某矿2306回风巷腰线标定方法探究

贺奇峰

(山西焦煤霍州煤电集团吕临能化有限公司庞庞塔煤矿， 山西 吕梁 033200)

1 前言

巷道的中腰线是决定巷道施工质量的关键因素之一，现阶段常用的中腰线标定法有伪倾角法、经纬线高程标定法、全站仪坐标法、垂线中转法等。这些方法在水平巷道中较为常用且精度较高，但对倾斜巷道，倾角达到3°以上，此时巷道内无法安置仪器，高程标定法或全站仪坐标法就会出现较大误差。因此需要对上述方法进行选择优化，寻找一种适合倾斜巷道腰线测定方法，提高巷道测量精度。

2 现场概况

某矿2306回风巷为该矿井第三个回采工作面的回风巷道，该巷道全长2 670.03m，煤层平均厚度7.6m、平均倾角为3°。煤层赋存稳定，煤层整体倾向向北。煤层含3～5层夹石，夹石稳定厚度0.10～1.1m。巷道沿煤层顶板掘进施工，其顶底板岩性见表1。

表1 顶底板岩性

3 方法分析

由于现场巷道条件复杂，需对以下3种腰线标定方法进行综合分析。

3.1 伪倾角法

伪倾角法是根据腰线标定位置和经纬仪安装位置的不同确定的一个理想倾角，并利用该倾角进行测算，误差更小。其基本原理如图1所示[1]。

图中BB1为经纬仪实际安装位置，A点为中线瞄准点，DECC1FF1为巷道顶、底板边缘点。实际测量时从B点后视A点，转动瞄准A，记为角δ；再分别从C点、F点后视A点并转动瞄准，记为角β和角α，其三者之间存在关系为

tanα=tanβ·tanδ

实际测量时便可根据实测角β和角δ来计算a，从而得到准确的腰线位置。

3.2 三角高程法

传统三角高程法的基本原理如图2所示。

图2 传统三角高程法实际巷道点分布图

该方法是根据已知A点和C点，通过AB两点的实测位置来计算腰线点到C点的位置，可在A点正下方安设全站仪，用全站仪直接测出AB两点之间的水平距离，然后分别量取仪器和棱镜的实际高度，从而测算出腰线点的实际位置[2]。

3.3 坐标法

坐标法是利用全站仪能够测量具体点坐标这一功能，将设备架设在巷道中线位置，利用假定坐标轴测定巷道长度和距中线的垂直距离。巷道控制点一般居中布置，因此只需测定棱镜所在位置的三维坐标，即可通过设计高程与实测高程的比较来确定腰线位置。

4 标定方案的选择

综合参考以上3种方法，伪倾角法必须有共线的三点，且三点走向与巷道倾向必须一致，条件较为苛刻；三角高程法是以水平面为基准，实测也是水平直线，在2306回风巷这种倾斜巷道中误差较大；坐标法是棱镜位置变动导致测量难度大，且后期数据处理较为繁琐，工作量大。

对比这3种方法的优缺点，最终选择将三角高程法和坐标法相结合，依据高程法的测量方法和坐标法的操作要求进行最终的腰线标定。

4.1 方案原理

在巷道任意点按照全站仪点位进行放样，分别对待测点的实际坐标和高程进行测量，然后将棱镜固定，测出棱镜的坐标和高程，再将当前坐标高程与待放样点坐标高程进行比较，得出横向、纵向距离差值和角度差，最终确定实际腰线位置[3]。其基本测量示意图如图3所示。

图3 全站仪新方法测量示意图

4.2 实际标定方法

1) 高程点位于顶板中线

(1)将仪器对中找准找平，标记现场已知点。

(2)对全站仪所在横轴位置与已知高程点位置进行测量。

(3)开启设备，在放样模式下输入坐标值，横轴为0，纵轴即为已知点实际高程。

(4)测量开始，结合仪器屏幕上待测点高程和放样点高程差不断移动，并最终找到实际位置。

2)高程点位于腰线

(1)将仪器对中找准找平，标记现场已知点，开启设备。

(2)调整竖直度盘读数，瞄准已知点所在位置。

(3)测量已知点到投射点的实际距离。

(4)在放样模式下输入坐标值，横轴为0，纵轴即为已知点实际高程。

(5)结合仪器屏幕上待测点高程和放样点高程差不断移动，并最终找到实际位置。

5 现场实测

按照以上4种方法对2306回风巷道进行了实际测量，各方法误差见表1。

表1 各方法误差对比

从表中可知，在使用全站仪新应用法测量腰线时，绝对误差和相对误差都非常小，同时时间上更加省时省力，很有推广价值。

6 结论

综上所述，对2306工作面腰线标定时，建议使用全站仪新应用法，该方法测得腰线位置为距顶板3.863m，方位角-2°01′，绝对误差0.007m，相对误差1/867 255。与其他技术相比，该技术具有操作过程简单、所需人工少，测量精度高等显著特点，可以在腰线测量中广泛使用，为高标准矿井建设提供依据。