第一章矿图基本知识

１《矿图》绪论一、煤炭开发的过程：包括四个过程。1．地质勘查：是地质部门采用遥感地质调查、地质填图、坑探工程、钻探工程和地球物理勘查等技术手段，完成一系列的地质勘查工作，如：预查、普查、详查和勘探。目的：查明煤炭资源的赋在情况，如：地层、地质构造、煤层特征、煤质性能、水文地质、开采技术条件、煤炭资源/储量等，图纸：编制反映煤田、矿区和井田各种地质特征的相互关系、变化规律和勘查工程等相关资料的各种地质图件，即煤炭地质勘查图。2．设计：是煤矿设计部门根据地质资料，依据国家煤炭工业技术政策，完成矿区或矿井设计。根据国家建设项目工程设计规定，按照设计的不同阶段（矿井建设可行性研究、矿井初步设计、矿井施工图设计、矿井施工组织设计）编制完成相应的工程设计图纸：原能源部基建司1990年10月1日颁发的《煤炭工业矿区总体设计编制内容》规定图纸21张，《煤炭工业矿井初步设计编制内容》规定76图纸张，国家煤矿安全监察局2001年6月27日颁发的《煤矿初步设计安全专篇编制内容》规定图纸12张。3．建设：是施工单位根据矿井设计施工图纸进行施工，完成矿井达到设计规模时生产所需要的全部工程。4．试生产：由建设单位根据矿井设计的井田开拓方式、采区巷道布置、采煤方法等有关技术要求进行正规生产。由于地质勘查所存在的某些局限性，在矿井建设和生产过程中，实际揭露的煤层产状、地质构造、煤质和开采技术条件等情况往往与原地质勘查部门提供的地质图纸有所差异，因而需对实际的地质状况进行补充测量，对原地质图进行修改。矿井实际生产中的采掘工程因地质条件变化等诸多因素影响，也大多与原设计单位设计的开拓、开采布置图有较大差异，也需进行调整或重新规划设计。二、本课程的性质、任务、目的、内容及学习方法1．性质：技术基础课程。2．主要内容：矿图基本知识、矿图投影基本知识、井田地质图、采掘工程设计图及采掘生产管理图、安全工程图、煤矿生产系统图等。3．目的和任务目的：（1）学会矿图绘制的原理和方法；（2）能表述常用矿图的基本内容；（2）能识读常用矿图；（3）能够绘制各种常用矿图；（4）能运用矿图进行指导实际生产。任务：（1）熟悉有关制图标准，正确使用常用绘图工具和仪器，掌握制图技巧；（2）掌握识读和绘制矿图的基本知识和基本原理；（3）熟悉煤矿常用矿图的基本内容；（4）掌握识读和绘制各种常用矿图的基本技能，学会利用矿图管理和指导煤矿生产的基本方法。三、《矿图》与其他课程的关系本课程与《矿山测量》、《煤矿地质》、《煤矿开采方法》、《井巷工程》、《矿井通风》、《煤矿安全》等课程有密切的联系，首先应学好以上课程。２四、《矿图》课程教学的几个问题1．投影知识：是识读、绘制和应用矿图的基本原理，是矿图的理论基础。尤其是标高投影。2．重点内容：介绍煤矿常用的25种矿图。重点是井田区域地形图、煤层底板等高线图和采掘工程平面图（三种矿图）的识读、绘制和应用。3．难点：建立矿图的立体概念。4．学习方法：矿图多采用平面图来反映空间关系，图样较复杂，应多观察、多思考、多动手，培养空间想象力。第一章矿图基本知识第一节概述一、矿图的概念矿图：为煤炭开发、生产服务的地质测量图、设计工程图、生产管理图等统称为矿图。是煤矿企业重要的技术资料，是设计、施工和生产的主要技术依据。或者说：为满足矿井设计、施工和生产管理等工作的需要所绘制的一系列图纸，统称为矿图。二、矿图的分类：可分三大类。（一）地质测量图1．地质图：根据地质勘探资料和井下地质编录资料，经分析推断而绘制的，主要反映煤层产状、地质构造、水文地质及资源/储量计算等内容的图纸，称为地质图。用途：是矿井设计、建设和生产的主要依据。常用的：井田地形地质图、煤层底板等高线图、各种地质剖面图、各种柱状图、煤岩对比图、井田水文地质图和资源/储量计算图等。2．测量图：是根据地面和井下实际测量的资料绘制而成的图纸。特点：随矿井的开拓、掘进和回采等工作的进行，逐步测量并填绘。用途：主要反映矿井地面的地貌、地物情况；井下各种巷道和硐室的空间位置；煤层（矿床）产状和各种地质构造，井下采掘情况及井上下相互位置关系等。常用测量图有：井田区域地形图，工业场地平面图，水平主要巷道平面图，采掘工程平面图，采掘工程立面图，井上下对照图和主要保护煤柱图等。（二）设计工程图：由设计部门设计并绘制的一系列图纸。种类：新矿井的设计、矿井改扩建设计、矿井水平延深设计、采区设计和单项工程设计等。每种类型的设计，都必须按其不同设计阶段的要求绘制一系列图纸，用以说明设计方案和设计内容。用途：了解煤炭资源合理开发方案、煤炭生产环节及生产工艺，分析煤炭开发技术上可靠性及经济上合理性。是煤炭建设的基础，是指导矿井建设和生产的纲领。（三）生产管理图：矿井生产管理过程中，用于指导日常生产工作的主要。常用：采掘工程平面图、采掘计划图、各类安全图和生产系统图等。用途：可了解矿井生产现状、技术装备水平和安全装备水平，是科学管理和指挥生产，合理安排生产计划，制定灾害防治措施和方案的必备资料。三、矿图的用途矿图是煤炭行业共同的技术“语言”。是煤矿建设和生产的工程语言，只有掌握的基本知识，才能正确识读、绘制和应用矿图。参考本教材P2。３第二节点的坐标及高程概述：图1-1示。1．几何形状和位置的确定：由特征点来确定。即：地面上各种地形、地物，井下各种构造、煤层产状、各种巷道和硐室等的几何形状和位置，可由一些特征点来确定。例：图1-1（a）示：是一栋楼房的几何形状和平面位置。由楼房的一些特征点所连成的房屋轮廓折线来表示。即确定了1、2、3、4、5、6等特征点的平面位置，则楼房的几何形状和平面位置也就确定了。图1-1（b）示：是地面高低起伏的变化。用地面坡度变化点所组成的折线表示。即确定了1、2、3、4……各点的高低和平面位置，则地面变化的情况也就反映出来了。2．测绘矿图和设计矿图步骤：从点开始，即：（1）首先找出被测对象的特征点，如建筑物的拐角点，道路的交叉点，地表坡度的变化点，井下巷道中心线的转折点及交叉点等。（2）确定点的位置，并将其绘制在图纸上；（3）再把有关特征点连接起来，就可给出所需的图形。例：图1-2（a）示。先选择若干有控制意义的点：A、B、C、D……，再测定这些点的位置，然后再根据这些点测定其附近的地物、地貌的特征点，从而绘成了地形图，图1-2（b）示3．点的位置确定：包括其平面位置和高低位置。平面位置：用坐标表示。高低位置：用高程表示。坐标系统：有地理坐标系、平面直角坐标系和假定平面直角坐标系。一、地理坐标系地球表面上点的位置：用经度和纬度表示。1．地球表面的基本线和面：图1-3示。地轴PP1：地球的自转轴。P：北极（N），P1：南极（S）。赤道面：通过地球中心且与地轴垂直的平面，称为赤道面。赤道：赤道面与地球表面的交线，称为赤道。纬线：垂直于地轴而不通过球心的平面与地球表面的交线，称为纬线。子午面：通过PP1地轴和地球表面上任一点L的平面，称为子午面。子午线（经线）：子午面与地球表面的交线，称为子午线，又称经线。首子午面：通过英国格林尼治天文台附近的一特定点的子午面，称为首子午面。首子午线：首子午面和地球表面的交线，称为首子午线，以此作为经度计算的起点。2．经度和纬度经度（λ）：过地球表面任一点L的子午面与首子午面所组成的二面角，称为L点的经度。经度由首子午面算起，向东向西量度，由0°～180°，首子午面以东称为东经，以西称为西经。同一子午线上的点，其经度相等。纬度（φ）：过L点的铅垂线和赤道平面所成的夹角，称为L点的纬度。纬度由赤道算起，向南向北量度，由0°～90°，赤道以北称北纬，以南称南纬。同一纬度上各点的纬度相等。3．经纬网络：经线和纬线相互交织，构成的网络。图1-4示。二、平面直角坐标系（一）平面直角坐标表示点的方法４平面直角坐标系统：图1-5示。纵坐标轴：xx，与某子午线的方向一致。横坐标轴：yy，与赤道方向一致。坐标原点O：纵横坐标的交点。坐标数值由原点算起，向上（北）、向右（东）为正数，向下（南）、向左（西）为负数。象限：坐标将平面分为四个部分。顺时针排列，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。坐标值：距纵横坐标轴的距离。例：图1-5示。地面上任一点A的位置：横坐标xA、纵坐标yA。坐标方格网：平行于纵、横坐标轴的直线所构成。100mm×100mm。在每一条纵横直线上注明其坐标值，即为该直线距纵横坐标轴的垂直距离。例：图1-6示。下部数值为横坐标，左部数值为纵坐标，则任一点A的位置：可从该点所在的小方格左下角的纵坐标中求出。即：xA=3831700+60=3831760yA=36592300+50=36592350（二）平面直角坐标系的建立要解决两个问题：（1）如何将地球的球面展为平面，以建立平面直角坐标系；（2）采用地球上哪两条线为平面直角坐标系统中的ｘ轴和ｙ轴？1．高斯投影法：图1-7示。图（a）：空心圆柱套于圆球外面，切线POP1为中央子午线；图（b）：中央子午线附近的经线和纬线在水平面上的投影。即：在保持球面上任意两线所夹的角度投影后大小不变的前提下，将球面上中央子午线附近的各点投影到圆柱表面上，然后过两极P、P1沿圆柱母线将圆柱面切开，并展成平面，即可得到投影平面上的各点了。2．投影带的划分：为解决图的精度问题，将地球依次分成许多条带。图1-8示。划分方法：6°带：从首子午线开始，由西向东，按经度每隔6°划分成一个条带，称为6°投影带，可将地球分成60个6°投影带。3°带：为达到精度更高，可每隔3°划分成一个投影带，共分成120个3°投影带。例：图1-9示为地球表面部分投影带投影展平后的情况。赤道以上为6°投影带，L0：每个投影带的中央子午线经度；n：投影带的编号。我国地垮11个6°投影带，中央子午线自东经75°起，至东经135°止。赤道以下为3°投影带，n′：3°投影带的编号，自1°30′开始，每隔3°划分一带。3．平面直角坐标系以中央子午线为平面直角坐标系的x轴，以赤道为y轴。即：在每个投影带内便构成了一个独立的平面直角坐标系，图1-10示。纵坐标从赤道算起，向北为正值，向南为负值。我国位于北半球，所以纵坐标均为正值。横坐标自中央子午线算起，向东为正值，向西为负值。为避免横坐标出现负值，习惯上将纵坐标轴向西移支500km。这样位于中央子午线以东的各点，其横坐标数值都大于500km，位于中央子午线以西的各点，其数值都小于500km，但都是正值，图1-11（b）示。另外，为区别不同投影带内点的横坐标值，还应在横坐标值前加注投影带的编号。例1-1：在第18投影带内，则yA=18528000myB=18464000m５4．平面直角坐标的标注（1）同一矿井各项工程图上的坐标系统必须一致；（2）用细实线绘制坐标方格网，且边长为100mm×100mm，也可只画出坐标网的“＋”字交叉点，线段长度为20mm；（3）指北针画在右上角，箭头指向正北，并注明“N”；坐标以“ｍ”为单位，横坐标为8位数（其中前两位为投影带的编号），纵坐标为7位数，按尺寸数字的标注方向标注，图1-12示。（4）点的坐标表示方法：图1-13示。在点的右边或在引出线的横线上，从上向下分别写出纵坐标、横坐标及标高数值及代号。（5）当不便在坐标点附近直接标注时，可用图1-14示。（6）井口平面直角坐标（x、y）的标注①立井井口坐标点：以井筒中心线的＋字交叉点A为准，图1-15示。②斜井井口坐标点：以斜井井筒中心线与井口处铅垂线的交点A为准，图1-16示。③平硐硐口坐标点：以平硐中心线与硐口处铅垂线的交点A为准，图1-17示。三、假定平面直角坐标系适用：测绘范围很小，且附近没有国家控制点的矿区，可自设假定平面直角坐标系来测绘矿区内各点的相对位置。图1-18示。方法：将坐标圆点设在测区的西南角，以该地区的子午线为x轴。四、点的高程1．水准面分析：由于海洋的面积约占地球表面的71%，所以可认为地球总的形状是被海水所包围的球体。（1）水准面：海洋在静止时的表面。（2）大地水准面：平均海水面的水准面，是高程的起算面。我国采用青岛验潮站1953年～1979年