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第三节矿图基本知识 一、矿图的概念 矿图是煤矿地质、测量和采矿等工程用图的简称，是煤矿生产建设的重要技术资料。在采掘工程中常常需要各种矿图来表明地质状况，标定井上下工程位置，表示采掘工程的进行情况。通过矿图可以系统地了解井下自然条件，并能对采掘工作作出规划。矿图是进行矿井设计、科学管理、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，即矿井测量图和矿井地质图。 图例和比例尺绘制矿图所用的符号叫做图例。绘制矿图时，因实际地物的形状和尺寸很大，为了看图方便，图纸就不能与地物尺寸一样大小，因此按照一定的倍数把地物缩小后，再绘制到图纸上，这种缩小的尺寸与实际地物尺寸相比就叫比例尺。矿图常用的比例为110000,15000,12000,11000,1500。 标高和等高线为了表示矿井某个位置的高低，必须确定一个比照的标准。这个标准是以选定的某处海平面平均水位的水准面，作为计算高低的标准，如图2-15所示。矿井的某一点与这个水准面的垂直距离，叫做该点的标高。水准面为“0”点，高于水准面的是正数，在数字前面加注“＋”；低于水准面的是负数，在数字前面加注“-”。如图2-15，高于水准面116m，标注为“116”；低于水准面120m、250m,标注为“-120”、“-250”。 矿井某处的一点和这个水准面的垂直距离叫做该点的标高。等高线是由标高相同的若干点连成的光滑曲线。在煤层中将煤层底板同一标高的各点连接成一条线叫煤层底板等高线，如图2-16所示。 图2-15标高示意图 图2-16煤层底板等高线图 二、矿图绘制的基本原理 矿图实际上是反映矿区范围内地物、地貌以及井下巷道、地质构造和煤层空间赋存状态的图纸。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之间的相互位置关系。 三、视图 视图就是用正投影法绘制出物体的图形。用正投影法在一个投影面上得到的一个视图，它只能反映物体一个方向的形状，不能完整反映物体的形状。因此，要表示物体完整的形状，就必须从几个方向进行投影，画出几个视图，通常用3个视图表示，即主视图、俯视图、左视图。 立体图能够同时表示出物体的长、宽、高3个方面形状和特点的图形叫立体图，如图2-17所示。 图2-17立体图 三视图根据物体的正投影绘出的图形叫视图，物体有长、宽、高3个方面的形状和尺寸，如分别从物体的3个方面作它的正投影，就可以获得物体3个方面的真实形状和尺寸的视图。把3个视图结合起来看，就可以得到物体完整的形状和大小，这3个视图就是物体的三视图，图2-18c为木棚的三视图。 投影图利用投影的方法，把形体投射到两个或两个以上互相垂直的投影面上，再将投影面展开成一个平面，即得到投影图，如图2-18a、图2-18b所示。 图2-18木棚的投影图、三视图 （一）矿图投影基本原理 矿图采用正投影和标高投影两种方法。 正投影将物体放在3个互相垂直的投影面之间，分别用工程测量的基本要素1组平行投射线垂直于3个投影面），就得到反映物体全部形状和大小的3个方向的正投影图，这种投影方法称为正投影方法。 标高投影我国以黄海平均海平面为零点高程，空间一点与黄海平均海平面的垂直距离称为该点的标高。在水平投影图上，在各投影点位置的旁边标注各点的标高数值，叫标高投影方法。 1.点的标高投影 自空间的被投影点向投影面（水平面）做垂线并在垂足处注明点的标高，即得该点的标高投影，如图2-19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。 图2-19点的标高投影 2.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。 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，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；直线与其在水平面上投影线的夹角称为直线的倾角；直线两端点的高程之差称为直线的高差；直线的高差与其平距之比称为直线的斜率。 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3种。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；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；若空间两直线既不平行，又不相交，则必交错。交错有以下3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。 3.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，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。 4.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。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。空间两平面相交有如下3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。 5.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3种。若直线上有两点位于平面内，则直线位于平面内；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；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。 （二）矿图坐标和坐标网格 矿图坐标矿图常用平面直角坐标表示点的相对位置，x轴与地球子午线方向一致，表示南北方向，指北为正，指南为负；y轴表示东西方向，指东为正，指西为负。矿图坐标网格在水平投影图上画出与坐标轴平行的方格网线，称为坐标网格，一般网格之间的距离为10cm。 （三）矿图的符号 在矿图上，地面上的地物、地貌，井下的各种巷道、硐室，矿床埋藏状况、岩石性质及各种地质构造等等，都是以其相似的几何图形或统一规定的符号来表示的。识读、绘制和应用矿图，必须了解有关矿图符号的知识，熟悉那些统一规定的矿图符号。部分矿图图例如图2-20所示。 图2-20部分矿图图例 （四）采煤工作面常用矿图 1.采煤工作面布置图 采煤工作面布置图是综合反映采煤工作面的回采、支护及采煤设备布置的回采工艺图纸，如图2-21所示。主要反映的内容有 图2-21采煤工作面平面示意图 1煤层产状、厚度、构造，以及煤层顶底板情况。 2回采工作面主要参数，包括工作面长度、循环进度、最大、最小控顶距和放顶距。 3工作面支护，包括支架类型、种类、布置方式，柱距、排距，工作面上、下端头支护。 4采煤及工作面输送机械设备的型号，及其在工作面布置的位置关系及工作方式。 2.炮眼布置图 主要内容有炮眼排数、炮眼深度、炮眼角度、炮眼间排距等，如图2-22所示。 图2-22炮眼布置图 3.巷道断面图 断面图就是用一个剖切平面将形体剖开之后，形体上的截口，即截交线所围成的平面图形，称为断面。如果只把这个断面投射到与它平行的投影面上所得的投影，表示出断面的实形，称为断面图，如图2-23所示。巷道断面图应包括的内容有巷道断面的形状、各部分尺寸、支护类型、设备布置、水沟位置及尺寸、管线布置、巷道通过的运输机械等。 图2-23 巷道断面图 对巷道断面图的识读，首先要看比例尺，了解巷道断面图的形状和各部分尺寸，其次是看巷道的支护类型、材料，了解巷道内布置的设备及通过的运输设备，最后看水沟、管线布置情况。 4.采煤工作面支护示意图 按照三视图的画法，采煤工作面支护示意图由一个平面图和数个剖面图组成。图中应画出工作面所用支护材料、支护形式、支架的排间距、柱间距等支护参数，如图2-24所示。 1-工作面；2-采空区；3-工作面顶板；4-底板；5-支柱；6-顶梁；7-木块 图2-24采煤工作面支护示意图 5.避灾路线图 矿井的避灾路线图是一种示意图，一般绘制在通风系统示意图上，也可标示在采掘工程平面图上。用文字和不同的箭线标明水灾、火灾、瓦斯、煤尘爆炸等灾害一旦发生时的行动路线。工作面作业规程中必须包含有避灾路线图，贯彻工作面作业规程时，由技术人员负责讲解说明，每个下井人员都必须熟悉本岗位作业地点的避灾路线。每个工人在更换到新的作业地点前，必须首先要熟悉避灾路线。 四、采掘工程平面图的识读 反映采掘工程、地质和测量信息的综合性水平面投影图，叫采掘工程平面图，它也是矿图的一种。图2-25为采掘工程立体图及投影图，它表示巷道和煤岩层及一个采区的采掘工程。 1-主井；2-副井；3-井底车场；4-运输大巷；5-上山；6-进风巷7-采煤工作面；8-回风巷；9-采空区；10-回风井 图2-25采掘工程立体图及投影图 如果将采掘工程的形状和尺寸投影到水平面，就是采掘工程平面图，如图2-26所示。 1-主井；2-副井；3-井底车场；4-运输大巷；5-上山；6-进风巷7-采煤工作面；8-回风巷；9-采空区；10-回风井 图2-26采掘工程平面图 采掘工程平面图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。识读采掘工程平面图，要求明确两个方面的问题一是煤层的产状要素和主要地质构造情况，二是井下各种巷道的空间位置关系。采掘工程平面图读图顺序 1图名、坐标、方位和比例尺。 2井田范围和井田边界。 3根据煤层底板等高线及有关地质符号，明确煤层的产状要素以及主要地质构造等。 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。 4识别各种巷道间相互关系及采掘情况。 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，这是区分它们与钻孔符号间差异的关键，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，若两者标高很相近，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。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加以区分。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。 根据各种巷道间相互关系，了解采区巷道布置、各生产系统、采煤方法、工作面布置等情况。 ④平面图与剖面图对照识读。有些矿井的巷道平面图较为复杂，不易看清各巷道的位置关系，可以将平面图与有关剖面图对照识读，在平面图上找出剖面线位置，然后对照相应的剖面图识读，就很容易明确巷道的空间位置。