激光指向仪在矿山井巷施工测量中的应用实践

李春松

（云南锡业股份老厂分公司，云南 个旧 661000）

随着云锡股份老厂分公司深化改革的推进，对重点工程的施工质量的要求也越来越高，老厂分公司一年的掘进进尺量都超过2万多米，长期以来井巷工程施工测量都是借助全站仪、水准仪来完成在掘进中的中、腰线标定工作的，由于现在采用高效设备施工掘进速度较快，原有标定中线和腰线的方法已不能满足现施工的需要。因此，老厂分公司，引进了徐州激光测绘仪器厂生产的JZB-600型隔爆激光指向仪，该激光仪具有较高的亮度，光斑直径大小可调节，井下红色激光束射程在400m～500m左右时光束直径没有明显变化，成为较理想的定位基准线，从很大程度上提高了施工队组的工作效率和避免了重复标定中、腰线带来的误差累积保证了工程质量，而且极大地减轻了测量人员的劳动强度。

1 JZB-600型隔爆激光指向仪介绍

老厂分公司是引用徐州激光测绘仪器厂生产的JZB-600型隔爆激光指向。其射程600米，光斑中心直径≤25mm，激光管功率≥10mw，输入电压127/220v（两种），波动范围-20v～+10v；工作电压DC3V，工作电流50mA～80mA；调节范围：倾角±20°水平角±30°，水平移动±30mm，视场角≥1°；外 形 尺 寸：260×180×140（mm）；仪 器 重 量：2.2㎏，可在-20°～+40°、湿度小于98%的环境下工作。

该仪器整体结构紧凑，调节灵活，安装方便、快捷、安全性能稳定，使用寿命较长，主件采用进口长效晶体管，可随意调整，可更换激光管。特别适用于岩层起伏幅度较大的巷道，在一定范围内能上下自由升降，确保光束无阻碍顺利射向工作面。

2 激光指向仪的安装及使用

在长度300米以上的直线巷道我们都采用激光指向仪指导施工，为能及时指导施工、保证施工质量、减少标定中腰线的劳动强度和频数，减少占用作业队组时间，为快速掘进创造条件，老厂分公司大多数长距离直线巷道独头掘进中都安置了激光指向仪，即在巷道顶板中心安装一台激光指向仪。指示巷道的施工方向和坡度，严格控制巷道的施工规格质量确保队组每班施工都有中腰线参照。

2.1 激光指向仪的安装方法

（1）为了预防岩石的敲打及爆破冲击波的影响，根据测量技术规程要求，在距掘进工作面约70m处，选择岩石稳固的地方安装激光指向仪。

在安装激光指向仪之前，先将导线控制点测到安装激光指向仪的附近，并根据实测资料与设计资料校正巷道中线，用全站仪标定两棵相距≥30米的中线，按照巷道设计宽确定中线到边中线的距离，2.7米宽的巷道可定为1.15米左右；实量控制点到中线的距离，可按公式算得控制点到边中线的距离（d）及夹角（β），从而标定出边中线。用同样的方法在中2处标定出另两棵边中线。在较大规格的巷道中也可以分别在中1、中2处安置经纬仪，以中线点互为后视，根据中线到边中线的距离转90°角标定出边中线。

（2）按仪器托板螺丝孔的孔距，事先在顶板适当位置钻孔，然后将锚杆放入孔中，校正尺寸，并灌注水泥固定锚杆。

（3）待水泥凝固或塞紧牢固后，即可将指向仪悬挂在顶板上。

2.2 激光指向仪的调校方法

（1）用全站仪标定出巷道中线。中线点不得少于3个点间距不少于30m，调节激光仪使光束通过中线。

（2）用水准仪在中线的垂线上给出腰线并做记号，腰线点不得少于3个，点间距不少于30m然后调节仪器，使光束平行或切于巷道所标定腰线点上。

（3）反复检核激光束，使光束正确通过所标定的中线组和腰线组高度上，直径合乎要求时为止。激光指向仪在使用过程，为了防止仪器碰动或放炮震动而引起光束偏离中、腰线位置，应根据第一次正确放置后量取的参数经常检查激光束的方向和坡度，并根据检查情况随时调整。

3 安装激光指向仪的各种不同形式

（1）安装在掘进巷道的中线上（顶板）；

（2）安装在巷道边线上；

（3）安装在掘进巷道的直线巷道起点的后延方向，专门施工一个小规格硐室，利用墩台可以将仪器架设于使用方便的高度。总之，安放仪器的位置应不防碍车辆运输、人行，也不使仪器射出的光束被巷道轮廓或其它设备所阻挡还应安全牢、固操作方便。

4 激光指向仪在云锡1360贯通工程井巷施工测量中的典型应用

云锡1360贯通工程是云锡建设中的主体工程之一，技术要求高，机械化作业，掘进盲距长有12公里左右的直线巷道，并且掘进速度快日掘进速度达10m以上，所以安置激光指向仪十分必要。安置方法为：在巷道主中心设计线上安置一台激光仪，再分别在左帮壁和右帮壁安置两台激光指向仪如图3（安置方法在前面详述，此处不再叙述）。激光指向仪安置好后，测量人员要检查激光束是否偏离标定的中腰线。

激光束即为指示直线巷道掘进的中、腰线，每掘进100M，应当对激光束进行一次检查性测量确保其准确性，这样的安置使用方法，在测量同行看来是没有必要只需安置一台激光仪即可满足施工指导，无可非议，安置一台也能完全满足施工指导。但老厂分矿在1360巷道掘进中同时安置三台激光指向仪作掘进指导，完全可以说是一种典型应用。在云锡矿山井下巷道施工管理中，单直线巷道同时安置三台激光指向仪作指导，此种安置使用方法给掘进过程中带来了极大的方便和有效地技术指导，现1360工程已施工完毕从整个的施工情况上看巷道的规格都基本合格，规格也控制的非常好这得益于激光指向带来的便益。

图1 巷道掘进中激光指示仪布设图

5 取得几点认识和经验

（1）按此法安置使用，依据光斑的指示，对巷道掘进能按设计规格进行全断面排孔眼整体推进，改变了过去依据单中线方向量控规格断面的方法；同时利用边帮激光束可有效地指导开挖水沟和整体坡度的控制。

（2）巷道掘进的方向、坡度、断面等可依据光斑的指示，促进一次成巷。避免和减少了过多的超、欠挖现象，达到严控制、高标准、高质量、高效掘进的目的。

（3）大大地减轻了测量人员的外业工作强度。按传统的方法用经纬仪、水准仪标定和延伸中、腰线，按1360南主沿巷道掘进速度10m/日，300m/月要求，根据云锡公司《矿山测量技术规定》标定中线；直线巷道每掘进30m～50m标定一次，需标设中线6次～15次；标定腰线：直线巷道每掘进10m～20m标定一次，需标设腰线15次～30次。使用激光仪给向，只要一次性安置调试正确后，施工过程中加强现场管理和检查，基本上可满足500米以上的长度才需移置一次激光仪。

（4）在掘进施工过程中，不论什么时候需要，只要接通电源，便会立即得到指示出巷道掘进的方向和坡度的激光束。因此，使用激光指向仪，从根本上减轻和改进了人工标定中、腰线的工作量；同时也提高了工程掘进的质量。

（5）在长距离井巷重点工程的施工测量技术管理中，使用激光仪定位、给向技术，不仅减轻测量技术人员的工作强度，也减少了多次延伸标定中、腰线而引起的测量误差的积累和传递。

目前，老厂分公司井巷工程施工中已广泛使用激光指向仪标定平巷、斜井的中和腰线；掘进人员到达工作面时，开启激光指向仪，到达工作面后检查中腰线方向，并根据光斑位置布设炮眼，使用十分方便。利用激光指向仪发射出的光束指示巷道掘进的方向和坡度，具有操作方便、提高工效、保证质量、与掘进作业互相干扰少等优点，能适应老厂分公司目前的机械化快速掘进的要求。