礦山測量學(xué)巷道及回采工作面測量課件

測量學(xué)主講：CompanyLogo巷道及回采工作面測量第一節(jié)巷道及回采工作面測量的任務(wù)是指巷道掘進及工作面回采時的測量工作在井下平面、高程控制基礎(chǔ)上進行，任務(wù)是：1.在實地標設(shè)巷道位置。給中腰線。2.及時準確測定巷道位置，填繪礦圖.3.測繪回采工作面位置，統(tǒng)計產(chǎn)量儲量變動，驗收。4.采礦、鉆探、地質(zhì)特征點、瓦斯突出點等測定標圖.認真,負責(zé)，細心,配合。CompanyLogo礦圖測繪CompanyLogo第二節(jié)

巷道中線的標定工作

中線：巷道水平投影的幾何中心線

作用：指示巷道水平面內(nèi)的掘進方向

給中線：將圖紙上設(shè)計好的巷道標設(shè)到實地，指導(dǎo)掘進方向和位置，邊掘邊標，不斷向前

1.檢查設(shè)計圖紙。

2.確定標定的必要數(shù)據(jù)，標定要素。

3.實地標定巷道開切點位置和掘進方向。

4.標定和延長巷道的中腰線。

5.測繪已掘巷道，填圖，檢查糾己標設(shè)方向。CompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoBA45βL1L221CompanyLogo

井下實地標設(shè)前，應(yīng)先檢查原有導(dǎo)線點是否移位。巷道開切口和掘進方向的標定一般采用經(jīng)緯儀法。標定時在4點安置經(jīng)緯儀，照準5點沿此方向量取平距l(xiāng)1，在頂板上標出開切點A，并丈量l2作為檢核。然后將經(jīng)緯儀安置在A點，后視4點，撥指向角，此時望遠鏡視線的方向就是新開巷道中線AB的方向。CompanyLogo

沿此方向在原有巷道頂板上固定臨時點2，倒轉(zhuǎn)望遠鏡在其延長線上再固定臨時點1。由1、A和2三點組成一組中線點，即可指示新巷道開切的方向。為明顯起見，還可用白灰漿或白油漆在頂板上畫出三點的連線。標定后應(yīng)實測

角，作為檢核。CompanyLogo

經(jīng)檢查確認A點未移位或重新設(shè)置后，將經(jīng)緯儀安置在A點上。用正倒鏡標定

角，并沿視線方向在新巷道內(nèi)標出2′點和2″點，取它們的中點2作為中線點。為了避免差錯，應(yīng)重新用一個測回測角，作為檢查。所測角值與標定角值之差應(yīng)在1′以內(nèi)，若超限則應(yīng)重新標定2點。CompanyLogoBA45β2′2″21CompanyLogoCompanyLogo也可設(shè)置4個點為一組，當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個點移位，而其余三點仍在一條直線上時，該組中線仍可繼續(xù)使用。切忌未作檢查而使用兩個中線點連線作為指示巷道掘進的方向。CompanyLogo

給定巷道的平面方向，除了標定巷道幾何中線的辦法之外，也常采用標定軌道中心線或標定巷道邊線的方法。在大斷面雙軌巷道，特別是巷道斷面不斷變化的車場部分，采用標定某一條軌道的中心線是有利的，因為這樣做就不必經(jīng)常改變中心線的位置。有的礦井習(xí)慣采用標設(shè)靠近巷道一幫的邊線，因為這種辦法更易于發(fā)現(xiàn)巷道的掘偏現(xiàn)象，對掌握巷道規(guī)格質(zhì)量有利。CompanyLogo

巷道邊線(或軌道中心線)的具體標設(shè)。巷道邊線平行于巷道中線，它距巷道兩幫的距離是不相同的。圖中A點為巷道中線點，現(xiàn)要標設(shè)出巷道邊線的起始點B及一組邊線點。CompanyLogo

標設(shè)前應(yīng)先根據(jù)邊線至巷道中線的距離a和A、B兩點間的距離lAB計算出標定B點的指向角，計算公式為：(4-1)

(4-2)CompanyLogo

標定時，先在A點安置經(jīng)緯儀，根據(jù)角

距離

即可標定出B點。然后將儀器移至B點，后視A點標設(shè)()角，這時儀器視線方向就是邊線(或軌道中心線)的方向。再在視線上連續(xù)標設(shè)1點和2點，則B、1、2即為一組邊線點。邊線到較近幫的距離稱為邊距，用c表示。顯然，a、c與巷道寬度D之間的關(guān)系為：

(4-3)CompanyLogo

用邊線給向時，測量人員必須將距離c及時通知施工人員，以便他們根據(jù)距離c和(D-c)控制巷道的掘進方向。應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)相向貫通巷道用邊線指示巷道掘進方向時，兩頭邊線的稱謂是相反的。CompanyLogo

在巷道掘進過程中，掘進工作面炮眼的布置和支架的位置都是以巷道中線為依據(jù)的。用經(jīng)緯儀標設(shè)一組中線點后(或由邊線找出中線的位置)，在一定距離內(nèi)可以該組中線點為依據(jù)，用三點連直線原理把巷道中線延長標在掘進工作面上。CompanyLogo

三、直線巷道的延長和檢查

中線不斷向前延設(shè),掘30~40m延設(shè)一組中線。保證最前一個中線點距工作面不超過40~50m,以防掘偏。方法：經(jīng)緯儀法，瞄線法，拉線法ABCβCompanyLogo四、標定曲線巷道中線井下運輸巷道轉(zhuǎn)彎處或巷道分岔處，都有一段曲線巷道。曲線巷道中心線是一條平面曲線。井下曲線都是圓曲線，其半徑根據(jù)礦車行駛速度及礦車軸距等因素而定，一般在10~25m之間。曲線巷道的起點、終點、曲線半徑和轉(zhuǎn)角(曲線中心角)等參數(shù)均在設(shè)計中給定。

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曲線巷道的中線是彎曲的，無法像直線巷道那樣直接標出中線，而只能在一定范圍內(nèi)以直代曲，即用分段的弦線來代替分段的圓弧線，用內(nèi)接折線來代替整個圓曲線，并實地標設(shè)這些弦線來指示巷道掘進的方向。CompanyLogo(一)經(jīng)緯儀弦線法

分段弦線的長度可以是相同的，也可以是不相同的。1計算標設(shè)要素首先要確定合理的弦線長度l，使得轉(zhuǎn)折點盡量少，弦兩端能通視且便于施工。一般先繪比例尺為1∶100或1∶50的大樣圖。在圖上確定段的劃分方案，也可以采用公式估算。為巷道上寬的一半CompanyLogoCompanyLogo圖4-6為一曲線巷道，已知曲線始點A，終點B，曲線半徑R，中心角?，F(xiàn)采用等分曲線中心角的弦線法來計算標設(shè)要素。將曲線段所對中心角分為等分，則每等分對應(yīng)的弦長為：

(4-4)

由圖可知，起點A和終點B處的轉(zhuǎn)向角為：

(4-5)

中間各弦交點處的轉(zhuǎn)向角為：

(4-6)CompanyLogo

圖4-6所示為轉(zhuǎn)向角大于180°的情況。反之，當(dāng)轉(zhuǎn)向角小于180°，即由B向A掘進時，則上述各轉(zhuǎn)向角(左角)相應(yīng)為：

CompanyLogoCompanyLogo2.實地標設(shè)

當(dāng)掘進到曲線起點A后，先標出A點。然后在A點安置經(jīng)緯儀，后視直線巷道中線點M，測設(shè)轉(zhuǎn)向角，即可給出弦A1的方向。因為此時曲線巷道尚未掘出，只能倒轉(zhuǎn)望遠鏡，在A1的反方線上于巷道頂板標出中線點1′和1″，則1′、1″、A三點組成一組中線點，指示A1段巷道掘進的方向。當(dāng)掘至1點后，再置經(jīng)緯儀于A點，在A1方向上量取弦長標出1點。然后將經(jīng)緯儀置于1點，后視A點，撥轉(zhuǎn)向角可標出12段巷道掘進的方向。照此辦法逐段標設(shè)下去，直至彎道的終點B為止。

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(二)短弦法

本法的特點是弦比較短，故可用線交會法標設(shè)，如圖4-10所示，已知圓心角，曲線半徑。設(shè)弦的個數(shù)為，則弦長和為：

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實地標設(shè)時，先標出A點，再由A點沿中線方向向后丈量距離標出M點。以點A、M為圓心，分別以和為半徑，用線交會法定出A1點。A1A指示第一弦的掘進方向。當(dāng)巷道掘到B點后，沿A1A的方向由A點丈量弦長標出B點，然后再以A、B為圓心，分別以和為半徑，用線交會法定出B1點，B1B指示第二弦的掘進方向。以此類推。CompanyLogoCompanyLogo

六、標設(shè)豎直巷道的中線

由下向上掘進小井時，標設(shè)中線可采用下面的方法。如圖4-12a所示，先在下部巷道中標出小井的井中位置，并在巷道底板上牢固埋設(shè)標志。在小井的幫上相對位置1、3和2、4點，令其相對點連線的交點恰好是井中點，以作檢查用。小井向上掘進時，可由工作面向下掛一垂球線使其對正點，此時垂球線即是小井的中心線。CompanyLogoCompanyLogo繼續(xù)向上掘進時，小井將分為放矸間和梯子間，中心垂球無法下掛，這時可在梯子間縫隙中設(shè)法掛下兩個垂球和，見圖4-12(b)。在下部巷道內(nèi)丈量距離和，然后以此距離用線交會法將中心點標設(shè)在工作平臺下部的木支撐上(點)。施工人員只須把工作平臺板拿開一塊，掛垂球線對正點，垂球線即為小井中心線，這樣就可在工作面標出井中位置，指導(dǎo)掘進施工。點要隨著掘進不斷地向上移設(shè)。

CompanyLogo第三節(jié)巷道腰線的標定工作

為了運輸、排水或其他需要，井下巷道須有一定的坡度或傾角。巷道腰線是用來指示巷道在豎直面內(nèi)的掘進方向及調(diào)整巷道底板或軌面坡度用的。腰線通常標設(shè)在巷道的一幫或兩幫上，離軌面1m，離巷道底板1.3m。

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不論采用哪種數(shù)值，全礦井應(yīng)統(tǒng)一，以免造成差錯。每組腰線點不得少于3個，點間距不小于2m為宜。最前面一個腰線點至掘進工作面的距離一般不應(yīng)超過30m。標定巷道腰線時的準備工作和標定中線時基本是一樣的，實際標設(shè)工作也往往同時進行，要注意它們之間的聯(lián)系。CompanyLogoCompanyLogo一、斜巷腰線的標定(一)經(jīng)緯儀法

1.中線點兼作腰線點的標設(shè)法這個方法的特點，是在中線點的垂球線上作出腰線的標志。同時量腰線標志到中線點的距離，以便隨時根據(jù)中線點恢復(fù)腰線的位置。如圖4-14所示，1、2、3點為一組已標設(shè)腰線點位置的中線點，4、5、6點為待設(shè)腰線點標志的一組中線點。CompanyLogoCompanyLogo

標設(shè)時經(jīng)緯儀安置于3點，量儀器高，用正鏡瞄準中線，使豎盤讀數(shù)對準巷道設(shè)計的傾角，此時望遠鏡視線與巷道腰線平行。在中線點4、5、6的垂球線上用大頭針標出視線位置，用倒鏡測其傾角作為檢查。已知中線點3到腰線位置的垂距，則儀器視線到腰線點的垂距為：

(4-7)

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式中，和均從中線點向下量取(和值均取正號)。求出的值為正時，腰線在視線之上，值為負時則在視線之下。從三個垂球線上標出的視線記號起，根據(jù)的符號用小鋼尺向上或向下量取長度，即可得到腰線點的位置。在中線上找出腰線位置后，拉水平線將腰線點標設(shè)在巷道幫上，以便掘進人員掌握施工。CompanyLogo

2.偽傾角標設(shè)法

即

式中：——OA、OB兩視線間的水平角。

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實地標設(shè)時，儀器安置在中線點Ⅰ上，在標出新中線點Ⅱ后，量儀器高,并根據(jù)本站的中線點與腰線點的高差(是上次給線時求出的)，算出視線到腰線的高差。水平度盤置零，瞄準中線點，然后瞄準幫上擬設(shè)腰線點4處，測出水平角，算出偽傾角。CompanyLogo

儀器豎盤對準角，根據(jù)望遠鏡視線在幫上標出4′點。最后從4′點用小鋼尺向上或向下量取值定出腰線點4。用同法可連續(xù)標設(shè)一組腰線點。標設(shè)完腰線點后，應(yīng)將高程導(dǎo)到中線點Ⅱ上，并求出值()，為標設(shè)下一組腰線點用。式中，、均以中線點向下量為正值。CompanyLogoCompanyLogo(二)用斜面儀標設(shè)腰線

斜面儀的結(jié)構(gòu)如圖所示。在經(jīng)緯儀主望遠鏡2的上部安裝一個副望遠鏡1，其轉(zhuǎn)動軸3同時垂直于主望遠鏡視準軸及橫軸，同時副望遠鏡的視準軸與本身轉(zhuǎn)動軸垂直。當(dāng)主望遠鏡視準軸置于巷道設(shè)計傾角的傾斜方向上時，轉(zhuǎn)動副望遠鏡，此時副望遠鏡視準軸掃過的是一平行于腰線的傾斜面。傾斜面與巷道兩幫的線即是與巷道腰線相平行的一條線。CompanyLogoCompanyLogoCompanyLogo

在中線點A整置斜面儀，用主望遠鏡照準另一個中線點，固定水平度盤，再使垂直度盤讀數(shù)等于巷道的設(shè)計傾角，固定垂直度盤。主望遠鏡固定不動后，轉(zhuǎn)動副望遠鏡，瞄準原有腰線點1的上方點，用小鋼尺量得垂距a，再瞄準腰線點2處上方點，量作檢查。檢查無誤后，即可標設(shè)新的一組腰線點。轉(zhuǎn)動副望遠鏡，照準巷幫擬設(shè)腰線點處，在視線上標設(shè)視點3′、4′和5′，自視點向下(或向上)量取，即可標出一組新腰線點3、4和5。CompanyLogo二、平巷腰線的標定

在平巷中，用得最普遍的是水準儀標設(shè)腰線，在次要平巷中可用半圓儀標設(shè)腰線。在巷道中已有一組腰線點1、2、3，巷道的設(shè)計坡度為，需向前標設(shè)一組新的腰線點4、5、6。組間距一般為30m左右。

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標設(shè)時水準儀安置在兩組點之間，先照準原腰線點1、2、3上的小鋼尺并讀數(shù)，然后計算各點間的高差，以檢查原腰線點是否移動。當(dāng)確認其可靠后，記下3點的讀數(shù)。的符號以視線為準來定，點在視線之上為正，在視線之下為負。然后丈量3點至4點的距離l34，則可按下式算出腰線點4距視線的高度。

(4-9)

式中:——3點與4點間的高差。CompanyLogo

坡度的符號規(guī)定為：上坡為正，下坡為負。水準儀前視4點處，以視線為準，根據(jù)值標出腰線點4的位置。值為正時，腰線點在視線之上，值為負時則在視線之下。5、6腰線點依同法標設(shè)。上述標設(shè)方法雖簡單易行，但稍不注意就要出錯。標設(shè)時應(yīng)特別注意、、的符號，圖4-19中分別表示出三種不同的情況。CompanyLogo

標設(shè)好新的一組腰線點后，應(yīng)該由3點求算4、5、6點的高程。連續(xù)向前標設(shè)幾組腰線點后，應(yīng)進行檢查測量。檢查時，可從水準點引測高程到腰線點，看腰線點的高程是否與設(shè)計相符。如不相符，應(yīng)調(diào)整腰線點，使其符合設(shè)計位置后，再由調(diào)整后的腰線點向前繼續(xù)標設(shè)腰線。對于平巷，有的礦井要求在大巷的兩幫均標出腰線，或在幫上用涂料畫出腰線，以便嚴格控制巷道掘進和鋪軌的坡度。CompanyLogo第四節(jié)激光指向儀及其應(yīng)用

采礦機械化的發(fā)展和巷道掘進速度加快，使傳統(tǒng)的標定中腰線方法越來越不能適應(yīng)快速掘進的要求。我國20世紀70年代以來，研制成多種型號的礦用防爆激光指向儀，并已廣泛用于礦山指示直線巷道的掘進方向。而且已應(yīng)用激光技術(shù)作為巷道掘進機的自動方向指導(dǎo)控制。目前我國礦山應(yīng)用的激光指向儀基本上都是氦氖激光指向儀。20世紀90年代研制生產(chǎn)的半導(dǎo)體激光指向儀與前者相比具有體積小、重量輕、壽命長、便于安裝使用等優(yōu)點。CompanyLogoCompanyLogo

1.激光指向儀的結(jié)構(gòu)

儀器的主要特點是采用半導(dǎo)體激光器為光源，兩節(jié)5號電池為電源，故體積大大減小，它又設(shè)計了懸掛鉤，成為便攜式，在巷道拐彎較多時使用極為方便。儀器由半導(dǎo)體激光發(fā)射器、電池腔、后蓋、電源開關(guān)及懸掛裝置組成。懸掛裝置的兩個掛鉤掛于巷道內(nèi)連接兩中線點之間的線繩上，激光束穿過前面的中線垂球線給出巷道掘進方向，激光束在掘進迎頭形成一個圓形光斑(在40m內(nèi)，光斑直徑≦40mm)。依光斑中心即可布置炮眼、扶棚或檢查工程質(zhì)量。CompanyLogoCompanyLogo

儀器用后即可取下裝入盒內(nèi)帶走，為確保掛鉤位置的正確性，掛鉤上設(shè)有調(diào)節(jié)螺旋，以便對掛鉤進行檢校。檢校時，在40～50m內(nèi)拉線繩或鋼絲，在線繩前端掛一垂球線，在其背后襯以白紙，在線繩后端懸掛儀器，按動電源開關(guān)，則激光束照在前端的線繩上，并在白紙上映出光斑，當(dāng)垂線平分光斑時，則儀器懸掛軸線與激光束處于同一鉛垂面內(nèi)，不必校正。反之，則松開指向儀前端掛鉤的螺釘，微調(diào)該掛鉤，使光斑中心與垂線重合，然后固定掛鉤螺釘即可。CompanyLogo2.激光指向儀的安置及使用(1)指向儀在井下的安置

指向儀的安置地點，距離掘進工作面一般應(yīng)不小于70m，以防爆破引起儀器振動或損壞。根據(jù)儀器的性能，在保證光斑清晰和穩(wěn)定的前提下，可自行確定儀器到掘進工作面的最大距離。指向儀的安置方式要視巷道的具體情況而定。

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在錨桿上安置指向儀與調(diào)節(jié)光束的步驟。1)用經(jīng)緯儀在巷道中標設(shè)三個以上中線點，如A、B、C三點，并在中線垂球線上標出腰線位置。B、C兩點間距為30～50m.2)在安置指向儀的中線點處頂板上按一定的尺寸固定四根錨桿，再將有長孔的兩根角鋼按在錨桿上。3)將儀器的托板用螺栓與角鋼相連，根據(jù)儀器前后的中線垂球移動儀器，使之處于中線方向上，然后把螺栓固緊。CompanyLogo4)將電纜從電源經(jīng)防爆開關(guān)引入儀器接線箱內(nèi)。接通電源，光束即由聚焦鏡筒內(nèi)出。5)調(diào)整儀器，正確標定光束方向。微調(diào)水平微動螺旋，使光斑中心對準前方B