矿山测量中同时给定巷道中腰线方法的探讨

1、矿山测量中同时给定巷道中、腰线方法的探讨摘要：矿山测量中激光指向仪因其亮度高，且具有良好的方向性、单色性，被广泛应用于巷道中腰线标定。传统方法激光指向仪是配合经纬仪和水准仪使用的，操作繁复，且精度相对较低。本文利用激光指向仪配合全站仪，探讨一种可以同时给定巷道中线和腰线方法。关键词：激光指向仪 全站仪 归化放样矿山测量中，激光指向仪因其亮度高，且具有良好的方向性、单色性，被广泛应用于巷道中腰线标定。传统激光指向仪给中、腰线，是在经纬仪、水准仪分别放样出巷道的中线、腰线的基础上，通过调节激光指向仪，使激光束通过中线且平行于腰线而实现的。其中，激光束方向的反复检核不但需花费大量时间，且方向调整仅靠

2、三个中、腰线点来控制，调整的程度无法精确量化，自由程度较大，造成指向精度下降。本文利用激光指向仪配合全站仪，探讨一种可以同时给定巷道中线和腰线方法。1.传统激光指向仪给中线、腰线的步骤根据煤矿测量规程要求，选择位置安装激光指向仪。 用经纬仪给出巷道中线，中线不得少于3个，点间距不少于30m，调节仪器，使激光指向仪通过中线。用水准仪在中线的垂线上给出腰线，并作记号，腰线点不得少于3个，点间距不少于30m；调节仪器，使激光束平行于巷道腰线。反复检核激光束给出的巷道中线和腰线，直至合乎要求为止。2. 新方法施测方案及实施步骤2.1 施测方案直接或间接测量架设激光指向仪点（出光孔中心）的三维坐标S（X

3、S,YS,HS）；计算S点所在巷道横断面的位置信息，距中线I和距底板高差h，如图；在巷道掘进窝面，归化放样一点A，使其在所在横断面的位置为距中线IA=I和距底板高差hA=h；调整激光指向仪，使激光束指向A点。SA即为巷道掘进方向。2.2方案的实施2.2.1 利用Casio fx-5800计算器编程 X0=?C: Y0=?D: FWJ=A: BPDL=?M: BPDH=?H:PD=?B: QG=?T: K=?K 巷道设计参数输入Lbl 0 程序进口X1=?X: Y1=? Y: H1=?G: 变量（X、Y、H）输入X-CE:Y-DF：S: 计算STan-1(FE)J:IF J0:THEN J+36

4、0J:IFEND: 由坐标反算方位角 SSIN(J-A)I: I=:I 计算测点距中线并显示SCOS(J-A) L: L=:L 计算该点进尺并显示Abs（I）I:H+(L-M)BQ: H0=:Q计算该点所在断面底板设计高G-QU: U 计算测点到底板高差Goto 0 程序出口说明：”X0” ，”Y0”，为巷道起点坐标；”FWJ” 为巷道设计掘进方向的方位角；”BPDL”为变坡点相对起点的进尺；”BPDG”为巷道变坡点高程：”PD”为边坡后的坡度，“K”为巷宽的一半。输入变量”X1” ，”Y1”为测量点S（A）点；”H1”为测量点S或A点高程。计算结果显示L 、I、Q分别表示S(A)点的进尺、距

5、中线和距底板高差。 2.2.2具体步骤：准备工作。改装激光指向仪（以YHJ-800-3.6(A)为例）。要求指向仪横向、纵向的旋转轴均通过出光孔中心；在机体上安置反射贴片，贴片竖直方向中线与激光指向仪纵向旋转轴重合。量取贴片中心至机体表面2cm，并由激光指向仪YHJ-800-3.6(A)外形尺寸（46230110）mm，可知贴片中心至出光孔中心的高程修正值为-43mm；到按照煤矿测量规程要求，在矿井巷道内安置激光指向仪。 架设全站仪，测量反射贴片中心坐标S(X S ,Y S ,H S )，根据激光指向仪结构，推算出光孔中心的坐标S（X S,Y S,H S）,其中X S= X S , Y S =

6、Y S ,H S =H S -0.043。坐标S（X S,Y S,H S）输入计算器，得S点距中线I和距底板设计高程的高差h。测量巷道掘进窝面一点A坐标，输入程序可得A点距中线IA和距底板高差hA 。根据修正数I= IA-I,h= hA-h，移动A点，使I和h趋近于0。重复5.6步，直至I0.001m且h0.001m，此时A即为归化放样的点A，程序中的L即为A点相对巷道起点的进尺。调整激光束使之指向窝面A点，激光束指向即为掘进方向。3.精度估计及比较3.1传统经纬仪标定中腰线，采用直接法放样，不能形成多余观测，还受到标志线稳定性误差的影响。应用本方法，直接测量激光指向仪光孔中心坐标，提高了点位

7、精度。3.2窝面定向点采用归化法放样，相对于经纬仪标定中腰线采用的直接法放样，是将无多余观测的直接放样的方法,转换成以能够进行多余观测的测量为主的一种放样方法,通过多测回观测来提高放样的精度。3.3两种方法放样出的中线精度比较传统方法中因三点是同一测站下直接放样的，可假设直接放样三点的横向贯通误差的中误差为m1=m2=m3=m直,横向误差引起的方位角偏差a12、a23、a13可按下式估算，如图2所示：有， tan（a12）= 同理有，tan（a23）= tan（a13）=。又因a12，a23、a13是小角，根据小角近似公式有a12= tan（a12）=，a23= tan（a23）=，a13=

8、tan（a13）=。激光束过三点，在不考虑照准误差的情况下，其方位角为a12，a23、a13的平均数。即a激=。设=12 =23= ，有a激=。设测量光孔中心在横向贯通方向的中误差为m测，设归化法放样点在横向贯通方向的中误差为m归。同可估算激光束与设计方位角之间的偏差a新=。由图2和4.1、4.2分析知，新13=2，m测 m直，m归 m直，则 a新=，即a新a激。由上可知，新方法在中线放样的精度上高于传统方法。根据工程测量规范，三角高程测量可代替四等水准测量，且井下施测边长普遍较短，无需进行球气差改正的情况下，其精度可以满足巷道高程施工放样的要求。4、结语本文利用全站仪可相对于经纬测角,同时还可进行精确距离测量的功能，探讨了使用激光指向仪同时标定巷道中线和腰线的新方法。与传统方法相比，具有精度高、方便灵活的特点；在熟练操作后，可节约施测时间；用编制程序计算同时，还可得出窝面A点的进尺，不用再单独进行收尺，提高劳动效率；同时有助于新技术、新装备的功能的开发使用，