便攜式立體空間測量尺設(shè)計(jì)與應(yīng)用

牛龍喧

（山東東山王樓煤礦有限公司，山東 濟(jì)寧 272063）

煤礦井下巷道圍巖變形量實(shí)測是掌握采掘工作面礦壓規(guī)律投資最少、效果最佳的方法。目前，巷道圍巖變形量觀測常采用“十字”布點(diǎn)法，鉆孔打入木樁，樁頭安設(shè)鉤釘作為測量基點(diǎn)，頂幫基點(diǎn)掛工程線確定交點(diǎn)，測量“十字”交點(diǎn)到頂?shù)装寮白笥規(guī)偷木嚯x。

1 必要性分析

目前市場上無專用于狹小空間尺寸測量的工具，現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，采用傳統(tǒng)鋼尺、皮尺測量巷道圍巖變形量時有很多限制因素，主要有以下幾個方面：

（1）巷道圍巖變形量測量易受機(jī)電設(shè)備等客觀因素影響。尤其當(dāng)觀測人員跨越皮帶輸送機(jī)，固定測尺零刻度到測量基點(diǎn)上時，皮帶輸送機(jī)濕滑或突然啟動有可能造成人身危險。

（2）測量工序繁多，費(fèi)時費(fèi)力。一般需要三人配合完成測量工作，一人固定測尺零刻度到測量基點(diǎn)，另一人讀取測尺讀數(shù)，第三人操作皮帶輸送機(jī)閉鎖。

（3）巷道圍巖變形量測量易受風(fēng)速影響。巷道風(fēng)速較大時，兩條工程線呈很大弧度，交點(diǎn)難于確定，同時在使用鋼尺或皮尺作為測量工具時，鋼尺或皮尺也無法拉直，致使觀測誤差增大。

以上限制因素嚴(yán)重影響了巷道圍巖變形量測量精度，為進(jìn)一步提高礦壓觀測精度，更科學(xué)地分析巷道變形規(guī)律，在十字布點(diǎn)法基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種便攜式立體空間測量尺顯得十分必要。

2 設(shè)計(jì)思路

一種便攜式立體空間測量尺,包括長度可調(diào)的伸縮桿，套管單體相對的外側(cè)壁上分別設(shè)有刻度線和刻度數(shù)字，第一節(jié)套管單體的外端設(shè)有基準(zhǔn)部，基準(zhǔn)部的外端設(shè)有頂基點(diǎn)，基準(zhǔn)部上設(shè)有弧形鉤，弧形鉤的弧底部為鉤基點(diǎn)，基準(zhǔn)部上設(shè)有頂基點(diǎn)測量定位線和鉤基點(diǎn)測量定位線，套管單體的內(nèi)接部外側(cè)壁上設(shè)有套接定位線。

2.1 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）伸縮桿由高硬度玻璃鋼材料制成，具有抗腐蝕、耐高溫、不導(dǎo)電的特性，材料價格便宜，能適應(yīng)井下作業(yè)環(huán)境。同時玻璃鋼材料質(zhì)地堅(jiān)硬不彎曲，解決了因風(fēng)速對測量造成不良影響的問題，提高了測量精度。

（2）伸縮桿的后端設(shè)有LED防爆發(fā)光裝置，伸縮桿桿體內(nèi)部設(shè)有為LED防爆發(fā)光裝置提供電能的防爆蓄電池，LED防爆發(fā)光裝置可以為測量時提供光亮，解決了因巷道內(nèi)黑暗不便于讀取數(shù)值的問題。

（3）本測量尺伸縮桿的長度可調(diào)，不用時縮短，便于攜帶。

（4）刻度線和刻度數(shù)字通過激光打印封膜處理形成，解決了因磨損造成刻度線和刻度數(shù)字模糊不清的問題。刻度最小單位為毫米，提高了測量精度。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)與主要技術(shù)指標(biāo)

（1）本設(shè)計(jì)設(shè)有頂基點(diǎn)，頂住要測量的位置即可方便讀數(shù)。

（2）基準(zhǔn)部上設(shè)有弧形鉤，弧形鉤可以掛在物體上測量，也可以勾住空間狹小處、障礙物里側(cè)或孔中的物體。

（3）套管單體的內(nèi)接部外側(cè)壁上設(shè)有套接定位線，各套管單體的外接部內(nèi)徑與相鄰套管單體的內(nèi)接部外徑通過過盈配合套接，保證測量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)。

（4）基準(zhǔn)部上設(shè)有頂基點(diǎn)測量定位線和鉤基點(diǎn)測量定位線，雙定位線解決了采用不同基點(diǎn)測量時讀數(shù)的起始位置不同的問題。

3 最終設(shè)計(jì)效果

通過對測量工具的現(xiàn)狀分析制作出符合煤礦井下巷道圍巖變形量的測量工具，改善以往測量的局限性，使得測量更加簡單，具體使用方法和實(shí)物如圖1、圖2。

（1）打開護(hù)蓋，將測量尺拔出合適長度。側(cè)基點(diǎn)觀測線勾到行人側(cè)，左右基點(diǎn)觀測。

（2）將弧形鉤8拴在輸送機(jī)里線與觀測垂線形成交點(diǎn)。

（3）將測量尺的弧形鉤勾住輸送機(jī)里側(cè)基點(diǎn)上的鉤子拉至交點(diǎn)處，讀取數(shù)值，繼續(xù)拉長測量尺直至最后一節(jié)套管單體的尾端到左基點(diǎn)，讀取最后一節(jié)套管單體的外接部的端面處刻度，記錄中左、中右、全長數(shù)值。

（4）將弧形鉤勾住頂板上的上基點(diǎn)，拉至交點(diǎn)處，讀取交點(diǎn)處刻度數(shù)，繼續(xù)拉長伸縮桿至地面，讀取中下數(shù)值、巷道高度全長數(shù)值。

（5）把左右基點(diǎn)觀測線從左基點(diǎn)上的鉤子上取下，并纏繞整齊，用托槽將左右基點(diǎn)觀測線放回輸送機(jī)內(nèi)側(cè)處的合適位置，圍巖變形量觀測結(jié)束。

圖1 便攜式立體空間測量尺在王樓煤礦的應(yīng)用

圖2 便攜式立體空間測量尺結(jié)構(gòu)示意圖