呂英磊
(山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦,山東 萊州 261442)
山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦新立礦區(qū)位于萊州市三山島鎮(zhèn)新立村西南,北距三山島鎮(zhèn)1.5km,南距倉上金礦4.5km。該礦區(qū)屬于海底開采,主要采用機械化盤區(qū)、進路兩種采礦方法,采場施工中需要標設大量的測量數(shù)據(jù),如上盤線、下盤線、中心線等,以確保回采輪廓、標高與設計相符,使采場鑿巖施工人員有據(jù)可依。傳統(tǒng)羅盤儀標定需要三名測量人員協(xié)同作業(yè)人工拉線目測投影將中心線等標定到采場頂板,人員占用多、目測投影偏差大,圍繞根源上破解傳統(tǒng)羅盤儀目測投影偏差大和礦區(qū)技術(shù)人員偏少的瓶頸難題,探索自主設計制作了懸掛式激光標線儀[1],并進一步優(yōu)化其懸掛裝置、旋轉(zhuǎn)及對中裝置、激光器固定裝置,先后在新立礦區(qū)-426-X11008、-426-X11012、-460-X12012等七個大型采場中應用,實踐表明只須二名測量人員協(xié)同作業(yè)即可完成現(xiàn)場標定工作,其紅外線[2]放線方位精準度可提高約30',采場每測站測量標定時間節(jié)省約5min,減少了采場上、下盤超采欠采量,直接表現(xiàn)在采場損失貧化降低等方面,在采場標定中腰線[3]取得了較好效果。
懸掛式激光標線儀是在傳統(tǒng)羅盤儀基礎上自主探索設計加工鋁合金標桿裝置及水準裝置、羅盤懸掛裝置、旋轉(zhuǎn)及對中裝置、M-C20-GLX型激光器及其樹脂固定調(diào)節(jié)裝置等組合而成,如圖1所示,1-羅盤懸掛裝置;2-羅盤儀;3-激光器及其固定調(diào)節(jié)裝置;4-水準裝置;5-鋁合金標桿;6-十字型紅外線;7-旋轉(zhuǎn)及對中裝置。
圖1 懸掛式激光標線儀結(jié)構(gòu)圖
首先,為緩解測量人員不足現(xiàn)狀,設計加工了羅盤懸掛裝置,如圖2所示,1-絕緣板支架;2-樹脂連接裝置;3-尼龍線,使其與標桿連接,破解傳統(tǒng)須使用人工拉起線繩懸掛羅盤的瓶頸。其次,為實現(xiàn)激光器發(fā)射的紅外線水平角度能調(diào)節(jié)至羅盤儀指定的采場中線方向,垂直角度可靈活調(diào)節(jié)至采場頂板上,采用樹脂設計加工制作了激光器固定調(diào)節(jié)裝置與羅盤懸掛裝置相連接,達到依據(jù)激光器照射到頂板與羅盤標定方位同向的紅外線現(xiàn)場標劃采場中線的效果,如圖1中第3部分和第6部分所示。其中M-C20-GLX型激光器采用半導體激光器作為光源,采用柱透鏡會聚得到一組粗細可調(diào)互相垂直的紅光處線,便攜式結(jié)構(gòu),光束質(zhì)量好、安裝使用簡便、性能穩(wěn)定可靠,輸出功率:≥10mW;光斑模式:十字線,激光有效射程≤100m。另外,為發(fā)揮懸掛式激光標線儀更大優(yōu)勢,加工制作了水準裝置和旋轉(zhuǎn)、對中裝置,如圖1中第4、第7部分。
圖2 羅盤懸掛裝置構(gòu)造圖
如圖3所示,采用懸掛式激光標線儀標定采場中線安裝測設步驟如下。
圖3 懸掛式激光標線儀測設中線
(1)在-373分段X10111采場1#控制點懸掛垂線調(diào)整懸掛式激光標線儀對中中心與之重合。
(2)將采場設計中線方位(如70°)加磁偏角6.5°后,在尼龍繩上懸掛羅盤儀并旋轉(zhuǎn)使指針指向已考慮磁偏角的中線方位(如76.5°)上固定。
(3)接通M-C20-GLX型激光器電源,調(diào)整調(diào)節(jié)裝置使光束與尼龍繩指示方向相同并照射至采場頂板,此時即可用紅鉛油依據(jù)其紅外線現(xiàn)場標劃采場施工中線。采場上盤線、下盤線方位標定與上述步驟類似,標定過程較為簡捷。
如圖4所示,采場中線標定完成后,調(diào)整懸掛式激光標線儀的激光器調(diào)節(jié)裝置整平,使紅外線光束水平,計算此水平光束與采場設計腰線高差值,在須標定采場腰線處依據(jù)水平光束調(diào)整其高差值后用紅鉆油標劃延伸采場腰線。采場充填線標定步驟類同。
圖4 懸掛式激光標線儀標定腰線
根據(jù)簡化公式:方位標定誤差引起的點位位移量=θ*D/ρ(式中θ為方位標定誤差,D為采場施工邊長,ρ=206265〞),通常傳統(tǒng)羅盤儀拉線目測投影標定方位誤差約為30',當采場施工邊長為50m時,其引起的點位位移量約43cm,因此方位標定誤差是采場施工輪廓超欠采的主要原因,也是造成采場損失貧化[4,5]的主要因素。通過研制懸掛式激光標線儀使用激光瞄直定向可有效避免傳統(tǒng)羅盤儀拉線目測投影標定方位誤差,減少采場邊界超采欠采量。
通過探索自主設計制作懸掛式激光標線儀,并進一步優(yōu)化其懸掛裝置、旋轉(zhuǎn)對中裝置、激光器固定裝置,使懸掛式激光標線儀成功運用于采場施工測設。傳統(tǒng)羅盤儀放線需要三名測量人員協(xié)同作業(yè)懸掛羅盤儀才能完成中線標定,而懸掛式激光標線儀采用懸掛裝置,不用人工拉線,只需二名測量人員即可完成采場施工放線標定,節(jié)省人員占用,破解了工程技術(shù)人員偏少瓶頸難題。
傳統(tǒng)羅盤儀施工放線采用拉線目測投影標定到采場頂板,投影精度[6]很難保證,而懸掛式激光標線儀的研制具備對中整平和激光瞄直定向功能,發(fā)出的十字紅外線直觀清晰,投射到頂板上的紅外線即為中心線方位。其可以選擇采場相對安全的地點架設,減少危險發(fā)生,提高了工程技術(shù)人員采場作業(yè)安全系數(shù),從根源上破解了殘采采場測設難度較大瓶頸。