基于CASIO fx-5800P程序的巷道快速放拐弯线法

史永强，胡 伟，冯宗信

(1.陕西麟北煤业开发有限责任公司，陕西 宝鸡 721000；2.平凉五举煤业有限公司，甘肃 平凉 744000)

煤矿井下放线工作不仅需要测量人员提高测量精度而且需要加快工作效率，从而为矿井安全生产提供更快更好的服务[1]。传统的井下放线工作在遇到开口或者拐弯时，需要架设两次以上仪器才能完成，并且在工作面刚掘进到位或者底部未铲干净等原因不能架设仪器时难以完成，只能采用“量边法”或者“坐标模式放样法”[2-3]，但采用以上两种方法均需要在地面提前计算，增加了大量准备工作，且无法根据现场实际角度、边长等情况进行调整。随着全站仪、360°全反射棱镜、CASIO可编程计算器在矿山测量工作中的应用和普及，可借助CASIO计算器的编程功能实现任意角度或边长快速计算并放样。快速放拐弯线法，在放线时只需架设一次仪器，不仅提高了放线的效率而且解决了在拐点处不能架设仪器的问题[3-12]。

1 快速放拐弯线法

1.1 巷道拐弯放线方法的选择

如图1所示，当巷道按照掘进方向掘进至拐点A时就要改变方向，此时需要我们放出拐点A以及拐弯方向上的两个中线点1、2。常用方法是在B点安置仪器放出A点后，把仪器安置于A点，然后，后视B点，根据拐弯巷道的方位角或者两个掘进方向的夹角放出中线点1、2。

图1 巷道布置平面图

该方法的优点是可以把中线点 1、2放样到拐弯巷道内仪器站不通视的地方，可以增加中线点与点之间的相对距离，减少激光穿线的误差，进而保证巷道长距离掘进时的精度，缺点是：(1)巷道掘进刚到位，综掘机未退出或者底部未铲干净、A点无法架设仪器时无法完成放线；(2)需司仪人员多架设一站仪器，多站架设仪器易使误差传递和累计到下一站，可能会使放样点误差偏大[2]。

1.2 快速放拐弯线法

1.2.1 原理

如图2所示，快速放拐弯线法是在B点安置仪器放出拐弯巷道开口中线点A后，根据BA实测的距离S、掘进巷道与拐弯巷道方位的夹角α和放线夹角β，利用正弦定理计算出BC的距离：

(1)

图2 快速放拐弯线法原理图

然后利用放线夹角β和BC的距离L即可放出拐弯巷道中线点C，CA即为拐弯巷道中线，利用同样的方法可以放出其他中线点C′。

1.2.2 误差分析

如图2所示，标定中线点C时，由于各方面因素主要会产生两种误差，一是放线夹角带来的误差，二是放线距离L带来的误差。而根据矿山测量经验，采用“全站仪+吊挂棱镜”方式放线时夹角在实际操作中较放线距离L容易控制，所以下面主要分析放线距离L带来的误差。

(2)

(3)

式(2)和式(3)中，已知巷道掘进长度J时的允许偏差P时，就可以求出放线距离为L的允许偏差d，实际在放线过程中只需将放线距离L的误差控制在d范围内即可。

反之，当采用快速放拐弯线放完线后，已知放线时的偏差d时，也可以利用余弦定理计算出当巷道掘进J时的预计偏差P。

如图2所示，DA的边长：

(4)

CA的边长：

(5)

拐弯方位误差：

(6)

预计偏差：

P=Jtanγ

医养结合融入社区养老,构建医养结合的社区养老模式是提升养老服务质量的有效举措．以社区为依托,整合医疗机构、养老机构以及社区自身的优势,为老年人提供多层次的养老服务,既提高了资源的利用效率，又提升了服务质量．而养老设施是养老服务有效传递的重要场所和物质载体,也是养老模式顺利开展的重要依托和保障．因此,该研究为实现医养结合服务提供相应的设施载体和平台,为构建社区医养结合的养老设施体系提供了必要的理论支撑．此外,社区养老设施的配套建设在实践中需要从规划到空间布局模式进行详细的规划设计.医养结合模式具有很大的研究空间及潜力,有待进一步实践探索,以形成成熟而完整的社区养老设施体系．

(7)

将式(4)、(5)、(6)带入式(7)，则有：

(8)

2 快速放拐弯线法的CASIO fx-5800P程序设计

在井下复杂的环境中难以通过人工方式利用式(1)、式(3)和式(8)完成放线距离、放线允许偏差和预计偏差的计算，但随着CASIO fx-5800P等可编程计算器在矿山测量中的应用，可以编写相应的程序，直接通过输入已知条件计算得出结果。

2.1 程序设计

CASIO fx-5800P程序语言是一种类结构化BASIC语言，数学格式显示允许按正常书写习惯输入与显示各种数学公式。因此，可以将已知数据通过赋值给变量的方式输入计算器，然后将变量编入数学公式中轻松计算出需要的结果。

程序语言基本的操作命令中“→”为变量赋值命令，“？”为输入提示命令，“◢”为输出命令，“：”为分隔符，大写英文字母均可作为变量使用。计算放线距离的程序主要代码如下：

“JU LI S=”? →S(提示输入实测距离S，并输入S)

“GUAI JIAO A=”? →A(提示输入掘进巷道与拐弯巷道方位的夹角即拐角A，并输入A)

“JIA JIAO B=” ? →B(提示输入放线夹角B，并输入B)

“FANG XIAN JL:”:→L:L◢(按照计算公式计算出放线距离L，并输出L)

计算允许误差代码可参考以上代码编写。

2.2 程序流程图

程序总体分为两部分，第一部分根据实测的距离S、掘进巷道与拐弯巷道方位的夹角α和放线夹角β，利用正弦定理计算出放线的距离；第二部分根据巷道掘进长度L和允许误差P，求出放线允许误差，用以检验放线距离是否在允许误差内。流程如图3所示。

图3 程序流程图

3 工程实际应用

以园子沟煤矿东翼一号回风大巷井底联络巷拐弯处放线为例，如图4所示，该巷道设计长度251 m，由两段直线巷道和一段曲线转弯巷道组成，自东翼一号回风大巷开口232 m为直线巷道，后接一段14.137 m长的曲线巷道，最后通过一段5 m长的直线巷道与回风立井马头门贯通。当巷道自东翼一号回风大巷开口掘进232 m进入曲线段时，测量人员拟采用“弦线法”放两次线指导巷道掘进，但当测量人员进入现场放线时，发现迎头掘进刚好到位，综掘机停在迎头检修无法移动，此时若采用传统方法架设两次仪器放拐弯线已无法实现，因此，采用了“快速放拐弯线法”。

图4 东翼一号回风大巷井底联络巷

首先，在已知中线点B设站，放出中线点A，实测出BA的距离为33.74 m，然后根据现场实际情况逆时针拨角4°23′57″，再根据设计拐角22°30′00″，采用CASIO fx-5800P计算器计算出B点至中线点1的距离为28.54 m，由于该次放线为第一个弦线，放线后巷道掘进6.89 m后需放第二个弦线，因此，放线后巷道掘进距离即为6.89 m，为提高贯通精度，允许的误差定为0.05 m，输入CASIO fx-5800P计算器，继续计算出允许的放线距离误差为0.09 m。此时就可以使用距离放出1号中线点，放完1号点后经实测实际距离为28.58 m，误差0.04 m，小于0.09 m，符合精度要求，可作为中线点使用。之后采用该方法又放出了2号中线点。

后期，根据掘进进度，测量人员再次使用该方法放出了第二个弦线及直线段的中线点，巷道最终与回风立井马头门精确贯通，贯通精度良好，顶帮平整。

4 结 语

(1)采用快速放拐弯线法，解决了传统矿山测量放线工作中的难题，提高了放线工作效率，减少了测量人员在工作面的停留时间，对保护测量人员安全有积极作用。本方法已在园子沟煤矿、五举煤矿推广使用，在其他矿井或者隧道工程中也有参考价值。

(2)矿山测量精度受仪器、环境、测量方法、测量人员操作水平等各方面影响，本文仅对采用快速放拐弯线法带来的误差进行了分析，为提高放线精度，测量人员在实际操作过程中需严格按照《煤矿测量规程》、操作规程及安全技术措施进行操作。