矿山曲线巷道中线标定方法探究

付 彪，李善宏，陈元寿

（西部矿业股份有限公司，青海 西宁 810000）

1 标定曲线巷道中存在的问题

我们经常在曲线巷道中线标定过程中经常会发现，中线标定的长度对中线标定的精度、效率等造成影响，还会影响施工质量和施工进度，达不到设计要求；在中线标定过程中，离掌子面距离较近，在施工过程中，经常会会因放炮造成标定的中线损坏，反复标定会增加测量技术人员工作强度，还会对施工进度造成影响；在标定过程中弦过短，会增加现场标定的次数，增加工作强度，且在对下一组中线标定时，因受现场施工设备等外物的影响，对中线的标定会造成一定的难度。以上都是在现场标定过程中存在的一些问题，通过对曲线巷道中线标定在不同转弯半径、不同圆心角的情况下，选择合适且高效的曲线巷道标定方法进行研究，解决以上问题对施工等造成的影响，提高曲线巷道施工质量及施工进度，同时减少标定次数及标定精度。

2 曲线巷道中线标定方法

在矿山生产的过程中，因生产及设备的运行的需要，必须设计曲线巷道，而井下曲线巷道为圆曲线，曲线巷道的设计中，巷道的起点、终点、圆心角、转弯半径、坡度等要素都是设计中给定的。矿山井下运输巷道设计了许多曲线巷道，转弯和岔道较多，圆曲线根据矿车行驶速度及矿车轴距等因素设定曲线巷道的起点、终点及曲线半径和转角。曲线巷道中线的标定是井下测量工作中的一个重要组成部分，从生产到安全都不能离开这项工作。标定中线的工作主要有：直线部分巷道中线的延伸，曲线部分巷道中线的标定，开切新巷道时中线的标定等。在现场施工标定中，受空间等因素的影响，无法直接标定曲线巷道的中心线，只能在小范围内以直线代替曲线进行标定，通过将曲线分割成若干个直线来标定，这就需要对直线代替曲线方式进行探究，在不同的曲线巷道参数采用不同的标定方式。

（1）弦线法。在巷道设计完成后，进行现场中线的标定过程中，根据设计给定的圆心角、转弯半径、巷道规格等参数和合理确定弦长的原则，把巷道曲线等分成若干份。

图1 弦线法曲线巷道中线标定图

以给定曲线巷道圆心角α=90°，转弯半径R=20m，巷道宽D=2.8为例，首先确定对弦线的数量。

图2 弦线法实地中线标定图

设计的曲线巷道需要在实地标定出来，在实地标定过程中，将全站仪架设在点A位置，后视点P，然后按弦线方向在A1延长线方向标定一组中线点，中线点设置三个，中线点距离不小于1m。

图3 曲线巷道弦线法中线标定大样图

在完成中线标定后，根据绘制的施工大样图，在现场施工过程中，按照中线延伸方向及弦线至两帮的距离进行现场施工。

（2）弦切法。弦切法曲线巷道放样，主要是用于圆心角大于90°的情况，这种情况下使用切线法及弦线法会使得切线或弦线的两端会存在内部相交，在现场标定时存在困难。弦切法是以弦线法和切线法作为放样基础，用弦线的延长线和切线向交来标定曲线巷道的中线。

首先根据给定的曲线巷道参数确定巷道的等分数，将曲线巷道圆心角进行等分，如巷道的圆心角为120°，转弯半径R为20m，巷道宽为2.8m为例，可以计算出曲线等分数为4。如图5所示，在现场标定过程中A、B两点的切线延伸，与12、23的弦线延长线分别相交，在现场标定时，只需要标定出指示掘进的延长线交点及弯道起始点即可，且要充分保证两个交点与巷道两壁的距离适中，如果距离巷道两壁距离较近，可将中线向内侧进行偏移，应用偏心进行放样。

图4 弦切法曲线巷道中线标定图

在现场进行标定时，可采用坐标放样、极坐标法、对边测量等方法，施工大样图的绘制与弦线法的绘制一致。

（3）切线法。切线法是指利用曲线巷道的切线来代替曲线巷道的中线，来指示曲线巷道掘进方向的一种曲线巷道中线标定方法。在进行曲线巷道标定时，曲线巷道的切线数量由曲线巷道所设计的圆心角来确定。当一条切线无法进行曲线巷道中线标定时，可利用偏心进行标定。

以曲线巷道的宽度为3m，圆心角为90°，巷道设计转弯半径为20m为例，此切线法标定巷道中线采用偏心1m进行标定。可计算曲线巷道的主要参数：

转折角β1=β2=180° +α/（n+1），n为切线个数，α为圆心角，则转折角β1=β2=225°。

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

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

图5 切线法曲线巷道中线标定图

设计的切线法曲线巷道标定图在现场施工时需要根据绘制的施工大样图进行施工，图示巷道在绘制施工大样图时选择按半径方向绘制，在大样图绘制时将每掘进1m时切线至巷道两壁的距离标定在大样图上。大样图如图6所示：

图6 切线法曲线巷道中线标定大样图

在现场进行标定中线时，首先标定A-1方向，在巷道掘进至1点时，在标定指示1～2点方向的中线，以此类推，在最后标定出指示2-B方向的中线，完成曲线巷道中线标定的全过程。

3 曲线巷道中线标定方法的优选

曲线巷道标定中线的特点是转角大且弦长较短，所以标定中线工作频繁，因此测量人员必须具有高度的责任感，密切配合，严格按技术规范要求执行。用弦线法标定曲线巷道中线时，由于弦短转点角多，所以标定中线较为频繁，对施工队生产影响时间较长，受井下空间较小，当现场延伸下一组中线拐点时，通常会发现视线被设备挡住的现象，严重影响后续标定工作。通过对曲线巷道中线标定的方法研究，对比不同方法及不同的转弯半径和圆心角，我们发现弦线法更适合于圆心角较小、转弯半径较大的曲线巷道的中线标定。而在使用切线法进行曲线巷道标定时，因切线相对于弦线更长，转折角更少，在进行现场标定时，标定次数减少不仅降低了测量人员的工作强度，同时提高了测设的精度、减少了对现场施工的影响时间。而弦切法更适应于圆心角大于90°，且转弯半径较小的情况，通过弦线和切线向结合的方法，提高精度和效率。