[科普中國(guó)]-巷道中腰線(xiàn)標(biāo)定

根據(jù)采礦設(shè)計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定巷道掘進(jìn)的方向線(xiàn)和坡度線(xiàn)，又稱(chēng)給中腰線(xiàn)。其目的就是要把圖上設(shè)計(jì)的巷道，隨著巷道的掘進(jìn)逐步地標(biāo)定于實(shí)地。中線(xiàn)即巷道水平投影的幾何中心線(xiàn);腰線(xiàn)就是巷道坡度線(xiàn)。根據(jù)巷道類(lèi)型及巷道間連接情況的不同，諸如一般的巷道、碹岔及斜巷連接車(chē)場(chǎng)等，中腰線(xiàn)標(biāo)定方法均有不同特點(diǎn)。

中國(guó)煤礦從20世紀(jì)70年代以來(lái)，已廣泛使用礦用防爆型激光指向儀指示巷道掘進(jìn)方向，以適應(yīng)快速掘進(jìn)的需要。1

中線(xiàn)標(biāo)定標(biāo)定巷道在水平面內(nèi)的掘進(jìn)方向，簡(jiǎn)稱(chēng)給中線(xiàn)。通常是把中線(xiàn)點(diǎn)標(biāo)記在巷道頂部。標(biāo)定工作包括巷道開(kāi)切點(diǎn)標(biāo)定、直線(xiàn)巷道中線(xiàn)標(biāo)定和曲線(xiàn)巷道中線(xiàn)標(biāo)定。

巷道開(kāi)切點(diǎn)標(biāo)定如圖1，虛線(xiàn)表示設(shè)計(jì)巷道，AB為巷道中線(xiàn);5、6為現(xiàn)有巷道內(nèi)的導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)。先由圖上確定標(biāo)定數(shù)據(jù)：距離l1、l2和指向角β。由點(diǎn)5按距離l1在頂板上標(biāo)出開(kāi)切點(diǎn)A，在A點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，根據(jù)β角標(biāo)出1、2兩點(diǎn)。1、A、2三點(diǎn)組成一組臨時(shí)中線(xiàn)點(diǎn)，指示巷道開(kāi)切的方向。

直線(xiàn)巷道中線(xiàn)標(biāo)定巷道開(kāi)切并掘進(jìn)一段距離后，用經(jīng)緯儀重新標(biāo)定一組中線(xiàn)點(diǎn)，點(diǎn)數(shù)不少于3個(gè)，且點(diǎn)間距離不小于2m，如圖2。標(biāo)定時(shí)，首先精確標(biāo)出開(kāi)切點(diǎn)A，于A點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，根據(jù)β角用正倒鏡標(biāo)出點(diǎn)2′和點(diǎn)2″，取中點(diǎn)2作為中線(xiàn)點(diǎn)，然后再標(biāo)定出1點(diǎn)。從中線(xiàn)點(diǎn)A、1、2掛垂球線(xiàn)用以指示巷道掘進(jìn)的方向。隨著巷道的掘進(jìn)，為防止巷道掘偏，每隔一段距離延設(shè)一組中線(xiàn)點(diǎn)。在延設(shè)中線(xiàn)點(diǎn)的同時(shí)，測(cè)設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線(xiàn)，以便檢查和填圖。

曲線(xiàn)巷道中線(xiàn)標(biāo)定井下巷道的彎道部分，都是用圓曲線(xiàn)連接的。曲線(xiàn)巷道的起點(diǎn)、終點(diǎn)、曲線(xiàn)半徑和轉(zhuǎn)角(曲線(xiàn)中心角)均在設(shè)計(jì)中給定。曲線(xiàn)巷道的中線(xiàn)，用分段的弦線(xiàn)來(lái)代替。標(biāo)定方法有經(jīng)緯儀弦線(xiàn)法和短弦法等。

(1)經(jīng)緯儀弦線(xiàn)法。如圖3a，已知曲線(xiàn)始點(diǎn)A、終點(diǎn)B、曲線(xiàn)半徑R、中心角α。按轉(zhuǎn)折點(diǎn)盡量少和弦兩端能通視的原則，將曲線(xiàn)n等分，則標(biāo)定要素：弦長(zhǎng)l=2Rsin α/2n，曲線(xiàn)起點(diǎn)和終點(diǎn)處的轉(zhuǎn)角βA=βB=180°+α/(2n)，中間各弦交點(diǎn)處的轉(zhuǎn)角β=180°+α/n。實(shí)地標(biāo)定時(shí)，首先在A點(diǎn)按轉(zhuǎn)角βA標(biāo)定弦線(xiàn)A1方向。由于前方巷道尚未掘出，只能在A1弦線(xiàn)的反方向線(xiàn)上標(biāo)定中線(xiàn)點(diǎn)b、c，則b、c、A三點(diǎn)組成一組中線(xiàn)點(diǎn)，指示A1段巷道掘進(jìn)的方向。當(dāng)巷道掘進(jìn)到1點(diǎn)后，根據(jù)A1方向和弦長(zhǎng)l定出1點(diǎn)，將經(jīng)緯儀安置在1點(diǎn)，按轉(zhuǎn)角β1標(biāo)定出12段巷道的掘進(jìn)方向。以下各段標(biāo)定方法同上，直到終點(diǎn)B后轉(zhuǎn)入下段直線(xiàn)巷道。

(2)短弦法。其特點(diǎn)是弦比較短，可用線(xiàn)交會(huì)法標(biāo)定。如圖3b，已知圓心角α、曲線(xiàn)半徑R，設(shè)弦的個(gè)數(shù)為n，則弦長(zhǎng)l和偏距d可求。標(biāo)定時(shí)，先標(biāo)出A點(diǎn)，再由A點(diǎn)沿中線(xiàn)方向向后丈量距離2l標(biāo)出C點(diǎn)。以點(diǎn)A、C為圓心，分別以2l和d為半徑，用線(xiàn)交會(huì)法定出A1點(diǎn)。A1A指示第一段弦的掘進(jìn)方向。當(dāng)巷道掘進(jìn)到1點(diǎn)后，沿A1A方向由A點(diǎn)丈量弦長(zhǎng)l標(biāo)出1點(diǎn)。然后再以1、A為圓心，分別以l和d為半徑，用線(xiàn)交會(huì)法定出1′點(diǎn)。1′1指示第二段的掘進(jìn)方向。以此類(lèi)推，直到終點(diǎn)B后轉(zhuǎn)入直線(xiàn)巷道。

巷道腰線(xiàn)標(biāo)定標(biāo)定掘進(jìn)巷道在豎直面內(nèi)的掘進(jìn)方向，即標(biāo)定巷道坡度或傾角，簡(jiǎn)稱(chēng)給腰線(xiàn)。腰線(xiàn)點(diǎn)通常是標(biāo)記在巷道一幫或兩幫，高出底板或軌面1m。腰線(xiàn)點(diǎn)成組設(shè)置，每組2～3個(gè)點(diǎn)，每隔一定距離設(shè)置一組。巷道腰線(xiàn)的標(biāo)定，有平巷、平斜巷道連接處、傾斜巷道腰線(xiàn)標(biāo)定等不同情況。

平巷腰線(xiàn)標(biāo)定多采用水準(zhǔn)儀標(biāo)定。也可用經(jīng)緯儀標(biāo)定腰線(xiàn)或用連通管、半圓儀標(biāo)定腰線(xiàn)。這些都是先給出水平線(xiàn)，再丈量待設(shè)腰線(xiàn)點(diǎn)與已知腰線(xiàn)點(diǎn)間的水平距離，按設(shè)計(jì)坡度計(jì)算出高差，用小鋼尺按高差標(biāo)定新腰線(xiàn)點(diǎn)。半圓儀標(biāo)定腰線(xiàn)僅用于次要巷道中。

平斜巷道連接處腰線(xiàn)標(biāo)定首先測(cè)設(shè)控制點(diǎn)以掌握豎曲線(xiàn)的起始位置。由于井下巷道的豎曲線(xiàn)半徑一般不大，常不標(biāo)設(shè)豎曲線(xiàn)，而是從變坡點(diǎn)起直接標(biāo)定斜巷的腰線(xiàn)。如圖4，根據(jù)平巷中控制點(diǎn)至變坡點(diǎn)A的距離標(biāo)出A點(diǎn)。在變坡點(diǎn)處，斜巷腰線(xiàn)起點(diǎn)比平巷腰線(xiàn)點(diǎn)抬高Δh，或者自變坡點(diǎn)向前 (圖4a) 或向后 (圖4b)量取距離Δl，然后由此處開(kāi)始標(biāo)設(shè)斜巷腰線(xiàn)。Δh和Δl由計(jì)算求得：Δh=a(secδ-1)，Δl=Δhctgδ

傾斜巷道腰線(xiàn)標(biāo)定在主要斜巷中用經(jīng)緯儀標(biāo)定腰線(xiàn)，在一般斜巷中可用半圓儀標(biāo)定腰線(xiàn)。經(jīng)緯儀標(biāo)定腰線(xiàn)法有中線(xiàn)點(diǎn)兼作腰線(xiàn)點(diǎn)標(biāo)設(shè)法、偽傾角標(biāo)設(shè)法以及用斜面儀標(biāo)設(shè)等多種方法。

(1)中線(xiàn)點(diǎn)兼作腰線(xiàn)點(diǎn)標(biāo)設(shè)法。在中線(xiàn)點(diǎn)的垂球線(xiàn)上作出腰線(xiàn)的標(biāo)志，同時(shí)量取腰線(xiàn)標(biāo)志到中線(xiàn)點(diǎn)的距離，以便隨時(shí)根據(jù)中線(xiàn)點(diǎn)恢復(fù)腰線(xiàn)的位置。

(2) 偽傾角標(biāo)設(shè)法。原理如圖5，O、A為巷道中線(xiàn)方向上的腰線(xiàn)點(diǎn); OA的傾角為巷道的設(shè)計(jì)傾角δ;B點(diǎn)為垂直于OA線(xiàn)在巷道幫上與A點(diǎn)同高的點(diǎn);OB線(xiàn)的傾角為δ′(稱(chēng)偽傾角);OA、OB兩視線(xiàn)間的水平角為β，則tgδ′=tgδcosβ。根據(jù)設(shè)計(jì)的傾角值和在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定的水平角值求出偽傾角后，便可直接在巷道幫上標(biāo)出與A點(diǎn)同高的腰線(xiàn)點(diǎn)B。

碹岔中腰線(xiàn)的標(biāo)定碹岔的斷面是變化的，并和曲線(xiàn)巷道相連接，在連接交叉處，對(duì)巷道的規(guī)格要求比較嚴(yán)格。圖6為某碹岔平面圖，EN為直線(xiàn)巷道，另一巷道BM通過(guò)彎道與它相交。O點(diǎn)為道岔起點(diǎn)，它是直線(xiàn)軌道中線(xiàn)與彎道軌道的交點(diǎn)。O′點(diǎn)為碹岔起點(diǎn)，巷道斷面從這里開(kāi)始變化。3點(diǎn)為道岔終點(diǎn)，也是彎道起點(diǎn)。O″點(diǎn)為柱墩處，巷道由此區(qū)分為兩條。a、b分別為道岔中心到碹岔起點(diǎn)和道岔終點(diǎn)的距離。圖中圓曲線(xiàn)的中心角為α-γ;半徑為R;道岔的轍叉角為γ;從直巷到柱墩所對(duì)的中心角為θ。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

楊剛 - 教授 - 西南大學(xué)