巷道与井筒施工测量

第15章巷道与井筒施工测量给向的工作:巷道掘进测量主要工作是给出巷道的中线和腰线。巷道施工测量的任务是按照矿井设计的规定和要求，在现场实地标定掘进巷道的几何要素(位置、方向和坡度等)，并在巷道掘进过程中及时进行检查和校正。通常我们将这项工作称为给向。中线：巷道几何中心线投影在水平面内的方向线；标设在巷道的顶板上。作用：指示巷道水平面内的掘进方向腰线：巷道几何中心线投影在竖直面内的方向线；标设在巷道的两帮上。作用：控制巷道的掘进坡度为了指示巷道在水平面内的方向，需要标定巷道的几何中心线在水平面上投影的方向即中线方向。15.1井下巷道中线的标定一、概述中线点应成组设置，每组不得少于3个点。(1)、检查设计图纸。主要检查的内容包括：巷道间的几何关系是否符合实际情况；标注的角度和距离是否与设计图一致等；(2)、确定标定中线时所必需的几何要素；(3)、标定巷道的开切点和方向；(4)、随着巷道的掘进及时延伸中线；(5)、在巷道掘进过程中，随时检查和校正中线的方向标定巷道中线的步骤大致如下：从已掘巷道中的A点沿虚线开掘一条新巷道，标定的方法如下：二、标定巷道开切点和掘进方向图15-1标定巷道开切点包括标定开切点的位置和初步给出巷道的掘进方向两项内容。如下图(2)在4点安置经纬仪，瞄准点5，并沿此方向，由点4量取L１，即可得到A点的位置，将之标定于顶板上，然后再量取A至点5的距离作检核；(3)在A点安置经纬仪，后视点4，用正镜位置给出β角，此时，望远镜所指方向即为新开掘巷道的中线方向，在此方向上标出点2，倒转望远镜，标出点1，则点1、A、2即组成一组中线点。可以采用经纬仪法、罗盘法进行实地标定。通常采用经纬仪法。(1)从设计图上量取A点至已知中线点4、5的距离L１、Ｌ２，量取巷道的转向角β；巷道开切后，最初标定的中线点很容易遭到破坏。当掘进到4～8m时应检查或重新标定中线。简易的检查方法是看一组中线的三个点是否在一条直线上。在由一组中线点到下一组中线点的巷道掘进过程中，可采用瞄线法或拉线法来标定巷道的掘进方向。三、巷道中线的标定用经纬仪标定巷道的中线方法：如图所示在中线点1、2、3上挂垂球线，一人站在垂球点1的后面，用矿灯照亮三根垂球线，并在中线延长线上设置新的中线点4，系上垂球，沿1、2、3、4方向用眼睛瞄视，反复检查，使四根垂球线重合，即可定出4点。施工人员需要知道中线在掘进工作面上的具体位置时，可以在工作面上移动矿灯（见上图），用眼睛瞄视，当四根垂球线重合时矿灯的位置就是中线在掘进工作面上的位置。1、瞄线法442、拉线法如图所示，将测绳的一端系于1点上，另一端拉向工作面，使测绳与2、3点的垂球线相切；沿此方向在顶板上设置新的中线4，只要使其垂球线也与测绳相切即可。这时测绳一端在工作面的位置即为巷道中线位置。四、巷道偏中线的标定在大断面、机械巷道的掘进过程中，为了避让机械运输，用偏中线（或称偏边线）方向来代替中线指向更安全。偏中线距离巷道帮不能太近，一般至少相距30～50cm左右。优点：偏中线指向易于发现巷道掘偏的现象。现场标定时，先在A点安置经纬仪，给出水平角，用钢尺丈量，并标定出B点。再将仪器移至B点，后视A点，拨动，这时望远镜的视线方向就是偏中线方向，在顶板上沿着这个方向标定出1、2等偏中线点。ABD180+sinABaarcD'图中A点为巷道中线点，在巷道设计图上取距离a绘出平行中线的偏中线，定出偏中线的起点B。然后根据AB的距离和定长计算得：15.2曲线巷道中线的标定井下巷道的转弯部分，一般都用圆曲线连接。曲线巷道的起点、终点、曲线半径R和圆心角的大小，在设计图上都有规定。因为曲线巷道的中心线是弯曲的，不能象直线巷道那样直接标定出来，只能用弦线来代替圆曲线指示巷道的掘进方向。所以，曲线巷道中线的标定应先计算标定数据，然后，到井下进行标定。1、标定数据的计算一般说来，当曲线巷道的圆心角在45°～90°时，分2～3段弦；当曲线巷道的圆心角在90°～180°时，分4～6段弦。若将图中的圆弧中心线分成n等分，弦长l用表示，由图可知：2sin2lRn1802+ABn12...180+n经纬仪法标设曲线巷道在起点A安置经纬仪，后视直线巷道中的中线点P，按转角βＡ，给出弦线A1的方向。但由于前面巷道还未开掘，只能倒转望远镜在其反方向上标设中线点D、C。这样C、D、A三点即组成一组中线点。用它指示巷道掘进到1点后，应丈量弦长l，精确标定出1点。然后，就可按与上述类似的方法继续给出下一弧段的中线。2、实地标设3、用图解法确定边距为掌握掘进巷道两帮的弯曲程度，通常绘制曲线巷道的大样图。绘出巷道两帮与弦线的相对位置，量出弦线到巷道两帮的距离。确定边距的方法：半径法和垂线法。(1)、半径法2dDddR=-2dDddR=+内外内外帮棚腿间距：(2)、垂线法绘制时，沿弦线每隔1米做弦的垂线，然后从图上量取弦线到巷道两帮的边距，并将数值标注在图纸上。15.3井下巷道腰线的标定为了指示巷道掘进的坡度而在巷道两帮上给出的方向线，称为腰线。腰线点可成组设置，也可每隔30～40m设置一个，但须在巷道两帮上画出腰线，且对于一个矿井，腰线距底板或轨面的高度应为定值。主要运输巷道的腰线应用水准仪、经纬仪或连通管水准器来标定，次要巷道的腰线可用悬挂半圆仪等标定。急倾斜巷道的腰线应尽量用经纬仪来标定，短距离时，也可用悬挂半圆仪等来标定。一、用水准仪标定平巷腰线所谓平巷，并非绝对水平的巷道，一般情况下，坡度小于8‰的巷道，均视为水平巷道。在主要水平巷道中，常常都是用水准仪来标定腰线。图15-7腰线标定根据已知腰线点和设计坡度，计算下一个腰线点B与已知腰线点A间的高差hAB：hAB＝Ｌ×i式中L---A、B间的水平距离；i---巷道的设计坡度。在A、B中间安置水准仪，用皮尺丈量A、B间的水平距离，按上式计算出hＡＢ。即△=hＡＢ-（a-b）实际标定：先在要标定腰线点B点附近假设一点B’点，在A点与B’点之间安置水准仪，用皮尺量取AB’的水平距离，按前公式算出hＡＢ，先后视A点，得读数a，再前视B’点，得读数b，则AB’之间的高差为：'ABhab则B点的正确位置应该为从B’点垂直向上（或者向下）量取距离：'ABABhh△为正时向上量取，为负时应向下量取。半圆仪标定次要水平巷道的腰线①、将测绳的一端系于1点上，靠近巷道同一帮拉直测绳，悬挂半圆仪，另一端上下移动，当半圆仪读数为0时得2’点，用皮尺丈量1点至2’点的平距；'12S②、根据设计坡度，计算出腰线点2与2’的高差'12hiS③、用小钢卷尺，由2’点垂直向上量值，得到腰线2的位置，12就是巷道的腰线。h二、用经纬仪标定斜巷腰线1、中线点兼作腰线点的标设法特点：在中线点的垂球线上作出腰线的标志。同时量腰线标志到中线点的距离，以便随时根据中线点恢复腰线的位置。中线点兼作腰线点的标设方法经纬仪架设于3点，量仪器高i，用正镜瞄准中线，使竖盘读数对准巷道设计的倾角δ。已知中线点3到腰线位置的垂距a3，则仪器视线到腰线点的垂距b为：b=i-a3b值为正时，腰线在视线之上，b值为负时，在视线之下。从三个垂球线上标出的视线记号起，根据b的符号用小钢尺向上或向下量取长度b，即可得腰线点位置。空间一个倾斜面的真倾角(即它与水平面间所夹二面角)是指在垂直于其与水平面的交线的竖直面内的投影与水平线的夹角。在与其交线斜交的竖直面内的投影与水平线间的夹角则称为伪倾角。如左图：δ为倾斜面CDEF的真倾角，δ′则为其伪倾角。真倾角永远大于伪倾角。2、利用伪倾角标定腰线由图得tanδ′=cosβ·tanδ用伪倾角法来标定腰线的原理是：由于设计巷道时仅给出了真倾角，而腰线是标定在巷道两帮上的，经纬仪又只能安置在巷道中部，因此，只能根据真倾角与伪倾角间的关系，按伪倾角来标定腰线。①、在B点下安置仪器，测出B至中线点A及原腰线点1之间的水平夹角β；②、根据水平角β1和真倾角δ1计算伪倾角δ1’。③、瞄准1点，固定水平度盘，上下转动望远镜，使度盘读数为，在巷道帮上作记号1’,用钢尺量出1’到1的铅锤距离K。'1④、转动照准部，瞄准新设的中线点C，然后松开照准部瞄准在巷道帮上拟设腰线点处，测出β2角。⑦、用测绳连接1、2两点，用灰浆或油漆沿测绳划出腰线。⑤、根据水平角β2和真倾角δ2计算得伪倾角。'2⑥、望远镜找准拟设腰线处，并设竖盘读数为，在巷道帮上作记号2´，用钢尺从2´向上量出距离K，即得新的腰线点2。'215.4激光指向近年来，由于巷道掘进速度加快，原有给中腰线的方法已不能满足施工需要，这样，激光技术被用于矿山建设中。激光不仅有较高的亮度，而且具有良好的方向性及单色性。激光指向仪，成为较为理想的指示中腰线的仪器。用经纬仪和水准仪来控制光速的方向和坡度。井下常用防爆型激光指向仪。一、概述激光指向仪大致可以分为两种：以氦—氖激光器为导向射速源的矿用防爆激光指向仪；以发光二极管激光器为导向射速源的矿用防爆激光指向仪。矿用激光指向仪大致一般由防爆壳体、激光器、调焦系统、调焦机构四部分组成。矿用激光指向仪按照安装方式而言，分悬挂式和固定式两种。二、激光指向仪的安置每次使用激光指向仪前，首先应对激光指向仪的电源、发光情况以及各调节机构进行检查。激光指向仪可安放在巷道中央的工字钢上,用四根锚杆固定的框架上，巷道中央的石垛上,两帮的悬臂架上。利用它来同时指示巷道中线和腰线时，必须使光束在水平面内位于巷道的中线方向上，在倾斜面内位于巷道的腰线方向上。如教材图15-11。指向仪的安置地点，距离掘进工作面一般应不小于70m，以防爆破引起仪器振动或损坏。根据仪器的性能，在保证光斑清晰和稳定的前提下，可自行确定仪器到掘进工作面的最大距离。指向仪的安置方式要视巷道的具体情况而定。用经纬仪给出巷道的中线。中线点不得少于3个，点间距不少于30m。调节仪器，使激光束平行于巷道腰线。用水准仪在中线的垂线上给出腰线，并作记号，腰线点不少于3个，点间距不少于30m。调节仪器，使激光束平行于巷道腰线。反复校核激光束给出的巷道中、腰线，直至合乎要求时为止。激光指向仪在使用过程中，为了防止仪器碰动而影响中、腰线位置，应经常检查激光束的方向和坡度，并根据检查情况随时调整。实地安置步骤如下：(1)如图所示，选择A、B、C三个中线点。(2)在A、B、C三点上悬挂垂球线，并用水准仪在垂球线上标出腰线的位置。(3)将激光指向仪安置在B点之后3～5m的巷道中部的锚杆上，固定后，打开激光指向仪。(4)根据A、B、C点组成的中线，调节水平微动螺旋，使光束中心准确地通过B、C点所挂的垂球线。(5)调节垂直方向微动螺旋，使光束中心至B、C两处垂球线上腰线位置的距离d相等。光束在水平面内的方向即为巷道的中线方向，在倾斜面内的方向即为腰线方向。一条巷道不同的地点，以两个或两个以上的工作面，按照设计的方向和要求，沿着相同方向或相对方向，最后彼此接通；或是一个巷道按设计要求掘进到指定的地点与另一个巷道相通，叫做巷道贯通，简称贯通。一、概述15.6贯通测量贯通可能出现下述两种情况：(a)相向贯通(b)同向贯通或追随贯通贯通测量：为了保证按设计要求使贯通巷道所进行的各项测量工作。贯通测量的任务：①、确定贯通巷道在水平面和竖直面上的方向。②、根据求的的数据，标定贯通巷道的中线和腰线。③、定期进行已掘巷道的检查测量和填图，以控制巷道的掘进方向。巷道贯通（按地质标志层的关系分）沿导向层的贯通不沿导向层的贯通巷道贯通（按巷道的性质分）水平巷道的贯通倾斜巷道的贯通竖井的贯通巷道接合处的偏差沿巷道中心线的长度偏差垂直于巷道中心线的左右（平面上）偏差上下（高程上）的偏差后两种方向的误差对巷道质量有影响，称后两种方向为贯通的重要方向。贯通测量工作的步骤：①根据贯通巷的种类和允许偏差，选择合理的方案。②根据选定方案进行各项测量工作的施测和计算，求的贯通导线终点的坐标和高程。③对贯通导线施测成果及定向精度进行必要的分析，并与误差估算时所采用的有关参数进行比