(duì)于圍巖壓力明顯、來(lái)壓較大的部分巷道采取補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，提高巷道掘進(jìn)的安全性。

五、 結(jié)論

激光指向儀控制巷道中腰線有利于井下施工現(xiàn)場(chǎng)工人的施工，比傳統(tǒng)方式更加方便、直觀，并且對(duì)施工過(guò)程中的動(dòng)態(tài)質(zhì)量控制非常有利。施工過(guò)程中要及時(shí)檢查激光指向儀的安設(shè)情況，激光光束與中垂線標(biāo)記點(diǎn)的交匯情況，若發(fā)生偏移，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行校正，以免造成施工錯(cuò)誤。

[參考文獻(xiàn)]

[1]張國(guó)良，朱家鈺，顧和和. 礦山測(cè)量學(xué)[M]. 徐州： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2003.

[2]王化光，梁明學(xué)，激光指向儀在隧道施工中的應(yīng)用[J].測(cè)繪通報(bào)，2005（6）：41-43.

[3]李天和， 王文光.礦山測(cè)量[M].北京：煤炭工業(yè)出版社， 2007.

[4]黃春榮，激光指向儀在井下測(cè)量中的應(yīng)用及誤差分析[J]. 北京測(cè)繪，2009（4）： 72-74.

[5]孫金禮，馮大福.生產(chǎn)礦井測(cè)量[M].北京：煤炭工業(yè)出版社， 2007.

（作者單位： 淮南礦業(yè)集團(tuán)朱集東煤礦開(kāi)拓一區(qū)，安徽 淮南 232000）endprint