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    曲線巷道的中線技術(shù)探析

    2014-09-01 00:55:54鄧紹師

    鄧紹師

    摘要:曲線巷道施工中,一般情況下根據(jù)巷道施工進(jìn)度,在適當(dāng)?shù)臅r間提交要線申請,由地測隊實施現(xiàn)場給定巷道曲線段方位及腰線。往往出現(xiàn)要線時間不宜掌握,不是早就是晚,早了不能很好的滿足施工需求,晚了施工方位易出現(xiàn)偏差,甚至造成工程損失,巷道成型差。如何通過技術(shù)措施,在適當(dāng)?shù)臅r候采用一項簡單易行、易于掌握、易于操作的方法,保證施工作業(yè)正常進(jìn)行,不出現(xiàn)偏差,是我們面臨的一個問題。標(biāo)設(shè)曲線巷道的中線方法-短弦法,可以較好的解決現(xiàn)場問題,使得現(xiàn)場人員能夠很快掌握、操作,應(yīng)用變得較為簡單,可以將弦長等事先設(shè)計出來,現(xiàn)場靈活運(yùn)用。

    關(guān)鍵詞:短弧法 快速施工 容易掌握 容易施工

    1 短弧法解決曲線巷道施工問題

    平煤股份二礦庚20-31010機(jī)巷片盤工作面,位于三水平庚一采區(qū)上部,西到三水平庚一軌道上山,東到庚組邊界,南臨二水平庚三采區(qū),北到庚20-31010泄水巷。庚20-31010機(jī)巷片盤巷道總工程量192.5m,其中有一拐曲線段21.991m(R=12m,α=105°)施工。一般情況下根據(jù)巷道施工進(jìn)度,在適當(dāng)?shù)臅r間提交要線申請,由地測隊實施現(xiàn)場給定巷道曲線段方位及腰線。往往出現(xiàn)要線時間不宜掌握,不是早就是晚,早了不能很好的滿足施工需求,晚了施工方位易出現(xiàn)偏差,甚至造成工程損失,巷道成型差。如何通過技術(shù)措施,在適當(dāng)?shù)臅r候采用一項簡單易行、易于掌握、易于操作的方法,保證施工作業(yè)正常進(jìn)行,不出現(xiàn)偏差,是我們面臨的一個問題。標(biāo)設(shè)曲線巷道的中線方法-短弦法,可以較好的解決現(xiàn)場問題,使得現(xiàn)場人員能夠很快掌握、操作,應(yīng)用變得較為簡單,可以將弦長等事先設(shè)計出來,現(xiàn)場靈活運(yùn)用。

    2 詳細(xì)科學(xué)技術(shù)內(nèi)容(技術(shù)原理、關(guān)鍵、技術(shù)方案和主要指標(biāo))

    2.1 技術(shù)原理 井下運(yùn)輸巷道轉(zhuǎn)彎處或巷道分岔處都有一段曲線巷道。曲線巷道中心線是一條平面曲線。井下曲線均為圓曲線,其半徑通常在6-12m之間(一般根據(jù)礦車行駛速度和礦車軸距等因素設(shè)定)。設(shè)計曲線巷道時,會準(zhǔn)確給定巷道起點、終點、曲線半徑、轉(zhuǎn)角(曲線中心角)等參數(shù)。曲線巷道中彎曲的中線不能像直線巷道一樣直接標(biāo)出,只能在一定范圍內(nèi)以直代曲,即用分段的弦線代替分段的圓弧線,用內(nèi)接折線來代替整個圓曲線,巷道掘金方向須通過弦線來提示,因此弦線必須實地標(biāo)設(shè)。

    2.2 技術(shù)方案

    現(xiàn)場依托地測單位使用經(jīng)緯儀在適當(dāng)?shù)臅r間即掘進(jìn)工作面施工至預(yù)設(shè)位置放線,關(guān)鍵問題是時間不好把握,施工進(jìn)度不到預(yù)設(shè)位置不能給線,施工進(jìn)度超過預(yù)設(shè)位置施工隊不能掌握正確方位,只有施工進(jìn)度位置與預(yù)設(shè)位置在一定范圍相近時,才能較好實施。然后施工單位在地測單位給定的線點及方位制作曲線段放大圖再進(jìn)行現(xiàn)場施工。各項工作銜接不匹配,影響施工進(jìn)度。

    短弦法。短弦法特點是弦比較短,故可用線交會法標(biāo)設(shè)(圖1)。計算標(biāo)設(shè)要素:

    先設(shè)定弦線長度l,轉(zhuǎn)折點能少則少,以便于施工。

    已知曲線始點A,終點B,曲線半徑R,中心角α?,F(xiàn)采用等分曲線中心角的弦線法對標(biāo)設(shè)要素進(jìn)行計算。將曲線段所對中心角α分為n等分。則可利用式(1)計算每等分對應(yīng)的弦長:l=2Rsin 式(1)

    根據(jù)圖1提示的信息,可通過式(2)計算起點A與終點B處的轉(zhuǎn)向角:βA=βB=180°+ 式(2)

    中間各弦交點處的轉(zhuǎn)向角通過式(3)計得:

    β1=β2=180°+ 式(3)

    在轉(zhuǎn)向角小于180°的情況下,即從終點B向起點A掘進(jìn)時,上述各轉(zhuǎn)向角(左角)相應(yīng)為:

    180°- 和180°- 式(4)

    所以已知圓心角α,曲線半徑R。假設(shè)弦的個數(shù)為n,則弦長l與d為:l=2Rsin d= 式(5)

    實地標(biāo)設(shè)時,先標(biāo)設(shè)起點A點,再從起點A開始順沿中線方向向后丈量距離2l標(biāo)設(shè)點P。將A點和P設(shè)為圓心,以2l和d為半徑,通過線交會法設(shè)定點1′。1′A即為第一弦掘進(jìn)方向。當(dāng)巷道掘進(jìn)至點1,沿1A的方向從起點A開始對弦長 進(jìn)行丈量并標(biāo)定點2,繼而將2、1視為圓心,以d、l為半徑,通過線交會法標(biāo)定點2′,2′1即為第二弦掘進(jìn)方向。以此類推。

    2.3 應(yīng)用方案

    等弦的標(biāo)定法(15等分)

    ①標(biāo)定要素的確定。曲線巷道,始點為A點,終點為B點,半徑R=12000mm,中心角α=105°。

    將曲線分為n=15等分,則每弦所對圓心角為:

    α/n=105°/15=7°,

    弦長為Kp=2Rsin(α/2n)=2×12000sin(105°/2×15)=1465.164mm=1500mm;

    起點A和終點B處的轉(zhuǎn)角為βA=βB=180°+(α/2n)=180°+(105°/2×15)=183.5°;

    中間各弦交點處的轉(zhuǎn)角為β1=β2=βn=180°+(α/n)=180°+(105°/15)=187°。

    ②標(biāo)定方法。當(dāng)巷道從點M掘進(jìn)至點A并標(biāo)設(shè)核點后,為給出A1方向,可從點A開始沿AM方向量取L=2m得到點P,以點A、P為圓心,以L、dA為半徑,通過線交法交點1′,其中:dA=2×Lsin =2×2000sin( )

    =122.154mm=122mm

    γA=βA-180°=183.5°-180°=3.5°

    將1′點在頂板上固定,則1′A即為A1弦的方向,待掘進(jìn)到1點后,按弦長定出1點,再按同樣方法標(biāo)設(shè)出1-2的方向,此時d1=2×Lsin =2×2000sin( )=244.194mm

    =244mm

    γ1=β1-180°=187°-180°=7°

    2-3、3-4、……依上述類推。

    等弦的標(biāo)定法(5等分)

    ①標(biāo)定要素的確定。曲線巷道,始點為A點,終點為B點,半徑R=12000mm,中心角α=105°。endprint

    將曲線分為n=5等分,則每弦所對圓心角為

    α/n=105°/5=21°, 弦長為:

    Kp=2Rsin(α/2n)=2×12000sin(105°/2×5)

    =4373.652mm=4373mm;

    起點A和終點B處的轉(zhuǎn)角為βA=βB=180°+(α/

    2n)=180°+(105°/2×5)=190.5°;

    中間各弦交點處的轉(zhuǎn)角為β1=β2=βn=180°+(α/

    n)=180°+(105°/5)=201°。

    ②標(biāo)定方法。當(dāng)巷道由M點掘進(jìn)至點A并標(biāo)設(shè)核點后,為給出A1方向,可從A點沿AM方向量取L=2m得到P點,以A點、P點為圓心并分別以L和dA為半徑,用線交法交1′點,其中 dA=2×Lsin =2×2000sin( )=366.006mm=366mm

    γA=βB-180°=190.5°-180°=10.5°

    將1′點在頂板上固定,則1′A即為A1弦的方向,待掘進(jìn)到1點后,按弦長定出1點,再按同樣方法標(biāo)設(shè)出1-2的方向,此時d1=2×Lsin =2×2000sin( )

    =728.942mm=729mm

    γ1=β1-180°=201°-180°=21°

    2-3、3-4、……依上述類推。

    等弦的標(biāo)定法(2等分)

    ①標(biāo)定要素的確定。曲線巷道,始點為A點,終點為B點,半徑R=12000mm,中心角α=105°。

    將曲線分為n=2等分,則每弦所對圓心角為:

    α/n=105°/2=52.5°,

    弦長為Kp=2Rsin(α/2n)=2×12000sin(105°/2×2)

    =10614.928mm=10614mm;

    起點A和終點B處的轉(zhuǎn)角為βA=βB=180°+(α/

    2n)=180°+(105°/2×2)=206.25°;

    中間各弦交點處的轉(zhuǎn)角為β1=β2=βn=180°+(α/n)=1l80°+(105°/2)=232.5°。

    ②標(biāo)定方法。當(dāng)巷道由M點掘進(jìn)到A點并標(biāo)出核點后,為給出A1方向,可從A點沿AM方向量取L=2m得到P點,以A點、P點為圓心并分別以L和dA為半徑,用線交法交1′點,其中dA=2×Lsin =2×2000sin( ) =908.305mm=908mm

    γA=βB-180°=206.25°-180°=26.25°

    將1′點在頂板上固定,則1′A即為A1弦的方向,待掘進(jìn)到1點后,按弦長定出1點,再按同樣方法標(biāo)設(shè)出1-B的方向,此時d1=2×Lsin =2×2000sin( )

    =1769.154mm=1769mm

    γ1=β1-180°=232.5°-180°=52.5°。

    3 總結(jié)

    根據(jù)上述現(xiàn)場標(biāo)定方向,需選擇合適的弦長,即設(shè)定合適的等分?jǐn)?shù),方便現(xiàn)場施工,一般情況下選擇2等分或3等分。實際應(yīng)用采用2等分法。再根據(jù)2等分方案繪制曲線段施工控制放大圖。

    參考文獻(xiàn):

    [1]馮新頂.井下曲線巷道中線標(biāo)定方法的探討[J].科技信息(科學(xué)教研),2008(10).

    [2]何淑敏.淺談標(biāo)定曲線巷道中線的改進(jìn)方法[J].才智,2010(03).

    [3]張全武,李洪濤.用解析幾何方法精確計算曲線巷道的弦距[J].礦山測量,2007(04).endprint

    將曲線分為n=5等分,則每弦所對圓心角為

    α/n=105°/5=21°, 弦長為:

    Kp=2Rsin(α/2n)=2×12000sin(105°/2×5)

    =4373.652mm=4373mm;

    起點A和終點B處的轉(zhuǎn)角為βA=βB=180°+(α/

    2n)=180°+(105°/2×5)=190.5°;

    中間各弦交點處的轉(zhuǎn)角為β1=β2=βn=180°+(α/

    n)=180°+(105°/5)=201°。

    ②標(biāo)定方法。當(dāng)巷道由M點掘進(jìn)至點A并標(biāo)設(shè)核點后,為給出A1方向,可從A點沿AM方向量取L=2m得到P點,以A點、P點為圓心并分別以L和dA為半徑,用線交法交1′點,其中 dA=2×Lsin =2×2000sin( )=366.006mm=366mm

    γA=βB-180°=190.5°-180°=10.5°

    將1′點在頂板上固定,則1′A即為A1弦的方向,待掘進(jìn)到1點后,按弦長定出1點,再按同樣方法標(biāo)設(shè)出1-2的方向,此時d1=2×Lsin =2×2000sin( )

    =728.942mm=729mm

    γ1=β1-180°=201°-180°=21°

    2-3、3-4、……依上述類推。

    等弦的標(biāo)定法(2等分)

    ①標(biāo)定要素的確定。曲線巷道,始點為A點,終點為B點,半徑R=12000mm,中心角α=105°。

    將曲線分為n=2等分,則每弦所對圓心角為:

    α/n=105°/2=52.5°,

    弦長為Kp=2Rsin(α/2n)=2×12000sin(105°/2×2)

    =10614.928mm=10614mm;

    起點A和終點B處的轉(zhuǎn)角為βA=βB=180°+(α/

    2n)=180°+(105°/2×2)=206.25°;

    中間各弦交點處的轉(zhuǎn)角為β1=β2=βn=180°+(α/n)=1l80°+(105°/2)=232.5°。

    ②標(biāo)定方法。當(dāng)巷道由M點掘進(jìn)到A點并標(biāo)出核點后,為給出A1方向,可從A點沿AM方向量取L=2m得到P點,以A點、P點為圓心并分別以L和dA為半徑,用線交法交1′點,其中dA=2×Lsin =2×2000sin( ) =908.305mm=908mm

    γA=βB-180°=206.25°-180°=26.25°

    將1′點在頂板上固定,則1′A即為A1弦的方向,待掘進(jìn)到1點后,按弦長定出1點,再按同樣方法標(biāo)設(shè)出1-B的方向,此時d1=2×Lsin =2×2000sin( )

    =1769.154mm=1769mm

    γ1=β1-180°=232.5°-180°=52.5°。

    3 總結(jié)

    根據(jù)上述現(xiàn)場標(biāo)定方向,需選擇合適的弦長,即設(shè)定合適的等分?jǐn)?shù),方便現(xiàn)場施工,一般情況下選擇2等分或3等分。實際應(yīng)用采用2等分法。再根據(jù)2等分方案繪制曲線段施工控制放大圖。

    參考文獻(xiàn):

    [1]馮新頂.井下曲線巷道中線標(biāo)定方法的探討[J].科技信息(科學(xué)教研),2008(10).

    [2]何淑敏.淺談標(biāo)定曲線巷道中線的改進(jìn)方法[J].才智,2010(03).

    [3]張全武,李洪濤.用解析幾何方法精確計算曲線巷道的弦距[J].礦山測量,2007(04).endprint

    將曲線分為n=5等分,則每弦所對圓心角為

    α/n=105°/5=21°, 弦長為:

    Kp=2Rsin(α/2n)=2×12000sin(105°/2×5)

    =4373.652mm=4373mm;

    起點A和終點B處的轉(zhuǎn)角為βA=βB=180°+(α/

    2n)=180°+(105°/2×5)=190.5°;

    中間各弦交點處的轉(zhuǎn)角為β1=β2=βn=180°+(α/

    n)=180°+(105°/5)=201°。

    ②標(biāo)定方法。當(dāng)巷道由M點掘進(jìn)至點A并標(biāo)設(shè)核點后,為給出A1方向,可從A點沿AM方向量取L=2m得到P點,以A點、P點為圓心并分別以L和dA為半徑,用線交法交1′點,其中 dA=2×Lsin =2×2000sin( )=366.006mm=366mm

    γA=βB-180°=190.5°-180°=10.5°

    將1′點在頂板上固定,則1′A即為A1弦的方向,待掘進(jìn)到1點后,按弦長定出1點,再按同樣方法標(biāo)設(shè)出1-2的方向,此時d1=2×Lsin =2×2000sin( )

    =728.942mm=729mm

    γ1=β1-180°=201°-180°=21°

    2-3、3-4、……依上述類推。

    等弦的標(biāo)定法(2等分)

    ①標(biāo)定要素的確定。曲線巷道,始點為A點,終點為B點,半徑R=12000mm,中心角α=105°。

    將曲線分為n=2等分,則每弦所對圓心角為:

    α/n=105°/2=52.5°,

    弦長為Kp=2Rsin(α/2n)=2×12000sin(105°/2×2)

    =10614.928mm=10614mm;

    起點A和終點B處的轉(zhuǎn)角為βA=βB=180°+(α/

    2n)=180°+(105°/2×2)=206.25°;

    中間各弦交點處的轉(zhuǎn)角為β1=β2=βn=180°+(α/n)=1l80°+(105°/2)=232.5°。

    ②標(biāo)定方法。當(dāng)巷道由M點掘進(jìn)到A點并標(biāo)出核點后,為給出A1方向,可從A點沿AM方向量取L=2m得到P點,以A點、P點為圓心并分別以L和dA為半徑,用線交法交1′點,其中dA=2×Lsin =2×2000sin( ) =908.305mm=908mm

    γA=βB-180°=206.25°-180°=26.25°

    將1′點在頂板上固定,則1′A即為A1弦的方向,待掘進(jìn)到1點后,按弦長定出1點,再按同樣方法標(biāo)設(shè)出1-B的方向,此時d1=2×Lsin =2×2000sin( )

    =1769.154mm=1769mm

    γ1=β1-180°=232.5°-180°=52.5°。

    3 總結(jié)

    根據(jù)上述現(xiàn)場標(biāo)定方向,需選擇合適的弦長,即設(shè)定合適的等分?jǐn)?shù),方便現(xiàn)場施工,一般情況下選擇2等分或3等分。實際應(yīng)用采用2等分法。再根據(jù)2等分方案繪制曲線段施工控制放大圖。

    參考文獻(xiàn):

    [1]馮新頂.井下曲線巷道中線標(biāo)定方法的探討[J].科技信息(科學(xué)教研),2008(10).

    [2]何淑敏.淺談標(biāo)定曲線巷道中線的改進(jìn)方法[J].才智,2010(03).

    [3]張全武,李洪濤.用解析幾何方法精確計算曲線巷道的弦距[J].礦山測量,2007(04).endprint

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