煤礦測量技術井下測量實習指導書

　　煤礦測量技術井下測量

　　實習指導書

　　山東科技大學泰山科技學院

　　2007年10 月

　　井下測量實習指導書

　　一、熟悉礦井布局，勘選井下導線點和高程控製點

　　熟悉礦井布局的目的在於對礦井有個全麵的認識和了解，為合理選擇井下平麵控製點和高程控製點，

　　繪製準確的礦井平麵圖做準備。收集礦井地質、掘進、開采和已有礦圖等資料。

　　二、井下高程控製測量

　　地下高程控製測量的任務是，測定地下坑道中各高程點的高程，建立一個與地麵統一的地下高程控製

　　係統，作為地下工程在豎直麵內施工放樣的依據。解決各種地下工程在豎直麵內的幾何問題。地下高程控

　　製測量可分為：地下水準測量和地下三角高程測量。其特點為：

　　1、高程測量線路一般與地下導線測量的線路相同。在坑道貫通之前，高程測量線路均為支線，因此

　　需要往返觀測及多次觀測進行檢核。

　　2、通常利用地下導線點作為高程點。高程點可埋設在頂板、底板或邊牆上。

　　3、在施工過程中，為滿足施工放樣的需要，一般是低等級高程測量給出坑道在豎直麵內的掘進方向，

　　然後再進行高等級的高程測量進行檢測。每組永久高程點應設置三個， 永久高程點的間距一般以300—500m

　　為宜。

　　地下水準測量的作業方法同於地麵水準測量，測量時應使前後視距離相等。由於坑道內通視條件差，

　　儀器到水準尺的距離不宜大於50m。水準尺應直接立於導線點(或高程點)上，以便直接測定點的高程。

　　測量時每個測站應進行測站檢核，即在每個測站上應用水準尺黑紅麵上進行讀數。若使用單麵水準尺，則

　　應用兩次儀器高進行觀測，所求得的高差的差數不應超過土3mm。高差計算公式仍為h=a-b，但當高程點

　　在頂板上時，要倒立水準尺，以尺底零端頂住測點，讀數應作為負值代入公式中進行計算。對於水準支線，

　　要進行往返觀測，當往返測不符值在容許限差之內，則取高差平均值作為其最終值。

　　地下三角高程測量的作業方法同於地麵，其高差計算公式為：

　　h=l′·sinα+i-v

　　但應注意，在計算過程中當點在頂板時，i、v應加入負號後代入公式中進行運算。

　　三角高程測量垂直角觀測精度要求見表 1。儀器高和覘標高應在觀測開始前和結束後各量一次(以減

　　少垂球線荷重後的漸變影響)，兩次丈量的互差不得大於 4mm，取其平均值作為丈量結果。丈量儀器高時，

　　可使望遠鏡豎直，量出測點至鏡上中心的距離。

　　三角高程測量要往返進行。相鄰兩點往返測量的高差互差不應大於(10൅0.3l)mm(l 為導線水平邊

　　長，m) ;三角高程導線的高程閉合差不應大於±100 mm(L為導線長度，km).當高差的互差符合要求後，

　　應取往返測高差的平均值作為一次測量結果。

　　閉合和附合高程路線的閉合差，可按邊長成正比分配。複測支線終點的高程，應取兩次測量的平均值。

　　高差改正後，可根據起始點的高程推算各導線點的高程。

　　表 觀測垂直角的精度要求 1

　　觀測方法 DJ2經緯儀

　　DJ6經緯儀

　　測回數 垂直角互差 指標差互差 測回數 垂直角互差 指標差互差

　　對向觀測(中絲法)

　　單向觀測(中絲法)

　　1

　　2

　　‐

　　15”

　　‐

　　15”

　　2

　　3

　　25”

　　25”

　　25”

　　25”

　　1

　　三、井下導線控製測量

　　地下導線測量的作用是以必要的精度，建立地下的控製係統。依據該控製係統可以放樣出隧道(或坑

　　道)中線及其襯砌的位置，從而指示隧道(或坑道)的掘進方向。

　　與地麵導線測量相比，地下工程中的地下導線測量具有以下特點：

　　(1)由於受坑道的限製，其形狀通常形成延伸狀。地下導線不能一次布設完成，而是隨著坑道的開

　　挖而逐漸向前延伸。

　　(2)導線點有時設於坑道頂板，需采用點下對中。

　　(3)隨著坑道的開挖，先敷設邊長較短、精度較低的施工導線，指示坑道的掘進。而後敷設高等級

　　導線對低等級導線進行檢查校正。

　　(4)地下工作環境較差，對導線測量幹擾較大。

　　地下導線的起始點通常位於平峒口、斜井口以及豎井的井底車場，而這些點的坐標是由地麵控製測量

　　或聯係測量測定的。地下導線等級的確定，取決於地下工程的類型、範圍及精度要求等，對此各部門均有

　　不同的規定。如《煤礦測量規程》規定，井下平麵控製測量分為基本控製和采區控製兩類。而基本控製導

　　線按照測角精度分為±7″和±15″，采區控製導線按照測角精度分為±15″和±30″。本次導線測量按

　　基本控製的±15″級導線精度要求進行。使用J6 級經緯儀或5″全站儀按兩測回測角，限差見表2：

　　表2 經緯儀導線水平角的觀測限差

　　儀器級別 同一測回中半測回互差 兩測回間互差 兩次對中測回間互差

　　DJ2

　　DJ6

　　20″

　　40″

　　12″

　　30″

　　30″

　　60″

　　井下測角一般用測回法，測量角度 ACB β = ∠ 時，在儀器站C點整平對中經緯儀，在後視點A和前視

　　點B懸掛垂球線作為覘標，並用礦燈蒙上白紙照明垂球線。瞄準時，應先用望遠鏡筒外的準星大致照準覘

　　標處的燈光，再調焦對光，並用礦燈照明十字絲和讀數窗，才能精確瞄準和讀數。

　　井下多采用懸空丈量邊長的方法。具體做法是在前、後視所掛垂球線上用大頭針或小釘作出標誌，作

　　為測量傾角時經緯儀望遠鏡十字絲水平中絲瞄準的目標和鋼尺量邊時的端點。丈量邊長時，鋼尺一端刻劃

　　的對準經緯儀的鏡上中心或橫軸中心，另一端用拉力計施加在鋼尺比長時的標準拉力P0，並對準垂球線上

　　的大頭針處的鋼尺讀數，要估讀到毫米。每尺段以不同起點讀數三次，三次所測得長度互差不得大於3mm。

　　導線邊長必須往、返丈量，丈量結果加入各種改正數之後的水平邊長互差不得大於邊長的1/6000。

　　在測設地下導線時應注意以下事項：

　　(1)地下導線應盡量沿線路中線(或邊線)布設，邊長要接近等邊，盡量避免長短邊相接。導線點

　　應盡量布設在施工幹擾小、通視良好且穩固的安全地段，兩點間視線與坑道幫的距離應大於0.2m。對於大

　　斷麵的長隧道，可布設成多邊形閉合導線或主副導線環。有平行導坑時，平行導坑的單導線應與正洞導線

　　聯測，以資檢核。

　　(2)在進行導線延伸測量時，應對以前的導線點作檢核測量，在直線地段，隻作角度檢測，在曲線

　　地段，還要同時作邊長檢核測量。

　　(3)由於地下導線邊長較短，因此進行角度觀測時，應盡可能減小儀器對中和目標對中誤差的影響。

　　當導線邊長小於15m時，在測回間儀器和目標應重新對中。應注意提高照準精度。

　　(4)邊長測量中，采用鋼尺懸空丈量時，除加入尺長、溫度改正外，還應加入垂曲改正。當采用電

　　磁波測距儀時，應經常拭淨鏡頭及反射棱鏡上的水霧。當坑道內水汽或粉塵濃度較大時，應停止測距，避

　　2

　　免造成測距精度下降。洞內有瓦斯時，應采用防爆測距儀。當測距儀(或全站儀)測距固定誤差較大時(如

　　5mm+3ppm) ，為保證測距精度，邊長很短時應采用鋼尺量邊。在礦山的重要貫通工程中，還應對導線邊長

　　加入歸化到投影水準麵和投影到高斯-克呂格投影麵的改正。

　　(5) 、凡是構成閉合圖形的導線網(環)，都應進行平差計算，以便求出導線點的新坐標值。

　　四、巷道中線的標定

　　巷道開掘之後，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後，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，若發現點已移位，則應重新標定A點。經檢查確

　　認A點未移位後重新設置後，將經緯儀安置在A點上，如圖7所示用正倒鏡標定B角，並沿視線方向在新

　　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B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。 檢查符合要求後 ，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。

　　一組中線點不得少於3個，點間距離不小於2m為宜。可以從三點是否在一條直線上而發現中線點是否移

　　位，當發現中線點移位時，應當用儀器重新標定。也可設置4個點為一組，當發現一個點移位，而其餘三

　　點仍在一條直線上時，該組中線仍可以繼續使用。切忌未作檢查使用兩個中線點連線作為指示巷道掘進的

　　方向。

　　五、巷道腰線的標定

　　1、偽傾角法

　　偽傾角法標設腰線的原理如圖 9 所示。O、A點為巷道中線方向上的腰線點，OA的傾角為巷道的設計

　　傾角δ，B 點為垂直於 OA 線在巷道幫上與 A 點同高的點。OB 線的傾角就不再是δ而是偽傾角 了。由

　　圖 9 可知：

　　即：

　　式中 β——OA、OB兩視線間的水平角。

　　根據設計的δ值與現場測定的β值求出偽傾角 後，便可直接在巷道幫上標出與A點同高的腰線點B。

　　實地標設時(見圖 10)，儀器安置在中線點Ⅰ上，在標出新中線點Ⅱ後，量取儀器高 i，並根據本站的

　　中心點與腰線點的高差 a(a 是上次給線時求出的)，按式算出視線到腰線的高差 b。水平度盤置零，瞄準

　　中線點，然後瞄準巷道幫上擬設腰線點 4 處，測出水平角β，按式算出偽傾角 。儀器豎盤對準 角，根

　　據望遠鏡視線在幫上標出 4’

　　點。最後從 4’

　　用小鋼尺向上或向下量取 b 值定出腰線點 4。用同法可連續標設

　　一組腰線點。標設完腰線點後，應將高程導入到中線點Ⅱ上，並求出 a

　　’

　　值(a

　　’

　　=v-b)，為標設下一組腰線點

　　用。式中，a

　　’

　　、v 均以中線點向下量為正值。可以根據δ及β的不同角值製作專門的偽傾角表，以便標設

　　時差用，而不必臨時計算偽傾角 的值。

　　2、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，在圖11中，在巷道中已有一組腰線點1、2、3，巷道的

　　設計坡度為i,需向前標設一組新的腰線點4、5、6。組間距一般為30m左右。標設時水準儀安置在兩組之

　　間，先照準原腰線點1、2、3上的小鋼尺(代替水準尺)並讀數，然後計算各點間的高差，以檢查員腰線

　　點是否移動。當確認其可靠後，記下3點的讀數a。a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。然後丈量3點至4點的距離 ，則可按下式計算出腰線點 4距視線的高度 b：

　　式中 ——3 點與4 點間的高差。

　　坡度 i 的符號規定為：上坡為正，下坡為負。水準儀前視 4 點處，以視線為準，根據 b 值標出腰線點

　　4 的位置。b值為正時，腰線點在視線之上，b 值為負時則在視線之下。5、6 腰線點依同法標設。

　　3

　　4

　　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 a、b、i 的符號，圖 11 中分別表

　　示出三種不同的情況。

　　標設好新的一組腰線點後，應該由 3 點求算4、5、6 點的高程。連續向前標設幾組腰線點後，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，使其符合設計位置後，再由調整後的腰線點向前繼續標設腰線。

　　對於平巷，有的礦井要求在大巷的兩幫均標出腰線，或在幫上用塗料畫出腰線，以便嚴格控製巷道掘

　　進和鋪軌的坡度。

　　撰稿人：倪鵬

　　審核人：李迎

　　批準人：代進