全站仪标定倾斜巷道腰线的探讨

赵鹏辉

摘要：文章基于全站仪在矿山井下测量的应用，叙述了伪倾角法标定倾斜巷道腰线的改进方法，对于指导大红山铜矿井下缓倾斜矿体开采及倾斜巷道工程施工、提高技术管理水平及工作效率有着积极现实的意义。

关键词：全站仪；倾斜巷道；伪倾角；腰线

中图分类号：TD175 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）17-0080-03

1 概述

大红山铜矿属缓倾斜矿体，为实现科学合理开采和安全生产技术管理需要，施工建设了大量的井巷工程，有倾斜巷道、水平巷道、斜井、竖井等巷道工程，其中工程最多、工程量最大、施工最困难的当属倾斜巷道工程。经过统计，建矿以来已施工建设了500多公里的巷道工程，其中90%以上是倾斜巷道工程。因此，倾斜巷道工程在大红山铜矿采矿工程施工中具有极其重要的地位，起着重要的作用，必须加强施工管理，加强技术管理和指导。

施工测量是巷道施工不可缺少的技术工作环节，主要承担了中线、腰线的标定工作，是施工的主要技术依据。在巷道施工中，腰线标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，施工的正确与否决定着相邻工程的安全和开采损失的大小。

面对各种施工巷道，测量标定腰线有多种技术方法，在平巷中，根据巷道使用的重要程度，可用坡度规、连通水准管、水准仪、全站仪等加以水平线法测量方案进行测量标定，但对于坡度大于8°的倾斜巷道来说就很难适应或应用了，坡度规虽然可用，但精度不高不宜长距离延伸腰线而受到限制，因此，只有伪倾角法标定腰线的应用才能发挥优势。

2 解决问题及技术路线

伪倾角标定腰线时，虽然不必测量距离，但计算及操作仍然相对要复杂、现场占用时间太多、效率低下等一直是测量需要解决的问题，所以改进和简化操作一直是测量努力的方向和期待。随着高端全站仪（徕卡STP1202全站仪，测角精度2"，IR模式下测距标称精度1+1.5ppm，RL模式下测距标称精度2+2ppm）在大红山铜矿井下测量的使用，因此，可应用免棱镜（RL）加测距离的方法，使其技术改进，从而带来了一些操作便利。

3 伪倾角标量腰线及改进原理

如图1所示，BE为倾斜巷道中线和倾斜方向，其倾角为δ，ED垂直于EB，点D在巷道帮上，与点E等高。因水平距离BD'大于BE'，故BD线的伪倾角γ小于真倾角δ。用伪倾角γ标定腰线点D，必须求出其角值。从图1可知：

由上式可知，巷道坡度δ为设计坡度已知，转角α为待定腰线点与巷道中心线的水平夹角用仪器直接测得，因此可计算得待定腰线点D的倾角，即伪倾角γ角的大小。

图1

通常设计腰线是巷道底板上1m，这个常数大家都容易记，使用过程中不容易出错。而伪倾角法只是测出待定腰线点（图中D点）与巷道中心线的水平夹角α，因此不能直接放在设计腰线上，与设计腰线存在一定的差值，巷道掘进作业人员使用起来不方便，因为它不是1m的常数，容易因记错而使巷道打高或打低。现通过全站仪加测BD边长、待定腰线点D的倾角及相关要素计算即可方便地将腰线放到设计腰线上，方便巷道掘进作业人员使用，避免因记错出现问题。

4 全站仪标定腰线操作方法

全站仪直接标定腰线的方法主要操作步骤如下（如图2所示）：

图2

准备好将要施测巷道的相关数据，如巷道设计坡度、导线点（仪器立站点）的高程及导线点处的设计腰线高程。因此巷道的设计坡度δ已知，仪器立站点B为已知导线点，高程ZB已知，B点处设计腰线ZB腰可在室内通过计算求出，因此已知，BE"为倾斜巷道中心线和倾斜方向，其倾角为δ，E"D"垂直巷道中心线BE″。

在要标定腰线的位置先选点D，用红漆做上记号，红漆不能点得太大，D点位置帮上应平整，还应大致选在腰线附近。

在B点架设全站仪，架设好后将仪器对准巷道中心线方向，测出中心线至D点的水平角α，D点的倾角γ。

用钢尺量取仪高i，B至D点的距离BD。

计算D点的高程ZD：

DD'=BD×sinγ

ZD=ZB+i+DD'

注意：当用下对点时，仪高i为正，用上对点时，仪高i为负。当所标定的巷道为上坡时DD'为正，下坡时DD'

为负。

现需求出D点处的腰线高程ZD腰（为了叙述方便及图形简便，假定图二中AD"就是设计腰线，ZD腰即是图中A点，ZB腰即是图中D"），必须计算出过D点与巷道方向铅垂面到仪器点的水平距离，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"点与D"点等高，方法如下：

BD'=BD×cosγ

BE'=BD'×cosα

E'E"=BE'×tgδ

因为E'E"=D'D"

所以ZD腰=ZB腰+E'E"

当所标定的巷道为上坡时E'E"为正，下坡时E'E"为负。

实际标定过程中，D点并不在设计腰线上（如图2中，D点在设计腰线上方）都存在一定的差值，即DD"，巷道掘进作业人员使用起来不方便，容易出错，因此要把它刚好放到设计腰线上（距底板1m的位置，即D"点）才好使用，所以要经过二次调整，方法如下：

先算出D点高程与设计腰线高程的差值b（图2中的DD"）。

b=ZD腰-ZD

然后在D点位置用钢尺向上或向下量取b得D"点，并再次用红漆做记号，量取时视线要与巷道垂直，钢尺要保证

铅垂。当b为正值时，向上量取，b为负值时，向下量取。

再次将全站仪对准D"点，重新测出D"与巷道中心线的水平角α'，D"点的倾角γ'，距离BD"，用上面所述的计算方法再次计算出D"点的高程，就可以将D"放到设计腰线上。

用同样方法便可通过全站仪指引在巷道两帮用水泥各埋两个点钩在设计腰线上，然后用细线将左右两帮的点钩联接，就可以像看中线一样把腰线描到迎头上。埋设腰线时注意帮上同侧的两个点距离不能太近，使用时细线一定要拉紧。

5 结语

伪倾角改进法标定倾斜巷道施工腰线是可行可靠的方法，精度能保证，每次腰线延伸距离长，能满足现场施工指导及技术要求。

通过全站仪的一些功能便利加入方案开展标定，一定程度上简化了操作，对于大红山铜矿来说，由于倾斜巷道较多，开展此项工作有利于工程施工指导，能提高整体工作效率。

现场操作是团队作业过程，熟练掌握计算和操作，及时现场放样，对正确指导工程施工生产，提高团队技术业务能力都有积极现实意义。

参考文献

[1] 李兰勋.矿山测量[M].武汉：中国地质大学出版社，1990.

[2] 罗时恒.地形测量学[M].北京：冶金工业出版社，1985.