礦山測量學課件

礦山測量學課件第1頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月礦圖測繪第2頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第3頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(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：指示巷道水平面內的掘進方向

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

1.檢查設計圖紙。

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，檢查糾己標設方向。第4頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第5頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第6頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)

巷道中線的標定工作

一、標定巷道開切點和掘進方向

標定巷道開切點和開掘方向的工作，習慣上稱為“開門子”。如下圖所示，虛線表示新設計的巷道，AB為巷道的中線，4、5點為原有巷道內的導線點。標定前，應從圖上量出(或算出)4點到A點的距離l1和5點到A點的距離l2，l1+l2要等于4—5導線邊長，再量出(或算出)4—5邊與AB間的夾角。習慣上稱為指向角，l1、l2和即為所需的標定要素。

第7頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月BA45βL1L221第8頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

井下實地標設前，應先檢查原有導線點是否移位。巷道開切口和掘進方向的標定一般采用經緯儀法。標定時在4點安置經緯儀，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。第9頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

沿此方向在原有巷道頂板上固定臨時點2，倒轉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。標定后應實測

角，作為檢核。第10頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

二、標定直線巷道中線

巷道開掘后，最初標設的臨時中線點常被放炮所破壞或移位，當巷道開掘5~8m后，應當用經緯儀重新標定一組中線點。這時應先檢查開切點A是否移位，若發(fā)現(xiàn)A點已移位，則應重新標定A點。第11頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

經檢查確認A點未移位或重新設置后，將經緯儀安置在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在1′以內，若超限則應重新標定2點。第12頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月BA45β2′2″21第13頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第14頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

檢查符合要求后，沿A2方向再標設1點。A、1、2三點組成一組中線點。中線點應固定在頂板上掛下垂球線指示巷道掘進的方向。一組中線點不得少于3個，點間距離不小于2m為宜?？梢詮娜c是否在一條直線上而發(fā)現(xiàn)中線點是否移位。當發(fā)現(xiàn)中線點移位時，應當用儀器重新標定。第15頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月也可設置4個點為一組，當發(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。第16頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

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常改變中心線的位置。有的礦井習慣采用標設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)格質量有利。第17頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

巷道邊線(或軌道中心線)的具體標設。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)要標設出巷道邊線的起始點B及一組邊線點。第18頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第19頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

標設前應先根據(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)第20頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

標定時，先在A點安置經緯儀，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()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之間的關系為：

(4-3)第21頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

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。應當注意的是，當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。第22頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第23頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

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。用經緯儀標設一組中線點后(或由邊線找出中線的位置)，在一定距離內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。第24頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

三、直線巷道的延長和檢查

中線不斷向前延設,掘30~40m延設一組中線。保證最前一個中線點距工作面不超過40~50m,以防掘偏。方法：經緯儀法，瞄線法，拉線法ABCβ第25頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第27頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月四、標定曲線巷道中線井下運輸巷道轉彎處或巷道分岔處，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、曲線半徑和轉角(曲線中心角)等參數(shù)均在設計中給定。

第28頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

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以直代曲，即用分段的弦線來代替分段的圓弧線，用內接折線來代替整個圓曲線，并實地標設這些弦線來指示巷道掘進的方向。第29頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月(一)經緯儀弦線法

分段弦線的長度可以是相同的，也可以是不相同的。1計算標設要素首先要確定合理的弦線長度l，使得轉折點盡量少，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。為巷道上寬的一半第30頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月圖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要素。將曲線段所對中心角分為等分，則每等分對應的弦長為：

(4-4)

由圖可知，起點A和終點B處的轉向角為：

(4-5)

中間各弦交點處的轉向角為：

(4-6)第32頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖4-6所示為轉向角大于180°的情況。反之，當轉向角小于180°，即由B向A掘進時，則上述各轉向角(左角)相應為：

第33頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第34頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.實地標設

當掘進到曲線起點A后，先標出A點。然后在A點安置經緯儀，后視直線巷道中線點M，測設轉向角，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。當掘至1點后，再置經緯儀于A點，在A1方向上量取弦長標出1點。然后將經緯儀置于1點，后視A點，撥轉向角可標出12段巷道掘進的方向。照此辦法逐段標設下去，直至彎道的終點B為止。

第35頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第36頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第37頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第38頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

(二)短弦法

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

第39頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第40頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

實地標設時，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。第41頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第42頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

六、標設豎直巷道的中線

由下向上掘進小井時，標設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。第43頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第44頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月繼續(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法掛下兩個垂球和，見圖4-12(b)。在下部巷道內丈量距離和，然后以此距離用線交會法將中心點標設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，指導掘進施工。點要隨著掘進不斷地向上移設。

第45頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(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的掘進方向及調整巷道底板或軌面坡度用的。腰線通常標設在巷道的一幫或兩幫上，離軌面1m，離巷道底板1.3m。

第46頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

不論采用哪種數(shù)值，全礦井應統(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，實際標設工作也往往同時進行，要注意它們之間的聯(lián)系。第47頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第48頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月一、斜巷腰線的標定(一)經緯儀法

1.中線點兼作腰線點的標設法這個方法的特點，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)中線點恢復腰線的位置。如圖4-14所示，1、2、3點為一組已標設腰線點位置的中線點，4、5、6點為待設腰線點標志的一組中線點。第49頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第50頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

標設時經緯儀安置于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)

第51頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

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在巷道幫上，以便掘進人員掌握施工。第52頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.偽傾角標設法

即

式中：——OA、OB兩視線間的水平角。

第53頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第54頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

實地標設時，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，然后瞄準幫上擬設腰線點4處，測出水平角，算出偽傾角。第55頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

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)標設一組腰線點。標設完腰線點后，應將高程導到中線點Ⅱ上，并求出值()，為標設下一組腰線點用。式中，、均以中線點向下量為正值。第56頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第57頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)用斜面儀標設腰線

斜面儀的結構如圖所示。在經緯儀主望遠鏡2的上部安裝一個副望遠鏡1，其轉動軸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動軸垂直。當主望遠鏡視準軸置于巷道設計傾角的傾斜方向上時，轉動副望遠鏡，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。第58頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第59頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第60頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

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)等于巷道的設計傾角，固定垂直度盤。主望遠鏡固定不動后，轉動副望遠鏡，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，即可標設新的一組腰線點。轉動副望遠鏡，照準巷幫擬設腰線點處，在視線上標設視點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。第61頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月二、平巷腰線的標定

在平巷中，用得最普遍的是水準儀標設腰線，在次要平巷中可用半圓儀標設腰線。在巷道中已有一組腰線點1、2、3，巷道的設計坡度為，需向前標設一組新的腰線點4、5、6。組間距一般為30m左右。

第62頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

標設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。第63頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

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。上述標設方法雖簡單易行，但稍不注意就要出錯。標設時應特別注意、、的符號，圖4-19中分別表示出三種不同的情況。第64頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

標設好新的一組腰線點后，應該由3點求算4、5、6點的高程。連續(xù)向前標設幾組腰線點后，應進行檢查測量。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計相符。如不相符，應調整腰線點，使其符合設計位置后，再由調整后的腰線點向前繼續(xù)標設腰線。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。第65頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)激光指向儀及其應用

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。而且已應用激光技術作為巷道掘進機的自動方向指導控制。目前我國礦山應用的激光指向儀基本上都是氦氖激光指向儀。20世紀90年代研制生產的半導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。第66頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第67頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.激光指向儀的結構

儀器的主要特點是采用半導體激光器為光源，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。儀器由半導體激光發(fā)射器、電池腔、后蓋、電源開關及懸掛裝置組成。懸掛裝置的兩個掛鉤掛于巷道內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，光斑直徑≦40mm)。依光斑中心即可布置炮眼、扶棚或檢查工程質量。第68頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第69頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

儀器用后即可取下裝入盒內帶走，為確保掛鉤位置的正確性，掛鉤上設有調節(jié)螺旋，以便對掛鉤進行檢校。檢校時，在40～50m內拉線繩或鋼絲，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，則激光束照在前端的線繩上，并在白紙上映出光斑，當垂線平分光斑時，則儀器懸掛軸線與激光束處于同一鉛垂面內，不必校正。反之，則松開指向儀前端掛鉤的螺釘，微調該掛鉤，使光斑中心與垂線重合，然后固定掛鉤螺釘即可。第70頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月2.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。

第71頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月第72頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月

在錨桿上安置指向儀與調節(jié)光束的步驟。1)用經緯儀在巷道中標設三個以上中線點，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。第73頁，課件共82頁，創(chuàng)作于2023年2月4)將電纜從電源經防爆開關引入儀器接線箱內。接通電源，光束即由聚焦鏡筒內