第十七讲巷道测量

第十七讲巷道测量第一节巷道平面测量井下测量的主要对象是巷道,巷道测量和地面测量工作一样,应遵循“从高级到低级,从整体到局部”的原则。巷道测量的主要任务是确定巷道、硐室及回采工作面的平面位置与高程,为煤矿建设与生产提供数据与图纸资料。井下巷道测量中的各项规定应按《煤矿测量试行规程》中的规定执行。一、巷道平面测量概述井下巷道平面测量分为平面控制测量与碎部测量两部分。井下巷道平面控制测量是从井底车场的起始边和起始点开始，在巷道内向井田边界布设经纬仪导线。起始边的方位角和起始点的坐标是通过平面联系测量确定的。在一般矿井中，井下平面控制测量分为两类：一类导线精度较高，沿主要巷道（包括:斜井、暗斜井、平硐、运输巷道、矿井总回风巷道、主要采区上、下山、石门等）布设，称为基本控制导线，按测角中误差，又分为7和15两级。另一类导线精度较低，沿次要巷道布设，闭（附）合在基本控制导线上，作为采区巷道平面测量的控制，称为采区控制导线它分为15和30两级（表1）。表1井下平面控制导线测量分类导线类别测角中误差（）一般边长m最大角度闭合差最大相对闭合差闭（附）合导线（）复测支导线（）闭（附）合导线复测支导线基本控制±7±1540～14030～90±14n±30n±1421nn±3021nn1/80001/60001/60001/4000采区控制±15±30——±30n±60n±3021nn±6021nn1/60001/30001/40001/2000在主要巷道中，为了配合巷道施工，一般应先布设15或30导线，用以指示巷道的掘进方向。巷道每掘进30～200m时，测量人员应按该等级的导线要求进行导线测量。完成外业工作后即进行内业计算，将计算结果展绘在采掘工程平面图上，供有关部门了解巷道掘进进度、方向、坡度等，以便作出正确的决策。若测量人员填绘矿图之后，发现掘进工作面接近各种采矿安全边界，例如积水区、发火区、瓦斯突出区、采空区、巷道贯通相遇点以及重要采矿技术边界等，应立即以书面形式向矿领导和负责人报告，同时书面通知安全检查、施工区、队等有关部门，避免发生事故。每当巷道掘进300～800m时，就应布设基本控制导线，并根据基本控制导线成果展绘基本矿图。这样做，不仅可以起检核作用，而且能保证矿图的精度，提高巷道施工的质量。在煤矿建设中，当井田一翼长超过5km时，应布设7”导线作为基本控制，布设15或30导线作为采区控制：当井田一翼小于5km时，根据矿区井田范围大小等具体条件，可以选择7或15导线作为基本控制,布设15或30导线作为采区控制，井田一翼长度小于1km的小煤矿，则可布设15或30导线作为基本控制，相应的采区控制等级更低。由此可见,井下巷道平面控制测量的等级是根据井田范围的大小来决定的。不仅如此，井下巷道测量精度还必须与工程要求相适应，例如上述导线不能满足工程要求时，应另行选择更高的导线等级，这样才能保证井下巷道的正确施工，避免不必要的返工浪费。井下导线测量的技术规格和精度要求参见表1。二、巷道平面测量的外业井下巷道平面控制测量的方式是导线测量，井下导线的布设形式和地面一样，有闭合导线（交叉闭合导线）、附合导线和支导线三种。当布设支导线时，应进行往、返测量，亦称复测支导线。1．井下导线测量外业井下导线测量的外业步骤与地面导线一样，包括选点、埋点、测角、量边，其基本原理与地面经纬仪导线相同。1)选点埋点选点时应注意：通视良好;边长不宜太短;便于安置仪器;测点易于保存，便于寻找（通常设在坚硬岩石顶板上，巷道分岔处必须设点）。井下导线点分为永久点和临时点两种，如图9-1与图9-2所示。在木棚梁架的巷道中，可用弯铁钉钉入棚子，作为临时测点。永久点一般埋设在主要巷道的顶板上，每间隔300~800m设置一组，每组由相邻的三点组成。有条件时，也可以在主要巷道中全部埋设永久点。永久点应在观测前一天选埋好，临时点可以边选边测。为了便于管理和使用，导线点应按一定规则进行编号，例如“ⅠS25”，表示一水平南翼第25号导线点。为了便于寻找，在测点附近巷道帮上筑设水泥牌，将编号用油漆写在牌子上，或刻在水泥牌子上，涂上油漆，做到清晰、醒目，便于寻找。2)水平角观测经纬仪安置方法与地面测量相同，由于导线点设在顶板上，仪器安置在导线点之下，故要求仪器有镜上中心，以便进行点下对中。对中时，望远镜必须处于水平位置，风流较大时，要采取挡风措施;如果边长较短（例如小于30m），为了提高测角精度，应按规程要求增加对中次数和测回数。我国上海第三光学仪器厂生产的一种垂球，其垂球长度可以伸缩，点下对中十分方便。杭洲光学仪器厂生产的一种光学对中器可以装置在脚架上或望远镜的镜筒上方，用于点下对中，不仅对中精度高，而且能提高工作效率。观测水平角时，在前、后视点上悬挂垂球，以垂球线作为觇标，如果需要测量倾角，还要在垂球线上作临时标志（如插小铁钉）。矿灯上蒙上一层透明纸，在垂线后面照明，以便观测。在整个测角过程中，用“灯语”进行指挥。测角方法可采用测回法或复测法，观测导线的左转角，当方向数超过两个以上时，采用方向观测法测角。在测量水平角时，为了将导线边的倾斜距离换算成水平距离，还应同时观测导线边的倾角。当各项限差符合表中的规定时，方可迁往下一个测站。井下观测水平角各项限差表仪器级别同一测回中半测回互差（）检查角与最终角之差（）两测回间互差（）两次对中测回（复测）间互差中（）DJ220—1230DJ6404030603)边长丈量在井下导线测量中，边长丈量通常在测角之后进行。量边工具有钢尺、拉力计和温度计。量边方法有悬空丈量和沿底板丈量两种。基本控制导线的边长必须用经过比长的钢尺丈量，同时用拉力计对钢尺施以比长时的拉力，并测定温度。丈量时，每尺段应于不同的位置读数三次，读至毫米，三次测得长度互差不得超过3mm。计算一条边的正确长度应加入比长、温度、垂曲及倾斜改正数，当加入各种改正数之后的往返水平边长互差不大于平均长度的1/6000时，取其平均值作为最后结果。丈量采区控制导线的边长可凭经验施拉力，不测温度，但必须往返丈量或错动钢尺位置1m以上丈量两次，其互差不大于边长的1/2000时，取其平均值作为最后结果，否则重新丈量。当边长超过一尺段时，可用经纬仪进行定线，。如图9-3所示，经纬仪设置在A点，望远镜照准B点垂球线上的标志b将望远镜制动，在略小于钢尺一整尺段的距离处设置临时点C、D，挂上垂球线，使A、C、D、B在一条直线上。然后，在C、D垂球上设置标志c、d,使c、d、b与望远镜里的十字丝交点重合，定线便完成了。此后即逐段丈量，最后累加得到总的倾斜长度。测出倾角δ后，按下式计算边长水平长度，即S=Lcosδ式中S－水平长度L－倾斜长度δ－倾斜角在测量采区导线时，需要4人一组，一人观测，一人记录，前后视司光各一人，测量基本控制导线时，需要增加一人帮助量距、定线等工作，全组应合理分工，密切配合，共同完成外业工作。在巷道测量中，工作环境黑暗、潮湿、狭窄，来往行人、车辆较多，巷道内又有各种管线障碍，所以，无论测角或量边，都必须注意安全，爱护仪器工具。经纬仪导线测量的外业记录略。应当指出的是，目前国内外有的矿井采用陀螺仪配合电磁波测距仪布设井下高级控制导线，精度高、速度快，但成本较高。一般在大型矿井、长距离铁路隧道和修建地铁等重要工程中使用。2．碎部测量为了将巷道、硐室、采煤工作面的水平投影轮廓展绘在矿图上，应在平面控制测量的基础上，进行碎部测量。支距法极坐标法在测角过程中，前视司光者应用小钢尺量出前视照准点到测点的铅直距离，称为量上高：量出照准点到底板的铅直距离，称为量下高;量出照准点至巷道左、右帮的距离，称为量左和量右，丈量结果记入手薄，以便计算导线点的高程和展绘矿图。测量巷道、硐室和采煤工作面的碎部，可以用支距法或极坐标法进行。无论用支距法或坐标法，都必须用经纬仪导线或罗盘仪导线作为控制。支距法多用在巷道与工作面碎部测量中。如图所示，以导线边为基准线，量取巷道或工作面的特征点至导线边的垂距，并量出其垂足至测点的距离，然后绘制草图。极坐标法多用在硐室碎部测量中。如图所示，导线测至硐室，在导线点上用仪器测出测点至各特征点方向线与导线边之间的夹角,并丈量出仪器至特征点的水平距离,同时绘出草图，根据所测数据展绘矿图。三、巷道平面测量内业井下导线测量的内业计算与地面导线相同。为了防止发生错误，计算工作分别由两人独立进行，采用电子计算器或FC—1500计算机计算，计算格式略。计算完毕应校对结果，各项要求符合规定时，即可展绘矿图。展绘矿图（又叫填绘矿图）是在绘有坐标方格网的图纸上进行的。根据计算的导线点坐标、碎部测量的记录和草图，将巷道、硐室和工作面的位置轮廓展绘出来，并在点的旁边注上点号和高程。展绘矿图按有关章节的要求进行。第二节巷道高程测量一、概述为了检查和标定巷道的坡度，确定巷道及矿体在竖直面上的投影位置，以及绘制各种竖直面投影图与纵剖面图，必须进行巷道高程测量。如图所示井下巷道竖直面投影图，即根据巷道的高程绘制的。巷道高程测量通常分为井下水准测量和井下三角高程测量。当巷道的坡度小于8º时，用水准测量；坡度大于8º时，用三角高程测量。井下高程点的设置方法与导线点雷同，无论永久点或临时点，都可以设在巷道顶板、底板或两帮上。井下高程点也可以和导线点共用，永久水准点每隔300~800m设置一组，每组埋设两个以上水准点，两点间距以30~80m为宜。井下水准路线随着巷道掘进不断扩展，一般用Ⅱ级水准测量指示巷道掘进坡度，每掘进30~50m时，应设临时水准点，测量出掘进工作面的高程；每掘进800m时，则应布设I级水准，用以检查Ⅱ级水准，同时建立一组永久水准点，作为继续进行高程测量的基础，如此不断扩展，形成井下高程控制网。二、井下水准测量井下水准测量路线的布设形式、施测方法、内业计算以及仪器、工具等，均与地面水准测量相同，只是井下工作条件较差，观测时需要用灯光照明尺子，水准尺较短，通常是2m长的水准尺。井下水准测量的测站检核和地面一样，用双仪高法或双面尺法进行，变动两次仪器高或红黑面尺所测得的两次高差之差不应超过5mm；《煤矿测量试行规程》还规定闭合、附合及支水准路线的高差闭合差不超过50R，mm,式中的R为水准路线单程长度，以百米为单位。井下水准测量原理与地面基本相同，但由于井下水准点大多数埋设在顶板上，观测时要倒立水准尺，所以，计算立尺点之间的高差可能出现如图9—7所示的四种情况，现分别说明如下：（1）前后视立尺点都在底板上，如测站（1），有111bah（2）后视立尺点在底板上，前视立尺点在顶板上，如测站（2），有)(22222babah（3）前后视立尺点都在顶板上，如测站（3），有)()(33333babah（4）后视立尺点在顶板上，前视立尺点在底板上，如测站（4），有44444)(babah在上述四种情况中，不难看出：凡水准尺倒立于顶板时，只要在读数前冠以负号，计算两点间的高差，仍然和地面一样，等于后视读数减去前视读数，即h=a－b。因此，当尺子倒立在顶板时，立尺员应将此种情况告诉记录员，使之在在记录簿上注记清楚。用符号“┳”表示立尺点位于顶板上，符号“┻”表示立尺点位于底板上，“┣”或“┫”表示立尺点位于左、右帮上。外业工作完成之后，即可进行内业计算，其计算方法与地面水准测量相同。井下水准测量的外业记录格式略。三、井下三角高程测量井下三角高程测量由水准点开始，沿倾斜巷道进行。它的作用是把矿井各水平的高程联系起来，即通过倾斜或急倾斜巷道传递高程，测出巷道中导线点或水准点的高程。井下三角高程测量通常与导线测量同时进行。如图所示，安置经纬仪于A点，照准B点垂球线上的标志，测出倾角δ，并丈量测站点A的仪器中心至B点标志的倾斜距离L，量出仪器高i和觇标高v，然后按地面三角高程测量公式计算两点之间的高差，即viLhsin由于井下测点有时设在顶板或底板上，因此，在计算高差时，也会出现和井下水准测量相同的四种情况，所以在使用上式时，应注意：测点在顶板上时，i和v的数值之前应冠以负