淺析如何使用全站儀施工腰線及確定參數(shù)

邢建明，竇高偉

(潞安環(huán)能股份公司 常村煤礦，山西 長(zhǎng)治 046102)

1 全站儀施工腰線的方法及優(yōu)缺點(diǎn)

全站儀是通過(guò)將經(jīng)緯儀的角度測(cè)量、測(cè)距儀的距離測(cè)量以及電子計(jì)算機(jī)的自動(dòng)處理系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)角度(水平角和豎直角)和距離的測(cè)量。使用全站儀施工腰線有兩種方法[1]：①利用全站儀可以調(diào)整水平視線的功能，把全站儀當(dāng)成水準(zhǔn)儀使用進(jìn)行腰線施工，這一方法優(yōu)點(diǎn)是可以選擇有利的位置架設(shè)儀器，在需要同時(shí)施工中腰線時(shí)，省卻了拿水準(zhǔn)儀；缺點(diǎn)是全站儀比較沉重，下井耗費(fèi)人力比較多，不如水準(zhǔn)儀輕便，在只施工腰線時(shí)，還是水準(zhǔn)儀更為合適；②利用全站儀可以調(diào)整豎直角這一功能，在施工完中線后，直接調(diào)整出施工坡度，把腰線點(diǎn)布置在中線上，這一方法優(yōu)點(diǎn)是方便快捷，缺點(diǎn)是：①如果坡度較大，就無(wú)法布置在中線上；②線繩有彈性，在墜重物一段時(shí)間后或者所墜重物重量不一致情況下伸長(zhǎng)不一致，導(dǎo)致較大誤差，后期還得修正，所以在施工后需量取每一個(gè)腰線點(diǎn)距頂板的準(zhǔn)確距離，便于以后調(diào)整。另外，全站儀和水準(zhǔn)儀施工的腰線都可以進(jìn)行相互驗(yàn)證，既可以避免出現(xiàn)錯(cuò)誤，而且也可以節(jié)省人力資源，提高勞動(dòng)效率。

2 全站儀施工腰線應(yīng)用實(shí)例

2.1 全站儀在水平視線情況下腰線施工方法

由于井下巷道地形受限，尤其是剛開(kāi)口巷道，往往不能在最合適的位置架設(shè)儀器，需得把儀器架設(shè)到巷道外面，這就需要用到全站儀的水平視線這一功能。如圖1所示。

圖1 全站儀水平視線法

該測(cè)量方法的步驟為：①選擇好位置架設(shè)好全站儀，置豎直角90°-水平視線，開(kāi)啟激光；②先選取圖中A、B、C中任意一點(diǎn)作為基點(diǎn)(本文就以B點(diǎn)作為基點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明)，直接把腰線點(diǎn)標(biāo)定到中線上(標(biāo)定時(shí)要選好距頂板的距離和點(diǎn)號(hào)，不然會(huì)導(dǎo)致因坡度變化較大而無(wú)法在其它中線點(diǎn)上標(biāo)定腰線)；③旋轉(zhuǎn)全站儀，使照準(zhǔn)部對(duì)準(zhǔn)基點(diǎn)，準(zhǔn)確量取腰線點(diǎn)至激光的距離L(如圖2所示)；④分別量取圖1中L1、L2距離，根據(jù)所要施工坡度∠α，使用正切公式計(jì)算出調(diào)整的數(shù)據(jù)D1、D2，然后再加上或減去L，即可得到A、C點(diǎn)上腰線點(diǎn)位置(如圖2所示)； ⑤量取各個(gè)腰線點(diǎn)至頂?shù)装宓木嚯x。

圖2 腰線調(diào)整示意

在施工腰線過(guò)程中為了使腰線能更加準(zhǔn)確需要注意以下幾點(diǎn)：①要用十字絲準(zhǔn)確讀取卷尺上的數(shù)據(jù)，以取得更精確的L距離，才能施工出合格的坡度；②線繩下的吊墜要使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)吊墜(目前常村礦已經(jīng)在使用)以減小因線繩彈性引起的誤差。

2.2 全站儀調(diào)整豎直角情況下直接施工腰線方法

全站儀可以調(diào)整出0～360°的豎直角，這就方便了我們可以施工出任意角度的腰線。具體操作步驟如下：①全站儀對(duì)中整平施工完中線后，根據(jù)所要施工的坡度∠β，直接調(diào)整出∠β(正鏡時(shí)上坡90°-∠β，下坡90°+∠β，倒鏡相反)，開(kāi)啟激光(如圖3所示)；②在中線點(diǎn)上激光處標(biāo)定腰線點(diǎn)，標(biāo)定腰線點(diǎn)時(shí)要用十字絲準(zhǔn)確測(cè)定，以提高腰線點(diǎn)位置精度。③準(zhǔn)確量取各個(gè)腰線點(diǎn)距巷道頂板的距離，以便今后進(jìn)行腰線調(diào)整。

圖3 全站儀直接施工腰線方法示意

全站儀直接施工腰線的方法簡(jiǎn)便快捷，但是需要注意以下幾點(diǎn)：①因各中線點(diǎn)之間距離較遠(yuǎn)一般不宜施工較大坡度(大于10°)，如果坡度較大會(huì)造成后期架設(shè)激光距底板過(guò)低，給隊(duì)組井下施工造成不必要的困難；②中線點(diǎn)要布置距離工作面較近的位置，避免腰線無(wú)法使用。

3 腰線參數(shù)的確定方法

腰線施工時(shí)確定腰線的坡度往往比較簡(jiǎn)單，就是根據(jù)兩端的高程差及兩端點(diǎn)之間的水平距離然后利用公式γ=arctan(△h/S) 計(jì)算出坡度即可施工。

但是有時(shí)候腰線距頂?shù)装宓木嚯x因?yàn)槊绊敾蛘叩装宥延写罅康拿簠s往往不好確定而出現(xiàn)錯(cuò)誤，接下來(lái)我將闡述一下確定方法-用理論高程值減去腰線點(diǎn)對(duì)應(yīng)高程這一計(jì)算方法來(lái)確定，以供大家參考。

第一步，先按照兩端實(shí)測(cè)的高程和平距繪制出巷道理論剖面圖(如圖4所示)，根據(jù)這一剖面圖可以很容易計(jì)算出圖中任意一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的巷道頂?shù)装宓母叱讨导蠢碚撝担?/p>

圖4 巷道理論剖面

Hi=H1±Si×tanγ

(1)

式中：Hi為巷道某一點(diǎn)的高程理論值；Si為腰線起點(diǎn)到某一點(diǎn)之間的平距；γ為腰線對(duì)應(yīng)的坡度。

第二步，用全站儀實(shí)測(cè)出每個(gè)腰線點(diǎn)對(duì)應(yīng)的高程值，然后用該點(diǎn)的實(shí)測(cè)高程和對(duì)應(yīng)的理論值做差值即理論計(jì)算值，即可得出腰線對(duì)應(yīng)頂?shù)装宓木嚯x-腰線施工參數(shù)(如圖5所示)。

圖5 腰線施工參數(shù)

根據(jù)這一方法，我們可以直接且準(zhǔn)確確定腰線施工參數(shù)而不受巷道地形的困擾得出錯(cuò)誤的施工參數(shù)。同時(shí)，我們也可以根據(jù)量取的腰線距頂板的實(shí)際數(shù)值直觀了解巷道的大致輪廓，再和理論值做比較就可以確定巷道掘進(jìn)的偏差值，進(jìn)而指導(dǎo)巷道準(zhǔn)確施工，更有利于指導(dǎo)生產(chǎn)作業(yè)。

4 結(jié) 語(yǔ)

在礦山井下測(cè)量工作中，全站儀的應(yīng)用完全改變了傳統(tǒng)的測(cè)量工作方式。我們應(yīng)該努力學(xué)習(xí)并利用好全站儀的各項(xiàng)功能，這可以給井下測(cè)量帶來(lái)很多便捷，提高工作效率。