趙鵬輝

摘要：文章基于全站儀在礦山井下測量的應用，敘述了偽傾角法標定傾斜巷道腰線的改進方法，對于指導大紅山銅礦井下緩傾斜礦體開采及傾斜巷道工程施工、提高技術管理水平及工作效率有著積極現實的意義。

關鍵詞：全站儀；傾斜巷道；偽傾角；腰線

中圖分類號：TD175 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）17-0080-03

1 概述

大紅山銅礦屬緩傾斜礦體，為實現科學合理開采和安全生產技術管理需要，施工建設了大量的井巷工程，有傾斜巷道、水平巷道、斜井、豎井等巷道工程，其中工程最多、工程量最大、施工最困難的當屬傾斜巷道工程。經過統(tǒng)計，建礦以來已施工建設了500多公里的巷道工程，其中90%以上是傾斜巷道工程。因此，傾斜巷道工程在大紅山銅礦采礦工程施工中具有極其重要的地位，起著重要的作用，必須加強施工管理，加強技術管理和指導。

施工測量是巷道施工不可缺少的技術工作環(huán)節(jié)，主要承擔了中線、腰線的標定工作，是施工的主要技術依據。在巷道施工中，腰線標定工作是必不可少的，它既控制了巷道的施工坡度，又控制了巷道施工的高程，施工的正確與否決定著相鄰工程的安全和開采損失的大小。

面對各種施工巷道，測量標定腰線有多種技術方法，在平巷中，根據巷道使用的重要程度，可用坡度規(guī)、連通水準管、水準儀、全站儀等加以水平線法測量方案進行測量標定，但對于坡度大于8°的傾斜巷道來說就很難適應或應用了，坡度規(guī)雖然可用，但精度不高不宜長距離延伸腰線而受到限制，因此，只有偽傾角法標定腰線的應用才能發(fā)揮優(yōu)勢。

2 解決問題及技術路線

偽傾角標定腰線時，雖然不必測量距離，但計算及操作仍然相對要復雜、現場占用時間太多、效率低下等一直是測量需要解決的問題，所以改進和簡化操作一直是測量努力的方向和期待。隨著高端全站儀（徠卡STP1202全站儀，測角精度2"，IR模式下測距標稱精度1+1.5ppm，RL模式下測距標稱精度2+2ppm）在大紅山銅礦井下測量的使用，因此，可應用免棱鏡（RL）加測距離的方法，使其技術改進，從而帶來了一些操作便利。

3 偽傾角標量腰線及改進原理

如圖1所示，BE為傾斜巷道中線和傾斜方向，其傾角為δ，ED垂直于EB，點D在巷道幫上，與點E等高。因水平距離BD'大于BE'，故BD線的偽傾角γ小于真傾角δ。用偽傾角γ標定腰線點D，必須求出其角值。從圖1可知：

由上式可知，巷道坡度δ為設計坡度已知，轉角α為待定腰線點與巷道中心線的水平夾角用儀器直接測得，因此可計算得待定腰線點D的傾角，即偽傾角γ角的大小。

圖1

通常設計腰線是巷道底板上1m，這個常數大家都容易記，使用過程中不容易出錯。而偽傾角法只是測出待定腰線點（圖中D點）與巷道中心線的水平夾角α，因此不能直接放在設計腰線上，與設計腰線存在一定的差值，巷道掘進作業(yè)人員使用起來不方便，因為它不是1m的常數，容易因記錯而使巷道打高或打低。現通過全站儀加測BD邊長、待定腰線點D的傾角及相關要素計算即可方便地將腰線放到設計腰線上，方便巷道掘進作業(yè)人員使用，避免因記錯出現問題。

4 全站儀標定腰線操作方法

全站儀直接標定腰線的方法主要操作步驟如下（如圖2所示）：

圖2

準備好將要施測巷道的相關數據，如巷道設計坡度、導線點（儀器立站點）的高程及導線點處的設計腰線高程。因此巷道的設計坡度δ已知，儀器立站點B為已知導線點，高程ZB已知，B點處設計腰線ZB腰可在室內通過計算求出，因此已知，BE"為傾斜巷道中心線和傾斜方向，其傾角為δ，E"D"垂直巷道中心線BE″。

在要標定腰線的位置先選點D，用紅漆做上記號，紅漆不能點得太大，D點位置幫上應平整，還應大致選在腰線附近。

在B點架設全站儀，架設好后將儀器對準巷道中心線方向，測出中心線至D點的水平角α，D點的傾角γ。

用鋼尺量取儀高i，B至D點的距離BD。

計算D點的高程ZD：

DD'=BD×sinγ

ZD=ZB+i+DD'

注意：當用下對點時，儀高i為正，用上對點時，儀高i為負。當所標定的巷道為上坡時DD'為正，下坡時DD'

為負。

現需求出D點處的腰線高程ZD腰（為了敘述方便及圖形簡便，假定圖二中AD"就是設計腰線，ZD腰即是圖中A點，ZB腰即是圖中D"），必須計算出過D點與巷道方向鉛垂面到儀器點的水平距離，即BE'，由于BD是斜距，不能直接算出BE'，也就不能算出D'D"，需分步解算，注E"點與D"點等高，方法如下：

BD'=BD×cosγ

BE'=BD'×cosα

E'E"=BE'×tgδ

因為E'E"=D'D"

所以ZD腰=ZB腰+E'E"

當所標定的巷道為上坡時E'E"為正，下坡時E'E"為負。

實際標定過程中，D點并不在設計腰線上（如圖2中，D點在設計腰線上方）都存在一定的差值，即DD"，巷道掘進作業(yè)人員使用起來不方便，容易出錯，因此要把它剛好放到設計腰線上（距底板1m的位置，即D"點）才好使用，所以要經過二次調整，方法如下：

先算出D點高程與設計腰線高程的差值b（圖2中的DD"）。

b=ZD腰-ZD

然后在D點位置用鋼尺向上或向下量取b得D"點，并再次用紅漆做記號，量取時視線要與巷道垂直，鋼尺要保證

鉛垂。當b為正值時，向上量取，b為負值時，向下量取。

再次將全站儀對準D"點，重新測出D"與巷道中心線的水平角α'，D"點的傾角γ'，距離BD"，用上面所述的計算方法再次計算出D"點的高程，就可以將D"放到設計腰線上。

用同樣方法便可通過全站儀指引在巷道兩幫用水泥各埋兩個點鉤在設計腰線上，然后用細線將左右兩幫的點鉤聯接，就可以像看中線一樣把腰線描到迎頭上。埋設腰線時注意幫上同側的兩個點距離不能太近，使用時細線一定要拉緊。

5 結語

偽傾角改進法標定傾斜巷道施工腰線是可行可靠的方法，精度能保證，每次腰線延伸距離長，能滿足現場施工指導及技術要求。

通過全站儀的一些功能便利加入方案開展標定，一定程度上簡化了操作，對于大紅山銅礦來說，由于傾斜巷道較多，開展此項工作有利于工程施工指導，能提高整體工作效率。

現場操作是團隊作業(yè)過程，熟練掌握計算和操作，及時現場放樣，對正確指導工程施工生產，提高團隊技術業(yè)務能力都有積極現實意義。

參考文獻

[1] 李蘭勛.礦山測量[M].武漢：中國地質大學出版社，1990.

[2] 羅時恒.地形測量學[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1985.