巷道中心偏差的快速計算及快速校正

魚旭洋，寧高琪

(陜西陜煤韓城礦業(yè)有限公司象山煤礦，陜西 韓城 715400)

0 引言

井下測量是個特殊的工作，是整個煤礦工作的先行者，“差之毫厘、謬之千里”是對測量工作的最貼切的表述。實際工作中必須得用數(shù)據(jù)說話，把誤差控制在標準誤差之內，精度要達到相應貫通的標準，這樣不僅要服務于生產(chǎn)，而且必須盡可能地快速計算偏差和快速校正中心，從而減少對生產(chǎn)工作的影響。

1 常規(guī)測法的步驟及影響因素

1.1 常規(guī)測法的步驟

掘進工作面施測導線和校正巷道中心的時候，測量步驟如圖1所示。

圖1 測量步驟示意圖

步驟一：ABC點為已知導線點。在B點架設儀器，后視A，對導線點C進行復測，然后與上一次數(shù)據(jù)進行對比，在不超限的情況下，進行步驟二。

步驟二：在C點架設儀器，后視B點，施測D點，施測完成后，現(xiàn)場計算CD的方位角，然后與設計中心比較，看CD的方位角比設計中心偏大多少或者偏小多少后并計算偏差。

步驟三：在D點架設儀器，后視C點，然后根據(jù)步驟二計算出來的偏差及偏移角度進行撥角，確定中心位置并噴漆標記，現(xiàn)場對標記點進行頂板打鉆眼并釘木楔子，然后繼續(xù)用儀器觀測中心位置并釘釘子掛線繩，然后再用儀器觀測并對中心進行微調，然后完成中心校正。

1.2 影響測量的因素

對于井下導線測量，因為井下環(huán)境限制，經(jīng)常會出現(xiàn)特殊情況。

架設儀器：底板虛軟、運輸皮帶H架一邊靠近巷道中心位置導致架設儀器困難。因為井下測量最費時間的環(huán)節(jié)就出現(xiàn)在架設儀器這一環(huán)節(jié)，每架設一次儀器，都會浪費大量時間，同時也影響區(qū)隊生產(chǎn)。

巷道內物料：新測點一般比較靠近工作面，中心點與新測點比較近，而且巷道里生產(chǎn)所需要的所有物料都會在工作面集中，所以巷道生產(chǎn)用料堆放、移動變壓器、乳化液泵等等占用巷道會導致儀器不能架設或者架設好與前視不通視的情況，致使校正工作無法進行。

儀器移動：工作面是工人集中的地方，人多且活動頻繁，儀器架好后，很容易被震動影響以及人員誤撞導致儀器移動，使得測量工作中斷，從而需重新架設儀器。

測量與生產(chǎn)：因為在測量工作中，會限制工人的生產(chǎn)活動，所以經(jīng)常導致測量工作者與區(qū)隊生產(chǎn)者的矛盾甚至沖突。

2 新測法的提出及實施效果

2.1 新測法

解決問題的思路：①盡量避免多設測站，節(jié)省時間；②避免新測站與中心不通視的情況。③盡量不把儀器架設在靠近工作面的地方；④加快測量時間，避免影響生產(chǎn)。

優(yōu)化改進：①假定巷道設計方位為a設計=90°00′00″，A點在設計中心上，aAB=89°50′50″；上一次施測的原始數(shù)據(jù)與結果為：∠ABC=180°09′10″；aBC=90°00′00″；經(jīng)過計算C點偏向設計中心左側10 cm，如圖1所示；②在B點架設全站儀，檢查∠ABC，檢查完成如果∠ABC在限差范圍內，記錄好原始數(shù)據(jù)，進行下一步；③在C點架設全站儀，后視B點，施測D點(注：施測完D點后，儀器視線方向不動，制動不松)，觀測后得到∠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此時，應該計算D點的偏移量，D點相對于C點的偏移量為：Hcd×sin∠c=100×sin00°10′10″≈+0.296 m(注：∠c為aCD與a設計之差)。根據(jù)計算結果可以看出，D點相對于C點的偏移量為+0.296 m，結果為正值，所以，D點相對于C點偏右了0.296 m。再根據(jù)C點本身就偏左設計中心10 cm，即0.100 m，所以，由此可以得出，D點偏向設計中心右方0.296-0.100=0.196 m處。此時雖然求得了D點的偏移量，但是，這個步驟需要借助計算器。

簡化計算：①計算角度使用的是60進位計數(shù)制，1°0′0″=60×0°1′0″，所以，可以考慮為sin1°0′0″=60×sin0°1′0″=0.017 5。因為井下校正中心的時候，不會偏差太大，基本上在0°10′0″左右。所以，只需要記住一個常數(shù)：角度偏移0°1′0″的情況下每掘進1 m巷道的偏移量為1 m×sin00°01′00″≈0.000 3 m，即0.3 mm。采用這種辦法，在井下算偏移量的時候，就可以口算出偏移量；②計算D點相對于C點的偏移量可以轉換為：100×sin00°01′00″×10=100×0.3 mm×10=300 mm。D點偏向巷道設計中心右方0.3-0.1=0.2 m處。

校正中心計算：①因為巷道偏移，在校正中心的時候，不僅要考慮到把巷道方位角調整到設計方位上，還得把巷道中心偏離設計中心的偏移量考慮進來，讓偏離設計中心的巷道中心隨著巷道的掘進，逐漸回到設計中心的位置上。所以D點相對于巷道設計中心偏右量0.2 m得在未來掘進至D前100～200 m的位置時調整完成，選在100～200 m調整完成是因為，這個時候，基本上剛好是下一次校正中心的時候；②假定現(xiàn)在要求巷道掘進至D前200 m的時候把D點的偏移量0.2 m調整回來。此時，就應先把D點前的方位角調整成設計方位角度，因為aCD=90°10′10″，所以此時巷道的掘進方位也是90°10′10″，需要先計算把D點前的方位調整到90°00′00″需要調整的角度，應該是：90°10′10″-90°00′00″=00°10′10″≈00°10′00″(“″”位根據(jù)小于30″舍去，大于30″進位的方法確定)，所以，需要把方位調小10′，才能把巷道的方位角調整到設計方位角；③考慮D點的偏移量：通過對偏移量的反算，求出調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點前方位角調小10′，把巷道方位角調到設計方位角后，還得再調小7′，把巷道已偏移量改正回去，才能在D前200 m處的位置把巷道中心調整到設計中心上。此時，方位調整量已經(jīng)算出調小17′。

實施校正：在施測完D點，觀測員在計算數(shù)據(jù)的同時，前視人員也在選擇巷道已有的中心點，準備對巷道中心進行校正，程序為：用皮尺量取D點至中心的距離(如圖2：20 m)，量取完成后，記錄好距離，然后在區(qū)隊工人的幫助下，對中心點進行掛線繩，并聯(lián)系觀測員進行觀測(注：因為儀器在施測完D點后，儀器視線方向未動，就根據(jù)D點的方位校正中心)，觀測員觀測儀器并指揮前視員把線繩調整到儀器中心視線后，前視員觀測線繩位置并做好標記，聯(lián)系并通知觀測員標記完成可以關閉儀器并裝箱(測站工作到此完成)。此時，記錄員已經(jīng)計算好方位角的調整量，聯(lián)系前視員，告訴其方位調小17″，前視員根據(jù)偏移量計算可以得出：現(xiàn)有視線上的中心調整量為：20×sin00°01′00″×17=20×0.3×17=10.2 mm。因為巷道中心需要調小，所以做好標記的中心點應該向巷道左幫移動10.2 mm，在此例中，在木楔子上調整10.2 mm，無需重新打眼，所以，直接在標記的中心點向左用鋼尺量取10 mm，釘好釘子并系好線繩，即可完成中心校正，即“D中”為巷道掘進新中心，如圖2所示。如果中心在導線點的后方，中心的調整方向與中心在導線點的前方，調整方向相反即可。

圖2 調整中心示意圖

2.2 使用新方法的效果

在校正中心的時候，必須要求視線良好，不能有大量煤塵；噪音不能大，觀測者把原始數(shù)據(jù)報讀給記錄員的時候要使其能聽清楚并回報數(shù)據(jù)給觀測者再次確認；在儀器架設完成后，附近不能有震動，保證儀器必須穩(wěn)固。有這些條件限制，工作面必然要停止生產(chǎn)以及運料等等一系列圍繞生產(chǎn)準備的工作。但是，因不能在井下長時間地占用生產(chǎn)時間，這使得必須對導線測量以及中心校正所要花費的時間進行壓縮再壓縮，在保證工作速度的同時，對施測的數(shù)據(jù)也必須要有保證，對中心的校正也必須準確。

使用一般的中心校正方法，觀測者在施測完新導線點之后，在搬站和重新架設儀器的時候，花費的時間至少在半個小時左右，如果新測點的位置，底板頂板以及輸送皮帶的影響，可能花費的時間會超過一個小時，這就浪費了大量時間。而且，這段時間內，前視者是處于休息狀態(tài)，這無形中又浪費了一段時間。

運用新方法，因為少移動一次儀器，少架設一次儀器，前視者在完成測設后，緊接著就要進行下一步工作，時間安排得特別緊湊，而且計算方法特別簡單，基本上口算就可以得出數(shù)據(jù)，綜合起來這就對測設時間進行了一大步壓縮，而且精度足夠。另一方面是不需要考慮在新測點與中心點不通視的情況下無法校正中心，因為不需要在新測站點上架設儀器，所以不會出現(xiàn)在工人多物料多的情況下容易導致儀器跑偏移動的影響。更重要的是，因為提高了測量效率，大大縮短了測設及校正中心的時間，為掘進生產(chǎn)騰出了更多的時間，對區(qū)隊的影響大大降低，區(qū)隊工人與測量者的矛盾沖突也隨之解決。

3 結語

面對測量工作中所遇到的技術難題以及與生產(chǎn)之間的矛盾沖突，力求創(chuàng)新，盡可能地在不影響生產(chǎn)的情況下，尋找可行性優(yōu)化方案。因為該礦地質條件較為復雜，對測量工作的影響因素也比較多，所以提出了快速計算偏差和快速校正中心的方法，優(yōu)化了測量方案，為同類型礦井的測量工作提供了新的參考。