付 彪，李善宏，陳元壽

（西部礦業(yè)股份有限公司，青海 西寧 810000）

1 標(biāo)定曲線巷道中存在的問題

我們經(jīng)常在曲線巷道中線標(biāo)定過程中經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)，中線標(biāo)定的長度對中線標(biāo)定的精度、效率等造成影響，還會(huì)影響施工質(zhì)量和施工進(jìn)度，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；在中線標(biāo)定過程中，離掌子面距離較近，在施工過程中，經(jīng)常會(huì)會(huì)因放炮造成標(biāo)定的中線損壞，反復(fù)標(biāo)定會(huì)增加測量技術(shù)人員工作強(qiáng)度，還會(huì)對施工進(jìn)度造成影響；在標(biāo)定過程中弦過短，會(huì)增加現(xiàn)場標(biāo)定的次數(shù)，增加工作強(qiáng)度，且在對下一組中線標(biāo)定時(shí)，因受現(xiàn)場施工設(shè)備等外物的影響，對中線的標(biāo)定會(huì)造成一定的難度。以上都是在現(xiàn)場標(biāo)定過程中存在的一些問題，通過對曲線巷道中線標(biāo)定在不同轉(zhuǎn)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(biāo)定方法進(jìn)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(zhì)量及施工進(jìn)度，同時(shí)減少標(biāo)定次數(shù)及標(biāo)定精度。

2 曲線巷道中線標(biāo)定方法

在礦山生產(chǎn)的過程中，因生產(chǎn)及設(shè)備的運(yùn)行的需要，必須設(shè)計(jì)曲線巷道，而井下曲線巷道為圓曲線，曲線巷道的設(shè)計(jì)中，巷道的起點(diǎn)、終點(diǎn)、圓心角、轉(zhuǎn)彎半徑、坡度等要素都是設(shè)計(jì)中給定的。礦山井下運(yùn)輸巷道設(shè)計(jì)了許多曲線巷道，轉(zhuǎn)彎和岔道較多，圓曲線根據(jù)礦車行駛速度及礦車軸距等因素設(shè)定曲線巷道的起點(diǎn)、終點(diǎn)及曲線半徑和轉(zhuǎn)角。曲線巷道中線的標(biāo)定是井下測量工作中的一個(gè)重要組成部分，從生產(chǎn)到安全都不能離開這項(xiàng)工作。標(biāo)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(biāo)定，開切新巷道時(shí)中線的標(biāo)定等。在現(xiàn)場施工標(biāo)定中，受空間等因素的影響，無法直接標(biāo)定曲線巷道的中心線，只能在小范圍內(nèi)以直線代替曲線進(jìn)行標(biāo)定，通過將曲線分割成若干個(gè)直線來標(biāo)定，這就需要對直線代替曲線方式進(jìn)行探究，在不同的曲線巷道參數(shù)采用不同的標(biāo)定方式。

（1）弦線法。在巷道設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行現(xiàn)場中線的標(biāo)定過程中，根據(jù)設(shè)計(jì)給定的圓心角、轉(zhuǎn)彎半徑、巷道規(guī)格等參數(shù)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(biāo)定圖

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

圖2 弦線法實(shí)地中線標(biāo)定圖

設(shè)計(jì)的曲線巷道需要在實(shí)地標(biāo)定出來，在實(shí)地標(biāo)定過程中，將全站儀架設(shè)在點(diǎn)A位置，后視點(diǎn)P，然后按弦線方向在A1延長線方向標(biāo)定一組中線點(diǎn)，中線點(diǎn)設(shè)置三個(gè)，中線點(diǎn)距離不小于1m。

圖3 曲線巷道弦線法中線標(biāo)定大樣圖

在完成中線標(biāo)定后，根據(jù)繪制的施工大樣圖，在現(xiàn)場施工過程中，按照中線延伸方向及弦線至兩幫的距離進(jìn)行現(xiàn)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(huì)使得切線或弦線的兩端會(huì)存在內(nèi)部相交，在現(xiàn)場標(biāo)定時(shí)存在困難。弦切法是以弦線法和切線法作為放樣基礎(chǔ)，用弦線的延長線和切線向交來標(biāo)定曲線巷道的中線。

首先根據(jù)給定的曲線巷道參數(shù)確定巷道的等分?jǐn)?shù)，將曲線巷道圓心角進(jìn)行等分，如巷道的圓心角為120°，轉(zhuǎn)彎半徑R為20m，巷道寬為2.8m為例，可以計(jì)算出曲線等分?jǐn)?shù)為4。如圖5所示，在現(xiàn)場標(biāo)定過程中A、B兩點(diǎn)的切線延伸，與12、23的弦線延長線分別相交，在現(xiàn)場標(biāo)定時(shí)，只需要標(biāo)定出指示掘進(jìn)的延長線交點(diǎn)及彎道起始點(diǎn)即可，且要充分保證兩個(gè)交點(diǎn)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(nèi)側(cè)進(jìn)行偏移，應(yīng)用偏心進(jìn)行放樣。

圖4 弦切法曲線巷道中線標(biāo)定圖

在現(xiàn)場進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，可采用坐標(biāo)放樣、極坐標(biāo)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(jìn)方向的一種曲線巷道中線標(biāo)定方法。在進(jìn)行曲線巷道標(biāo)定時(shí)，曲線巷道的切線數(shù)量由曲線巷道所設(shè)計(jì)的圓心角來確定。當(dāng)一條切線無法進(jìn)行曲線巷道中線標(biāo)定時(shí)，可利用偏心進(jìn)行標(biāo)定。

以曲線巷道的寬度為3m，圓心角為90°，巷道設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)彎半徑為20m為例，此切線法標(biāo)定巷道中線采用偏心1m進(jìn)行標(biāo)定?？捎?jì)算曲線巷道的主要參數(shù)：

轉(zhuǎn)折角β1=β2=180° +α/（n+1），n為切線個(gè)數(shù)，α為圓心角，則轉(zhuǎn)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(biāo)定圖

設(shè)計(jì)的切線法曲線巷道標(biāo)定圖在現(xiàn)場施工時(shí)需要根據(jù)繪制的施工大樣圖進(jìn)行施工，圖示巷道在繪制施工大樣圖時(shí)選擇按半徑方向繪制，在大樣圖繪制時(shí)將每掘進(jìn)1m時(shí)切線至巷道兩壁的距離標(biāo)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(biāo)定大樣圖

在現(xiàn)場進(jìn)行標(biāo)定中線時(shí)，首先標(biāo)定A-1方向，在巷道掘進(jìn)至1點(diǎn)時(shí)，在標(biāo)定指示1～2點(diǎn)方向的中線，以此類推，在最后標(biāo)定出指示2-B方向的中線，完成曲線巷道中線標(biāo)定的全過程。

3 曲線巷道中線標(biāo)定方法的優(yōu)選

曲線巷道標(biāo)定中線的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)角大且弦長較短，所以標(biāo)定中線工作頻繁，因此測量人員必須具有高度的責(zé)任感，密切配合，嚴(yán)格按技術(shù)規(guī)范要求執(zhí)行。用弦線法標(biāo)定曲線巷道中線時(shí)，由于弦短轉(zhuǎn)點(diǎn)角多，所以標(biāo)定中線較為頻繁，對施工隊(duì)生產(chǎn)影響時(shí)間較長，受井下空間較小，當(dāng)現(xiàn)場延伸下一組中線拐點(diǎn)時(shí)，通常會(huì)發(fā)現(xiàn)視線被設(shè)備擋住的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響后續(xù)標(biāo)定工作。通過對曲線巷道中線標(biāo)定的方法研究，對比不同方法及不同的轉(zhuǎn)彎半徑和圓心角，我們發(fā)現(xiàn)弦線法更適合于圓心角較小、轉(zhuǎn)彎半徑較大的曲線巷道的中線標(biāo)定。而在使用切線法進(jìn)行曲線巷道標(biāo)定時(shí)，因切線相對于弦線更長，轉(zhuǎn)折角更少，在進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)定時(shí)，標(biāo)定次數(shù)減少不僅降低了測量人員的工作強(qiáng)度，同時(shí)提高了測設(shè)的精度、減少了對現(xiàn)場施工的影響時(shí)間。而弦切法更適應(yīng)于圓心角大于90°，且轉(zhuǎn)彎半徑較小的情況，通過弦線和切線向結(jié)合的方法，提高精度和效率。