第４１卷第１期 ２０１３年２月 金属材料与冶金工程 ＭＥＴＡＬ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖ０１．４１ Ｎ０．１ Ｆｅｂ ２Ｏ１３ 激光指向仪在井巷掘进中的应用 兰化菊 （广西华锡集团股份有限公司，广西 南丹５４７２０７） 摘 要：探讨了激光指向仪的安装、调试及计算的方法。分析了激光指向仪指向精度的主要影响因素． 对提高掘进巷道的质量，降低安全事故具有重要意义。 关键词：激光指向仪；安装；指向精度 中图分类号：ＴＤ４２１．５ ９ 文献标识码：Ａ 文章编号：２０９５—５０１４（２０１３）０１—００３３—０３ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｌａｓｅｒ Ｐｏｉｎｔｅｒ ｉｎ Ｗｅｌｌ Ａｌｌｅｙ Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ ＬＡＮ Ｈｕａ－ｊｕ （Ｇｕａｎｇｘｉ Ｈｕａｘｉ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎａｎｄａｎ ５４７２０７，Ｃｈｉｎａ） ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｑｕｉｒｉｅｓ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ，ｄｅｂｕｇｇｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｓｅｒ ｐｏｉｎｔｅｒ ａｎｄ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｅｆｆｅｃｔ ｆａｃｔｏｒｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｏｉｎｔｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｓｅｒ ｐｏｉｎｔｅｒ．Ｉｔ ｈａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｓｅｎｓｅ ｔｏ ｒａｉｓｅ ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ ａｎｄ ｃｕｔ ｄｏｗｎ ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｅ ｍｉｓｈａｐ． ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ：ｌａｓｅｒ ｐｏｉｎｔｅｒ；ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ；ｐｏｉｎｔｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ 激光指向仪是利用方向性好、颜色单纯、 亮度高的激光束指示巷道掘进方向的光学仪器。 它主要由激光器、光学系统、防爆壳体和悬挂 调节机构等部件组成。激光器产生光源，经过 系统聚焦使激光束更加集中地发射，防爆壳体 是用铝合金制成的用来隔爆的外壳，悬挂调节 是用来安置和调节光线方向的。激光经过调焦 巷道的掘进工作 。 近年来。许多矿区已经在井巷掘进中使用 激光指向仪标定中腰线，经过井下的实际应用， 证明它比传统方法标定中腰线的效率提高了许 多，既节省了人力，又争取了时间，简化了标 定中腰线的操作程序，在斜井及长距离直线巷 道的施工指导中极为有利。 系统后．即成明亮光束射出，指示巷道掘进的 方向和坡度。 １ 激光指向仪安装调试 １．１激光指向仪的安置方式 在矿山的井巷掘进施工中，工期一般都较 为紧迫。在掘进过程中，必须快速、准确、及 时进行巷道施工测量．以便有效控制巷道掘进 方向，尽快掌握巷道的超欠挖情况。我国２０世 纪７Ｏ年代以来，先后研制成多种型号的矿用防 激光指向仪既可安置在巷道顶部，使激光 光束和巷道中线重合．也可以安置在巷道边墙 上，使激光光束和巷道中线平行＿２］。激光指向仪 安置在巷道顶部则安装和调试都比较困难，但 爆型激光指向仪，并已广泛用于矿山指示直线 收稿日期：２０１２—１１—２５ 作者简介：兰化菊，女，主要从事井下施工方面的工作。 ３４ 金属材料与冶金工程 ＶＯｌ－４１ Ｎｏ．１ 是相对于比较直观体现巷道的走向，并且对于 巷道坡度的调整更为有利。根据该矿生产实际 情况．选择在巷道顶板安装激光指向仪。 １．２激光指向仪的选择及安装 １．２．２确定激光指向仪的坡度 为了调整激光指向仪照射出的光束与巷道 设计坡度一致．需要进行激光指向仪的坡度调 整。如图２所示，在Ｂ点架设全站仪，量取全 站仪仪器高 ，并测量出全站仪到激光指向仪的 该矿选择使用的激光指向仪是ＹＢＪ一１２００型 激光指向仪．采用悬挂方式安置在巷道内的锚 杆上。其技术参数为：指向距离５００ ｍ；可调光 斑直径 ４０ ＩｎｌＴｌ（５００ ｍ处）；工作电压ＪＤ一２ 水平距离Ｄ，同时读取全站仪与激光指向仪之 间的高差Ａｈ。 型非防爆电源（可直接接入ＡＣ２２０Ｖ电源）；工 作电流６０ ｍＡ；激光功率２．４ ｍｗ；光束调节范 围水平±１０。（粗调任意），倾斜±１０。（粗调任 意）；水平位移调节±３０ ｍｍ；垂直位移调节依锚 杆长度而定；工作环境温度一１０～４０ ｏＣ；仪器重 量１．７ 。 安装ＹＢＪ一１２００型激光指向仪前准备工作： 在施工巷道的中线方向上布设一组间距大于１Ｏ ｍ的水泥控制点（控制点最好多于三个）。在中 线后延长线处寻找一处安全顶板钻好锚杆洞口。 将直径为１８ ｍｍ的１根锚杆埋设在顶板上，锚 杆的高度距地面不小于２ ｍ，埋入顶板的深度不 短于５０ ｃｍ。外露的长度在安置仪器后不应妨碍 运输和行人。 １．２．１ 确定激光指向仪的方向 如图１所示．在施工巷道的中线上布设控 制点Ａ，Ｂ，Ｃ，经过反复测量，确定三点坐标 及高程无误后就可以安装。可以选择在其中Ｂ 点以下对中方式安置全站仪，照准Ｃ点，固定 水平角。打开全站仪自带的激光模式，翻转望 远镜．使得全站仪激光正好通过Ａ点。根据全 站仪自带激光光束，调整锚杆以便安装激光指 向仪。在安装过程中，首先将调好的锚杆固定 好，接下来再对激光指向仪水平和竖直方向上 进行调整，最终达到全站仪自带的激光与激光 指向仪光束位于同一个方向上。 熹 Ａ Ｂ Ｃ ＾ ＾ ｉ 丫 丫 、ｒ 图１ 激光指向仪安装平面示意 图２激光指向仪安装剖面示意 若设计坡度为ｆ＿＋３％。上坡（下坡则前缀 “一”）．则可以计算出激光指向仪的激光在Ｂ点 垂线方向上离Ｂ点的距离△ 。假设Ｂ点高程 为 ，则激光指向仪激光头的高程为： 日＝ＨＢ—ｌ＋Ａｈ （１） 激光线到达Ｂ点时，在Ｂ点垂直方向上的 高程为： ｈ＝Ｈ＋Ｄ×ｉ （２） 因此有： △Ｈａ＝Ｈａ—ｈ＝Ａｈ—Ｊ—Ｄ×ｆ （３） 也就是说．可以利用钢卷尺，从Ｂ点往下 量取△ ，做好标记，调整激光指向仪的坡度， 使其激光线中心对准标记。即完成了坡度的调 整。为确保调整的精度，可按照此方法进行两 次重复测量并调整，达到计算的数据与实际量 取数据相吻合为佳。 １．２．３激光指向仪的坡度检核 完成了激光指向仪的安装之后，要对激光 指向仪的坡度进行检核。在安装过程中，利用Ｂ 点来测量、计算、安装激光指向仪光束通过Ｂ 点的高程。在检核时，可利用通过对Ａ点（或 Ｃ点）的高程测量．来计算激光指向仪光束通过 Ａ点（或Ｃ点）的高程作为检核的依据。 如图３所示，保持Ｂ点架设全站仪，在Ｃ 点（或Ａ点）挂上棱镜，量取Ｃ点站标高，ｃ， ２０１３年第１期 兰化菊：激光指向仪在井巷掘进中的应用 ３５ （２）每次使用前应检查光束是否偏离正确 位置。发现问题应及时进行调整： （３）巷道每掘５０ ｍ，要进行一次检查测量， 并根据测量结果调整巷道中线和坡度； （４）为延长仪器寿命，用后要及时关闭电 源．必要时可先将激光指向仪卸载装箱更有利 于对仪器的保护。 除此以外，激光指向仪还受到施工震动、 图３激光指向仪坡度检核剖面示意 光斑漂移、巷道边墙变形以及其他意外因素的 影响，所以激光指向仪要定期进行检查测量： 并测量计算出点Ｃ到激光指向仪的水平距离 ＡＤ 和两点之间高差Ａｈ差，假设Ｃ点高程为 Ｈｃ．则［ Ｈｃ＝ＨＢ一，一Ａｈ差－Ｉ－ （４） 每次使用前还要检查激光光斑的直径大小、亮 度是否达到最佳状态。 ３ 结 语 运用激光指向仪一次指示巷道掘进的长度． 应根据仪器的性能而定，只要光斑清晰。稳定 在安装的过程中已测量出激光的高程 。 激光线到达Ｃ点时，在Ｃ点垂直方向上的高程 为：ｈｃ＝Ｈ－Ｉ－△Ｄ ×ｆ，那么可以计算出激光指向 仪的激光在Ｃ点垂线方向上离Ｃ点的距离△ 。 △ ＝Ｈｃ—ｈ 。因此，可以再次利用钢卷尺，从 Ｃ点往下量取△ ，观察激光指向仪的激光是否 通过该处，假如没有就要检查安装过程中是否 即可。该仪器在使用过程中，切勿用眼睛直视 激光束，以免对眼睛造成伤害。还有，仪器储 存期间．应妥善存放在于燥无腐蚀气体的环境 中，一般情况下，仪器在安装使用时，应安装 在干燥未受雨淋巷道中，以免影响其使用。本 出错。假如通过，做好标记，方便在巷道施工 中随时观察激光指向仪是否有偏移。 仪器在使用过程中除专业技术人员外，其他人 员不得随意拆除和自行调试，以免影响巷道施 工质量 ２使用过程注意事项 激光指向仪安装调试结束之后，在使用过 程中注意以下几点事项。确保激光指向仪在长 期使用过程中耐用以及精确： 参考文献： ［１］张国良，朱家钰，顾和和．矿山测量学［Ｍ］．徐州： 中国矿业大学出版社．２ｏｏ５． 『２］黄春荣．激光指向仪在井下测量中的应用及误差分 析［Ｊ］．北京测绘，２００９，（４）：７２－７４． ［３］顾孝烈，鲍峰，程效军．测量学［Ｍ］．上海：同 济大学出版社，１９９９． （１）仪器调试完毕后，应将激光光束与巷 道中线、巷道坡度的关系向施工人员交代清楚， 不能因为各种原因调动激光指向仪： （上接第２１页） 气路系统加装了集中加油装置后，对炉前 开口机的运行和使用率都有了明显改观，设备 检修率大幅度下降，成本大幅度降低，节省了 大量资金．减轻了维修人员繁忙的工作量和压 力，保证了高炉正常运行生产。 ５ 结 语 实践证明，在高温、煤气浓度高、粉尘大、 恶劣的炉前环境下工作的机械设备，添加适量的 润滑油，可以起到提高设备的综合效率，保障机 械设备的运行正常可靠，延长使用周期的作用。