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第十三章矿图13-1概述一、矿图的概念和种类为了满足矿井设计、施工和生产管理等工作的需要而绘制的一系列图纸，统称为矿图。矿图是进行矿井设计、科学管理和指挥生产、合理安排生产计划、预防和治理灾害等必备的基础资料。生产矿井必备的基本矿图可分为两大类：矿井测量图，矿井地质图。矿井测量图中，根据测量成果直接展点绘制的，称为原图；根据原图复制的称为复制图。按照《规程》的规定，常用的矿井测量图有以下八种：(1)井田区域地形图，比例尺为1∶2000或1∶5000；(2)工业广场平面图，比例尺为1∶500或1∶1000；(3)井底车场平面图，比例尺为1∶200或1∶500；(4)采掘工程(分层)平面图，比例尺为1∶1000或1∶2000；(5)主要巷道平面图，比例尺为1∶1000或1∶2000；(6)井上、井下对照图，比例尺为1∶2000或1∶5000；(7)井筒断面图，比例尺为1∶200或1∶500；(8)主要保护煤柱图，包括平面图和断面图，比例尺一般与采掘工程平面图一致。二、矿图的分幅与编号矿图的比例尺一般都不小于1/5000，其分幅方法有正方形分幅和自由分幅两种。1、正方形分幅与编号正方形分幅是以纵横坐标的整公里数或整百米数作为图幅的分界线，图廓呈正方形。一幅1∶5000的图分为四幅1∶2000的图；一幅1∶2000的图分为四幅1∶1000的图；一幅1∶1000的图分为四幅1∶500的图。采用正方形分幅时，图幅按下述方法编号：比例尺为1∶5000的图幅的编号由该图幅所在投影带中央子午线的经度与图廓西南角点的坐标(以km为单位)组成，如某幅1∶5000的图，所在投影带中央子午线的经度为117°，图廓西南角点的坐标为x=4426km，y=548km，则该幅图的编号为：117°-4426-548。比例尺为1∶2000至1∶500的图的编号是在1∶5000的图的基础上进行的：1∶2000的图的编号是在其所在的1∶5000的图的编号后加甲、乙、丙、丁；1∶1000的图是1∶5000的图的编号后加1、2…16；1∶500的图是在其所在1∶5000的图幅编号后加(1)、(2)、（3)…(64)。2、自由分幅与编号在实际应用中，大部分矿图都是采用自由分幅的方法，即图幅的大小可自由选定，坐标格网线可与图边斜交。但一般应符合以下要求：(1)便于长期保存；(2)便于绘制和使用；(3)在同一矿井中，图幅的大小应尽量一致。自由分幅的矿图，一般不进行统一的编号，而是在规定的图签中加注图名，以便于查找和使用。三、矿图绘制的基本原理矿图实际上是反映矿区范围内地物、地貌以及井下的巷道、地质构造和煤层空间赋存状态的图件。矿图一般都是根据标高投影的原理绘制的。矿井的井筒、钻孔、测量的控制点等就是根据点的标高投影原理而绘制的；巷道的中心、煤岩层面的交线等在局部可视为直线，煤层面、断层面等在局部可视为平面，因此，绘制和识读的基础就是要掌握点、直线、平面的标高投影的基本方法以及它们间的相互位置关系。13-2标高投影采用水平面作为投影面，将空间物体上各特征点垂直投影于该投影面上，并将各特征点的高程标注在旁边，这种投影方法称为标高投影。一、点的标高投影自空间的被投影点向投影面(水平面)作垂线并在垂足处注明点的标高，即得该点的标高投影。如图所示。由此可见，点在投影面上的位置仅由其平面直角坐标x、y决定，高程位置只能通过注记在旁边的标高数值来区分。二、直线的标高投影1、直线的标高投影表示方法直线的标高投影可以用直线上两点的标高投影的连线表示，也可用直线上一点与标明该直线倾角(或斜率)的射线表示。两种表示方法如图。2、直线的要素及其相互关系直线的实际长度称为直线的实长，以L表示；直线在水平面上投影的长度称为直线的水平长度，也称平距，以D表示；直线与其在水平面上投影线的夹角称为直线的倾角，以δ表示；直线两端点的高程之差称为直线的高差，以h表示；直线的高差h与其平距D之比称为直线的斜率，也称坡度，以i表示。3、空间两直线的相互位置空间两直线的相互位置关系有平行、相交和交错三种。1）若空间两直线的标高投影彼此平行，且倾斜方向一致、倾角相等，则空间两条直线彼此平行；2）若空间两直线的标高投影相交，且交点的标高相同，则空间两直线相交；3）若空间两直线既不平行，又不相交，则必交错。交错有三种情况:①投影相交，交点的标高有两个；②投影平行且倾向相同，但倾角不等；③投影平行，倾向相反。三、平面的标高投影1、平面标高投影的表示方法平面的标高投影是以平面上的两条等高线在水平面上的投影来表示的。2、平面的三要素平面的走向、倾向和倾角统称为平面的三要素。平面的三要素表示了平面的空间状态。等高线的延伸方向称为平面的走向；倾斜平面内垂直于等高线由高指向低的直线，称为平面的倾斜线，倾斜线在水平面上的投影，称为平面的倾向线，倾向线的方向称为平面的倾向；倾向线与倾斜线间的夹角(即图中的β)，称为平面的倾角。运用标高投影表示平面，也能反映出平面的三要素。等高线的箭头所指方向即为平面的走向；垂直于等高线，由高指向低的方向即为平面的倾向；两条等高线间的高差与对应平距之比的反正切即为平面的倾角。3、空间两平面的相互位置空间两平面的相互位置关系有平行和相交两种。①若空间两平面的等高线相互平行、倾向相同、倾角相等则它们彼此平行。②空间两平面相交有如下三种情况：(1)两平面的等高线平行，倾向相反；(2)两平面的等高线平行，倾向相同，但倾角不等；(3)两平面的等高线相交。空间两平面相交时，在标高投影图上求其交线的方法是：第(3)种情况，两平面等高线的交点的连线即为其交线；第(1)、第(2)种情况，由于两平面的等高线平行，因此，它们的交线也必与等高线平行，这时，只要在标高投影图上沿垂直等高线的方向作垂直剖面，求出交线处的标高即可。4、空间直线与平面的相互位置空间直线与平面的相互位置关系有：直线位于平面内、直线与平面平行、直线与平面相交三种。1）若直线上有两点位于平面内，则直线位于平面内；2）若直线不在平面内，但与平面内的某条直线平行，则直线与平面平行；3）若直线既不在平面内又不与平面平行，则直线与平面相交。直线与平面相交时，其交点可沿直线方向作垂直剖面求出。13-3采掘工程平面图一、概述采掘工程平面图是将开采煤层或其分层内的采掘工程和地质情况，采用标高投影的原理，按一定比例尺绘制而成的图纸。按照《规定，采掘工程平面图上应绘制以下内容：(1)井田技术边界，保安煤柱及其他边界线，注明名称和批准文号；(2)本煤层以及与开采本煤层有关的巷道(主要巷道应注明名称和月末工作面位置，斜巷应注记倾向和倾角，巷道交叉口、变坡以及平巷等特征点)，在图上每隔50100mm应注记轨面或底板的高程；(3)回采工作面和采空区，注记工作面月末位置、平均采厚、煤层倾角、开采方法、开采年度和煤层小柱状，丢煤应注明丢煤原因和煤量；(4)永久导线点和水准点，注明点号和高程；临时点要根据需要注记；(5)钻孔、勘探线、煤层露头线、风化带、煤层变薄区、尖灭区、陷落柱和火成岩侵入区、煤厚点、煤样点以及实测的主要地质构造；(6)发火区、积水区、煤和瓦斯突出区、冒流沙区等；(7)井田边界外100m以内的邻矿采掘工程和地质情况，井田范围内的小煤窑及其开采范围；(8)根据图面允许和实际要求，还可加绘煤层底板等高线、地面重要工业建筑、居民区、铁路、重要公路、大的河流和湖泊等。可分为设计图和测量图两种。设计图主要用于对采掘工程的规划和设计；测量图主要用于实际指挥生产，必须随测随绘，反映采掘工程的现状。采掘工程平面图一般都要求分煤层绘制。二、采掘工程平面图的识读搞清煤层的产状要素和地质构造以及井下各种巷道间的相互位置关系。(一)煤层的产状要素和地质构造的识读主要是通过煤层底板等高线和有关矿图符号来识别。煤层的走向即煤层底板等高线的延伸方向，煤层的倾向是垂直于煤层底板等高线由高指向低的方向；煤层的倾角则需要通过计算煤层底板等高线的等高距和等高线平距之比的反正切来求取。煤层的地质构造则需要通过煤层底板等高线结合有关矿图符号一起来识读。(二)各种巷道间相互关系的识别1竖直巷道、水平巷道和倾斜巷道的辨别在采掘工程平面图上竖直巷道是用专门符号来表示的，这时关键是区分它们与钻孔符号间的差异，钻孔符号一般是孤立的，而竖直巷道都是与其他巷道连通的。另外，还可利用注记的巷道名称进行区分。水平巷道和倾斜巷道主要是通过巷道内导线点的标高来辨别，也可利用巷道名称来辨别。2煤巷和岩巷的辨别煤巷和岩巷的辨别主要是通过巷道处煤层底板等高线的标高与巷道内导线点的标高间的关系来区分。若二者标高很相近，则为煤巷，否则为岩巷；也可通过巷道名称来区分一部分煤巷和岩巷。3巷道相交、相错或重叠的辨别区分巷道相交和相错主要是通过两条巷道内导线点标高间的关系。重叠巷道是指两条标高不同的巷道位于同一竖直面内。此时，在采掘工程平面图上，它们是重叠在一起的，但通过巷道内导线点的标高可区分出上部巷道和下部巷道；另外，上部巷道是用实线绘出的，下部巷道则是用虚线绘制的。三、采掘工程平面图的应用采掘工程平面图是了解矿井采掘工程情况和地质构造情况，进行矿井采掘工程设计和采掘工作地质预报以及指挥矿井生产的重要资料，同时还可利用它来绘制生产计划图、通风系统图、井上下对照图和“三量”计算图等图纸。除此之外，采掘工程平面图还有以下用途。1、用于求巷道的长度和倾角要求巷道AB的实际长度LＡＢ和倾角δ。首先用比例尺量取AB两点的水平长度dＡＢ并利用注记的标高计算出A、B两点间的高差hＡＢ，再计算LＡＢ和δ。2、计算煤炭产量要求月煤炭产量,可按下述步骤进行计算：(1)计算四月份回采区域的水平面积S′(2)计算实际回采面积S(3)计算回采体积V(4)计算四月份的煤炭产量Q13-4其他矿井测量图一、井田区域地形图井田区域地形图与一般地形图基本类似，只不过加绘了一些井田范围内的特别地物和境界线，如井筒、钻孔和井田开采边界线等。二、工业广场平面图工业广场平面图的绘制内容和绘制方法与井田区域地形图很相似，但绘制范围要小，一般只绘制工业广场(包括洗煤厂)范围内的主要地物和地貌。三、井底车场平面图井底车场平面图是将井底车场内所有巷道和硐室，按照标高投影的原理，投影到水平面上而绘制的。四、主要巷道平面图主要巷道平面图与采掘工程平面图基本相同，不绘制一些次要的巷道，但要加绘水闸门、水闸墙、永久风门、防火门、突水点和抽放水钻孔等信息。五、井上下对照图井上下对照图是以井田区域地形图为基础加绘主要巷道综合平面图上一部分信息以及井田开采边界和主要保护煤柱边界绘制而成的。六、井筒断面图包括井筒垂直剖面图和横断面图两部分，同时还要以附表形式列出井中坐标、井筒直径和深度、井口和井底高程、提升方位、开工与竣工日期以及施工单位等。七、主要保护煤柱图保护煤柱图是为了保护矿区地表的铁路、建筑物和水体免受地下开采影响所划定的煤层开采边界的综合图纸。主要保护煤柱图由平面图、若干剖面图和附表组成。