基于CASIO,fx-5800P程序的巷道快速放拐彎線(xiàn)法

史永強，胡 偉，馮宗信

(1.陜西麟北煤業(yè)開(kāi)發(fā)有限責任公司，陜西 寶雞 721000；
2.平?jīng)鑫迮e煤業(yè)有限公司，甘肅 平?jīng)?744000)

煤礦井下放線(xiàn)工作不僅需要測量人員提高測量精度而且需要加快工作效率，從而為礦井安全生產(chǎn)提供更快更好的服務(wù)[1]。傳統的井下放線(xiàn)工作在遇到開(kāi)口或者拐彎時(shí)，需要架設兩次以上儀器才能完成，并且在工作面剛掘進(jìn)到位或者底部未鏟干凈等原因不能架設儀器時(shí)難以完成，只能采用“量邊法”或者“坐標模式放樣法”[2-3]，但采用以上兩種方法均需要在地面提前計算，增加了大量準備工作，且無(wú)法根據現場(chǎng)實(shí)際角度、邊長(cháng)等情況進(jìn)行調整。隨著(zhù)全站儀、360°全反射棱鏡、CASIO可編程計算器在礦山測量工作中的應用和普及，可借助CASIO計算器的編程功能實(shí)現任意角度或邊長(cháng)快速計算并放樣?？焖俜殴諒澗€(xiàn)法，在放線(xiàn)時(shí)只需架設一次儀器，不僅提高了放線(xiàn)的效率而且解決了在拐點(diǎn)處不能架設儀器的問(wèn)題[3-12]。

1.1 巷道拐彎放線(xiàn)方法的選擇

如圖1所示，當巷道按照掘進(jìn)方向掘進(jìn)至拐點(diǎn)A時(shí)就要改變方向，此時(shí)需要我們放出拐點(diǎn)A以及拐彎方向上的兩個(gè)中線(xiàn)點(diǎn)1、2。常用方法是在B點(diǎn)安置儀器放出A點(diǎn)后，把儀器安置于A(yíng)點(diǎn)，然后，后視B點(diǎn)，根據拐彎巷道的方位角或者兩個(gè)掘進(jìn)方向的夾角放出中線(xiàn)點(diǎn)1、2。

圖1 巷道布置平面圖

該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以把中線(xiàn)點(diǎn) 1、2放樣到拐彎巷道內儀器站不通視的地方，可以增加中線(xiàn)點(diǎn)與點(diǎn)之間的相對距離，減少激光穿線(xiàn)的誤差，進(jìn)而保證巷道長(cháng)距離掘進(jìn)時(shí)的精度，缺點(diǎn)是：(1)巷道掘進(jìn)剛到位，綜掘機未退出或者底部未鏟干凈、A點(diǎn)無(wú)法架設儀器時(shí)無(wú)法完成放線(xiàn)；
(2)需司儀人員多架設一站儀器，多站架設儀器易使誤差傳遞和累計到下一站，可能會(huì )使放樣點(diǎn)誤差偏大[2]。

1.2 快速放拐彎線(xiàn)法

1.2.1 原理

如圖2所示，快速放拐彎線(xiàn)法是在B點(diǎn)安置儀器放出拐彎巷道開(kāi)口中線(xiàn)點(diǎn)A后，根據BA實(shí)測的距離S、掘進(jìn)巷道與拐彎巷道方位的夾角α和放線(xiàn)夾角β，利用正弦定理計算出BC的距離：

(1)

圖2 快速放拐彎線(xiàn)法原理圖

然后利用放線(xiàn)夾角β和BC的距離L即可放出拐彎巷道中線(xiàn)點(diǎn)C，CA即為拐彎巷道中線(xiàn)，利用同樣的方法可以放出其他中線(xiàn)點(diǎn)C′。

1.2.2 誤差分析

如圖2所示，標定中線(xiàn)點(diǎn)C時(shí)，由于各方面因素主要會(huì )產(chǎn)生兩種誤差，一是放線(xiàn)夾角帶來(lái)的誤差，二是放線(xiàn)距離L帶來(lái)的誤差。而根據礦山測量經(jīng)驗，采用“全站儀+吊掛棱鏡”方式放線(xiàn)時(shí)夾角在實(shí)際操作中較放線(xiàn)距離L容易控制，所以下面主要分析放線(xiàn)距離L帶來(lái)的誤差。

(2)

(3)

式(2)和式(3)中，已知巷道掘進(jìn)長(cháng)度J時(shí)的允許偏差P時(shí)，就可以求出放線(xiàn)距離為L(cháng)的允許偏差d，實(shí)際在放線(xiàn)過(guò)程中只需將放線(xiàn)距離L的誤差控制在d范圍內即可。

反之，當采用快速放拐彎線(xiàn)放完線(xiàn)后，已知放線(xiàn)時(shí)的偏差d時(shí)，也可以利用余弦定理計算出當巷道掘進(jìn)J時(shí)的預計偏差P。

如圖2所示，DA的邊長(cháng)：

(4)

CA的邊長(cháng)：

(5)

拐彎方位誤差：

(6)

預計偏差：

P=Jtanγ

醫養結合融入社區養老,構建醫養結合的社區養老模式是提升養老服務(wù)質(zhì)量的有效舉措．以社區為依托,整合醫療機構、養老機構以及社區自身的優(yōu)勢,為老年人提供多層次的養老服務(wù),既提高了資源的利用效率，又提升了服務(wù)質(zhì)量．而養老設施是養老服務(wù)有效傳遞的重要場(chǎng)所和物質(zhì)載體,也是養老模式順利開(kāi)展的重要依托和保障．因此,該研究為實(shí)現醫養結合服務(wù)提供相應的設施載體和平臺,為構建社區醫養結合的養老設施體系提供了必要的理論支撐．此外,社區養老設施的配套建設在實(shí)踐中需要從規劃到空間布局模式進(jìn)行詳細的規劃設計.醫養結合模式具有很大的研究空間及潛力,有待進(jìn)一步實(shí)踐探索,以形成成熟而完整的社區養老設施體系．

(7)

將式(4)、(5)、(6)帶入式(7)，則有：

(8)

在井下復雜的環(huán)境中難以通過(guò)人工方式利用式(1)、式(3)和式(8)完成放線(xiàn)距離、放線(xiàn)允許偏差和預計偏差的計算，但隨著(zhù)CASIO fx-5800P等可編程計算器在礦山測量中的應用，可以編寫(xiě)相應的程序，直接通過(guò)輸入已知條件計算得出結果。

2.1 程序設計

CASIO fx-5800P程序語(yǔ)言是一種類(lèi)結構化BASIC語(yǔ)言，數學(xué)格式顯示允許按正常書(shū)寫(xiě)習慣輸入與顯示各種數學(xué)公式。因此，可以將已知數據通過(guò)賦值給變量的方式輸入計算器，然后將變量編入數學(xué)公式中輕松計算出需要的結果。

程序語(yǔ)言基本的操作命令中“→”為變量賦值命令，“？”為輸入提示命令，“◢”為輸出命令，“：”為分隔符，大寫(xiě)英文字母均可作為變量使用。計算放線(xiàn)距離的程序主要代碼如下：

“JU LI S=”? →S(提示輸入實(shí)測距離S，并輸入S)

“GUAI JIAO A=”? →A(提示輸入掘進(jìn)巷道與拐彎巷道方位的夾角即拐角A，并輸入A)

“JIA JIAO B=” ? →B(提示輸入放線(xiàn)夾角B，并輸入B)

“FANG XIAN JL:”:→L:L◢(按照計算公式計算出放線(xiàn)距離L，并輸出L)

計算允許誤差代碼可參考以上代碼編寫(xiě)。

2.2 程序流程圖

程序總體分為兩部分，第一部分根據實(shí)測的距離S、掘進(jìn)巷道與拐彎巷道方位的夾角α和放線(xiàn)夾角β，利用正弦定理計算出放線(xiàn)的距離；
第二部分根據巷道掘進(jìn)長(cháng)度L和允許誤差P，求出放線(xiàn)允許誤差，用以檢驗放線(xiàn)距離是否在允許誤差內。流程如圖3所示。

圖3 程序流程圖

以園子溝煤礦東翼一號回風(fēng)大巷井底聯(lián)絡(luò )巷拐彎處放線(xiàn)為例，如圖4所示，該巷道設計長(cháng)度251 m，由兩段直線(xiàn)巷道和一段曲線(xiàn)轉彎巷道組成，自東翼一號回風(fēng)大巷開(kāi)口232 m為直線(xiàn)巷道，后接一段14.137 m長(cháng)的曲線(xiàn)巷道，最后通過(guò)一段5 m長(cháng)的直線(xiàn)巷道與回風(fēng)立井馬頭門(mén)貫通。當巷道自東翼一號回風(fēng)大巷開(kāi)口掘進(jìn)232 m進(jìn)入曲線(xiàn)段時(shí)，測量人員擬采用“弦線(xiàn)法”放兩次線(xiàn)指導巷道掘進(jìn)，但當測量人員進(jìn)入現場(chǎng)放線(xiàn)時(shí)，發(fā)現迎頭掘進(jìn)剛好到位，綜掘機停在迎頭檢修無(wú)法移動(dòng)，此時(shí)若采用傳統方法架設兩次儀器放拐彎線(xiàn)已無(wú)法實(shí)現，因此，采用了“快速放拐彎線(xiàn)法”。

圖4 東翼一號回風(fēng)大巷井底聯(lián)絡(luò )巷

首先，在已知中線(xiàn)點(diǎn)B設站，放出中線(xiàn)點(diǎn)A，實(shí)測出BA的距離為33.74 m，然后根據現場(chǎng)實(shí)際情況逆時(shí)針撥角4°23′57″，再根據設計拐角22°30′00″，采用CASIO fx-5800P計算器計算出B點(diǎn)至中線(xiàn)點(diǎn)1的距離為28.54 m，由于該次放線(xiàn)為第一個(gè)弦線(xiàn)，放線(xiàn)后巷道掘進(jìn)6.89 m后需放第二個(gè)弦線(xiàn)，因此，放線(xiàn)后巷道掘進(jìn)距離即為6.89 m，為提高貫通精度，允許的誤差定為0.05 m，輸入CASIO fx-5800P計算器，繼續計算出允許的放線(xiàn)距離誤差為0.09 m。此時(shí)就可以使用距離放出1號中線(xiàn)點(diǎn)，放完1號點(diǎn)后經(jīng)實(shí)測實(shí)際距離為28.58 m，誤差0.04 m，小于0.09 m，符合精度要求，可作為中線(xiàn)點(diǎn)使用。之后采用該方法又放出了2號中線(xiàn)點(diǎn)。

后期，根據掘進(jìn)進(jìn)度，測量人員再次使用該方法放出了第二個(gè)弦線(xiàn)及直線(xiàn)段的中線(xiàn)點(diǎn)，巷道最終與回風(fēng)立井馬頭門(mén)精確貫通，貫通精度良好，頂幫平整。

(1)采用快速放拐彎線(xiàn)法，解決了傳統礦山測量放線(xiàn)工作中的難題，提高了放線(xiàn)工作效率，減少了測量人員在工作面的停留時(shí)間，對保護測量人員安全有積極作用。本方法已在園子溝煤礦、五舉煤礦推廣使用，在其他礦井或者隧道工程中也有參考價(jià)值。

(2)礦山測量精度受儀器、環(huán)境、測量方法、測量人員操作水平等各方面影響，本文僅對采用快速放拐彎線(xiàn)法帶來(lái)的誤差進(jìn)行了分析，為提高放線(xiàn)精度，測量人員在實(shí)際操作過(guò)程中需嚴格按照《煤礦測量規程》、操作規程及安全技術(shù)措施進(jìn)行操作。