第五章贯通测量

第五章贯通测量井巷贯通可能出现下述三种情况：(1)相向贯通(2)同向贯通或追随贯通(3)单向贯通井巷贯通时，矿山测量人员的任务就是要保证各掘进工作面均沿着设计的位置与方向掘进，使贯通后接合处的偏差不超过规定的限度。测量人员的责任十分重大。井巷质量，井巷报废、人员伤亡等。工作中应当遵循下列原则：一是要在确定测量方案和方法时保证贯通所必须的精度，过高的或过低的精度要求都是不对的；二是对所完成的测量和计算工作应有客观的检查校核，尤其杜绝粗差。贯通巷道接合处的偏差值，可能发生在三个方向上:水平面内沿巷道中线方向上的长度偏差，只对距离上有影响，对巷道质量没有影响；水平面内垂直于巷道中线的左、右偏差Δx′竖直面内垂直于巷道腰线的上、下偏差ΔhΔx′和Δh对于巷道质量有直接影响，又称为贯通重要方向的偏差。对于立井贯通来说，影响贯通质量的是平面位置偏差，即在水平面内上、下两段待贯通的井筒中心线之间的偏差。井巷贯通的容许偏差值，由矿(井)技术负责人和测量负责人根据井巷的用途、类型及运输方式等不同条件研究决定。以上三种类型井巷贯通的容许偏差见表5-1。巷道贯通的容许偏差值，也可以用计算方法来确定。(1)轨道运输平巷贯通时，中线和腰线的容许偏差值Δx′和Δh可用下式计算：(5-1)(5-2)式中¡ª¡ª由完全铺设好永久轨道的巷道到贯通相遇点的距离，即铺设临时轨道的距离，一般l=20~30m；v¡ª¡ª轨距与车轮间距之间的容许差值，一般v=20mm；s¡ª¡ª电机车头的轴间距；i极限¡ª¡ª贯通巷道的实际坡度与设计坡度之间的容许差值，一般i极限=0.002~0.003三、贯通测量的工作步骤及贯通测量设计书的编制(一)贯通测量的工作步骤(a)调查了解待贯通井巷的实际情况，根据贯通的容许偏差，选择合理的测量方案与测量方法。对重要的贯通工程，要编制贯通测量设计书，进行贯通测量误差预计，以验证所选择的测量方案、测量仪器和方法的合理性。(b)依据选定的测量方案和方法，进行施测和计算，每一施测和计算环节，均须有独立可靠的检核，并要将施测的实际测量精度与原设计书中要求的精度进行比较。若发现实测精度低于设计中所要求的精度时，应当分析其原因，采取提高实测精度的相应措施，返工重测。(c)根据有关数据计算贯通巷道的标定几何要素，并实地标定巷道的中线和腰线。(d)根据掘进巷道的需要，及时延长巷道的中线和腰线，定期进行检查测量和填图，并按照测量结果及时调整中线和腰线。(e)巷道贯通之后，应立即测量出实际的贯通偏差值，并将两端的导线连接起来，计算各项闭合差。此外，还应对最后一段巷道的中腰线进行调整。(f)重大贯通工程完成后，应对测量工作进行精度分析与评定，写出总结。(二)贯通测量设计书的编制重要的贯通工程开始之前，应编制测量设计书，其主要任务是选择合理的测量方案和测量方法。1.井巷贯通工程概况2.贯通测量方案的选定3.贯通测量方法包括所采用的仪器、测量方法及其限差规定。4.贯通测量误差预计5.贯通测量中应注意的问题和应采取的相应措施第二节一井内巷道贯通测量一、采区内次要巷道的贯通测量一般采区内次要巷道贯通距离较短，要求精度较低，可用图解法求其贯通测量几何要素。巷道贯通方向，在设计图上是用贯通巷道的中心线来表示的，测量人员只要在大比例尺设计图上把巷道的设计中心线AB用三角板平行移到附近的纵、横坐标网格线上，然后用量角器直接量取纵坐标(x)线与巷道设计中心线之间的夹角，即可求得贯道巷道中心线的坐标方位角。贯通巷道的坡度(倾角)与斜长，可用三棱尺和量角器在剖面图上直接量取。二、在两个已知点之间贯通平巷或斜巷设要在主巷的A点与副巷的B点之间贯通二号石门，即图中用虚线所表示的巷道，其测量和计算工作如下：根据设计，从井下某一条导线边开始，测设经纬仪导线到待贯通巷道的两端，并进行井下高程测量，然后计算出CA、DB两条导线边的坐标方位角αCA和αDB以及A、B两点的坐标及高程。③计算指向角βA和βB。由于经纬仪水平度量的刻度均沿顺时针方向增加，所以在计算A点和B点的指向角时，也要按顺时针方向计算。A点：βA=∠CAB=αAB-αACB点：βB=∠DBA=αBA-αBD(5-6)④计算贯通巷道的坡度i：i=tgδAB=(HB-HA)/lAB(5-7)式中：HA、HB—分别为A点和B点处巷道底板或轨面的高程。⑤计算贯通巷道的斜长(实际贯通长度)LAB：LAB=lAB/cosδAB=(HB-HA)/sinδAB=((HB-HA)2+l2AB)1/2(5-8)三、贯通巷道开切位置的确定如图所示，将在上平巷与下平巷之间贯通二号下山，该下山在下平巷中的开切地点A以及二号下山中心线的坐标方位角αAP均已给出。要求在上平巷中确定开切点P的位置；以便在P点标定出二号下山的中腰线，向下掘进，进行贯通。为此，需在上、下平巷之间经一号下山敷设经纬仪导线，并进行高程测量，以求得A、B、C、D各点的平面坐标和高程。设点时，A点应设在二号下山的中心线上，设置C、D点时，应使CD边能与二号下山的中心线相交，其交点P即为欲确定的二号下山上端的开切点。求预交点p及指向角β,标定开切点和掘进方向。(1).在上下平巷之间经一号下山敷设经纬仪导线，并进行高程测量，求待A,B,C,D点的坐标和高程。(2).利用解析法列出AP和BP的直线方程式，求P点坐标。yP-yA=tan〆AP*(xP-xA)yP-yB=tan〆BP*(xP-xB)解联立方程，求得Xp和yP。(3)计算水平距离lAP和lCP:lCP=(yP-yC)/sinαCD=(xP-xC)/cosαCD=((xP-xC)2+(yP-yC)2)1/2lAP=(yP-yA)/sinαAP=(xP-xA)/cosαAP=((xP-xA)2+(yP-yA)2)1/2再求出lDP检核，lCP+lDP=lCD.(4).计算指向角β,即βA=〆AP-〆ABβp=〆PA-〆DC根据指向角β,可在P点标出二号下山的中线。四、溜煤眼贯通的解算为了解决采区煤炭运输问题，需要从皮带机上山向阶段石门按设计坡度i=tgδ开掘溜煤眼，如图所示。若溜煤眼上口的位置已定(石门中的1号点)，要求确定溜煤眼下口在皮带机上山中的M点的位置，并计算标定所需数据。皮带机上山中的导线点2和3以及溜煤眼上口导线点1的坐标及高程均为已知，这个贯通问题求解的数学模型，便是求空间圆锥与直线的交点，圆锥的顶点在1，圆锥母线的倾角等于溜煤眼的设计倾角δ；直线为皮带机上山的中心线23。显面易见，此立体几何问题可能有两个解，即直线23可能与圆锥面有两个支点，应根据工程实际情况及需要从两组群中选取一组作为贯通问题的最终解.五、带有一个弯道的巷道贯通在实际工作中，待贯通的巷道有时较复杂，既有坡度的变化，又常常有弯道，而贯通相遇点有时也可能就碰到弯道上或其附近，这时，贯通测量的标定计算要复杂一些。图5-12所示为采区上山与采区大巷的贯通中各巷道之间的关系。设计要求采区上山(倾角δ=12°)向下掘进到采区大巷水平(-120m)后，继续沿原采区上山方向掘进石门(坡度i=0¡ë)，石门与采区大巷之间尚需通过一段半径R=12m的圆曲线弯道才能贯通。通过在已掘进的采区上山和采区大巷中的经纬仪导线测量和高程测量，求得测点坐标如下：X8=9734.529m,y8=7732.511m,α7¡ª8=3°４６′５７H8=-121.931m(测点8位于巷道中心的顶板上，高出轨面2.613m，即轨面标高为-124.544m)x21=9879.227m,y21=7917.675m,α20-21=236°１７′０３″H21=-129.439m(测点21位于采区上山中心线的巷道顶板上，高出腰线点1.240m。腰线点距轨面法线高1m)(1)计算园曲线弯道的转角α和切线长Tα=α21-20-α7-8=56°１７′０３″-3°４６′５７″=T=Rtg(α/2)=12m×tg(５２°３０′０６″)/2=5.918m(2)计算采区上山自21号点到石门起点C的剩余长度l21-c。为此，应先求出测点8处轨面与21点处轨面的高差h：H8轨=-121.931-2.613=-124.544mH21轨=-129.439-1.240-(1/cos12°)=-131.701mh=-124.544-(-131.701)=7.157m则采区上山的剩余长度(21到C的平距)l21-C=h/tgδ=7.157m/tg12°=33.671m(3)求石门自C点到圆曲线终点B的距离lCB及采区大巷自8点到圆曲线起点A的距离l8A：lCB=l21-0-l21-C-T=220.849-33.671-5.918=181.260ml8A=l8-0-T=22.159-5.918=16.241m上式中，T为圆曲线的切线长5.918m。(4)计算弯道圆曲线的弦长和转角见图5-13。设短弦个数n=2，则弦长l=2Rsin(α/2n)=2×12×sin(52°３０′０６″/2×2)=5.450m转角βA=βB=180°+(α/2n)=193°０７′３２β1=180°+(α/n)=206°１５′０３″(5)计算整个设计导线，使坐标闭(附)合，以检查计算的正确性，见表5-6。第三节两井间巷道贯通测量两井之间贯通中央回风上山：图5-14为某矿中央回风上山贯通立体示意图，该矿用立井开据，主副井在-425m水平开掘井底车场和水平大巷。风井在-70m水平开掘总回风巷。中央回风上山位于矿井的中部，采用相向掘进，由-425m水平井底车场12号石旋岔绕道起，按一定的倾角向上掘进，并同时由-125水平的2000石门处向下掘进。从井巷布置条件来看，可能有两条贯通测量路线(两个方案)供选择。第一条路线(第一方案)：由主副井向-425m水平进行联系测量。测得井下Ⅲ01-Ⅲ02边的坐标方位角及Ⅲ01点坐标和高程，由比敷设导线及高程测量到中央回风上山的下端。由风井向-70水平进行一井定向和导入高程测量，并向-70m水平车场的井下起始边Ⅰ0-Ⅰ1向2000石门敷设导线及高程测量到中央回风上山的上端。在地面上，主副井与风井之间进行连测。第二条路线(第二方案)：由主副井向-425m水平进行联系测量，并由井下起始边Ⅲ01-Ⅲ02向中央回风上山的下端进行导线测量和高程测量，这一部分与第一方案相同。所不同的是不由风井向-70水平进行联系测量，而由副井向-125m水平进行一井定向和导入高程测量，并沿-125m水平大巷进行导线测量和高程测量到2000石门处的中央回风石门上端。这一方案因副井进行一井定向及-125m水平大巷中进行导线测量和高程测量的条件极差而未被采用。最终选用第一方案。(二)主副井与风井分别进行矿井联系测量主副井采用陀螺定向或两井定向方法，求出井下起始边Ⅲ01-Ⅲ02的坐标方位角和井下定向基点Ⅲ01的坐标。风井采用陀螺定向或一井定向法，求出井下起始边Ⅰ0-Ⅰ1的坐标方位角和井下定向基点Ⅰ1的坐标。同时，通过风井和副井进行导入高程测量，求出井下水准基点的高程。矿井联系测量工作均须独立进行两次，以资检核。若在建井时期已经进行过精度能满足贯通要求的联系测量，而且井下基点牢固未动，可再进行一次，将两次成果进行对比，互差合乎要求，即可取加权平均值使用。(三)井下导线和高程测量从-425m水平井底车场的井下起始边Ⅲ01¡ªⅢ02敷设导线到中央回风下山的下口；再从风井井底的井下起始边Ⅰ0-Ⅰ1敷设导线到中央回风上山的上口。敷设导线要选择路线短、条件好的巷道。如果条件允许，导线应尽可能布设成闭合环形作为检核，支导线则必须独立施测两次。高程测量在平巷中采用水准测量。斜巷中采用三角高程测量，分别测出中央回风上山的上口及下口处腰线点的高程。两井之间的巷道贯通，由于涉及联系测量、地面和井下测量，积累的误差较大，尤其是两井间距离较大时更为明显。为保证贯通误差不超过容许值，对于大型重要贯通，要根据实际情况选择施测方案和测量方法，并进行贯通误差予计。第四节立井贯通测量一、从地面和井下相向开凿的立井贯通如图5-19所示，在距离主副井较远处的井田边界附近要新开凿3号立井。一方面从