利用解析几何原理确定井巷相向贯通要素
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[摘 要]在井下重要运输巷道的相向贯通中，开口位置的确定及相向贯通要素的精确定位，是巷道贯通的关键环节，它直接影响到巷道的贯通质量，巷道的使用效果，稍有不慎，会给巷道的使用带来麻烦和困难，甚至造成重大经济损失及运输事故。文中论述了如何根据已有巷道的测量资料，采用解析几何的原理，用解方程的方法，精确定位相向贯通的巷道开口位置、方位和坡度，并通过已经成功精确贯通的范例加以论证。
[关键词]相向贯通；精确定位；开口位置；方位；坡度
中图分类号：TD175.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0349-02
贯通测量是矿山测量中的一个重要组成部分，一项十分重要的测量工作，因此对于贯通测量必须以科学的态度，一丝不苟，严肃认真的搞好这项工作，尤其是在重要运输巷道胶带主斜井、猴车道、轨道提升主井的贯通中，精确定位巷道的开口位置，方位，坡度尤为重要。在实际的生产过程中，经常会遇到为缩短工期，加快掘进速度，而进行相向贯通的情况。重要运输巷道的使用功能要求对巷道的工程质量必须严格把握，而对于控制巷道工程质量的中腰线尤为重要。整条巷道中腰线的偏差必须在安全质量标准化的标准范围内，从而保证巷道掘进施工完毕，整条巷道在一直线上，安装后的机电运输设备能够有保障的直线运行，从而避免因巷道工程质量而造成的运输事故。
相向贯通是贯通测量工作中要求较高，对贯通掘进要素开口位置，方位，坡度等都必须严格控制的一项测量工作。为保障掘进贯通后的巷道在一条直线上，计算确定、在井下现场标定从另一条巷道开口反向掘进，相向贯通的开口位置、方位、坡度等井巷掘进贯通要素直接影响到巷道的贯通质量、工程质量、机电运输设备的安装使用，至关重要。
如图1所示，胶带运输大巷已经由A点掘至B点，为加快工程进度，早日完成胶带运输大巷的掘进施工任务，决定安排另外一个施工队由三号联络巷开口，反向掘进，与胶带运输大巷正向掘进迎头相向贯通。经两次测量计算得出胶带运输大巷中线点A、B的平均坐标值XA、YA、ZA，XB、YB、ZB， 经两次测量计算得三号联络巷中线点C、D的平均坐标值XC、YC、ZC，XD、YD、ZD。采用解析几何的原理就可以精确定位三号联络巷的开口位置E 点的准确坐标XE、YE、ZE。反向掘进，相向贯通胶带运输大巷的贯通要素。
1.1 开口位置的确定
（1） 确定开口位置平面坐标XE、YE
由胶带运输大巷A、B两点的平均坐标XA、YA，XB、YB，采用两点式方法建立胶带运输大巷中心线方程：
2、相向贯通要素确定的应用实例
某矿北采区胶带运输巷为一折线巷道与北采区运输下山相连。北采区胶带运输巷采用一台胶带运输机和一台刮板输送机与北采区运输下山胶带输送机形成串联运输，如图2所示。为减少运输环节，减少运输设备，降低电力消耗，减少人工费用，经研究决定，延伸北采区胶带运输巷胶带输送机段，使其与北采区胶带运输下山联通，并将北采区胶带运输巷的胶带输送机延长，直接与胶带运输下山的胶带输送机连接，实现从井下采煤工作面运输巷至地面煤仓6台胶带输送机一条龙连续运输煤炭。
为避免影响生产，缩短工期，决定从胶带运输下山开口，反向掘进与北采区胶带运输巷正向掘进迎头贯通。
经过2次由统一起点，同一起始方位的导线测量，计算出北采区胶带运输大巷正向掘进巷道中线上A、B的平均坐标为：A点：XA = 2800244.458，YA = 417655.703，ZA = 1923.800 B点： XB = 2800269.787，YB = 417658.665，ZB = 1923.290，
经过2次由统一起点，同一起始方位的导线测量，计算出北采区胶带运输下山巷道中线上C、D的平均坐标为：
C点：XC = 2800353.946，YC = 417659.249，ZC =1922.448， D点： XD = 2800322.796，YD = 417691.877，ZD = 1922.706，
采用解析几何的方法精确确定从北采区胶带运输下山E点开口，反向掘进，相向贯通胶带运输大巷的掘进贯通要素。
根据北采区胶带运输大巷反向贯通掘进EB段的开口位置、巷道方位和巷道坡度等贯通掘进要素，在北采区运输下山中用测量仪器标定反向贯通掘进开口点E点巷道方位及坡度。北采区胶带运输大巷反向贯通掘进3～5m左右，及时用经纬仪或全站仪校核巷道的方位和坡度；以后每隔50m左右用经纬仪或全站仪校核一次，直至北采区胶带运输大巷反向掘进贯通止。
北采区胶带运输大巷反向掘进贯通后，在巷道贯通位置按巷道中、腰线进行检查，中线偏差为0.173m，腰线偏差为0.020m ，巷道平面和垂直偏差均测量规范允许的范围之内，工程质量为优良品，完全满足胶带输送机的安装要求，胶带输送机在安装投入使用后未出现过胶带跑偏撕坏胶带等事故。
3、结语
（1）反向掘进巷道开口掘进3m左右，应用经纬仪或全站仪标定贯通掘进巷道的方位和坡度。
（2）如果两条巷道均布置在煤层中，一般情况下，按照巷道中线沿煤层顶板反向掘进边可与原有巷道在贯通位置贯通，但为了避免掘进过程中遇到褶曲或断层构造等造成煤层起伏变化或断开影响巷道贯通，虽然沿煤层顶板掘进，也应及时挂巷道腰线，以腰线控制巷道坡度。
（3）距离贯通20m时，为安全起见，应停止一个迎头的掘进，并及时进行导线测量、用经纬仪或全站仪标定贯通掘进巷道的方位和坡度，下达巷道贯通通知书，同时要求施工人员严格按照标定的中腰线进行施工，以免因褶曲或断层构造影响巷道贯通质量。
（4）如果贯通掘进巷道距离超过200m，巷道掘进过程中，可暗装激光指向仪，用激光指向仪的红外线控制巷道的方向和坡度。
作者简介：
熊儒剑（1969-），男，云南曲靖人，测量工程师，1991年毕业于云南煤炭工业学校地测专业，1991年9月至2009年3月在云南省恩洪煤矿从事矿山测量工作，2009年3月至今在云南省地方煤矿设计研究院从事矿山测量工作。