[发明专利]三心圆拱巷道施工开挖轮廓线的画线方法

说明书

技术领域

本发明属于巷道施工技术领域，具体地说，特别一种应用椭圆定义简化三心圆拱巷道施工拱部开挖轮廓线的画线方法。

背景技术

井巷工程常用的断面形式有直墙半圆拱、直墙三心圆拱、梯形、曲墙曲拱断面等，直墙半圆拱断面常用于围岩条件相对较弱的主要巷道；直墙三心圆拱用于围岩条件相对较好的主要巷道；梯形断面常用于采区巷道；曲墙曲拱常用于围岩条件很差的主要巷道。

所有的巷道施工过程中，巷道开挖轮廓线的定位均以巷道的测量中线和腰线为基线来定位。其中直墙半圆拱、梯形轮廓线定位所需数据较少，定位简单，以直墙半圆拱拱部画线为例，只要测量中线、腰线与半圆拱圆心的尺寸和圆的半径等3个数据，即可画出拱部巷道轮廓线；而直墙三心圆拱拱部巷道轮廓线的定位常用描点法，以某煤矿主要运输大巷为例，拱部巷道轮廓线仅布设11个点位，就必须要用22个数据才能完成，相对于半圆拱断面工作量要大得多。

直墙三心圆拱断面传统画线用描点法定位所存在的不足在于：

1）由于数据太多，在施工现场画三心圆拱巷道开挖轮廓线的工作量大，既费时又费力，工作人员的劳动强度极大，且效率低下。

2）传统画法拱部只能通过描点定位，由于个点之间是线段连接，画出的线不是连续线段，现场画出的巷道轮廓线与设计误差大，这样三心圆拱巷道拱部的开挖成型质量差，并容易造成超、欠挖现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种画法简单、方便、精准的三心圆拱巷道施工开挖轮廓线的画线方法。

本发明的技术方案如下：一种三心圆拱巷道施工开挖轮廓线的画线方法，其特征在于包括以下步骤：

1）三心圆拱巷道施工拱部开挖轮廓线为半椭圆形，根据巷道的宽度和巷道的拱高计算椭圆两个焦点之间的距离；

2）制作画线工具：取一根略长于椭圆两个焦点距离的木条，在木条上设置三颗定位钉，左右两颗定位钉对应椭圆的两个焦点，中间的一颗定位钉对应巷道的测量中线点，将一根线绳的两头分别栓在两个焦点所对应的定位钉上，线绳活动部分的长度等于巷道的宽度；

3）以巷道测量腰线为基线标定出起拱线，并将测量中线延至当前工作面；

4）将画线工具紧贴起拱线，使画线工具上中间的一颗定位钉与巷道当前工作面上的测量中线点对齐；

5）两个人分别按住画线工具，第三人用画线笔紧靠线绳活动部分的内侧，然后绷紧线绳移动画线笔从巷道起拱线的一侧画到另一侧，所形成的曲线即为三心圆拱巷道当前断面的拱部开挖轮廓线。

所述椭圆两个焦点之间的距离由以下公式计算：

D=2×(12×B)2-h12]]>

式中:

D---椭圆两个焦点的距离；

B---巷道的宽度；

h₁---巷道的拱高。

众所周知，所谓三心圆拱是由一段大圆弧和两段小圆弧组成，其作图方法是用圆规来画近似椭圆，其本质就是一个近似半椭圆。三心圆拱与椭圆的内在联系，通过函数计算的方法和作图法进行对比验证，可以发现煤矿常用的主要大巷，同样跨度、同样拱高的三心圆拱与椭圆，当三心圆拱大圆弧、小圆弧的连接处与椭圆重合时，其它部位误差仅为0-20mm，这一误差完全在井巷工程验收规范轮廓线超、欠挖的允许范围之内。而目前设计广泛使用的CAD制图绘制的三心圆拱实际上就是半个椭圆，因此，根据椭圆的定义画三心圆拱巷道开挖轮廓线的方法就不存在理论误差。