矿山测量中同时给定巷道中、腰线方法的探讨摘要：矿山测量中激光指向仪因其亮度高，且具有良好的方向性、单色性，被广泛应用于巷道中腰线标定传统方法激光指向仪是配合经纬仪和水准仪使用的，操作繁复，且精度相对较低本文利用激光指向仪配合全站仪，探讨一种可以同时给定巷道中线和腰线方法关键词：激光指向仪 全站仪 归化放样矿山测量中，激光指向仪因其亮度高，且具有良好的方向性、单色性，被广泛应用于巷道中腰线标定传统激光指向仪给中、腰线，是在经纬仪、水准仪分别放样出巷道的中线、腰线的基础上，通过调节激光指向仪，使激光束通过中线且平行于腰线而实现的其中，激光束方向的反复检核不但需花费大量时间，且方向调整仅靠三个中、腰线点来控制，调整的程度无法精确量化，自由程度较大，造成指向精度下降本文利用激光指向仪配合全站仪，探讨一种可以同时给定巷道中线和腰线方法1.传统激光指向仪给中线、腰线的步骤①根据《煤矿测量规程》要求，选择位置安装激光指向仪② 用经纬仪给出巷道中线，中线不得少于 3 个，点间距不少于30m，调节仪器，使激光指向仪通过中线③用水准仪在中线的垂线上给出腰线，并作记号，腰线点不得少于 3 个，点间距不少于 30m；调节仪器，使激光束平行于巷道腰线。
④反复检核激光束给出的巷道中线和腰线，直至合乎要求为止2. 新方法施测方案及实施步骤2.1 施测方案①直接或间接测量架设激光指向仪点（出光孔中心）的三维坐标 S（X S,YS,HS） ；②计算 S 点所在巷道横断面的位置信息，距中线 I 和距底板高差 h，如图；③在巷道掘进窝面，归化放样一点 A，使其在所在横断面的位置为距中线 IA=I 和距底板高差 hA=h；④调整激光指向仪，使激光束指向 A 点SA 即为巷道掘进方向2.2 方案的实施2.2.1 利用 Casio fx-5800 计算器编程 ″X0=″?C: ″Y0=″?D: ″FWJ= ″A: ″BPDL=″?M: ″BPDH=″?H:″PD= ″?B:″QG= ″?T: ″K= ″ ?K 巷道设计参数输入Lbl 0 程序进口″X1=″?X: ″Y1=″? Y: ″H1=″?G: 变量（X、Y、H）输入X-C→E:Y-D→F： →S: 计算 S2()EFS(A)图 1Tan-1(F÷E)→J:IF J﹤0:THEN J+360→J:IFEND: 由坐标反算方位角 S×SIN(J-A)→I: ″I=″:I◢ 计算测点距中线并显示S×COS(J-A)→ L: ″L=″:L◢ 计算该点进尺并显示Abs（I）→I:H+(L-M)×B→Q: ″H0=″:Q◢计算该点所在断面底板设计高G-Q→U: U◢ 计算测点到底板高差Goto 0 程序出口说明：”X0” ， ”Y0”，为巷道起点坐标；”FWJ” 为巷道设计掘进方向的方位角；”BPDL”为变坡点相对起点的进尺；”BPDG”为巷道变坡点高程：”PD”为边坡后的坡度， “K”为巷宽的一半。
输入变量”X1” ， ”Y1”为测量点 S（A）点；”H1”为测量点 S 或A 点高程计算结果显示 L 、I 、Q 分别表示 S(A)点的进尺、距中线和距底板高差 2.2.2 具体步骤：①准备工作改装激光指向仪（以 YHJ-800-3.6(A)为例） 要求指向仪横向、纵向的旋转轴均通过出光孔中心；在机体上安置反射贴片，贴片竖直方向中线与激光指向仪纵向旋转轴重合量取贴片中心至机体表面 2cm，并由激光指向仪 YHJ-800-3.6(A)外形尺寸（Φ46×230×110）mm ，可知贴片中心至出光孔中心的高程修正值为-43mm；②到按照《煤矿测量规程》要求，在矿井巷道内安置激光指向仪③ 架设全站仪，测量反射贴片中心坐标 S'(X S ',Y S ',H S ')，根据激光指向仪结构，推算出光孔中心的坐标 S（X S,Y S,H S）,其中 X S= X S ', Y S =Y S ' ,H S =H S '-0.043④坐标 S（ X S,Y S,H S）输入计算器，得 S 点距中线 I 和距底板设计高程的高差 h⑤测量巷道掘进窝面一点 A'坐标，输入程序可得 A'点距中线 IA'和距底板高差 hA' 。
⑥根据修正数∆I= IA'-I,∆h= hA'-h，移动 A'点，使 ∆I 和∆h 趋近于0⑦重复 5.6 步，直至∆I≦0.001m 且∆h≦0.001m，此时 A'即为归化放样的点 A，程序中的 L 即为 A 点相对巷道起点的进尺⑧调整激光束使之指向窝面 A 点，激光束指向即为掘进方向3.精度估计及比较3.1 传统经纬仪标定中腰线，采用直接法放样，不能形成多余观测，还受到标志线稳定性误差的影响应用本方法，直接测量激光指向仪光孔中心坐标，提高了点位精度3.2 窝面定向点采用归化法放样，相对于经纬仪标定中腰线采用的直接法放样，是将无多余观测的直接放样的方法,转换成以能够进行多余观测的测量为主的一种放样方法,通过多测回观测来提高放样的精度3.3 两种方法放样出的中线精度比较①传统方法中因三点是同一测站下直接放样的，可假设直接放样三点的横向贯通误差的中误差为 m1=m2=m3=m 直 ,横向误差引起的方位角偏差△a 12、△a 23、△a 13 可按下式估算，如图 2 所示：有， tan（△a 12）= 12ml直同理有，tan （△a 23）= 3直tan（△a 13）= 。
1l直又因△a 12， △a 23、△a 13 是小角，根据小角近似公式有△a 12= tan（△a 12）= ，12ml直△a 23= tan（ △a 23）= ，3直△a 13= tan（ △a 13）= 1l直激光束过三点，在不考虑照准误差的情况下，其方位角为△a12， △a 23、△a 13 的平均数 即△a 激 = 1231a+设 = 12 = 23= ，有△a 激 = ll1325ml直②设测量光孔中心在横向贯通方向的中误差为 m 测 ，设归化法放样点在横向贯通方向的中误差为 m 归 同①可估算激光束与设计方位角之间的偏差△a 新 = l测 归 新由图 2 和 4.1、4.2 分析知， 新 > 13=2 ，m 测 < m 直 ，m 归 < m 直，ll1 2图则 △a 新 = < < < ， 即△a 新 <△a 激 ml测 归 新 2l直新 直 53ml直由上可知，新方法在中线放样的精度上高于传统方法根据《工程测量规范》 ，三角高程测量可代替四等水准测量，且井下施测边长普遍较短，无需进行球气差改正的情况下，其精度可以满足巷道高程施工放样的要求4、结语本文利用全站仪可相对于经纬测角,同时还可进行精确距离测量的功能，探讨了使用激光指向仪同时标定巷道中线和腰线的新方法。
与传统方法相比，具有精度高、方便灵活的特点；在熟练操作后，可节约施测时间；用编制程序计算同时，还可得出窝面 A 点的进尺，不用再单独进行收尺，提高劳动效率；同时有助于新技术、新装备的功能的开发使用，更好服务矿井生产参考文献：[1] 于喜东等.《矿山测量工》[M].北京：煤炭工业出版社，2005[2] 顾孝烈等.《测量学》[M].上海：同济大学出版社，2006[3] 覃辉，顾长虹. 《CASIO fx-5800P 编程计算器公路与铁路施工测量程序(第 2 版)》[M].上海：同济大学出版社，2011。