激光指向儀在綜掘工作面定向測(cè)量中的應(yīng)用

劉 建

（山東鑫國(guó)煤電有限責(zé)任公司，山東 肥城 271613）

激光指向儀在綜掘工作面定向測(cè)量中的應(yīng)用

劉 建

（山東鑫國(guó)煤電有限責(zé)任公司，山東 肥城 271613）

激光指向儀是利用方向性好、顏色單純、亮度高的激光束指示巷道掘進(jìn)方向的光學(xué)儀器，指示巷道掘進(jìn)方向有效率高、時(shí)間短等許多優(yōu)點(diǎn),在巷道內(nèi)合理使用激光指向儀,能大大地提高巷道施工質(zhì)量和速度。

激光指向儀；定向測(cè)量；綜掘工作面

1 綜工作面概況

我公司3107工作面屬3Ⅰ層煤，煤層厚度為2.5m～3.5m，平均3.0m，直接頂為粉砂巖，厚度2.0m～4.0 m平均3m，出口長(zhǎng)度566m，煤層走向大致為北西向，傾向北東向，平均傾角9°。施工工藝為沿3I層煤頂板施工，采用矩形斷面錨網(wǎng)帶、錨索聯(lián)合支護(hù)，巷道為矩形斷面。其荒斷面：荒寬×荒高=3.8m×3.3m；S荒=12.54m2，凈斷面：凈寬×凈高=3.6m×3.2m ；S荒=,11.52m2。采用EBZ-160型掘進(jìn)機(jī)施工，掘進(jìn)機(jī)的截割順序應(yīng)自下而上，呈倒“S”型切割。

2 設(shè)計(jì)方案的選擇

設(shè)計(jì)方案三種：眼睛延設(shè)中線法（描線法、拉線法）、經(jīng)緯儀延設(shè)中線、激光指向儀延設(shè)中線法。

3 設(shè)計(jì)方案對(duì)比

1）采用眼睛延設(shè)中線其特點(diǎn)是占用時(shí)間短但是精度低（延設(shè)過(guò)程中人為的出現(xiàn)2′-13′左右的夾角）因綜采工作面要求比較高，此方案不適合。

2）采用經(jīng)緯儀延設(shè)中線其特點(diǎn)是精度高但占用時(shí)間長(zhǎng)影響綜掘掘進(jìn)進(jìn)度不利于采掘接續(xù)，此方案不適合。

3）采用激光指向儀延設(shè)中線其特點(diǎn)是與普通給向方法比較具有指向準(zhǔn)確、給向效率高，節(jié)省人力和不占用掘進(jìn)時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，此方案可行。

經(jīng)過(guò)比對(duì)采用激光指向儀給向，因?yàn)樗骖櫫艘陨蟽煞N方法的優(yōu)點(diǎn)，效果明顯，用在綜掘掘進(jìn)巷道中激光儀給向是首選。

4 激光指向儀延設(shè)中線設(shè)計(jì)

1）用經(jīng)緯儀在巷道中標(biāo)設(shè)一組中線點(diǎn)A、B、C三點(diǎn),B、C兩點(diǎn)點(diǎn)間距以大于30m為宜,并在中線點(diǎn)垂球上標(biāo)出腰線位置。

2）在A、B兩中線之間B點(diǎn)后5m左右處的頂板固定三根錨桿再將一塊帶有三個(gè)孔的三角鐵板安在錨桿上固定，將激光指向儀用螺栓安在鐵板上，根據(jù)A、B兩根中線調(diào)節(jié)指向儀大致處在中線位置上固定。

3）接通電源利用水平和上下調(diào)節(jié)鈕使光斑中心照準(zhǔn)B、C兩中線點(diǎn)和腰線標(biāo)志點(diǎn)上鎖緊儀器，這時(shí)激光指示的方向即為巷道掘進(jìn)方向。

5 設(shè)計(jì)方案實(shí)施

以YBJ-600型礦用隔爆激光指向儀為例來(lái)說(shuō)明設(shè)計(jì)方案的實(shí)施。

5.1 YBJ-600礦用激光指向儀技術(shù)參數(shù)

激光功率：≥10mw，工作距離：600m處中心光斑≤35mm（光斑大小可調(diào)），輸入電壓：127v、220v、36v、4.5v，光束調(diào)節(jié)范圍：水平±16°垂直±12°，水平位移調(diào)節(jié)：±25mm，垂直位移調(diào)節(jié)：依錨桿長(zhǎng)度而定，防爆類型：隔爆型工作溫度-20℃～40℃，激光管工作電壓：DC3v，工作電流：≤70mA，儀器重量：2.7kg ，外形300×190×140(mm)。

5.2 準(zhǔn)備工作

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況及本著即能穩(wěn)固可靠又能節(jié)約拆料為目的，特自制鋼板一塊規(guī)格為邊長(zhǎng)×厚＝350mm×5mm的等邊三角形，并在三角鋼板的角鉆了3個(gè)圓孔（三個(gè)孔之間的尺寸為260mm此尺寸可根據(jù)三角鋼板的大小而定）,用于固定鋼板，并在鋼板上焊接了4根尺寸為L(zhǎng)×Φ=300mm×12mm和間距尺寸為125mm×140mm的短錨桿雙螺母用于固定指向儀。

5.3 現(xiàn)場(chǎng)安裝工作

在3107工作面出口開(kāi)門后50m用經(jīng)緯儀延設(shè)一組中線A、B、C三根中線（因沿導(dǎo)向?qū)泳蜻M(jìn)因此未標(biāo)設(shè)腰線），A、B相距10m左右,B、C相距大于30m，然后在B后約5m和AB連線處（此處巷道頂板比較穩(wěn)定）兩側(cè)和連線上用錨桿機(jī)各打一個(gè)深1.2m（此數(shù)據(jù)可根據(jù)巷道的凈高和錨桿長(zhǎng)度確定）錨桿孔（三孔間的尺寸為：260mm此尺寸可根據(jù)鐵板的尺寸而定），打眼前進(jìn)行了敲幫問(wèn)頂，采用規(guī)格為：L×Φ=2200mm×20mm的螺紋鋼錨桿3根，每根錨桿注K 2340樹(shù)脂藥卷2塊，錨固力40kN／根(11MPa、125N.m），錨桿外露長(zhǎng)度應(yīng)視巷道高低而定一般應(yīng)在500-1000mm,等注牢錨桿后，用雙螺栓固定好鋼板和指向儀，需要大幅度調(diào)整時(shí)，可采用松緊螺母上下來(lái)調(diào)節(jié)；調(diào)到儀器光束基本理想時(shí)，用微調(diào)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時(shí)先用激光束中間照準(zhǔn)B點(diǎn)的線繩微調(diào)儀器使激光束中間也同樣照到C點(diǎn)即調(diào)節(jié)完畢，調(diào)整完畢后將鎖緊螺母，該儀器便可正常使用。經(jīng)檢驗(yàn)100m-150m偏離中線約±2.5cm左右，效果非常好。經(jīng)過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的鋼板還存在一個(gè)小問(wèn)題，解決方案把在鋼板上焊接的四根短錨桿改成50mm長(zhǎng)的長(zhǎng)圓眼。

6 實(shí)施效果

3107工作面出口長(zhǎng)度566m用激光指向儀方法延設(shè)4次。如果用經(jīng)緯儀、描線法或拉線法需用14次，采用激光指向儀后即提高了精度又節(jié)省人力物力提高掘進(jìn)速度取得了較好的效果。由于激光指向儀的使用，3107出口中線無(wú)偏差使采煤不用增減綜采支架為礦井安全生產(chǎn)提供了可靠保障，為構(gòu)建和諧社會(huì)和建設(shè)平安礦區(qū)起到了重要的保障作用，社會(huì)效益十分明顯。

7 結(jié)論

由于激光指向儀的使用杜絕了巷道成型差的現(xiàn)象，即解決了因?yàn)榫植砍瑢挳a(chǎn)生應(yīng)力集中問(wèn)題而直接影響圍巖的穩(wěn)定性，又解決了由于欠挖而影響巷道的成型問(wèn)題，以及嚴(yán)重影響工程質(zhì)量和產(chǎn)生重大安全隱患的問(wèn)題。也大大減輕測(cè)量人員的工作強(qiáng)度，提高掘進(jìn)效率，解決了綜采接續(xù)緊張的局面。

劉建（1970-），男，畢業(yè)于山東科技大學(xué)，現(xiàn)從事礦山測(cè)量技術(shù)工作。