坡度尺在康家湾矿的应用

王仕平,唐德元

(湖南水口山有色金属集团有限公司康家湾矿， 湖南 常宁市 421513)

坡度尺在康家湾矿的应用

王仕平,唐德元

(湖南水口山有色金属集团有限公司康家湾矿， 湖南 常宁市 421513)

叙述了坡度尺的具体制作和使用方法，对坡度尺引起腰线的偏差作了分析，并进行了验证。其目的是掌握坡度尺引起腰线偏差的主要因素。从而正确地使用坡度尺，更好的指导工程施工。

坡度尺;腰线;误差

斜井腰线的标定方法，通常有经纬仪伪倾角法和半圆仪标定法。这两种方法各有利弊。为了使井巷腰线标定简便，但又不失设计要求，自行加工了坡度尺。用以标定井巷腰线，以指导井巷工程施工。

1 坡度尺的制作与使用

(1) 坡度尺的制作。用一根加工平直而不易变形的杉木条，其长度为1800 mm，宽为45 mm，厚为15 mm；将与挂罗盘配套的半圆器铆于木条上。铆固时事先用检校好的水准仪在光滑的墙面上标定一水平线，让木条尺边重合于水平线，当放在木条上的半圆器锤球线与0刻度严格重合时，方可铆固。铆固后的坡度尺必须满足尺边、垂直于半圆器0刻划线的条件。

(2) 坡度尺的使用。标定巷道腰线时，一人持尺让锤球线切到所要标定的角度值上，另外一人紧靠尺边划线(点)。这样，一尺接着一尺向前推进。

2 坡度尺标定的误差分析

由于坡度尺是一种简单的测量工具，相对于经纬仪和水准仪来说，其误差固然要大。下面对坡度尺标定腰线引起的误差进行分析。

(1) 制作误差(m1)。一般坡度尺按检校水准仪的水平线进行制作时，其误差是较小的，可忽略不计。当坡度尺出现制作误差时，则会引起系统误差，必须加以调正或用修正系数的办法来消除。

(2) 半圆器刻划误差(m2)。半圆器刻划不均匀的误差，相对读数误差要小很多，可以忽略不计。

(3) 锤球线摆动误差(m3)。锤球线摆动有两种情况：一种是风引起的锤球线摆动，这时，可停送风机或采取挡风措施；另一种是锤球线自由摆动，可用手稳定锤球后，方可标划腰线。

(4) 读数线量误差(m4)。用锤球线读出标定角值时，因锤球线较粗，不可避免地产生倾角读数误差。倾角读数误差引起的腰线误差，称为读数线量误差。读数线量误差如下：

因锤球线直径φ=0.5 mm，那么，估读时不会超过线径的一半，即φ/2=0.25 mm。又因为坡度尺半圆器上每度的格宽为1.5 mm，于是，读数误差为0.25/1.5=1/6格值，故取1/5格值(每一格值为60′，含3600″)，即倾角读数误差Δ″为720″。因此，每尺读数线量误差m4=±7 mm。

(5) 转接误差(m5)。标定腰线时因下一尺段起端连接上一尺段终端会引起接尺误差，称之为连接误差。由于连接误差不能用一个理论公式计算出来，根据经验，即m5=±7 mm。此项误差纯属偶然性，故亦称偶然误差。

(6) 给点误差(m6)。掘进后的巷道侧帮是凹凸不平的，一般凹凸处相差100～300 mm，个别达400～500 mm,这就存在给点的问题，即用肉眼瞄准尺边在巷道侧帮用油漆给点。于是，产生了给点误差。一般给点误差不会超过15 mm，考虑到给点用笔(7号排笔)较粗，故取给点误差m6为20 mm。

(7) 偏向误差(m7)。若用坡度尺紧靠巷道侧帮标定腰线时，就会导致坡度尺与巷道方向不平行，因而产生一个偏向误差Δd。于是，把坡度尺与巷道方向线不平行而引起的腰线误差称为偏向误差。有时较大，有时基本一致，根据经验，平均取偏距为200 mm。通常，偏向误差随着偏距、坡度的增大而增大。此项误差恒为正值，对腰线的影响呈现系统性，称为系统误差。

通过上述分析，可以得出每一尺段的偶然误差影响和系统误差影响值。

(1) 每一尺段偶然误差(m尺偶)可由式(1)确定：

(1)

(2) 每一尺段系统误差(m尺系)仅有上述第7项，即：

m尺系=m7

(2)

每一尺段的偶然误差和系统误差求出后，可进行腰线误差的预计。现就根据误差传授定律，推导出腰线总误差公式：

(1) 偶然误差(m偶)：

(3)

(4)

(2) 系统误差(m系)：

m系=m尺系1+m尺系2+……+m尺系n

(5)

当m尺系1=m尺系2=……=m尺系n=m尺系时，则

m系=n·m尺系

(6)

(3) 腰线总误差(m总)：

(7)

(4) 腰线2倍总误差：

m=2m总

(8)

(5) 腰线允许偏差：一般斜井规格为2 m×2 m，故取1/2巷高为次要斜井允许值，取1/4巷高为主要斜井允许值，则：

m次(允)=±2/2=±1 m

m主(允)=±2/4=±0.5 m

3 应用实践

为了检验坡度尺标定巷道腰线的可靠性。对4，5，8中段的施工斜井，采用经纬仪水准仪对其腰线终点进行了测定。其偏差值见表1。

从表1中可以看出，坡度尺标定巷道腰线是可靠的，且实际偏差值与误差预计值基本接近。

这又证明，在误差分析中，某些参数的取定也是比较切合实际的。

4 实用范围

实践证明，坡度尺既适用于斜井，也适用于平巷；既适于次要巷道，也适用于主要巷道。其应用范围可归纳为以下几点：

表1 巷道腰线终点偏差值

(1) 适于指导坡度为30°、长为110 m，以及坡度小于25°、长为150 m以下的次要巷道的施工；

(2) 可指导坡度小于20°、长为100 m，以及坡度小于10°、长为150 m的主要巷道的施工。

(3) 如果每隔60 m左右，采用经纬仪或水准仪调整其误差，那么任意长度主次巷道的施工均可适应。

5 结 论

通过实际应用和误差分析，可以得出以下结论：

(1) 坡度尺制作简单，重量轻，携带方便。

(2) 使用方便，干扰小，精度符合施工要求。

(3) 当接尺给点选在巷道侧帮凸出位置时，只要油漆线划得扁平，其接尺给点给点误差不会超过5 mm。

(4) 各项误差中，坡度尺的给点误差最大，应尽量选在巷道侧帮凸出位置给点。

(5) 坡度尺偏向误差随着偏距和巷道坡度的增大而增大。在标定巷道腰线时，可根据巷道和巷道侧帮实际情况，用加改正数的办法，减少其偏向误差。

[1]《金属矿山测量手册》编委会，金属矿山测量手册[M].长沙:湖南科学技术出版社，1995.

[2]中国矿业学院测量教研室编，矿山测量学[M].北京:煤炭工业出版社，1979.

2014-05-09)

王仕平(1977-)，男，衡阳市衡阳县人，工程师，主要研究工程测量技术,Email:54506722@qq.com。