基于CASIO fx-5800P程序的巷道快速放拐彎線法

史永強(qiáng)，胡 偉，馮宗信

(1.陜西麟北煤業(yè)開發(fā)有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 721000；2.平?jīng)鑫迮e煤業(yè)有限公司，甘肅 平?jīng)?744000)

煤礦井下放線工作不僅需要測量人員提高測量精度而且需要加快工作效率，從而為礦井安全生產(chǎn)提供更快更好的服務(wù)[1]。傳統(tǒng)的井下放線工作在遇到開口或者拐彎時，需要架設(shè)兩次以上儀器才能完成，并且在工作面剛掘進(jìn)到位或者底部未鏟干凈等原因不能架設(shè)儀器時難以完成，只能采用“量邊法”或者“坐標(biāo)模式放樣法”[2-3]，但采用以上兩種方法均需要在地面提前計算，增加了大量準(zhǔn)備工作，且無法根據(jù)現(xiàn)場實際角度、邊長等情況進(jìn)行調(diào)整。隨著全站儀、360°全反射棱鏡、CASIO可編程計算器在礦山測量工作中的應(yīng)用和普及，可借助CASIO計算器的編程功能實現(xiàn)任意角度或邊長快速計算并放樣?？焖俜殴諒澗€法，在放線時只需架設(shè)一次儀器，不僅提高了放線的效率而且解決了在拐點處不能架設(shè)儀器的問題[3-12]。

1 快速放拐彎線法

1.1 巷道拐彎放線方法的選擇

如圖1所示，當(dāng)巷道按照掘進(jìn)方向掘進(jìn)至拐點A時就要改變方向，此時需要我們放出拐點A以及拐彎方向上的兩個中線點1、2。常用方法是在B點安置儀器放出A點后，把儀器安置于A點，然后，后視B點，根據(jù)拐彎巷道的方位角或者兩個掘進(jìn)方向的夾角放出中線點1、2。

圖1 巷道布置平面圖

該方法的優(yōu)點是可以把中線點 1、2放樣到拐彎巷道內(nèi)儀器站不通視的地方，可以增加中線點與點之間的相對距離，減少激光穿線的誤差，進(jìn)而保證巷道長距離掘進(jìn)時的精度，缺點是：(1)巷道掘進(jìn)剛到位，綜掘機(jī)未退出或者底部未鏟干凈、A點無法架設(shè)儀器時無法完成放線；(2)需司儀人員多架設(shè)一站儀器，多站架設(shè)儀器易使誤差傳遞和累計到下一站，可能會使放樣點誤差偏大[2]。

1.2 快速放拐彎線法

1.2.1 原理

如圖2所示，快速放拐彎線法是在B點安置儀器放出拐彎巷道開口中線點A后，根據(jù)BA實測的距離S、掘進(jìn)巷道與拐彎巷道方位的夾角α和放線夾角β，利用正弦定理計算出BC的距離：

(1)

圖2 快速放拐彎線法原理圖

然后利用放線夾角β和BC的距離L即可放出拐彎巷道中線點C，CA即為拐彎巷道中線，利用同樣的方法可以放出其他中線點C′。

1.2.2 誤差分析

如圖2所示，標(biāo)定中線點C時，由于各方面因素主要會產(chǎn)生兩種誤差，一是放線夾角帶來的誤差，二是放線距離L帶來的誤差。而根據(jù)礦山測量經(jīng)驗，采用“全站儀+吊掛棱鏡”方式放線時夾角在實際操作中較放線距離L容易控制，所以下面主要分析放線距離L帶來的誤差。

(2)

(3)

式(2)和式(3)中，已知巷道掘進(jìn)長度J時的允許偏差P時，就可以求出放線距離為L的允許偏差d，實際在放線過程中只需將放線距離L的誤差控制在d范圍內(nèi)即可。

反之，當(dāng)采用快速放拐彎線放完線后，已知放線時的偏差d時，也可以利用余弦定理計算出當(dāng)巷道掘進(jìn)J時的預(yù)計偏差P。

如圖2所示，DA的邊長：

(4)

CA的邊長：

(5)

拐彎方位誤差：

(6)

預(yù)計偏差：

P=Jtanγ

醫(yī)養(yǎng)結(jié)合融入社區(qū)養(yǎng)老,構(gòu)建醫(yī)養(yǎng)結(jié)合的社區(qū)養(yǎng)老模式是提升養(yǎng)老服務(wù)質(zhì)量的有效舉措．以社區(qū)為依托,整合醫(yī)療機(jī)構(gòu)、養(yǎng)老機(jī)構(gòu)以及社區(qū)自身的優(yōu)勢,為老年人提供多層次的養(yǎng)老服務(wù),既提高了資源的利用效率，又提升了服務(wù)質(zhì)量．而養(yǎng)老設(shè)施是養(yǎng)老服務(wù)有效傳遞的重要場所和物質(zhì)載體,也是養(yǎng)老模式順利開展的重要依托和保障．因此,該研究為實現(xiàn)醫(yī)養(yǎng)結(jié)合服務(wù)提供相應(yīng)的設(shè)施載體和平臺,為構(gòu)建社區(qū)醫(yī)養(yǎng)結(jié)合的養(yǎng)老設(shè)施體系提供了必要的理論支撐．此外,社區(qū)養(yǎng)老設(shè)施的配套建設(shè)在實踐中需要從規(guī)劃到空間布局模式進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃設(shè)計.醫(yī)養(yǎng)結(jié)合模式具有很大的研究空間及潛力,有待進(jìn)一步實踐探索,以形成成熟而完整的社區(qū)養(yǎng)老設(shè)施體系．

(7)

將式(4)、(5)、(6)帶入式(7)，則有：

(8)

2 快速放拐彎線法的CASIO fx-5800P程序設(shè)計

在井下復(fù)雜的環(huán)境中難以通過人工方式利用式(1)、式(3)和式(8)完成放線距離、放線允許偏差和預(yù)計偏差的計算，但隨著CASIO fx-5800P等可編程計算器在礦山測量中的應(yīng)用，可以編寫相應(yīng)的程序，直接通過輸入已知條件計算得出結(jié)果。

2.1 程序設(shè)計

CASIO fx-5800P程序語言是一種類結(jié)構(gòu)化BASIC語言，數(shù)學(xué)格式顯示允許按正常書寫習(xí)慣輸入與顯示各種數(shù)學(xué)公式。因此，可以將已知數(shù)據(jù)通過賦值給變量的方式輸入計算器，然后將變量編入數(shù)學(xué)公式中輕松計算出需要的結(jié)果。

程序語言基本的操作命令中“→”為變量賦值命令，“？”為輸入提示命令，“◢”為輸出命令，“：”為分隔符，大寫英文字母均可作為變量使用。計算放線距離的程序主要代碼如下：

“JU LI S=”? →S(提示輸入實測距離S，并輸入S)

“GUAI JIAO A=”? →A(提示輸入掘進(jìn)巷道與拐彎巷道方位的夾角即拐角A，并輸入A)

“JIA JIAO B=” ? →B(提示輸入放線夾角B，并輸入B)

“FANG XIAN JL:”:→L:L◢(按照計算公式計算出放線距離L，并輸出L)

計算允許誤差代碼可參考以上代碼編寫。

2.2 程序流程圖

程序總體分為兩部分，第一部分根據(jù)實測的距離S、掘進(jìn)巷道與拐彎巷道方位的夾角α和放線夾角β，利用正弦定理計算出放線的距離；第二部分根據(jù)巷道掘進(jìn)長度L和允許誤差P，求出放線允許誤差，用以檢驗放線距離是否在允許誤差內(nèi)。流程如圖3所示。

圖3 程序流程圖

3 工程實際應(yīng)用

以園子溝煤礦東翼一號回風(fēng)大巷井底聯(lián)絡(luò)巷拐彎處放線為例，如圖4所示，該巷道設(shè)計長度251 m，由兩段直線巷道和一段曲線轉(zhuǎn)彎巷道組成，自東翼一號回風(fēng)大巷開口232 m為直線巷道，后接一段14.137 m長的曲線巷道，最后通過一段5 m長的直線巷道與回風(fēng)立井馬頭門貫通。當(dāng)巷道自東翼一號回風(fēng)大巷開口掘進(jìn)232 m進(jìn)入曲線段時，測量人員擬采用“弦線法”放兩次線指導(dǎo)巷道掘進(jìn)，但當(dāng)測量人員進(jìn)入現(xiàn)場放線時，發(fā)現(xiàn)迎頭掘進(jìn)剛好到位，綜掘機(jī)停在迎頭檢修無法移動，此時若采用傳統(tǒng)方法架設(shè)兩次儀器放拐彎線已無法實現(xiàn)，因此，采用了“快速放拐彎線法”。

圖4 東翼一號回風(fēng)大巷井底聯(lián)絡(luò)巷

首先，在已知中線點B設(shè)站，放出中線點A，實測出BA的距離為33.74 m，然后根據(jù)現(xiàn)場實際情況逆時針撥角4°23′57″，再根據(jù)設(shè)計拐角22°30′00″，采用CASIO fx-5800P計算器計算出B點至中線點1的距離為28.54 m，由于該次放線為第一個弦線，放線后巷道掘進(jìn)6.89 m后需放第二個弦線，因此，放線后巷道掘進(jìn)距離即為6.89 m，為提高貫通精度，允許的誤差定為0.05 m，輸入CASIO fx-5800P計算器，繼續(xù)計算出允許的放線距離誤差為0.09 m。此時就可以使用距離放出1號中線點，放完1號點后經(jīng)實測實際距離為28.58 m，誤差0.04 m，小于0.09 m，符合精度要求，可作為中線點使用。之后采用該方法又放出了2號中線點。

后期，根據(jù)掘進(jìn)進(jìn)度，測量人員再次使用該方法放出了第二個弦線及直線段的中線點，巷道最終與回風(fēng)立井馬頭門精確貫通，貫通精度良好，頂幫平整。

4 結(jié) 語

(1)采用快速放拐彎線法，解決了傳統(tǒng)礦山測量放線工作中的難題，提高了放線工作效率，減少了測量人員在工作面的停留時間，對保護(hù)測量人員安全有積極作用。本方法已在園子溝煤礦、五舉煤礦推廣使用，在其他礦井或者隧道工程中也有參考價值。

(2)礦山測量精度受儀器、環(huán)境、測量方法、測量人員操作水平等各方面影響，本文僅對采用快速放拐彎線法帶來的誤差進(jìn)行了分析，為提高放線精度，測量人員在實際操作過程中需嚴(yán)格按照《煤礦測量規(guī)程》、操作規(guī)程及安全技術(shù)措施進(jìn)行操作。