斜巷用激光指向仪创新研究

斜巷用激光指向仪创新研究

张玉芝，朱锦迪

关键词:激光指向仪检查选择及安装注意事项

1.引言

为了改进便携式巷道用激光指向仪功能，提高便携式巷道用激光指向仪的实用性和增加市场需求，文章对大量的相关文献资料进行有效的分析研究，并进行了现场调研，为进一步便携式巷道用激光指向仪的研究奠定基础。

随着采煤机械化的发展，井下巷道掘进速度越来越快，传统的标定中腰线的方法已经不适应快速掘进的要求。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，我们也大胆引进，多方实践，证明它比传统方法标定中腰线的效率提高了6～8倍，既节省了人力，又争取了时间，还简化了标定中腰线的操作程序，对快速掘进极为有利。

2.激光指向仪的概述

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激光管

目前，煤矿生产使用的激光指向仪中的激光管，一般都是采用全内腔式氦氖气体激光管，其管体是用硬质硼硅玻璃制成，激光管的中心是一细长正直的厚壁毛细管。激光管中充有分析纯氦氖气体激光管，其输出激光功率一般都很小，多在1mw左右。激光管的激发电压需直流5000~6000V，工作电压也在1500V，工作电流只有5mA左右。

②激光电源

输入电压分两种型式：一种是直流电，电压多采用12V、24V、36V；另一种是交流电，电压多采用127V、220V、380V。

③聚焦系统

聚焦系统和目前测量仪器中使用的经纬仪望远系统相似，也是由目镜和物镜构成的。聚焦系统主要是用来进一步改善输出激光的平行特性、减小发散角。一般的聚焦系统可以使发散角由1∽2毫弧度降低到0.1∽0.2毫弧度。

3.在斜巷中激光指向仪的使用

3.1激光指向仪的检查

激光指向仪在下井使用前，应进行下列检查:

①接通电源，检查仪器发光情况是否良好，光斑是否均匀。在距离100m内，光斑应为一直径10一15mm的圆形实心光圈。

②检查工作电压。观察仪器接电后电器工作情况，电器工作正常，无特别声响。

③各运动机构、制动机构是否有效，转动部分是否灵活，螺栓连接是否紧固。

④必要时可打开仪器，检查激光管是否损坏，接线是否脱落，防爆面是否完好。但是在仪器带电时不准打开电源后盖。

⑤如检查发现问题，应及时调整和处理。

3.2激光指向仪的选择及安装

经调查我国现在常用的便携式巷道用激光指向仪有以下几种：

YBJ-I型激光指示仪，激光特点为红色，该仪器在井下条件下，最大有效指向距离为800m，仪器质量2.1kg，输入电压127V，波动在85%～110%范围内可靠工作，工作电压为(2.9±0.1)V，水平调节角度范围为±2.5°，垂直调节角度为3°，水平位移量为25mm，外型尺寸290mm×150mm×170mm。该仪器是防爆的，结构简单，调节方便，重量轻，是目前国内同类产品中性能较好的一种。

徐州黄山仪器厂生产的壁虎I型矿用防爆激光指向仪，其指向部分与电源部分分装，它具有体积小、重量轻、结构简单、安装调节方便等优点，它的有效测程为500m，上下、左右微调为士1.5°，因此，它在进下平斜巷掘井中得到了广泛的应用。它的光束不但指示了平斜巷的掘进方向，而且还给出了平斜巷的坡度，从而控制了巷道的顶、底板高度和巷道断面的大小，大大方便了施工，提高了工效和工程质量，减少了测量人员和现场施工人员的工作量。

YBJ-1200型激光指向仪，其技术参数为：指向距离500m；可调光斑直径≦40mm（500m处）；工作电压JD-2型非防爆电源（可直接接入AC220V电源）；工作电流60mA；激光功率2.4mW；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±30mm；垂直位移调节依锚杆长度而定；工作环境温度-10~40℃；仪器重量1.7kg。

4.使用激光指向仪的注意事项

①激光管的两块腔镜应精心保护，不允许用手摸、手擦、布擦、纸擦等。去掉灰尘、油污要用镜头纸或专用鹿皮擦拭。

②激光指向仪安装并调整好后，测量人员应及时计算出光束至巷道顶底板铅垂距离，然后下放施工联系单，向施工技术人员交待清楚。

③施工人员在使用激光指向仪前，必须检查光束是否偏离正确位置，如果发现问题，应及时通知测量人员进行调整。严禁不检查光束位置就使用仪器。

④巷道每掘进100m，应进行1次检查测量，发现仪器有位移现象时，应进行调整。

⑤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。

⑥指向仪安装时，必须注意仪器承受电压应与电源电压一致，指向仪外壳要接地，外接电源的开关要符合防爆规定。

除此以外，激光指向仪还受到施工震动、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；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。

5.结束语

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。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，稳定即可。

参考文献：

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[2]兰化菊.激光指向仪在井巷掘进中的应用[J].金属材料与冶金工程，2013，41(01):33-35.

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[4]谭风军.浅议煤矿用激光指向仪的使用和注意事项[J].才智，2011(24):95.