煤礦測量技術(shù)井下測量實習(xí)指導(dǎo)書

　　煤礦測量技術(shù)井下測量

　　實習(xí)指導(dǎo)書

　　山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院

　　2007年10 月

　　井下測量實習(xí)指導(dǎo)書

　　一、熟悉礦井布局，勘選井下導(dǎo)線點和高程控制點

　　熟悉礦井布局的目的在于對礦井有個全面的認識和了解，為合理選擇井下平面控制點和高程控制點，

　　繪制準(zhǔn)確的礦井平面圖做準(zhǔn)備。收集礦井地質(zhì)、掘進、開采和已有礦圖等資料。

　　二、井下高程控制測量

　　地下高程控制測量的任務(wù)是，測定地下坑道中各高程點的高程，建立一個與地面統(tǒng)一的地下高程控制

　　系統(tǒng)，作為地下工程在豎直面內(nèi)施工放樣的依據(jù)。解決各種地下工程在豎直面內(nèi)的幾何問題。地下高程控

　　制測量可分為：地下水準(zhǔn)測量和地下三角高程測量。其特點為：

　　1、高程測量線路一般與地下導(dǎo)線測量的線路相同。在坑道貫通之前，高程測量線路均為支線，因此

　　需要往返觀測及多次觀測進行檢核。

　　2、通常利用地下導(dǎo)線點作為高程點。高程點可埋設(shè)在頂板、底板或邊墻上。

　　3、在施工過程中，為滿足施工放樣的需要，一般是低等級高程測量給出坑道在豎直面內(nèi)的掘進方向，

　　然后再進行高等級的高程測量進行檢測。每組永久高程點應(yīng)設(shè)置三個， 永久高程點的間距一般以300—500m

　　為宜。

　　地下水準(zhǔn)測量的作業(yè)方法同于地面水準(zhǔn)測量，測量時應(yīng)使前后視距離相等。由于坑道內(nèi)通視條件差，

　　儀器到水準(zhǔn)尺的距離不宜大于50m。水準(zhǔn)尺應(yīng)直接立于導(dǎo)線點(或高程點)上，以便直接測定點的高程。

　　測量時每個測站應(yīng)進行測站檢核，即在每個測站上應(yīng)用水準(zhǔn)尺黑紅面上進行讀數(shù)。若使用單面水準(zhǔn)尺，則

　　應(yīng)用兩次儀器高進行觀測，所求得的高差的差數(shù)不應(yīng)超過土3mm。高差計算公式仍為h=a-b，但當(dāng)高程點

　　在頂板上時，要倒立水準(zhǔn)尺，以尺底零端頂住測點，讀數(shù)應(yīng)作為負值代入公式中進行計算。對于水準(zhǔn)支線，

　　要進行往返觀測，當(dāng)往返測不符值在容許限差之內(nèi)，則取高差平均值作為其最終值。

　　地下三角高程測量的作業(yè)方法同于地面，其高差計算公式為：

　　h=l′·sinα+i-v

　　但應(yīng)注意，在計算過程中當(dāng)點在頂板時，i、v應(yīng)加入負號后代入公式中進行運算。

　　三角高程測量垂直角觀測精度要求見表 1。儀器高和覘標(biāo)高應(yīng)在觀測開始前和結(jié)束后各量一次(以減

　　少垂球線荷重后的漸變影響)，兩次丈量的互差不得大于 4mm，取其平均值作為丈量結(jié)果。丈量儀器高時，

　　可使望遠鏡豎直，量出測點至鏡上中心的距離。

　　三角高程測量要往返進行。相鄰兩點往返測量的高差互差不應(yīng)大于(10?0.3l)mm(l 為導(dǎo)線水平邊

　　長，m) ;三角高程導(dǎo)線的高程閉合差不應(yīng)大于±100 mm(L為導(dǎo)線長度，km).當(dāng)高差的互差符合要求后，

　　應(yīng)取往返測高差的平均值作為一次測量結(jié)果。

　　閉合和附合高程路線的閉合差，可按邊長成正比分配。復(fù)測支線終點的高程，應(yīng)取兩次測量的平均值。

　　高差改正后，可根據(jù)起始點的高程推算各導(dǎo)線點的高程。

　　表 觀測垂直角的精度要求 1

　　觀測方法 DJ2經(jīng)緯儀

　　DJ6經(jīng)緯儀

　　測回數(shù) 垂直角互差 指標(biāo)差互差 測回數(shù) 垂直角互差 指標(biāo)差互差

　　對向觀測(中絲法)

　　單向觀測(中絲法)

　　1

　　2

　　‐

　　15”

　　‐

　　15”

　　2

　　3

　　25”

　　25”

　　25”

　　25”

　　1

　　三、井下導(dǎo)線控制測量

　　地下導(dǎo)線測量的作用是以必要的精度，建立地下的控制系統(tǒng)。依據(jù)該控制系統(tǒng)可以放樣出隧道(或坑

　　道)中線及其襯砌的位置，從而指示隧道(或坑道)的掘進方向。

　　與地面導(dǎo)線測量相比，地下工程中的地下導(dǎo)線測量具有以下特點：

　　(1)由于受坑道的限制，其形狀通常形成延伸狀。地下導(dǎo)線不能一次布設(shè)完成，而是隨著坑道的開

　　挖而逐漸向前延伸。

　　(2)導(dǎo)線點有時設(shè)于坑道頂板，需采用點下對中。

　　(3)隨著坑道的開挖，先敷設(shè)邊長較短、精度較低的施工導(dǎo)線，指示坑道的掘進。而后敷設(shè)高等級

　　導(dǎo)線對低等級導(dǎo)線進行檢查校正。

　　(4)地下工作環(huán)境較差，對導(dǎo)線測量干擾較大。

　　地下導(dǎo)線的起始點通常位于平峒口、斜井口以及豎井的井底車場，而這些點的坐標(biāo)是由地面控制測量

　　或聯(lián)系測量測定的。地下導(dǎo)線等級的確定，取決于地下工程的類型、范圍及精度要求等，對此各部門均有

　　不同的規(guī)定。如《煤礦測量規(guī)程》規(guī)定，井下平面控制測量分為基本控制和采區(qū)控制兩類。而基本控制導(dǎo)

　　線按照測角精度分為±7″和±15″，采區(qū)控制導(dǎo)線按照測角精度分為±15″和±30″。本次導(dǎo)線測量按

　　基本控制的±15″級導(dǎo)線精度要求進行。使用J6 級經(jīng)緯儀或5″全站儀按兩測回測角，限差見表2：

　　表2 經(jīng)緯儀導(dǎo)線水平角的觀測限差

　　儀器級別 同一測回中半測回互差 兩測回間互差 兩次對中測回間互差

　　DJ2

　　DJ6

　　20″

　　40″

　　12″

　　30″

　　30″

　　60″

　　井下測角一般用測回法，測量角度 ACB β = ∠ 時，在儀器站C點整平對中經(jīng)緯儀，在后視點A和前視

　　點B懸掛垂球線作為覘標(biāo)，并用礦燈蒙上白紙照明垂球線。瞄準(zhǔn)時，應(yīng)先用望遠鏡筒外的準(zhǔn)星大致照準(zhǔn)覘

　　標(biāo)處的燈光，再調(diào)焦對光，并用礦燈照明十字絲和讀數(shù)窗，才能精確瞄準(zhǔn)和讀數(shù)。

　　井下多采用懸空丈量邊長的方法。具體做法是在前、后視所掛垂球線上用大頭針或小釘作出標(biāo)志，作

　　為測量傾角時經(jīng)緯儀望遠鏡十字絲水平中絲瞄準(zhǔn)的目標(biāo)和鋼尺量邊時的端點。丈量邊長時，鋼尺一端刻劃

　　的對準(zhǔn)經(jīng)緯儀的鏡上中心或橫軸中心，另一端用拉力計施加在鋼尺比長時的標(biāo)準(zhǔn)拉力P0，并對準(zhǔn)垂球線上

　　的大頭針處的鋼尺讀數(shù)，要估讀到毫米。每尺段以不同起點讀數(shù)三次，三次所測得長度互差不得大于3mm。

　　導(dǎo)線邊長必須往、返丈量，丈量結(jié)果加入各種改正數(shù)之后的水平邊長互差不得大于邊長的1/6000。

　　在測設(shè)地下導(dǎo)線時應(yīng)注意以下事項：

　　(1)地下導(dǎo)線應(yīng)盡量沿線路中線(或邊線)布設(shè)，邊長要接近等邊，盡量避免長短邊相接。導(dǎo)線點

　　應(yīng)盡量布設(shè)在施工干擾小、通視良好且穩(wěn)固的安全地段，兩點間視線與坑道幫的距離應(yīng)大于0.2m。對于大

　　斷面的長隧道，可布設(shè)成多邊形閉合導(dǎo)線或主副導(dǎo)線環(huán)。有平行導(dǎo)坑時，平行導(dǎo)坑的單導(dǎo)線應(yīng)與正洞導(dǎo)線

　　聯(lián)測，以資檢核。

　　(2)在進行導(dǎo)線延伸測量時，應(yīng)對以前的導(dǎo)線點作檢核測量，在直線地段，只作角度檢測，在曲線

　　地段，還要同時作邊長檢核測量。

　　(3)由于地下導(dǎo)線邊長較短，因此進行角度觀測時，應(yīng)盡可能減小儀器對中和目標(biāo)對中誤差的影響。

　　當(dāng)導(dǎo)線邊長小于15m時，在測回間儀器和目標(biāo)應(yīng)重新對中。應(yīng)注意提高照準(zhǔn)精度。

　　(4)邊長測量中，采用鋼尺懸空丈量時，除加入尺長、溫度改正外，還應(yīng)加入垂曲改正。當(dāng)采用電

　　磁波測距儀時，應(yīng)經(jīng)常拭凈鏡頭及反射棱鏡上的水霧。當(dāng)坑道內(nèi)水汽或粉塵濃度較大時，應(yīng)停止測距，避

　　2

　　免造成測距精度下降。洞內(nèi)有瓦斯時，應(yīng)采用防爆測距儀。當(dāng)測距儀(或全站儀)測距固定誤差較大時(如

　　5mm+3ppm) ，為保證測距精度，邊長很短時應(yīng)采用鋼尺量邊。在礦山的重要貫通工程中，還應(yīng)對導(dǎo)線邊長

　　加入歸化到投影水準(zhǔn)面和投影到高斯-克呂格投影面的改正。

　　(5) 、凡是構(gòu)成閉合圖形的導(dǎo)線網(wǎng)(環(huán))，都應(yīng)進行平差計算，以便求出導(dǎo)線點的新坐標(biāo)值。

　　四、巷道中線的標(biāo)定

　　巷道開掘之后，最初標(biāo)設(shè)的臨時中線點常被放炮所破壞或移位，當(dāng)巷道開掘5-8m后，應(yīng)當(dāng)用經(jīng)緯儀

　　重新標(biāo)定一組中線點。這時應(yīng)先檢查開切點A是否移位，若發(fā)現(xiàn)點已移位，則應(yīng)重新標(biāo)定A點。經(jīng)檢查確

　　認A點未移位后重新設(shè)置后，將經(jīng)緯儀安置在A點上，如圖7所示用正倒鏡標(biāo)定B角，并沿視線方向在新

　　巷道內(nèi)標(biāo)出2‘點和2’ ‘點，取它們的中點2作為中線點。為了避免差錯，應(yīng)重新用一個測回測B角，作

　　為檢查。所測角值與標(biāo)定角值之差應(yīng)在1’以內(nèi)，若超限則應(yīng)重新標(biāo)定2點。 檢查符合要求后 ，沿A2方

　　向再標(biāo)設(shè)1點。A、1、2三點組成一組中線點。中線點應(yīng)固定在頂板上，掛下垂球線指示巷道掘進的方向。

　　一組中線點不得少于3個，點間距離不小于2m為宜?？梢詮娜c是否在一條直線上而發(fā)現(xiàn)中線點是否移

　　位，當(dāng)發(fā)現(xiàn)中線點移位時，應(yīng)當(dāng)用儀器重新標(biāo)定。也可設(shè)置4個點為一組，當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個點移位，而其余三

　　點仍在一條直線上時，該組中線仍可以繼續(xù)使用。切忌未作檢查使用兩個中線點連線作為指示巷道掘進的

　　方向。

　　五、巷道腰線的標(biāo)定

　　1、偽傾角法

　　偽傾角法標(biāo)設(shè)腰線的原理如圖 9 所示。O、A點為巷道中線方向上的腰線點，OA的傾角為巷道的設(shè)計

　　傾角δ，B 點為垂直于 OA 線在巷道幫上與 A 點同高的點。OB 線的傾角就不再是δ而是偽傾角 了。由

　　圖 9 可知：

　　即：

　　式中 β——OA、OB兩視線間的水平角。

　　根據(jù)設(shè)計的δ值與現(xiàn)場測定的β值求出偽傾角 后，便可直接在巷道幫上標(biāo)出與A點同高的腰線點B。

　　實地標(biāo)設(shè)時(見圖 10)，儀器安置在中線點Ⅰ上，在標(biāo)出新中線點Ⅱ后，量取儀器高 i，并根據(jù)本站的

　　中心點與腰線點的高差 a(a 是上次給線時求出的)，按式算出視線到腰線的高差 b。水平度盤置零，瞄準(zhǔn)

　　中線點，然后瞄準(zhǔn)巷道幫上擬設(shè)腰線點 4 處，測出水平角β，按式算出偽傾角 。儀器豎盤對準(zhǔn) 角，根

　　據(jù)望遠鏡視線在幫上標(biāo)出 4’

　　點。最后從 4’

　　用小鋼尺向上或向下量取 b 值定出腰線點 4。用同法可連續(xù)標(biāo)設(shè)

　　一組腰線點。標(biāo)設(shè)完腰線點后，應(yīng)將高程導(dǎo)入到中線點Ⅱ上，并求出 a

　　’

　　值(a

　　’

　　=v-b)，為標(biāo)設(shè)下一組腰線點

　　用。式中，a

　　’

　　、v 均以中線點向下量為正值?？梢愿鶕?jù)δ及β的不同角值制作專門的偽傾角表，以便標(biāo)設(shè)

　　時差用，而不必臨時計算偽傾角 的值。

　　2、平巷腰線的標(biāo)定

　　在平巷中，用得最普遍的是水準(zhǔn)儀標(biāo)設(shè)腰線，在圖11中，在巷道中已有一組腰線點1、2、3，巷道的

　　設(shè)計坡度為i,需向前標(biāo)設(shè)一組新的腰線點4、5、6。組間距一般為30m左右。標(biāo)設(shè)時水準(zhǔn)儀安置在兩組之

　　間，先照準(zhǔn)原腰線點1、2、3上的小鋼尺(代替水準(zhǔn)尺)并讀數(shù)，然后計算各點間的高差，以檢查員腰線

　　點是否移動。當(dāng)確認其可靠后，記下3點的讀數(shù)a。a的符號以視線為準(zhǔn)來定，點在視線之上為正，在視

　　線之下為負。然后丈量3點至4點的距離 ，則可按下式計算出腰線點 4距視線的高度 b：

　　式中 ——3 點與4 點間的高差。

　　坡度 i 的符號規(guī)定為：上坡為正，下坡為負。水準(zhǔn)儀前視 4 點處，以視線為準(zhǔn)，根據(jù) b 值標(biāo)出腰線點

　　4 的位置。b值為正時，腰線點在視線之上，b 值為負時則在視線之下。5、6 腰線點依同法標(biāo)設(shè)。

　　3

　　4

　　上述標(biāo)設(shè)方法雖簡單易行，但稍不注意就要出錯。標(biāo)設(shè)時應(yīng)特別注意 a、b、i 的符號，圖 11 中分別表

　　示出三種不同的情況。

　　標(biāo)設(shè)好新的一組腰線點后，應(yīng)該由 3 點求算4、5、6 點的高程。連續(xù)向前標(biāo)設(shè)幾組腰線點后，應(yīng)進行

　　檢查測量。檢查時，可從水準(zhǔn)點引測高程到腰線點，看腰線點的高程是否與設(shè)計相符。如不相符，應(yīng)調(diào)整

　　腰線點，使其符合設(shè)計位置后，再由調(diào)整后的腰線點向前繼續(xù)標(biāo)設(shè)腰線。

　　對于平巷，有的礦井要求在大巷的兩幫均標(biāo)出腰線，或在幫上用涂料畫出腰線，以便嚴格控制巷道掘

　　進和鋪軌的坡度。

　　撰稿人：倪鵬

　　審核人：李迎

　　批準(zhǔn)人：代進