礦山曲線巷道中線標定方法探究

付 彪，李善宏，陳元壽

（西部礦業股份有限公司，青海 西寧 810000）

1 標定曲線巷道中存在的問題

我們經常在曲線巷道中線標定過程中經常會發現，中線標定的長度對中線標定的精度、效率等造成影響，還會影響施工質量和施工進度，達不到設計要求；在中線標定過程中，離掌子面距離較近，在施工過程中，經常會會因放炮造成標定的中線損壞，反復標定會增加測量技術人員工作強度，還會對施工進度造成影響；在標定過程中弦過短，會增加現場標定的次數，增加工作強度，且在對下一組中線標定時，因受現場施工設備等外物的影響，對中線的標定會造成一定的難度。以上都是在現場標定過程中存在的一些問題，通過對曲線巷道中線標定在不同轉彎半徑、不同圓心角的情況下，選擇合適且高效的曲線巷道標定方法進行研究，解決以上問題對施工等造成的影響，提高曲線巷道施工質量及施工進度，同時減少標定次數及標定精度。

2 曲線巷道中線標定方法

在礦山生產的過程中，因生產及設備的運行的需要，必須設計曲線巷道，而井下曲線巷道為圓曲線，曲線巷道的設計中，巷道的起點、終點、圓心角、轉彎半徑、坡度等要素都是設計中給定的。礦山井下運輸巷道設計了許多曲線巷道，轉彎和岔道較多，圓曲線根據礦車行駛速度及礦車軸距等因素設定曲線巷道的起點、終點及曲線半徑和轉角。曲線巷道中線的標定是井下測量工作中的一個重要組成部分，從生產到安全都不能離開這項工作。標定中線的工作主要有：直線部分巷道中線的延伸，曲線部分巷道中線的標定，開切新巷道時中線的標定等。在現場施工標定中，受空間等因素的影響，無法直接標定曲線巷道的中心線，只能在小范圍內以直線代替曲線進行標定，通過將曲線分割成若干個直線來標定，這就需要對直線代替曲線方式進行探究，在不同的曲線巷道參數采用不同的標定方式。

（1）弦線法。在巷道設計完成后，進行現場中線的標定過程中，根據設計給定的圓心角、轉彎半徑、巷道規格等參數和合理確定弦長的原則，把巷道曲線等分成若干份。

圖1 弦線法曲線巷道中線標定圖

以給定曲線巷道圓心角α=90°，轉彎半徑R=20m，巷道寬D=2.8為例，首先確定對弦線的數量。

圖2 弦線法實地中線標定圖

設計的曲線巷道需要在實地標定出來，在實地標定過程中，將全站儀架設在點A位置，后視點P，然后按弦線方向在A1延長線方向標定一組中線點，中線點設置三個，中線點距離不小于1m。

圖3 曲線巷道弦線法中線標定大樣圖

在完成中線標定后，根據繪制的施工大樣圖，在現場施工過程中，按照中線延伸方向及弦線至兩幫的距離進行現場施工。

（2）弦切法。弦切法曲線巷道放樣，主要是用于圓心角大于90°的情況，這種情況下使用切線法及弦線法會使得切線或弦線的兩端會存在內部相交，在現場標定時存在困難。弦切法是以弦線法和切線法作為放樣基礎，用弦線的延長線和切線向交來標定曲線巷道的中線。

首先根據給定的曲線巷道參數確定巷道的等分數，將曲線巷道圓心角進行等分，如巷道的圓心角為120°，轉彎半徑R為20m，巷道寬為2.8m為例，可以計算出曲線等分數為4。如圖5所示，在現場標定過程中A、B兩點的切線延伸，與12、23的弦線延長線分別相交，在現場標定時，只需要標定出指示掘進的延長線交點及彎道起始點即可，且要充分保證兩個交點與巷道兩壁的距離適中，如果距離巷道兩壁距離較近，可將中線向內側進行偏移，應用偏心進行放樣。

圖4 弦切法曲線巷道中線標定圖

在現場進行標定時，可采用坐標放樣、極坐標法、對邊測量等方法，施工大樣圖的繪制與弦線法的繪制一致。

（3）切線法。切線法是指利用曲線巷道的切線來代替曲線巷道的中線，來指示曲線巷道掘進方向的一種曲線巷道中線標定方法。在進行曲線巷道標定時，曲線巷道的切線數量由曲線巷道所設計的圓心角來確定。當一條切線無法進行曲線巷道中線標定時，可利用偏心進行標定。

以曲線巷道的寬度為3m，圓心角為90°，巷道設計轉彎半徑為20m為例，此切線法標定巷道中線采用偏心1m進行標定?？捎嬎闱€巷道的主要參數：

轉折角β1=β2=180° +α/（n+1），n為切線個數，α為圓心角，則轉折角β1=β2=225°。

切線長：LA1=LB2=Rtan（α/(2n+2)）=19tan(90/(2+2))=7.87m。

切線長：L12=2LA1=2Rtan（α/(2n+2)）=2×7.87=15.74m。

圖5 切線法曲線巷道中線標定圖

設計的切線法曲線巷道標定圖在現場施工時需要根據繪制的施工大樣圖進行施工，圖示巷道在繪制施工大樣圖時選擇按半徑方向繪制，在大樣圖繪制時將每掘進1m時切線至巷道兩壁的距離標定在大樣圖上。大樣圖如圖6所示：

圖6 切線法曲線巷道中線標定大樣圖

在現場進行標定中線時，首先標定A-1方向，在巷道掘進至1點時，在標定指示1～2點方向的中線，以此類推，在最后標定出指示2-B方向的中線，完成曲線巷道中線標定的全過程。

3 曲線巷道中線標定方法的優選

曲線巷道標定中線的特點是轉角大且弦長較短，所以標定中線工作頻繁，因此測量人員必須具有高度的責任感，密切配合，嚴格按技術規范要求執行。用弦線法標定曲線巷道中線時，由于弦短轉點角多，所以標定中線較為頻繁，對施工隊生產影響時間較長，受井下空間較小，當現場延伸下一組中線拐點時，通常會發現視線被設備擋住的現象，嚴重影響后續標定工作。通過對曲線巷道中線標定的方法研究，對比不同方法及不同的轉彎半徑和圓心角，我們發現弦線法更適合于圓心角較小、轉彎半徑較大的曲線巷道的中線標定。而在使用切線法進行曲線巷道標定時，因切線相對于弦線更長，轉折角更少，在進行現場標定時，標定次數減少不僅降低了測量人員的工作強度，同時提高了測設的精度、減少了對現場施工的影響時間。而弦切法更適應于圓心角大于90°，且轉彎半徑較小的情況，通過弦線和切線向結合的方法，提高精度和效率。