邱金民

（龍煤集團七臺河分公司 向陽煤礦，黑龍江 七臺河 154600）

結(jié)合煤礦巷道掘進的實際工作情況，在巷道掘進過程中利用坡度規(guī)為巷道劃定腰線，可以確定巷道掘進角度，在上下山以及平巷掘進過程中，起到了有效控制坡度的作用，實現(xiàn)了工人在掘進過程中的高標準作業(yè)，保證了煤礦掘進工作順利進行。針對煤礦工作現(xiàn)場工程技術(shù)人員采用傳統(tǒng)重力定位坡度規(guī)，在給定腰線的工作過程中，存在誤差較大，操作繁瑣的問題，本文提出采用機械固定、激光束確定角度的激光定位新型坡度規(guī)的設(shè)計及使用方法，克服了傳統(tǒng)坡度規(guī)在井下掘進施工給定腰線作業(yè)中的各種弊端，具有一定實際意義。

1 激光定位式坡度規(guī)的結(jié)構(gòu)

激光定位式坡度規(guī)主要由七大部分組成，分別是：水平尺及連接部分、水平尺與半圓儀連接部分、半圓儀、定位懸臂、激光發(fā)射器、定位懸臂與半圓儀固定扣鈕、激光定位式坡度規(guī)外部固定及調(diào)平部分，其整體結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 激光定位式坡度規(guī)結(jié)構(gòu)

1.1 水平尺及連接部分

其主要有兩部分構(gòu)成：一是水平尺，二是連接構(gòu)件。其主要作用是保證儀器處于水平狀態(tài)，保證儀器在在給定角度時操作的準確性，是儀器確定水平及連接下部構(gòu)件的部分。

（1）水平尺。通過調(diào)整儀器，使其內(nèi)部氣泡處于水平尺中心刻度部分，保證儀器整體處于水平狀態(tài)，保證儀器在調(diào)平之后給定角度操作的順利進行。

（2）連接構(gòu)件。在水平尺后部與儀器外部規(guī)定及儀器調(diào)平部的連接滑道，可以根據(jù)儀器外部固定部分寬度有效調(diào)節(jié)，提高儀器的適應性。下部與水平尺連接部分鉚接，保證與半圓儀固定連接。

1.2 水平尺與半圓儀連接部分

主要用于連接水平尺與半圓儀，使兩部分處于穩(wěn)定連接狀態(tài)。

1.3 半圓儀

其測量范圍為0°～180°，最小刻度值為1°。用于指定定位懸臂旋轉(zhuǎn)角度，保證激光束射出方向的準確性。

1.4 定位懸臂

其與半圓儀采用活動連接，連接部處于半圓儀圓心處；固定懸臂中心線與激光發(fā)出裝置發(fā)出的激光束中心新處于同一直線上，中心線與半圓儀刻度盤對應讀值為激光束射出角度。

1.5 激光發(fā)射器

其固定于固定懸臂尾部，用于發(fā)射激光束。

1.6 定位懸臂與半圓儀固定扣鈕

固定扣鈕為軟塑料材質(zhì)，用于固定定位懸臂與半圓儀，利用鑲?cè)a(chǎn)生的摩擦力達到機械固定的目的。

1.7 激光定位式坡度規(guī)外部固定及調(diào)平部分

儀器上左右各有一個此構(gòu)件。其主要由兩部分構(gòu)成：一是懸掛勾，二是固定、調(diào)平螺絲。

（1）懸掛勾。勾狀構(gòu)件，用于完成儀器與外部固定部分的初步連接，其可沿水平尺后部滑道做360°旋轉(zhuǎn)，底部有與滑道固定螺絲。

（2）固定、調(diào)平螺絲。水平部分螺絲通過旋轉(zhuǎn)用于固定，豎直部分通過旋轉(zhuǎn)用于調(diào)平儀器。

2 儀器的使用方法

2.1 外部固定結(jié)構(gòu)的安設(shè)

在巷道側(cè)壁選擇相對突起部分，初步測定水平面。在懸掛勾規(guī)定范圍之內(nèi)向巷道內(nèi)部打設(shè)兩個固定鉆孔，將符合懸掛勾規(guī)格的構(gòu)件插入鉆孔，固定牢固。

2.2 儀器的調(diào)平定位、給定腰線

（1）懸掛勾固定、水平尺調(diào)平。將儀器懸掛勾沿水平尺后部滑道調(diào)節(jié)至與外部固定構(gòu)件相適合的寬度，懸掛至外部固定構(gòu)件上，將懸掛勾底部用于與滑道固定的螺絲擰緊。固定后通過調(diào)節(jié)懸掛勾上部螺絲，將水平尺調(diào)節(jié)至水平狀態(tài)（氣泡居于水平尺指示平衡刻度位置）；調(diào)節(jié)懸掛勾側(cè)部螺絲，將儀器與外部固定構(gòu)件固定牢固。

（2）給定腰線。將激光發(fā)射器打開，固定懸臂按照工程作業(yè)要求，通過對照半圓儀刻度，調(diào)節(jié)至規(guī)定數(shù)值，將固定卡扣卡入半圓儀與固定懸臂連接處，將兩部分固定，完成腰線給定工作。

3 在常用工程施工中的使用

煤礦掘進工程施工，主要分為三種：一是平巷掘進，二是下山掘進，三是上山掘進。

1）在平巷掘進給腰線過程中，一般巷道坡度要求在5‰度，給定巷道腰線短距離落差過小，超出激光定位式坡度規(guī)使用量程，傳統(tǒng)重力原理坡度規(guī)也無法滿足工程要求。在此類平巷掘進過程中，采用傳統(tǒng)連通器原理給定腰線更合理準確。

2）在下山巷道掘進給腰線過程中，采用激光定位式坡度規(guī)按照儀器具體使用方法操作見圖2。

圖2 激光定位式坡度規(guī)使用示意

3）在上山巷道掘進給定腰線過程中，按照上述操作方法作業(yè)，可滿足實際作業(yè)要求。

4 激光定位式坡度規(guī)與傳統(tǒng)重力坡度規(guī)的對比

1）傳統(tǒng)重力坡度規(guī)在給定腰線時，由于自身重力原因，無法保證儀器所處的實際環(huán)境與理論要求狀態(tài)相符合，使其在使用過程中無法準確定位腰線。激光定位式坡度規(guī)利用機械方式固定、激光指定角度，保證了其準確性，避免了傳統(tǒng)重力坡度規(guī)設(shè)計方面的缺陷。

2）激光定位式坡度規(guī)與傳統(tǒng)重力坡度規(guī)數(shù)據(jù)對比：為了進一步驗證激光定位式坡度規(guī)與傳統(tǒng)重力坡度規(guī)在實際操作過程中的誤差區(qū)別，特選取已施工的向陽煤礦十一井主井下山進行實驗（此巷道用大型精確激光設(shè)備定位，巷道坡度精準），并對實驗取得數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，匯總。

向陽煤礦十一井主井下山施工130m，實際施工坡度26°。確定一個起始點，在間隔10m、20m、30m、40m、50 m 布設(shè)五個測點，用激光定位式坡度規(guī)與傳統(tǒng)重力坡度分別給定腰線。激光定位式坡度規(guī)、傳統(tǒng)重力坡度規(guī)與理論值偏差統(tǒng)計見表1、表2。

表1 激光定位式坡度規(guī)實驗數(shù)據(jù)

表2 重力坡度規(guī)實驗數(shù)據(jù)

通過表1與表2的數(shù)據(jù)對比，可以看出激光定位式坡度規(guī)的測量偏差主要由于人為操作所致，而重力坡度規(guī)則隨著拉線距離的增加，呈現(xiàn)誤差逐步加大的現(xiàn)象。

3）激光定位式坡度規(guī)與傳統(tǒng)重力坡度規(guī)相比，在實際操作過程中簡易方便。傳統(tǒng)重力坡度規(guī)在給定腰線時，為保證相對準確，線繩延伸舉例要控制在一定范圍內(nèi)，這就使在工程施工給定腰線過程中存在重復操作性，增加工程技術(shù)人員工作量；在延伸線繩過程中，需要3人操作，2人負責牽引線繩，1人調(diào)節(jié)。與此相比，激光定位式坡度規(guī)只需要1人安裝操作，激光可以一次完成給定腰線工作，沿激光線噴繪腰線即可。

5 結(jié)語

1）采用激光定位式坡度規(guī)，可以保證工程施工過程中給定腰線的準確性，解決傳統(tǒng)重力坡度規(guī)設(shè)計缺陷。

2）激光定位式坡度規(guī)在工程施工的使用過程中較之傳統(tǒng)重力坡度規(guī)相對簡易，可有效節(jié)省人力資源，提高工作效率。

3）激光定位式坡度規(guī)在因巷道短距離轉(zhuǎn)角作業(yè)較多且無法安設(shè)大型激光定位設(shè)備的重點開拓工程中，具有極強的實用性。

4）激光坡度規(guī)與傳統(tǒng)重力坡度規(guī)的設(shè)計思想相比具有一定的創(chuàng)新性，為日后對坡度規(guī)的進一步開發(fā)提供了一條新的思路。

〔1〕蘇金明.坡度規(guī)配合羅盤儀給設(shè)上下山腰線的方法〔J〕.中州煤炭，1990，（5）：34-35.

〔2〕付金峰，等.垂線中轉(zhuǎn)法在標定急傾斜巷道腰線中的利用〔J〕.礦山測量，2002，（12）：48-49.

〔3〕汪光林.用經(jīng)緯儀標定斜巷腰線〔J〕.建井技術(shù)，1984，（3）：7-8.