激光指向儀在綜掘工作面定向測量中的應(yīng)用

劉 建

（山東鑫國煤電有限責(zé)任公司，山東 肥城 271613）

激光指向儀在綜掘工作面定向測量中的應(yīng)用

劉 建

（山東鑫國煤電有限責(zé)任公司，山東 肥城 271613）

激光指向儀是利用方向性好、顏色單純、亮度高的激光束指示巷道掘進方向的光學(xué)儀器，指示巷道掘進方向有效率高、時間短等許多優(yōu)點,在巷道內(nèi)合理使用激光指向儀,能大大地提高巷道施工質(zhì)量和速度。

激光指向儀；定向測量；綜掘工作面

1 綜工作面概況

我公司3107工作面屬3Ⅰ層煤，煤層厚度為2.5m～3.5m，平均3.0m，直接頂為粉砂巖，厚度2.0m～4.0 m平均3m，出口長度566m，煤層走向大致為北西向，傾向北東向，平均傾角9°。施工工藝為沿3I層煤頂板施工，采用矩形斷面錨網(wǎng)帶、錨索聯(lián)合支護，巷道為矩形斷面。其荒斷面：荒寬×荒高=3.8m×3.3m；S荒=12.54m2，凈斷面：凈寬×凈高=3.6m×3.2m ；S荒=,11.52m2。采用EBZ-160型掘進機施工，掘進機的截割順序應(yīng)自下而上，呈倒“S”型切割。

2 設(shè)計方案的選擇

設(shè)計方案三種：眼睛延設(shè)中線法（描線法、拉線法）、經(jīng)緯儀延設(shè)中線、激光指向儀延設(shè)中線法。

3 設(shè)計方案對比

1）采用眼睛延設(shè)中線其特點是占用時間短但是精度低（延設(shè)過程中人為的出現(xiàn)2′-13′左右的夾角）因綜采工作面要求比較高，此方案不適合。

2）采用經(jīng)緯儀延設(shè)中線其特點是精度高但占用時間長影響綜掘掘進進度不利于采掘接續(xù)，此方案不適合。

3）采用激光指向儀延設(shè)中線其特點是與普通給向方法比較具有指向準確、給向效率高，節(jié)省人力和不占用掘進時間等優(yōu)點，此方案可行。

經(jīng)過比對采用激光指向儀給向，因為它兼顧了以上兩種方法的優(yōu)點，效果明顯，用在綜掘掘進巷道中激光儀給向是首選。

4 激光指向儀延設(shè)中線設(shè)計

1）用經(jīng)緯儀在巷道中標設(shè)一組中線點A、B、C三點,B、C兩點點間距以大于30m為宜,并在中線點垂球上標出腰線位置。

2）在A、B兩中線之間B點后5m左右處的頂板固定三根錨桿再將一塊帶有三個孔的三角鐵板安在錨桿上固定，將激光指向儀用螺栓安在鐵板上，根據(jù)A、B兩根中線調(diào)節(jié)指向儀大致處在中線位置上固定。

3）接通電源利用水平和上下調(diào)節(jié)鈕使光斑中心照準B、C兩中線點和腰線標志點上鎖緊儀器，這時激光指示的方向即為巷道掘進方向。

5 設(shè)計方案實施

以YBJ-600型礦用隔爆激光指向儀為例來說明設(shè)計方案的實施。

5.1 YBJ-600礦用激光指向儀技術(shù)參數(shù)

激光功率：≥10mw，工作距離：600m處中心光斑≤35mm（光斑大小可調(diào)），輸入電壓：127v、220v、36v、4.5v，光束調(diào)節(jié)范圍：水平±16°垂直±12°，水平位移調(diào)節(jié)：±25mm，垂直位移調(diào)節(jié)：依錨桿長度而定，防爆類型：隔爆型工作溫度-20℃～40℃，激光管工作電壓：DC3v，工作電流：≤70mA，儀器重量：2.7kg ，外形300×190×140(mm)。

5.2 準備工作

根據(jù)現(xiàn)場施工情況及本著即能穩(wěn)固可靠又能節(jié)約拆料為目的，特自制鋼板一塊規(guī)格為邊長×厚＝350mm×5mm的等邊三角形，并在三角鋼板的角鉆了3個圓孔（三個孔之間的尺寸為260mm此尺寸可根據(jù)三角鋼板的大小而定）,用于固定鋼板，并在鋼板上焊接了4根尺寸為L×Φ=300mm×12mm和間距尺寸為125mm×140mm的短錨桿雙螺母用于固定指向儀。

5.3 現(xiàn)場安裝工作

在3107工作面出口開門后50m用經(jīng)緯儀延設(shè)一組中線A、B、C三根中線（因沿導(dǎo)向?qū)泳蜻M因此未標設(shè)腰線），A、B相距10m左右,B、C相距大于30m，然后在B后約5m和AB連線處（此處巷道頂板比較穩(wěn)定）兩側(cè)和連線上用錨桿機各打一個深1.2m（此數(shù)據(jù)可根據(jù)巷道的凈高和錨桿長度確定）錨桿孔（三孔間的尺寸為：260mm此尺寸可根據(jù)鐵板的尺寸而定），打眼前進行了敲幫問頂，采用規(guī)格為：L×Φ=2200mm×20mm的螺紋鋼錨桿3根，每根錨桿注K 2340樹脂藥卷2塊，錨固力40kN／根(11MPa、125N.m），錨桿外露長度應(yīng)視巷道高低而定一般應(yīng)在500-1000mm,等注牢錨桿后，用雙螺栓固定好鋼板和指向儀，需要大幅度調(diào)整時，可采用松緊螺母上下來調(diào)節(jié)；調(diào)到儀器光束基本理想時，用微調(diào)機構(gòu)來實現(xiàn)高精度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時先用激光束中間照準B點的線繩微調(diào)儀器使激光束中間也同樣照到C點即調(diào)節(jié)完畢，調(diào)整完畢后將鎖緊螺母，該儀器便可正常使用。經(jīng)檢驗100m-150m偏離中線約±2.5cm左右，效果非常好。經(jīng)過實踐發(fā)現(xiàn)設(shè)計的鋼板還存在一個小問題，解決方案把在鋼板上焊接的四根短錨桿改成50mm長的長圓眼。

6 實施效果

3107工作面出口長度566m用激光指向儀方法延設(shè)4次。如果用經(jīng)緯儀、描線法或拉線法需用14次，采用激光指向儀后即提高了精度又節(jié)省人力物力提高掘進速度取得了較好的效果。由于激光指向儀的使用，3107出口中線無偏差使采煤不用增減綜采支架為礦井安全生產(chǎn)提供了可靠保障，為構(gòu)建和諧社會和建設(shè)平安礦區(qū)起到了重要的保障作用，社會效益十分明顯。

7 結(jié)論

由于激光指向儀的使用杜絕了巷道成型差的現(xiàn)象，即解決了因為局部超寬產(chǎn)生應(yīng)力集中問題而直接影響圍巖的穩(wěn)定性，又解決了由于欠挖而影響巷道的成型問題，以及嚴重影響工程質(zhì)量和產(chǎn)生重大安全隱患的問題。也大大減輕測量人員的工作強度，提高掘進效率，解決了綜采接續(xù)緊張的局面。

劉建（1970-），男，畢業(yè)于山東科技大學(xué)，現(xiàn)從事礦山測量技術(shù)工作。