矿山测量学第五章贯通测量

中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学第五章贯通测量第一节概述一、贯通和贯通测量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。采用两个或多个相向或同向掘进的工作面掘进同一井巷时，为了使其按设计要求在预定地点正确接通而进行的测量工作，称为贯通测量。可加快施工进度，改善通风状况与劳动条件，有利于矿井开采与掘进的平衡接续，加快矿井建设。中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学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)单向贯通中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学井巷贯通时，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。中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学二、贯通的种类、容许偏差井巷贯通一般分为:一井内巷道贯通两井之间的巷道贯通立井贯通中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学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。中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学对于立井贯通来说，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。中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学贯通种类贯通巷道名称及特点在贯通面上的容许偏差/m在中线之间在腰线之间第一类同一矿井内贯通巷道0.30.2第二类两井之间贯通巷道0.50.2第三类立井贯通用小断面开凿立井井筒0.5--全断面0.1--全断面且预装罐梁灌道0.02-0.03--表5-1贯通测量的容许偏差中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学成本精度测量采矿cm中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学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——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；'2'xlvs2ihl极限l中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学v——轨距与车轮间距之间的容许差值，一般v=20mm；s——电机车头的轴间距；i极限——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中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学三、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。中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学(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。中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学(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。中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学(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中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学第二节一井内巷道贯通测量凡是由井下一条起算边开始，能够敷设井下导线到达贯通巷道两端的，均属于一井内的巷道贯道。不论何种贯通，均需事先求算出贯通巷道中心线的坐标方位角、腰线的倾角(坡度)和贯通距离等，这些统称之为贯道测量几何要素，即标定巷道中腰线所需的数据，其求解方法随巷通特点、用途及其对贯通的精度要求而异。中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学一、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。中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学二、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：中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学根据设计，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。中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学(2)计算标定数据：①贯通巷道中心线AB的坐标方位角αAB为：αAB=arctg((yB-yA)/(xB-xA))(5-4)②计算AB边的水平长度lAB为：lAB=(yB-yA)/sinαAB=(xB-xA)/cosαAB=((xB-xA)2+(yB-yA)2)1/2(5-5)中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学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)中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学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)中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学三、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。中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学为此，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。中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学CDABP上平巷下平巷已知A的位置及αAP一号下山二号下山βAβP中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学求预交点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。中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学(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.中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学(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。中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学四、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。中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学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.中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学五、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。中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学图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‰)，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。中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学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—8=3°４６′５７″H8=-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)中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学(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″=５２°３０′０６″T=Rtg(α/2)=12m×tg(５２°３０′０６″)/2=5.918m中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学(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-(-13