井下測量

［摘要］礦山測量是礦山建設(shè)與生產(chǎn)時(shí)期全部測量工作的總稱。由于礦山測量工作涉及地面和井下，不僅要為礦山生產(chǎn)建設(shè)服務(wù)，而且更要為安全生產(chǎn)提供信息。如何合理利用有限的礦山資源和保障安全生產(chǎn)，需要我們測量工作者對(duì)礦山測量研究的對(duì)象和任務(wù)，及其在礦山測量組織與施工上需要花大量的時(shí)間來探討與研究。

［關(guān)鍵詞］礦山井下、測量、巷道中線、巷道腰線

礦山測量是礦山建設(shè)與生產(chǎn)時(shí)期全部測量工作的總稱。由于礦山測量工作涉及地面和井下，不僅要為礦山生產(chǎn)建設(shè)服務(wù)，而且更要為安全生產(chǎn)提供信息。如何合理利用有限的礦山資源和保障安全生產(chǎn)，需要我們測量工作者對(duì)礦山測量研究的對(duì)象和任務(wù)，及其在礦山測量組織與施工上需要花大量的時(shí)間來探討與研究。

一、礦山測量研究的對(duì)象和任務(wù)。

由于礦山測量研究的對(duì)象和任務(wù)是對(duì)于礦山的井筒、巷道、采掘、工作面、臺(tái)階、剖面等的定位與描述。因此，它與地形測量相比，在測量對(duì)象、工作條件以及精度分布等方面具有不同的特點(diǎn)。

礦山測量的對(duì)象與地形測量的對(duì)象在實(shí)質(zhì)上并無區(qū)別，因?yàn)槎际墙鉀Q點(diǎn)位的問題。但是，地形測量的對(duì)象具有一定的相對(duì)穩(wěn)定性，而礦山測量的對(duì)象則在時(shí)間與空間上是不斷變化的，測量工作必然受到時(shí)間與空間的限制。因此要求礦山測量工作必須跟隨采礦工程的發(fā)展而進(jìn)行。

井下測量的空間是各種巷道與采掘場所，由于巷道狹窄，加之各種管道、車輛乃至行人、風(fēng)流等都在其中通過或活動(dòng)。因此，必然對(duì)測量工作產(chǎn)生干擾或阻礙。此外還有照明條件差，通視困難，因此要求在井下測量時(shí)，應(yīng)盡量避開行人、車輛和管道，采用專門的照明設(shè)備和特殊的儀器工具，使之適應(yīng)這樣的工作條件。甚至需要暫時(shí)停產(chǎn)，否則就無法工作。

地面測量，由于空間開闊，可以根據(jù)測量工作的原則，進(jìn)行一次全面布設(shè)控制網(wǎng)并進(jìn)行統(tǒng)一平差。這樣，測區(qū)各控制點(diǎn)的'精度是基本相同的，同一比例尺圖的精度分布也是均勻的。而在井下測量，只能隨著采掘工程的進(jìn)展，從無到有，從小到大，逐漸延伸；所以測量精度的分布就不均勻。

礦山測量的主要任務(wù)是：

（1）建立礦區(qū)地面控制網(wǎng)和測繪l／500～l／5000的地形圖；

（2）進(jìn)行礦區(qū)地面與并下備種工程的施工測量和驗(yàn)收測量；

（3）測繪和編制各種采掘工程圖和礦山專用圖，以及礦體幾何圖（平、剖面圖）；

（4）進(jìn)行巖層與地表移動(dòng)的觀測及研究，為留設(shè)保護(hù)礦柱和安全開采提供資料；

（5）參加采礦計(jì)劃的編制，并對(duì)資源利用及生產(chǎn)情況進(jìn)行檢查和監(jiān)督。

二、礦山測量組織與施工

井下測量的工作主要是負(fù)責(zé)巷道施工的據(jù)進(jìn)工程、開拓工程和貫通工程等等。在井巷開拓和采礦工程設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)巷道的起點(diǎn)、終點(diǎn)、方向、坡度、斷面規(guī)格等幾何要素，都有明確的規(guī)定和要求。巷道施工時(shí)的測量工作，就是根據(jù)設(shè)計(jì)要求，將其標(biāo)定在實(shí)地上，其中主要的測量工作就是給出巷道的中線和腰線。中線是巷道在水平面內(nèi)的方向線，通常標(biāo)設(shè)在巷道頂板上，用于指示巷道的掘進(jìn)方向。巷道腰線是巷道在豎直面內(nèi)的方向線，標(biāo)設(shè)在巷道兩幫上，用于控制巷道掘進(jìn)時(shí)的坡度。同一礦井的腰線高于軌面設(shè)計(jì)高程應(yīng)為一個(gè)定值，例如我公司井下三采區(qū)軌道、膠帶、回風(fēng)巷腰線距底板（軌面） 1.4 m。巷道施工測量是生產(chǎn)礦井的日常測量工作，它是在井下平面控制測量和高程控制測量的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，而且直接與生產(chǎn)（建設(shè)）聯(lián)系。所以在施工測量之前，應(yīng)該認(rèn)真、仔細(xì)審閱設(shè)計(jì)圖紙，了解巷道的性質(zhì)和用途，弄清新老巷道的幾何關(guān)系，以及設(shè)計(jì)巷道周圍的地質(zhì)條件，水、采空區(qū)等情況。必要時(shí)，應(yīng)該用解析法或圖解法檢查設(shè)計(jì)要素；然后才能到現(xiàn)場進(jìn)行標(biāo)定。在巷道掘進(jìn)過程中，應(yīng)及時(shí)給出中、腰線，隨時(shí)檢查并填繪礦圖。巷道施工測量直接關(guān)系著采礦工程的質(zhì)量，關(guān)系到施工人員及礦井的安全，礦山測量人員必須認(rèn)真、及時(shí)、細(xì)心地配合施工部門進(jìn)行工作。

本人自從事礦山測量工作以來結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了以下幾點(diǎn)最常用、最基本的標(biāo)定巷道中線和腰線的方法和步驟：

（一）巷道中線的標(biāo)定及延伸巷道中線的標(biāo)定

1．內(nèi)容與要求：

(1)標(biāo)定直線巷道的方向并延伸中線。

(2)在井下巷道內(nèi)根據(jù)圖紙的設(shè)計(jì)要求，用全站儀（或經(jīng)緯儀）標(biāo)定新開巷道的位置和掘進(jìn)方向，標(biāo)定巷道中線。

(3)根據(jù)已知中線點(diǎn)，延長巷道中線。

2．方法和步驟

1)巷道開切位置、方向的標(biāo)定

首先熟悉圖紙，了解設(shè)計(jì)巷道與其他巷道的幾何關(guān)系，檢查圖上給定數(shù)據(jù)。

(1)計(jì)算標(biāo)定數(shù)據(jù)。

——設(shè)計(jì)巷道中線的坐標(biāo)方位角；

——設(shè)計(jì)巷道的起點(diǎn)坐標(biāo)；

——導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)。

(2)標(biāo)定巷道的開切地點(diǎn)和掘進(jìn)方向。

A、經(jīng)緯儀使用方法

①將經(jīng)緯儀安置于4點(diǎn)（已知點(diǎn)），瞄準(zhǔn)5點(diǎn)（已知點(diǎn)）垂球線，在此方向上量取定出A點(diǎn)并標(biāo)設(shè)在頂板上。再量取檢查A點(diǎn)的正確性。

②在A點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，后視4點(diǎn)轉(zhuǎn)β角值，此時(shí)望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸所指的方向即為設(shè)計(jì)巷道掘進(jìn)方向。

③一人手執(zhí)礦燈沿巷道一幫移動(dòng)，當(dāng)?shù)V燈移到視準(zhǔn)軸方向線上時(shí)，即在幫上打一標(biāo)記，過此標(biāo)記劃一鉛垂線，即為巷道中線。

④根據(jù)儀器視準(zhǔn)軸方向，在A點(diǎn)之前或后方頂板上再標(biāo)定兩個(gè)中線點(diǎn)，即由三點(diǎn)組成一組中線點(diǎn)，表示巷道掘進(jìn)的方向。

B、全站儀使用方法

①、通過對(duì)中整平將全站儀安設(shè)于已知坐標(biāo)點(diǎn)4。

②、同方法將棱鏡安設(shè)于已知后視點(diǎn)5。

③、確認(rèn)儀器已經(jīng)整平對(duì)中的前提下打開電源開關(guān)（POWER鍵），然后按（MENU鍵）進(jìn)入菜單下，按F1進(jìn)入數(shù)據(jù)測量。

④、輸入測站點(diǎn)坐標(biāo)、儀高（注：點(diǎn)下輸負(fù)值，點(diǎn)上輸正值），然后照準(zhǔn)后視點(diǎn)，輸入后視點(diǎn)坐標(biāo)、鏡高。

⑤、進(jìn)入坐標(biāo)效驗(yàn)測量，在兩點(diǎn)間坐標(biāo)效驗(yàn)準(zhǔn)確后，得知真實(shí)坐標(biāo)和方位角。

⑥、然后進(jìn)入菜單內(nèi)放樣工具下，輸入方樣放點(diǎn)坐標(biāo)，鏡高（儀器上將顯示角度差和高差，鏡高可用對(duì)中桿加棱鏡來確定）。

⑦、打開全站儀激光，扭動(dòng)全站儀直到HR為0°0′0″時(shí)即為設(shè)計(jì)方位角，然后將棱鏡置于激光上測出兩點(diǎn)間距離，測距后儀器顯示（+…或-…）根據(jù)儀器顯示前后移動(dòng)棱鏡至HD為0時(shí)即確定位置。

⑧用鋼釘在底板確定位置處標(biāo)定點(diǎn)，然后再用無棱鏡模式測量HR和HD，在兩次測定均正確的情況下，在底板標(biāo)定中線點(diǎn)的位置上架設(shè)棱鏡。

⑨再棱鏡架設(shè)完成，確保其整平對(duì)中的情況下測量放樣點(diǎn)坐標(biāo)，再均正確（誤差在允許范圍內(nèi)時(shí)），將全站儀水平制動(dòng)固定，然后上下扭動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡焦距進(jìn)行頂板中線點(diǎn)的布設(shè)。

注：在進(jìn)行中線放樣時(shí)也可以不以坐標(biāo)放樣，可以用方位角方樣的方法進(jìn)行放樣，此方法精度無坐標(biāo)點(diǎn)方法高，礦平時(shí)一般不采用。方法同上。

2)巷道中線的標(biāo)定

新開掘的巷道掘進(jìn)6～9 m后，應(yīng)用經(jīng)緯儀正式標(biāo)出一組中線點(diǎn)，每組中線點(diǎn)不得少于3個(gè)點(diǎn)，點(diǎn)間距離不得小http://http://www.msguai.com/news/55CE86F418F8DA23.html于2 m。

(1) 檢查A點(diǎn)是否有位移或破壞。

(2) 經(jīng)檢查認(rèn)為A點(diǎn)無位移后，將經(jīng)緯儀安置在A點(diǎn)，用盤左后視4點(diǎn)，在水平度盤轉(zhuǎn)出β角值，在巷道頂板上距工作面5 m左右給出2′點(diǎn)，用盤右再給出2″點(diǎn)，取其2′、2″兩點(diǎn)中間點(diǎn)為2點(diǎn)，則2點(diǎn)即為巷道中線點(diǎn)。

(3) 然后在2點(diǎn)掛垂球，用一個(gè)測回實(shí)測∠4A2，用以檢查角β是否正確。

(4) 經(jīng)檢查角β無誤后，再用經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)2點(diǎn)，在此方向線上的頂板或棚頂上標(biāo)出1點(diǎn)。A、1、2三點(diǎn)即為一組中線點(diǎn)，在三點(diǎn)上掛上繩線。

3)巷道中線的延伸

一組中線點(diǎn)，可以指示巷道掘進(jìn)30～40 m。隨著巷道的掘進(jìn)，巷道中線要向前延伸才能制導(dǎo)巷道的掘進(jìn)。

(1)首先檢查原中線點(diǎn)是否有移動(dòng)，如B組中線點(diǎn)B、1、2是否在一條直線上。若其中有三點(diǎn)在一條直線上，便使用這三個(gè)點(diǎn)延伸。

(2)經(jīng)檢查認(rèn)為無誤后將經(jīng)緯儀安置在B點(diǎn)，用盤左及盤右后視A點(diǎn)，轉(zhuǎn)180°沿視準(zhǔn)軸方向定出一點(diǎn)，取其中間點(diǎn)C為新中線點(diǎn)。也可用瞄直法或拉線法。

(3)用經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)C點(diǎn)，再于此方向上定出1、2點(diǎn)。則C、1、2三點(diǎn)即為延伸的一組巷道中線點(diǎn)。

(4)在各組中線點(diǎn)中選出一點(diǎn)作為導(dǎo)線點(diǎn)，如A、B、C等點(diǎn)，以備進(jìn)行采區(qū)導(dǎo)線測量時(shí)檢查中線的正確性。

3．注意事項(xiàng)

(1)巷道中線是控制巷道水平方向的重要指向線，因此標(biāo)定時(shí)一定要細(xì)心，要做檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正，不因其簡單而輕視。

(2)中線點(diǎn)要選在不易被爆破時(shí)巖塊沖擊的地方，而且?guī)r石一定要堅(jiān)固，若設(shè)在棚梁上，更要注意棚梁的穩(wěn)固性。

全站儀使用方法可以用（1）方法進(jìn)行操作。

（二）全站儀巷道中、腰線的標(biāo)定

我公司現(xiàn)井下使用儀器為全站儀，故主要論述用全站儀標(biāo)定中腰線方法。我公司井下現(xiàn)掘巷道主要為開拓和準(zhǔn)備巷道，井下掘進(jìn)巷道均安設(shè)有激光指向儀，為了掘進(jìn)準(zhǔn)確同時(shí)減少手拉白繩時(shí)風(fēng)的影響，在礦委領(lǐng)導(dǎo)及技術(shù)科全員的共同研究下，利用全站儀測量，激光調(diào)坡的方法進(jìn)行中腰線的標(biāo)定。具體方法見下：

①?? 、首以在已知中線點(diǎn)往后20cm，左右10cm處打眼安設(shè)激光指向儀，（激光指向儀的安設(shè)略）

②、將全站儀架設(shè)于已知坐標(biāo)的中線點(diǎn)上（注：此點(diǎn)在激光和調(diào)坡時(shí)三角架中間），然后測量激光指向儀至全站儀的平距，然后將全站儀目鏡調(diào)至垂直度盤90或270度，然后將踏尺垂直豎于激光指向儀下，利用全站儀讀出水平面時(shí)踏尺的數(shù)據(jù)和計(jì)算出水平面同激光目鏡的高差。

③、然后全站儀扭180度，將踏尺垂直豎于計(jì)劃安設(shè)調(diào)坡時(shí)鐵三角架的位置下面，測出平距。

④、根據(jù)平距、高差、坡度算出踏尺上計(jì)劃坡度的位置，然后標(biāo)出計(jì)劃安設(shè)鐵三角架的位置，并指定專人安設(shè)三角架（注：三角架安設(shè)時(shí)在中線點(diǎn)兩點(diǎn)各打一個(gè)眼，利用錨桿、錨固劑等固定三角架，具體情況略）。

⑤、在三角架安設(shè)完畢，且三角架中水平垂直白繩相交處調(diào)到指定位置（激光按坡度照射時(shí)相交的位置）后，再次測量確定位置準(zhǔn)備。

⑥、最后調(diào)整激光水平、垂直制動(dòng)螺旋，照定相交位置，即將激光調(diào)出坡度，掘進(jìn)時(shí)按激光方向和坡度進(jìn)行掘進(jìn)。

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