免棱镜全站仪在矿山井架倾斜监测中的应用

８０　参战晨舛枝　２０１２年第４期　免棱镜全站仪在矿山井架倾斜监测中的应用　张志伟，贾东秀，陈玉琳　（上海庙矿业有限责任公司新上海一号煤矿地测科，内蒙古鄂尔多斯摘要０１６２００）　　．上海庙矿业公司利用免棱镜全站仪，根据井架的几何特性，适当选取观测点对井架进行观测。根据观测数据，计算出井架倾斜量，从　，　．．．．而监测井架的变形。依据井架的几何特性，在井架顶部和底部平面的钢梁上分别选取８个观测点，根据观测数据，通过ＡｕｔｏＣＡＤ软件得出各平　面四个顶点的坐标和平面中心坐标。最后根据公式对井架倾斜量进行计算，从而监测井架的变形。　关键词　井架倾斜　监测　全站仪文献标识码平面中心　Ａ　中图分类号ＴＤ１７８　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｏｔａｌ—ｓｔａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｐｒｉｓｍ　ｉｎ　ｍｉｎｅ　ｄｅｒｒｉｃｋｓ’Ｔｉｌｔ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｚｈａｎｇ　Ｚｈｉ—ｗｅｉ，Ｊｉａ　Ｄｏｎｇ—ｘｉｕ，Ｃｈｅｎ　Ｙｕ—ｌｉｎ　（Ｓｈａｎｇｈａｉｍｉａｏ　ｍｉｎｉｎｇ　Ｃｏ．，ＬＴＤ，Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｕｒｖｅｙ　ｏｆ　ｘｉｎ　ｓｈａｎｇｈａｉｙｉｈａｏ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ，Ｅｅｒｄｕｏｓｉ，０１６２００）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｍｉｎｅ’ｓ　ｄｅｒｒｉｃｋ　ｉｓ　ａ　ｖｅｒｙ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｐａｒｔ　ｏｆ　ｍｉｎｅ’ｓ　ｈｏｉｓｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ．ｉｔｓ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｔｉｌｔ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　ａｆｆｅｃｔｓ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｏｆ　ｍｉｎｅ’　ｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｓｅｌｅｅｔｅ　８　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｐｏｉｎｔｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｔｅｅｌ　ｂｅａｍ　ｆ　ｏｔｈｅ　ｔ。ｐ　ａｎｄ　ｂｏｔｔｏｍ　ｆｌａｔ　ｔｈａｔ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｉｔｓ　ｇｅｏｍｅｔｒｙ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｏｂ－　ｓｅｒｖａｔｉ０ｎ　ｃｏ０ｒｄｉｎａｔｅｓ　ｔｏ　ｇｅｔ　ｆｏｕｒ　ｖｅｒｔｅｘ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｅｎｔｅｒｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｗｏ　ｐｌａｎｅｓ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｆｏｒｍｕｌａ．　ｈｅ　ＡｕｔｔｏＣＡＤ　ｓｏｆｌｗａｒｅ．Ａｔ　ｌａｓｔ，ｃａｌｃｕｌａｔｅ　ｔｈｅ　ｄｅｒｒｉｃｋ’ｓ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｄｅｒｒｉｃｋ　Ｔｉｌｔ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｖｏｉｄ　ｐｒｉｓｍ　ｔｏｔａｌ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｌａｎｅ　用免棱镜全站仪观测各钢梁交点坐标，反射光束容易　ｌ　监测方案　产生多路径效应，会在一定程度上影响测量精度。为　提高监测精度，在各相交的钢梁上各设置两个观测点，　如图１所示，在井架周围布设两个精度较高的基　点Ｍ、Ｎ，在井架的上平面ＡＢＣＤ和下平面Ａ’Ｂ’Ｃ’Ｄ’　的钢梁上各选取８个特征观测点，根据观测数据并利　用ＡｕｔｏＣＡＤ软件功能来确定井架两个平面的中心坐　标，最后根据两个平面中心坐标的偏差和高差，根据公　通过免棱镜全站仪获取其坐标，并将各点坐标展到　ＡｕｔｏＣＡＤ图形中。以Ａ点为例，如图２所示，通过测点　１、２和测点７、８的直线的交点即为Ａ点的坐标。这种　利用ＡｕｔｏＣＡＤ软件得出平面的顶点的方法，既消除了　多路径效应对测量精度的影响，又省去了解析法繁琐　的计算过程。各观测点坐标数据和上下部平面顶点数　据如表１、２所示。　式对井架倾斜量进行计算。　ｊ　、　、、●　．××　，～　１　２　图２　顶点坐标的获取　基点Ｎ　表１观测点数据　点号　１　图１　监测点布设模拟图　Ｘ（ｍ）　３４３８．６６９　Ｙ（ｍ）　５８２７．７５３　由于平面顶点处于两条钢梁的相交处，若直接使　｝收稿日期：２０１１—１１—３０　作者简介：张志伟（１９８６一），男，汉族，山东滨州人，本科，学士，　２０１１年毕业于山东科技大学测绘工程专业毕业，毕业后在新上海一　２　３　３４３８．０８０　３４３４．３９７　５８３０．５３０　５８３２．９５１　４　５　６　７　８　３４２６．２１３　３４２４．２６４　３４２４．８４６　３４２８．３８７　３４３５．４０５　５８３１．２６４　５８２８．５６０　５８２５．７３４　５８２２．９６５　５８２４．４１５　号矿Ｉ『ｊ地测科工作至今。　２０１２年第４期　１’　３４４４．１３４　５８２３．２７８　瞧差斜ｌ救　Ｂ，　８１　２３４５６７８’　３４＿３１２９４８０．Ｏ６９５０２８１３６　５８３２１４８７．６７８５４３９２ｏ１５４７　一＼　点ＡＢ号　３　Ｘ４３９７（表２顶点坐标数据　ｍ．０４）７２　６　５８Ｙ２３（５３ｍ．５１）５８　４２　＼＼　ｎ二／／／／／＾　＼——一一一一　＼　Ｃ　３４２３．９８０　５８３０．５８９　Ｄ　３４２５．６３０　５８２２．４０５　图３　井架中心示意图　Ａ’　３４４４．５７６　５８２１．７９５　Ｂ’　３４４０．９Ｏ９　５８３９．２０１　Ｃ’　３４１８．６６３　５８３４．３１５　－ＣＡＤ，绘制井架上端及下端平面图，并利用ＡｕｔｏＣＡＤ　Ｄ’　３４２２．３９１　５８１７．０９２　干人什　日Ｂ　耿上帅ＴＩ且｜　ｕ１／ｒＨ　ｌ’帅Ｔ　下　ＬＪ’ｕ２，　２　倾斜状态计算　并利用三角高程方法获取上下平面高程之差ｈ，计算　两中心间水平距离△ｓ，根据公式ｉ＝ＡＳ／ｈ计算井架的　如图３所示，将各观测点平面坐标数据导入Ａｕｔ。　倾斜度。　（上接第７９页）综掘机拐弯空间视夹角大小应保持在　过后，及时补打液压单体。此时综掘机的行动空间受　３０～３６ｍ　。　，要求施工人员对拐机的行走路线必须准确到位，　一３控制拐点的坡度　气呵成。　临涣煤矿机、风巷多跟煤层顶板施工，巷道的起伏　５现场操作要领　根据煤层的走向不定。在接近切眼位置后，要根据煤　（１）拐点底板要平整。底板为煤底时，要提前在　层走向的起伏控制巷道破顶高度，为下步锚索梁的施　综掘机行进的路线上用方子木铺底；　工奠定基础。一般距使插梁前５ｍ巷道变平，巷道在此　（２）拐点空间内不得有杂物；　之前要保证最后一根插梁的使用要跟着顶板，严禁插　（３）拐机前要对综掘机进行全面检查，保证综掘　梁丢顶煤。拐点处的坡度尽量控制在５。以内。如坡度　机的性能。坡度大于５。拐弯时，重点检查综掘机的行　大于５。，在拐机时必须将综掘机机身通过木料垫履带　走马达和制动器。查看油箱油位，油温应保持在４０℃　的方法，将综掘机的行进坡度控制在５。以内，保证综掘　以下为宜。　机前进后退坡度不要有明显的变化。　（４）操作人员必须要由有经验的司机手担任，必　须能熟练操作综掘机。因综掘机在拐弯的时候多采用　４掌握拐点顶板的岩性　截割臂配合履带进行原地旋转，操作不熟练，易造成拐　采用锚索梁悬吊拐机时，锚索梁的施工质量对拐　机不连贯。　机时的顶板安全起着至关重要的作用。锚索梁施工完　（５）拐机行走路线的变通。操作人员必须对综掘　毕后，摘棚腿，此时接近３０ｍ　的顶板全靠锚索梁进行　机１０ｍ的空间概念在脑海里过一遍，对棚腿的要求必　悬吊，因此锚索梁的失效将造成接近３０ｍ　的顶板的垮　须提前做好准备。一般拐机时，多选择靠近拐点入门　落，直接威胁施工人员的生命安全，必须做到万无一　的抬棚腿子进铲板，然后通过综掘机的前进后退和截　失。施工锚索梁时，要对施工人员进行登记在案，对顶　割臂与履带的配合来进行方向的调整。　板的岩性充分掌握，拐机前每一根锚索的锚拔力要一　（６）现场指挥人员要指挥得当。拐机时，现场人　一检测，每一根锚索的锚拔力不得低于１００ｋＮ。并且，　员多，噪声大，指挥人员必须要与司机手形成一套特有　综掘机拐弯完成后必须补齐巷中棚腿，增加支护强度。　的声光信号联络。同时拐点空间四个角点要有专人观　对于顶板岩性较差，顶板多为泥岩时，可采用液压单体　察，并及时向指挥人员报告，再由指挥人员指挥司机手　配合锚索梁联合支护。即综掘机的机身周边布满液压　操作要领，完成拐机操作。　单体，综掘机前进时，需要去除哪根随时去除，综掘机　８２　童撼爰斜技　２０１２年第４期　大倾角综放开采“设备＋工艺控制＂　防倒防滑防飞矸技术　刘国顺，栾桂宏　（兖矿矿业能化有限公司吉新煤矿，吉木萨尔摘要８３１７００）　大倾角煤层设备的倾倒、下滑及飞矸伤人是需要解决的重要技术难题。通过在吉新煤矿１１Ａ６０１工作面实践，总结出一套切实可行的　设备＋工艺控制　文献标识码Ｂ　设备防倒防滑工艺控制体系，提出了“设备＋工艺控制”防倒防滑的新理念，建立了“防护网＋临时性安全栅栏”防飞矸体系。　关键词　大倾角　防倒防滑中图分类号ＴＤ８２３．２１　２　大倾角煤层是指埋藏倾角为３５。～５５。的煤层，当　煤层倾角大于３５。时，厚煤层采用走向长壁综放开采，　ＱＷＤ型双滚筒电牵引采煤机落煤，采用ＳＧＺ８００／６３０　中双链刮板输送机运煤，运输顺槽采用ＳＺＺ８００／２００中　双链转载机运煤和ＤＳＪ１２０／１００／４３１５皮带运输机一　部，采用ＺＦ５４００／１８／３０型放顶煤支架与ＺＦＧ５８００／２０／　３３过渡液压支架支护，下出口采用一组端头支架支　支架极易下滑、倾倒；同时，垮落的顶煤（矸石）向下滑　滚，对支架尾部产生冲击力，使支架尾梁下摆，导致前　溜上窜、后溜下滑，从而导致工作面“顶板一支架一底　板”支护系统失稳，引发安全事故。兖矿能化有限　公司在现场实践中，总结出一套切实可行的设备防倒　护；工作面安装ＺＦ５４００／１８／３０型基本架７５架，　ＺＦＧ５８００／２０／３３过渡支架７架，上端头安装３架、下端　头安装４架。采用走向长壁放顶煤后退式采煤法。　２大倾角综放开采防倒防滑、防飞矸技术　２．１　采煤机的防滑　２．１．１　采煤机设备防滑　防滑工艺控制体系，提出了“设备＋工艺控制”防倒防　滑的新理念，即在现场操作时，过程控制至关重要，在　回采过程中，应严格按回采工艺进行施工，从而做到设　备防倒防滑。　１工作面概况　选择双制动无链牵引采煤机防止下滑。工作面倾　兖矿能化有限公司吉新煤矿主采煤层　煤　角大，采煤机有严重下滑趋势，为此采用了大功率、双　层厚度５．０５～１５．７０ｍ，平均厚度１０．９４ｍ，煤层倾角　２０。～４０。，１１Ａ６０１工作面设计回采长度１０２９ｍ，其中煤　层倾角在３５。～４０。的范围长４５０ｍ，占该面设计回采长　度的４３．７％。该煤层属于大倾角易自燃厚煤层。　１１Ａ６０１大倾角综放工作面采用ＭＧ４００／９２０一　￥收稿日期：２０１２—０７—０９　作者简介：刘国顺（１９６９一），男，甘肃通渭人，１９９６年毕业于西安　制动无链牵引采煤机，煤机上行时及时推溜，利用煤壁　防止下滑。　２．１．２采煤机防滑工艺要求　（１）煤机司机必须持证上岗；正确操作采煤机，严　禁误操作。　（２）煤机下行割煤时，煤机下方（位于支架前立柱　科技大学，工程师，现任兖矿公司吉新煤矿采煤副矿长。　与溜槽间）严禁有人作业。　（３）煤机上行割煤或返空刀时，必须及时移架、推　溜、推溜滞后采煤机后滚筒１０～１５ｍ。同时下出口及　顶点的坐标和上下两个平面的中心坐标，既省去＇ｒ解　如图３所示，０　为井架上端平面中心，０　为井架　下端平面中心，两中心坐标分别为：　０．（３４３１．４９７７，５８２７．９８０７）　Ｏ２（３４３１．５７２１，５８２８．０４０７）　析法繁琐的计算步骤，又提高了顶点坐标的精度，从而　提高了井架倾斜的监测精度。　参考文献：　［１］张正禄．工程测量学［Ｍ］．武汉：武汉大学出版社，２００５：１７５～　１８６　计算两中心间距离为ＡＳ＝　／△　＋△ｙ　＝０．０９５６ｍ　由通过三角高程测量的上下两平面间高差为　２６．１２２ｍ，由此可计算该井架的倾斜度ｉ＝０．００３７　３　结论　［２ｊ建设标准定额研究所．ＪＧＪ８—２００７建筑变形测鬣规范［ｓｊ．北京：　中国建筑工业出版社，２００７　［３］栾元莺，吕法奎．班训海．动态变形观测与预报［Ｍ］．北京：中国　农业科学技术出版社，２００７　（１）使用免棱镜全站仪监测井架变形的方法，操　作简单、方便易行。　（２）利用ＡｕｔｏＣＡＤ软件，根据观测点坐标获取各　［４］岳建平，田林亚．变形监测技术与应用［Ｍ］．北京：国防上业出版　社，２００７：４７～１５０　［５］ＣＪＪ８—９９，城市测量规范［Ｍ］