呂英磊

（山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司三山島金礦，山東 萊州 261442）

山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司三山島金礦新立礦區(qū)位于萊州市三山島鎮(zhèn)新立村西南，北距三山島鎮(zhèn)1.5km，南距倉(cāng)上金礦4.5km。該礦區(qū)屬于海底開(kāi)采，主要采用機(jī)械化盤(pán)區(qū)、進(jìn)路兩種采礦方法，采場(chǎng)施工中需要標(biāo)設(shè)大量的測(cè)量數(shù)據(jù)，如上盤(pán)線、下盤(pán)線、中心線等，以確?；夭奢喞?biāo)高與設(shè)計(jì)相符，使采場(chǎng)鑿巖施工人員有據(jù)可依。傳統(tǒng)羅盤(pán)儀標(biāo)定需要三名測(cè)量人員協(xié)同作業(yè)人工拉線目測(cè)投影將中心線等標(biāo)定到采場(chǎng)頂板，人員占用多、目測(cè)投影偏差大，圍繞根源上破解傳統(tǒng)羅盤(pán)儀目測(cè)投影偏差大和礦區(qū)技術(shù)人員偏少的瓶頸難題，探索自主設(shè)計(jì)制作了懸掛式激光標(biāo)線儀[1]，并進(jìn)一步優(yōu)化其懸掛裝置、旋轉(zhuǎn)及對(duì)中裝置、激光器固定裝置，先后在新立礦區(qū)-426-X11008、-426-X11012、-460-X12012等七個(gè)大型采場(chǎng)中應(yīng)用，實(shí)踐表明只須二名測(cè)量人員協(xié)同作業(yè)即可完成現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定工作，其紅外線[2]放線方位精準(zhǔn)度可提高約30＇，采場(chǎng)每測(cè)站測(cè)量標(biāo)定時(shí)間節(jié)省約5min，減少了采場(chǎng)上、下盤(pán)超采欠采量，直接表現(xiàn)在采場(chǎng)損失貧化降低等方面，在采場(chǎng)標(biāo)定中腰線[3]取得了較好效果。

1 懸掛式激光標(biāo)線儀簡(jiǎn)介與改進(jìn)

懸掛式激光標(biāo)線儀是在傳統(tǒng)羅盤(pán)儀基礎(chǔ)上自主探索設(shè)計(jì)加工鋁合金標(biāo)桿裝置及水準(zhǔn)裝置、羅盤(pán)懸掛裝置、旋轉(zhuǎn)及對(duì)中裝置、M-C20-GLX型激光器及其樹(shù)脂固定調(diào)節(jié)裝置等組合而成，如圖1所示，1-羅盤(pán)懸掛裝置；2-羅盤(pán)儀；3-激光器及其固定調(diào)節(jié)裝置；4-水準(zhǔn)裝置；5-鋁合金標(biāo)桿；6-十字型紅外線；7-旋轉(zhuǎn)及對(duì)中裝置。

圖1 懸掛式激光標(biāo)線儀結(jié)構(gòu)圖

首先，為緩解測(cè)量人員不足現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)加工了羅盤(pán)懸掛裝置，如圖2所示，1-絕緣板支架；2-樹(shù)脂連接裝置；3-尼龍線，使其與標(biāo)桿連接，破解傳統(tǒng)須使用人工拉起線繩懸掛羅盤(pán)的瓶頸。其次，為實(shí)現(xiàn)激光器發(fā)射的紅外線水平角度能調(diào)節(jié)至羅盤(pán)儀指定的采場(chǎng)中線方向，垂直角度可靈活調(diào)節(jié)至采場(chǎng)頂板上，采用樹(shù)脂設(shè)計(jì)加工制作了激光器固定調(diào)節(jié)裝置與羅盤(pán)懸掛裝置相連接,達(dá)到依據(jù)激光器照射到頂板與羅盤(pán)標(biāo)定方位同向的紅外線現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)劃采場(chǎng)中線的效果，如圖1中第3部分和第6部分所示。其中M-C20-GLX型激光器采用半導(dǎo)體激光器作為光源，采用柱透鏡會(huì)聚得到一組粗細(xì)可調(diào)互相垂直的紅光處線，便攜式結(jié)構(gòu)，光束質(zhì)量好、安裝使用簡(jiǎn)便、性能穩(wěn)定可靠，輸出功率：≥10mW；光斑模式：十字線，激光有效射程≤100m。另外，為發(fā)揮懸掛式激光標(biāo)線儀更大優(yōu)勢(shì)，加工制作了水準(zhǔn)裝置和旋轉(zhuǎn)、對(duì)中裝置，如圖1中第4、第7部分。

圖2 羅盤(pán)懸掛裝置構(gòu)造圖

2 懸掛式激光標(biāo)線儀測(cè)設(shè)標(biāo)定中線

如圖3所示，采用懸掛式激光標(biāo)線儀標(biāo)定采場(chǎng)中線安裝測(cè)設(shè)步驟如下。

圖3 懸掛式激光標(biāo)線儀測(cè)設(shè)中線

（1）在-373分段X10111采場(chǎng)1#控制點(diǎn)懸掛垂線調(diào)整懸掛式激光標(biāo)線儀對(duì)中中心與之重合。

（2）將采場(chǎng)設(shè)計(jì)中線方位（如70°）加磁偏角6.5°后，在尼龍繩上懸掛羅盤(pán)儀并旋轉(zhuǎn)使指針指向已考慮磁偏角的中線方位（如76.5°）上固定。

（3）接通M-C20-GLX型激光器電源，調(diào)整調(diào)節(jié)裝置使光束與尼龍繩指示方向相同并照射至采場(chǎng)頂板，此時(shí)即可用紅鉛油依據(jù)其紅外線現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)劃采場(chǎng)施工中線。采場(chǎng)上盤(pán)線、下盤(pán)線方位標(biāo)定與上述步驟類(lèi)似，標(biāo)定過(guò)程較為簡(jiǎn)捷。

3 懸掛式激光標(biāo)線測(cè)量?jī)x測(cè)設(shè)標(biāo)定腰線

如圖4所示，采場(chǎng)中線標(biāo)定完成后，調(diào)整懸掛式激光標(biāo)線儀的激光器調(diào)節(jié)裝置整平，使紅外線光束水平，計(jì)算此水平光束與采場(chǎng)設(shè)計(jì)腰線高差值，在須標(biāo)定采場(chǎng)腰線處依據(jù)水平光束調(diào)整其高差值后用紅鉆油標(biāo)劃延伸采場(chǎng)腰線。采場(chǎng)充填線標(biāo)定步驟類(lèi)同。

圖4 懸掛式激光標(biāo)線儀標(biāo)定腰線

4 精度比較分析

根據(jù)簡(jiǎn)化公式：方位標(biāo)定誤差引起的點(diǎn)位位移量=θ＊D/ρ（式中θ為方位標(biāo)定誤差，D為采場(chǎng)施工邊長(zhǎng)，ρ=206265〞)，通常傳統(tǒng)羅盤(pán)儀拉線目測(cè)投影標(biāo)定方位誤差約為30＇，當(dāng)采場(chǎng)施工邊長(zhǎng)為50m時(shí)，其引起的點(diǎn)位位移量約43cm，因此方位標(biāo)定誤差是采場(chǎng)施工輪廓超欠采的主要原因，也是造成采場(chǎng)損失貧化[4，5]的主要因素。通過(guò)研制懸掛式激光標(biāo)線儀使用激光瞄直定向可有效避免傳統(tǒng)羅盤(pán)儀拉線目測(cè)投影標(biāo)定方位誤差，減少采場(chǎng)邊界超采欠采量。

5 結(jié)論

通過(guò)探索自主設(shè)計(jì)制作懸掛式激光標(biāo)線儀，并進(jìn)一步優(yōu)化其懸掛裝置、旋轉(zhuǎn)對(duì)中裝置、激光器固定裝置，使懸掛式激光標(biāo)線儀成功運(yùn)用于采場(chǎng)施工測(cè)設(shè)。傳統(tǒng)羅盤(pán)儀放線需要三名測(cè)量人員協(xié)同作業(yè)懸掛羅盤(pán)儀才能完成中線標(biāo)定，而懸掛式激光標(biāo)線儀采用懸掛裝置，不用人工拉線，只需二名測(cè)量人員即可完成采場(chǎng)施工放線標(biāo)定，節(jié)省人員占用，破解了工程技術(shù)人員偏少瓶頸難題。

傳統(tǒng)羅盤(pán)儀施工放線采用拉線目測(cè)投影標(biāo)定到采場(chǎng)頂板，投影精度[6]很難保證，而懸掛式激光標(biāo)線儀的研制具備對(duì)中整平和激光瞄直定向功能，發(fā)出的十字紅外線直觀清晰，投射到頂板上的紅外線即為中心線方位。其可以選擇采場(chǎng)相對(duì)安全的地點(diǎn)架設(shè)，減少危險(xiǎn)發(fā)生，提高了工程技術(shù)人員采場(chǎng)作業(yè)安全系數(shù)，從根源上破解了殘采采場(chǎng)測(cè)設(shè)難度較大瓶頸。