煤矿测量技术井下测量实习指导书.pdf

煤矿测量技术井下测量 实习指导书 山东科技大学泰山科技学院 2007 年 10 月 井下测量实习指导书 一、熟悉矿井布局，勘选井下导线点和高程控制点 熟悉矿井布局的目的在于对矿井有个全面的认识和了解，为合理选择井下平面控制点和高程控制点， 绘制准确的矿井平面图做准备。收集矿井地质、掘进、开采和已有矿图等资料。 二、井下高程控制测量 地下高程控制测量的任务是，测定地下坑道中各高程点的高程，建立一个与地面统一的地下高程控制 系统，作为地下工程在竖直面内施工放样的依据。解决各种地下工程在竖直面内的几何问题。地下高程控 制测量可分为地下水准测量和地下三角高程测量。其特点为 1、高程测量线路一般与地下导线测量的线路相同。在坑道贯通之前，高程测量线路均为支线，因此 需要往返观测及多次观测进行检核。 2、通常利用地下导线点作为高程点。高程点可埋设在顶板、底板或边墙上。 3、在施工过程中，为满足施工放样的需要，一般是低等级高程测量给出坑道在竖直面内的掘进方向， 然后再进行高等级的高程测量进行检测。 每组永久高程点应设置三个， 永久高程点的间距一般以 300500m 为宜。 地下水准测量的作业方法同于地面水准测量，测量时应使前后视距离相等。由于坑道内通视条件差， 仪器到水准尺的距离不宜大于 50m。水准尺应直接立于导线点（或高程点）上，以便直接测定点的高程。 测量时每个测站应进行测站检核，即在每个测站上应用水准尺黑红面上进行读数。若使用单面水准尺，则 应用两次仪器高进行观测，所求得的高差的差数不应超过土 3mm。高差计算公式仍为 ha-b，但当高程点 在顶板上时，要倒立水准尺，以尺底零端顶住测点，读数应作为负值代入公式中进行计算。对于水准支线， 要进行往返观测，当往返测不符值在容许限差之内，则取高差平均值作为其最终值。 地下三角高程测量的作业方法同于地面，其高差计算公式为 hl′sinαi-v 但应注意，在计算过程中当点在顶板时，i、v 应加入负号后代入公式中进行运算。 三角高程测量垂直角观测精度要求见表 1。仪器高和觇标高应在观测开始前和结束后各量一次（以减 少垂球线荷重后的渐变影响） ，两次丈量的互差不得大于 4mm，取其平均值作为丈量结果。丈量仪器高时， 可使望远镜竖直，量出测点至镜上中心的距离。 三角高程测量要往返进行。相邻两点往返测量的高差互差不应大于（100.3l）mm（l 为导线水平边 长，m） ；三角高程导线的高程闭合差不应大于100mm（L 为导线长度，km）.当高差的互差符合要求后， 应取往返测高差的平均值作为一次测量结果。 闭合和附合高程路线的闭合差， 可按边长成正比分配。 复测支线终点的高程， 应取两次测量的平均值。 高差改正后，可根据起始点的高程推算各导线点的高程。 表 观测垂直角的精度要求 1 观测方法 DJ2经纬仪 DJ6经纬仪 测回数垂直角互差 指标差互差测回数垂直角互差 指标差互差 对向观测（中丝法） 单向观测（中丝法） 1 2 ‐ 15” ‐ 15” 2 3 25” 25” 25” 25” 1 三、井下导线控制测量 地下导线测量的作用是以必要的精度，建立地下的控制系统。依据该控制系统可以放样出隧道（或坑 道）中线及其衬砌的位置，从而指示隧道（或坑道）的掘进方向。 与地面导线测量相比，地下工程中的地下导线测量具有以下特点 （1）由于受坑道的限制，其形状通常形成延伸状。地下导线不能一次布设完成，而是随着坑道的开 挖而逐渐向前延伸。 （2）导线点有时设于坑道顶板，需采用点下对中。 （3）随着坑道的开挖，先敷设边长较短、精度较低的施工导线，指示坑道的掘进。而后敷设高等级 导线对低等级导线进行检查校正。 （4）地下工作环境较差，对导线测量干扰较大。 地下导线的起始点通常位于平峒口、斜井口以及竖井的井底车场，而这些点的坐标是由地面控制测量 或联系测量测定的。地下导线等级的确定，取决于地下工程的类型、范围及精度要求等，对此各部门均有 不同的规定。如煤矿测量规程规定，井下平面控制测量分为基本控制和采区控制两类。而基本控制导 线按照测角精度分为7″和15″，采区控制导线按照测角精度分为15″和30″。本次导线测量按 基本控制的15″级导线精度要求进行。使用 J6级经纬仪或 5″全站仪按两测回测角，限差见表 2 表 2 经纬仪导线水平角的观测限差 仪器级别 同一测回中半测回互差 两测回间互差 两次对中测回间互差 DJ2 DJ6 20″ 40″ 12″ 30″ 30″ 60″ 井下测角一般用测回法，测量角度ACBβ ∠时，在仪器站 C 点整平对中经纬仪，在后视点 A 和前视 点 B 悬挂垂球线作为觇标，并用矿灯蒙上白纸照明垂球线。瞄准时，应先用望远镜筒外的准星大致照准觇 标处的灯光，再调焦对光，并用矿灯照明十字丝和读数窗，才能精确瞄准和读数。 井下多采用悬空丈量边长的方法。具体做法是在前、后视所挂垂球线上用大头针或小钉作出标志，作 为测量倾角时经纬仪望远镜十字丝水平中丝瞄准的目标和钢尺量边时的端点。丈量边长时，钢尺一端刻划 的对准经纬仪的镜上中心或横轴中心，另一端用拉力计施加在钢尺比长时的标准拉力 P0，并对准垂球线上 的大头针处的钢尺读数，要估读到毫米。每尺段以不同起点读数三次，三次所测得长度互差不得大于 3mm。 导线边长必须往、返丈量，丈量结果加入各种改正数之后的水平边长互差不得大于边长的 1/6000。 在测设地下导线时应注意以下事项 （1）地下导线应尽量沿线路中线（或边线）布设，边长要接近等边，尽量避免长短边相接。导线点 应尽量布设在施工干扰小、通视良好且稳固的安全地段，两点间视线与坑道帮的距离应大于 0.2m。对于大 断面的长隧道，可布设成多边形闭合导线或主副导线环。有平行导坑时，平行导坑的单导线应与正洞导线 联测，以资检核。 （2）在进行导线延伸测量时，应对以前的导线点作检核测量，在直线地段，只作角度检测，在曲线 地段，还要同时作边长检核测量。 （3）由于地下导线边长较短，因此进行角度观测时，应尽可能减小仪器对中和目标对中误差的影响。 当导线边长小于 15m 时，在测回间仪器和目标应重新对中。应注意提高照准精度。 （4）边长测量中，采用钢尺悬空丈量时，除加入尺长、温度改正外，还应加入垂曲改正。当采用电 磁波测距仪时，应经常拭净镜头及反射棱镜上的水雾。当坑道内水汽或粉尘浓度较大时，应停止测距，避 2 免造成测距精度下降。洞内有瓦斯时，应采用防爆测距仪。当测距仪（或全站仪）测距固定误差较大时（如 5mm3ppm） ，为保证测距精度，边长很短时应采用钢尺量边。在矿山的重要贯通工程中，还应对导线边长 加入归化到投影水准面和投影到高斯-克吕格投影面的改正。 （5） 、凡是构成闭合图形的导线网环，都应进行平差计算，以便求出导线点的新坐标值。 四、巷道中线的标定 巷道开掘之后，最初标设的临时中线点常被放炮所破坏或移位，当巷道开掘 5-8m 后，应当用经纬仪 重新标定一组中线点。这时应先检查开切点 A 是否移位，若发现点已移位，则应重新标定 A 点。经检查确 认 A 点未移位后重新设置后，将经纬仪安置在 A 点上，如图 7 所示用正倒镜标定 B 角，并沿视线方向在新 巷道内标出 2‘点和 2’ ‘点，取它们的中点 2 作为中线点。为了避免差错，应重新用一个测回测 B 角，作 为检查。所测角值与标定角值之差应在 1’以内，若超限则应重新标定 2 点。 检查符合要求后 ，沿 A2 方 向再标设 1 点。A、1、2 三点组成一组中线点。中线点应固定在顶板上，挂下垂球线指示巷道掘进的方向。 一组中线点不得少于 3 个，点间距离不小于 2m 为宜。可以从三点是否在一条直线上而发现中线点是否移 位，当发现中线点移位时，应当用仪器重新标定。也可设置 4 个点为一组，当发现一个点移位，而其余三 点仍在一条直线上时，该组中线仍可以继续使用。切忌未作检查使用两个中线点连线作为指示巷道掘进的 方向。 五、巷道腰线的标定 1、伪倾角法 伪倾角法标设腰线的原理如图 9 所示。O、A 点为巷道中线方向上的腰线点，OA 的倾角为巷道的设计 倾角δ，B 点为垂直于 OA 线在巷道帮上与 A 点同高的点。OB 线的倾角就不再是δ而是伪倾角了。由 图 9 可知 即 式中 βOA、OB 两视线间的水平角。 根据设计的δ值与现场测定的β值求出伪倾角后， 便可直接在巷道帮上标出与 A 点同高的腰线点 B。 实地标设时（见图 10） ，仪器安置在中线点Ⅰ上，在标出新中线点Ⅱ后，量取仪器高 i，并根据本站的 中心点与腰线点的高差 a（a 是上次给线时求出的） ，按式算出视线到腰线的高差 b。水平度盘置零，瞄准 中线点，然后瞄准巷道帮上拟设腰线点 4 处，测出水平角β，按式算出伪倾角。仪器竖盘对准角，根 据望远镜视线在帮上标出 4’点。最后从 4’用小钢尺向上或向下量取 b 值定出腰线点 4。用同法可连续标设 一组腰线点。标设完腰线点后，应将高程导入到中线点Ⅱ上，并求出 a’值（a’v-b） ，为标设下一组腰线点 用。式中，a’、v 均以中线点向下量为正值。可以根据δ及β的不同角值制作专门的伪倾角表，以便标设 时差用，而不必临时计算伪倾角的值。 2、平巷腰线的标定 在平巷中，用得最普遍的是水准仪标设腰线，在图 11 中，在巷道中已有一组腰线点 1、2、3，巷道的 设计坡度为 i,需向前标设一组新的腰线点 4、5、6。组间距一般为 30m 左右。标设时水准仪安置在两组之 间，先照准原腰线点 1、2、3 上的小钢尺（代替水准尺）并读数，然后计算各点间的高差，以检查员腰线 点是否移动。当确认其可靠后，记下 3 点的读数 a。a 的符号以视线为准来定，点在视线之上为正，在视 线之下为负。然后丈量 3 点至 4 点的距离，则可按下式计算出腰线点 4 距视线的高度 b 式中 3 点与 4 点间的高差。 坡度 i 的符号规定为上坡为正，下坡为负。水准仪前视 4 点处，以视线为准，根据 b 值标出腰线点 4 的位置。b 值为正时，腰线点在视线之上，b 值为负时则在视线之下。5、6 腰线点依同法标设。 3 4 上述标设方法虽简单易行，但稍不注意就要出错。标设时应特别注意 a、b、i 的符号，图 11 中分别表 示出三种不同的情况。 标设好新的一组腰线点后，应该由 3 点求算 4、5、6 点的高程。连续向前标设几组腰线点后，应进行 检查测量。检查时，可从水准点引测高程到腰线点，看腰线点的高程是否与设计相符。如不相符，应调整 腰线点，使其符合设计位置后，再由调整后的腰线点向前继续标设腰线。 对于平巷，有的矿井要求在大巷的两帮均标出腰线，或在帮上用涂料画出腰线，以便严格控制巷道掘 进和铺轨的坡度。 撰稿人倪鹏 审核人李迎 批准人代进