第九章 巷道測量
第一節、巷道平麵測量
一、巷道平麵測量概述
二、巷道平麵測量的外業
（一）井下導線測量外業
（二）碎部測量
第二節 巷道高程測量
一、概述
二、井下水準測量
三、井下三角高程測量
第一節、巷道平麵測量
井下測量的主要對象是巷道，巷道測量和地麵測量工作一樣，應遵循“從高級到低級，從整部到局部”的原則。巷道測量的主要任務是確定巷道、硐室及回采工作的平麵位置與高程，為煤礦建設與生產提供數據與圖紙資料。井下巷道測量中各項規定應按《煤礦測量試行規程》中的規定執行。
一、巷道平麵測量概述
表 井下平麵控製導線測量分別
在主要巷道中，為了配合巷道施工，一般應先布設15″或30″導線，用以指示巷道的掘進方向。巷道每掘進30~200m時，測量員應按該等級的導線要求進行導線測量。完成外業工作後即進行內業計算，將計算結果展繪在采掘工程平麵圖上，供有關部門了解巷道掘進進度、方向、坡度等，一便作出正確的決策。若測量人員填繪礦圖之後，發現掘進工作麵接近各種采礦安全邊界，例如：積水區、發火區、瓦斯突出區、采空區、巷道貫通相遇點以及重要采礦技術邊界等，應立即以書麵形式向礦領導和負責人報告，同時書麵通知安全檢查，施工區、隊等有關部門。避免發生事故。
每當巷道掘進300~800m時，就應布設基本控製導線，並根據基本控製導線成果展繪基本礦圖。這樣做，不僅可以起檢核作用，而且能保證礦圖的精度，提高巷道施工的質量。
在煤礦建設中，當井田一翼長超過5km時，應布設7″導線作為基本控製，布設15″或30″導線導線作為采區控製；當井田一翼小於5km時，根據礦區井田範圍大小等具體條件，可以選擇7″或15″導線作為基本控製，布設15″或30″導線作為采區控製；井田一翼長度小於1km的小煤礦，則布設15″導線作為基本控製，相應的采區控製等級更低。由此可見，井下巷道平麵控製測量的等級是根據井田範圍的大小來決定的。不僅如此，井下巷道測量精度還必須與工程要求相適應，例如上述導線不能滿足工程要求時，應另行選擇更高的導線等級，這樣才能保證井下巷道的正確施工，避免不必要的返工浪費。井下平麵控製導線測量的技術規格和精度要求見上表
二、巷道平麵測量的外業
井下巷道平麵控製測量的方式是導線測量，井下導線的布設形式和地麵一樣，有閉合導線（交叉閉合導線）、附合導線和支導線三種。當布設支導線時，應進行往、返測量，亦稱複測支導線。
（一）井下導線測量外業
井下導線測量的外業步驟與地麵導線一樣，包括選點、埋點、測角、量邊，其基本原理與地麵經緯儀導線相同。
1·選點、埋點
選點、埋點時應注意：通視良好，邊長不宜太短，便於安置儀器，測點易於保存，便於尋找（通常設在堅硬岩石頂板上，巷道分岔處必須投點）。
井下導線分為永久點和臨時電兩種，在木棚梁架的巷道中，可用彎鐵釘釘入支架，作為臨時測點。永久點一般埋設在主要巷道的頂板上，每間隔300~800m設置一組，每組由相鄰的三點組成。有條件時，也可以在主要巷道中全部埋設永久點。永久點應在觀測前一天選埋好，臨時點可以邊選邊側。
2·水平角觀測
經緯儀安置方法與地麵測量相同，由於導線點設在頂板上，儀器安置在導線點之下，故要求儀器有鏡上中心，以便進行點下對中。對中時，望遠鏡必須處於水平位置，風流較大時，要求采取擋風措施；如果邊長較短（例如小於30m），為了提高測角精度，應按規程要求增加對中次數和測回數。
觀測水平角時，在前、後視點上懸掛垂球，以垂球線作為覘標，如果需要測量傾角，還要在垂球線上做臨時標誌（如插小鐵釘），在礦燈上蒙上一層透明紙，在垂線後麵照明，以便觀測。在整個測角過程中，用“燈語”進行指揮。測角方法可采用測回法或複測法，觀測導線的左轉角，當方向數超過兩個以上時，采用方向觀測法測角。測量水平角時，為了將導線邊的傾斜距離換算成水平距離，還應同時觀導線邊的傾角。當各項限差附合下表中的規定時，方可遷往下一個側站。
表 井下觀測水平角各項限差表
3·邊長丈量
在井下導線測量中，邊長丈量通常在測角之後進行。量邊工具uou鋼尺、拉力計和溫度計。量邊方法有懸空丈量和沿底板丈量兩種。基本控製導線的邊長必須用經過比長的鋼尺丈量，同時用拉力計對鋼尺施以比長時的拉力，並測定溫度。丈量時，每尺段應於不同的位置讀數三次，都至毫米，三次測得長度互差不得超過3mm。計算一條的正確長度應加入比長、溫度、垂曲及傾斜改正數，當加入各種改正數之後的往返水平邊長互差不大於平均長度的1/6000時，取其平均值作為最後結果。丈量采區控製導線的邊長可憑經驗施加拉力，不測溫度，但必須往返丈量或錯動鋼尺位置1m以上丈量兩次，其互差不大於邊長的1/2000時，取其平均值作為最後結果，否則重新丈量。
當邊長超過一尺段時，可用經緯儀進行定線。如圖所示，經緯儀設置在A點，望遠鏡照準B點垂球線上的標誌b′，將望遠鏡製動，在略小於鋼尺一整尺段的距離處設置臨時點C、D，掛上垂球線，使A、C、D、B在一條直線上。然後，在C、D垂線上設置標誌c′、d′，使c′、d′、b′與望遠鏡裏的十字絲交點重合，定線便完成了。此後即逐級丈量，最後累加得到總的傾斜長度。測出傾角δ後，按下式計算邊長水平長度，即
S=Lcosδ
式中 S——水平長度；
L——傾斜長度；
δ——傾斜角。
（二）碎部測量
為了將巷道、硐室、回采工作麵的水平投影輪廓展繪在礦圖上，應在平麵控製測量的基礎上，進行碎部測量。
在測角過程中，前視司光者應用小鋼尺量出前視照準點到測點的鉛直距離，稱為量上高；量出照準點到底板的鉛直距離，稱為量下高；量出照準點至巷道左、右幫的距離，稱為量左和量右。丈量結果記入手薄，以便計算導線點的高程和展繪礦圖。
測量巷道、硐室和回采工作麵的碎部點，可以用支距法或極坐標法進行。無論用支距法或坐標法，都必須用經緯儀導線或羅盤儀導線作為控製。
支距法多用巷道與工作麵碎部測量中。如圖1所示，以導線邊為基準線，量取巷道或工作麵的特征點至導線邊的垂距，並量出其垂足至測點的距離，然後繪製草圖。
極坐標法多用在硐室碎部測量中。如圖2所示，導線測至硐室，在導線點上用儀器測出測點至各特征點方向線與導線邊之間的夾角，並丈量出儀器至特征點的水平距離，同時繪出草圖，根據所測數據展繪礦圖。
第二節 巷道高程測量
一、概述
為了檢查和標定巷道的坡度，確定巷道即礦體在豎直麵上的投影位置，以及繪製各種豎直麵投影圖與縱剖麵圖，必須進行巷道高程測量。如圖所示井下巷道豎直麵投影圖，即根據巷道的高程繪製的。
巷道高程測量通常分為井下水準測量和井下三角高程測量。當巷道的坡度小於8°時，用水準測量；坡度大於8°時，用三角高程測量。
巷道水準測量按精度不同，可分為兩級：Ⅰ級水準和Ⅱ級水準測量。
井下Ⅰ級水準測量精度要求較高，是礦井高程測量的基礎，主要作為井下首級高程控製。井下Ⅰ水準由井底車場的水準基點開始，沿主要運輸巷道向井田邊界測設；井底車場內的水準基點稱為高程起算點，它的高程時通過高程聯係測量得到的。
井下Ⅱ級水準基點均布設在Ⅰ級水準基點之間和采區的次要巷道內。Ⅱ級水準測量的精度低，主要用於日常采掘工程，例如檢查巷道的掘進坡度，以及測繪各種縱剖麵圖等。對於井田一翼小於500m的煤礦，Ⅱ級水準測量可以作為首級高程控製。
井下高程點的設置方法與導線點相同，無論永久點或臨時點，都可以設在巷道頂板、底板或兩幫上。井下高程點也可以喝導線點共用，永久水準點沒隔300~800m設置一組，每組埋設兩個以上水準點，兩點間距以30~80m為宜。
井下水準路線隨著巷道掘進不斷擴展，一般用Ⅱ級水準測量指示巷道掘進坡度，，每掘進30~50m時，應設臨時水準點，測量出掘進工作麵的高程；每掘進800m時，則應布設Ⅰ級水準，用以檢查Ⅱ級水準，同時建立一組永久水準點，作為繼續進行高程測量的基礎，如此不斷擴展，形成井下高程控製網。
二、井下水準測量
井下水準測量路線的布設形式、施測方法、內業計算以及儀器、工具等，均與地麵水準測量相同，隻是井下工作條件較差，觀測時需要用燈光 照明尺子，水準尺較短，通常是2m長的水準尺。井下水準測量的測站檢核和地麵一樣，用雙儀高法或雙麵尺法進行，變動兩次儀器高或紅、黑麵尺所測得的兩次高差之差，對於Ⅰ級水準測量不應超過4mm，對於Ⅱ級水準測量不應超過5mm。《煤礦測量試行規程》還規定閉合、附合及支水準路線的高差閉合差：Ⅰ級水準測量不超過 ，Ⅱ級水準測量不超過 ，式中的R為水準路線單程長度，以百米為單位。
井下水準測量原理與地麵基本相同，但由於井下水準點大多數埋設在頂板上，觀測時要倒立水準尺，所以計算立尺點之間的高差可能出現下圖所示的四種情況，分別說明如下
（1）前後視尺點都在地板上，如測站（1），有
h1=a1-b1
（2）後視立尺點在地板上，前視立尺點在頂板上，如測站（2），有
h2=a2+b2=a2-（-b2）
（3）前後視立尺點都在頂板上，如測站（3），有
h3=-a3+b3=（-a3）-（-b3）
（4）後視立尺點在頂板上，前視立尺點在地板上，如測站（4），有
h4=-a4-b4=（-a4）-b4
在上述四種情況中，不難看出：凡水準尺倒立於頂板時，隻要在讀數前冠以負號，計算兩點間的高差，仍然和地麵一樣，等於後視讀數減去前視讀數，即h=a-b。因此，當尺子倒立在頂板時，立尺員應將此中情況告訴記錄員，使之在記錄薄上注記清楚。用符號“┳”表示立尺點位於頂板上，符號“┻”表示立尺點位於地板上，“┣”或“┫”表示立尺點位於左、右幫上。外業工作完成之後，即可進行內業計算，其計算方法與地麵水準測量相同。井下水準測量的外業記錄格式略。
三、井下三角高程測量
井下三角高程測量由水準點開始，沿傾斜巷道進行。它的作用是把礦井各水平的高程聯係起來，即通過傾斜或急傾斜巷道傳遞高程，測出巷道中導線點或水準點的高程井下三角高程測量通常與導線測量同時進行。
如圖所示，安置經緯儀於A點，照準B點垂線上的標誌，測出傾角δ，並丈量測站點A的儀器中心至B點標誌的傾斜距離L，量出儀器高i和覘標高υ，然後按地麵三角高程測量公式計算兩點之間的高差，即
h=Lsin+i-υ
由於井下測點有時設在頂板或底板上，因此在計算高差時，也會出現和井下水準測量相同的四種情況。所以在使用上式時，應注意：測點在頂板上時，i和υ的數值之前應冠以負號，δ為仰角時函數值符號為正，俯角時為負。如圖中h=Lsinδ-i+δ。
三角高程測量的仰角觀測，一般可用一個測回，通過上山傳遞高程應不小於兩測回，儀器高和覘標高用小鋼卷尺在觀測開始前和結束後各量一次，兩次丈量的互差不得大於4mm，取其平均值作為丈量結果，基本控製導線的三角高程測量應往返進行，相鄰兩點往返測高差的互差及高程閉合差不超過下表的規定時，按邊成正比例進行分配，然後算出各點高程。
表 三角高程閉合差的規定
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