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三、矿井控制测量基本内容和方法

（一）矿井联系测量的基本方法：

（1）联系测量工作的基本内容

1、将矿区地面平面坐标系统和高程系统传递到井下的测量，称为联系测量。

平面联系测量也简称为定向。

高程联系测量也简称为导入高程。

顾名思义，联系测量就是使地面和井下测量控制网采用同一坐标系统。

2、矿井定向可分为两大类，一类是从几何原理出发的几何定向；

几何定向有通过平硐或斜井的几何定向、通过一个立井（一井定向）或通过两个立井（两井定向）的定向。

另一类则是以物理特性为基础的物理定向；

物理定向有精密磁性仪器定向和陀螺经纬仪定向。

3、导入高程的方法随开拓方法的不同而分为平硐导入高程、斜井导入高程和立井导入高程。

4、联系测量工作的基本要求：

（1）联系测量应至少独立进行两次，在互差不超过限差时，采用加权平均或算术平均值作为测量成果。

联系测量的基本任务是：

确定井下导线起算边的坐标方位角、起算点的X、Y和H（水准高程）。

（2）在进行联系测量工作前，必须在井口附近建立近井点、高程基点和连测导线点，同时在井底车场稳固的岩石中或碹体上埋设不少于四个永久导线点和三个高程基点（也可用永久导线点作为高程基点）。

（3）通过斜井或平硐的联系测量，可从地面近井点开始，采用经纬仪导线（包括用光电测距和钢尺量距）、三角高程（斜井用）或水准测量（平硐用）的方法。

（4）各矿井应该尽量使用陀螺经纬仪定向，只有在确实不具备此条件时，才允许采用几何定向。

（5）两次独立导入高程的互差不得超过井深的1/8000。

（二）近井网以及近井点与井口高程控制点

1、基本概念：

近井点和井口高程基点是矿山测量的基准点。

2、近井点和井口高程基点布设要求：

（1）近井点和井口高程基点的基本要求是：

尽可能埋设在便于观测、保存和不受开采影响的地点；

近井点至井口的连测导线边数应不超过三个；

高程基点不少于两个（近井点都可以作为高程基点）。

（2）重要井巷工程测量要求：

尽可能使各进井点位于同一个平面控制网中，并使相邻井口的近井点构成控制网中的一条边或力求间隔的边数最少。

（3）井口高程基点的高程精度应满足两相邻井口间进行主要巷道贯通的要求，即井口高程基点的高程测量，应按四等水准测量的精度要求测设。

（4）近井点和井口水准基点标石的埋设深度，在无冻土地区应不小于0.6m，在冻土地区盘石顶面与冻结线之间的高度应不小于0.3m。

为使近井点和井口水准基点免受损坏，在点的周围宜设置保护桩和栅栏或刺网。

在标石上方宜堆放高度不小于0.5m的碎石。

1G411012矿业工程施工测量主要工作内容与要求

一、地面施工控制测量的基本方法

（一）平面控制方法：

1、平面控制网的形式和选择

（1）地面施工平面控制网经常采用的形式有三角网、GPS网（井下不能用）、导线网、建筑基线或建筑方格网。

选择平面控制网的形式，应根据建筑总平面图、建筑场地的大小、地形、施工方案等因素进行综合考虑。

对于地形起伏较大的山区或丘陵地区，常用三角测量、边角测量或GPS方法建立控制网；

对于地形平坦而通视比较困难的地区，则可采用导线网或GPS网；

对于地面平坦而简单的小型建筑场地，常布置一条或几条建筑基线，组成简单的图形并作为施工放样的依据；

而对于地势平坦、建筑物众多且分布比较规则和密集的工业场地，一般采用建筑方格网。

（2）厂房控制网的建立方法包括基线法（中小厂房用）和主轴线法（大型车间用）。

2、高程控制方法：

（1）高程控制网要求有足够的密度的水准点；

施工期间应保持高程点位置稳定，当场地面积较大时，高程控制网可按首级网和加密网两级布设，相应的水准点称为基本水准点和施工水准点。

（2）基本水准点：

在一般建筑场地上，通常埋设三个基本水准点，将其布设成闭合水准路线，并按城市四等水准测量要求进行施测。

对用于连续性生产车间、地下管道等场所的基本水准点，则需按三等水准测量的要求进行施测。

（3）施工水准点：

施工水准点用来直接测定建（构）筑物的高程。

为了测设方便和减少误差，施工水准点应靠近建（构）筑物。

二、井下控制测量方法和要求

1、井下测量工作的特点和基本方法

（1）井下平面控制均以导线的形式沿巷道布设。

（2）以前井下导线多用“经纬仪一钢尺导线”方法，现在已有“光电测距导线”、“全站仪导线”和“陀螺定向一光电测距导线”等方法。

2、井下平面控制测量：

井下平面控制分为基本控制和采区控制两类，都应敷设成闭（附）合导线或复测支导线。

3、井下高程控制测量

主要水平巷道采用水准测量方法；

其他巷道采用水准测量方法或三角高程测量方法敷设。

4、测点的设置

（1）导线点：

井下导线点分永久点和临时点两种。

一般每隔300-500m设置一组，每组至少三个相邻点。

（2）高程点：

可用永久导线作为高程点，高程点一般每隔300-500m设置一组，每组至少由三个高程点组成，两高程点间距离以30-80m为宜。

导线测点和高程点均应编号，并标记在点的附近。

三、矿井贯通工程测量

1、基本知识

1）井巷贯通测量的分类：

井巷贯通一般分为一井内巷道贯通、两井之间的巷道贯通和立井贯通三种类型。

2）井巷贯通测量的几何要素

井巷贯通的几何关系包括井巷中心线坐标方位角、腰线倾角（坡度）（二者是影响贯通质量的主要因素）、贯通距离等。

2、贯通测量的技术要求

（1）进行重要的贯通测量前，须编制贯通测量设计书，其内容包括：

1）进行井巷贯通点的误差预计。

2）按设计要求制定测量方案，选择测量仪器和工具，确定观测方法及限差要求。

3）绘制贯通测量导线设计图，比例尺应不小于1：

2000。

重要贯通测量设计书应报矿务局（矿建公司或基建公司）审批。

（2）贯通测量导线的最后几个（不少于三个）测站必须牢固。

最后一次标定贯通方向时，两个相向工作面间的距离不得小于50m。

（3）贯通工程两工作面间的距离在岩巷中剩下15〜20m、煤巷中剩下20〜30m（快速掘进应于贯通前两天）时，测量负责人应以书面报告矿（井）技术负责人，并通知安全检查和施工区、队等有关部门。

3、贯通测量偏差

对施工工程最后形成的质量有重要影响的贯通测量偏差，通常称为贯通的重要方向偏差。

巷道的上下、左右偏差，立井平面位置偏差均为重要方向偏差。

四、矿井施工测量

1、井口标定：

井筒十字中线点的位置应在建井初期完成。

立井井筒十字中线点在井筒每侧均不得少于三个（没有提升设备的井筒可以少设）。

点间距离一般应不小于20m，离井口边缘最近的十字中线点距井筒以不小于15m为宜，用沉井、冻结法施工时应不小于30m。

部分十字中线点可设在墙上或其他建筑物上。

当主中心线在井口与绞车房之间不能设置三个点时，可以少设，但须在绞车房后面再设三个，其中至少应有一个能瞄视井架天轮平台。

2、立井施工的一般性测量工作

1）圆形井筒施工，应悬挂井筒中心垂线作为掘砌的依据。

悬挂的垂球重量应符合规定；

垂挂钢丝必须安全、不得有影响铅垂的缺陷。

垂球的质量≥30kg，悬挂钢丝绳的安全系数≥2倍。

2）当采用激光投点仪指示立井井筒掘砌方向时，应经常对仪器进行检查，并每隔100m用挂垂线等方法对光束进行一次检查和校正（不许超过300m）。

3、特殊凿井的测量：

（1）冻结法施工时，应在地表标定冻结孔、温度检查孔、水文检查孔及声波或超声波检查孔的位置，标定结果与设计相比不得大于±

20mm。

（2）冻结孔每钻进10-50m要用陀螺测斜仪对冻结孔进行一次偏斜测量，孔深小于150m时，可采用经纬仪灯光测斜或测斜仪测斜。

4、巷道掘砌施工测量

1）主要巷道中线应用经纬仪标定，主要运输巷道腰线应用水准仪、经纬仪或连通管水准器标定。

2）中线点应成组设置。

腰线点可成组设置也可每30〜40m设置一个，腰线距巷道底板（轨面）的高度在同一矿井中宜为定值。

成组设置中、腰线点时，每组均不得少于三个（对），点间距离以不小于2m为宜。

最前面的一个中、腰线点至掘进工作面的距离，一般应不超过30-40m。

3）用激光指向仪指示巷道掘进方向时，应遵守下列规定：

（1）激光指向仪的设置位置和光束方向，应根据经纬仪和水准仪标定的中、腰线点确定。

所用的中、腰线点一般应不少于三个，点间距离以大于30m为宜。

（2）仪器的设置必须安全牢靠，仪器至掘进工作面的距离应不小于70m。

在使用过程中要加强管理，每次使用前应检查激光光束，使其正确指示巷道掘进方向。

4）巷道每掘进100m，应至少对中、腰线点进行一次检查测量，并根据检查测量结果调整中、腰线。

1G411013测量仪器的使用方法

一、测量仪器和一般使用方法

常用测量仪器：

常用测量仪器通常指经纬仪（测量水平角和垂直角）、水准仪（测量两点之间的高差）、钢尺、光电测距仪（测量两点之间的距离）及全站仪等。

1G411021矿业工程的工程地质条件分析与评价

一、土的分类

1、岩石

土工中的岩石一般按照坚硬程度（硬质、软质、极软岩）或岩体的完整程度（完整、较完整、较破碎、破碎、极破碎岩体）进行分类。

2、碎石土和砂土按颗粒级配分类。

3、黏性土

黏性土按塑性指数可分为黏土和粉质黏土。

二、土的物理性能指标和工程性质

（一）土的基本物理性质指标

土的基本物理性质指标表：

见表1G411021-2。

P14

（二）黏性土的状态指标

1、土的塑性指数（Ip）

土的塑性指数是土体液限和塑限的差值（用无百分符号的百分数表示）。

塑性指数越大，表示土处于塑性状态的含水量范围越大。

一般，土颗粒能结合的水越多（如，细颗粒黏土成分多），塑性指数越大。

2、土的液性指数（IL）

土的液性指数是指黏性土的天然含水量和土的塑限的差值与塑性指数之比。

液性指数IL在0--1之间。

液性指数越大，则土中天然含水量越高，土质越软。

（三）土的工程性质

1、土的可松性：

KP＞KP’＞1，KP为最初可松系数，KP’为最终可松系数。

2、土的压缩性和地基变形

土体在附加荷载作用下，或松土经回填后压实，均会使土体压缩，土的这种性质称为土的压缩性，压缩性一般用压缩系数表示。

可以利用土的压缩系数计算地基上的附加荷载所引起的基础最终沉降变形。

3、土的休止角

无黏性土的休止角是指其在自然堆积状态下的坡角，也即土体可以自稳的坡度。

三、土的抗剪强度

1、土的抗剪强度是评价地基承载力、边坡稳定性、计算土压力的重要指标。

2、抗剪强度计算（P15）

3、影响土体抗剪强度的因素：

（1）无粘性土的孔隙比影响

　　紧砂的初始孔隙比小，颗粒间排列紧密，内摩擦角值较大。

松砂内摩擦角近于休止角，其强度曲线随压缩变形增加而趋于增大。

（2）有效应力影响：

排水条件影响土体的抗剪强度。

（3）土体的固结影响：

正常固结的黏性土在受剪过程中的特性类似于松砂；

超固结土类似紧砂，有明显的峰值，最后呈应变软化型。

四、土压力

根据墙体的移动方向，土压力可以分为静止土压力、主动土压力和被动土压力。

其中，被动＞静止＞主动。

土压力性质、大小对基坑支护的作用性质和大小有重要影响，是边坡稳定的决定性因素。

五、岩石的基本力学性质与质量评价

（一）岩石基本力学性质

1、岩石的压缩变形与破坏特性

岩石是一种地质材料，完整的岩石有较高的承载能力。

一般岩石中含有大小不同的结构性缺陷（节理等）与裂隙，这是影响岩石变形和承载能力的重要因素。

岩石是一种脆性材料，破坏前的变形相对很小，破坏迅速，而且压、拉强度相差很大。

岩石的压缩变形伴随有裂隙开裂的过程，因此破裂声响不断，并最终形成断裂。

由于有裂隙张开，岩石在变形过程中有体积膨胀现象，它称为扩容。

围压（约束作用）对岩石性质有重要影响，随围压的提高，岩石的脆性减小、峰值强度和残余强度提高。

岩石在断裂的瞬间，其压缩过程中所积蓄的能量会突然释放，造成岩石爆裂和冲击荷载，这是地下岩爆等突发性灾害的基本原因。

2、岩石破坏与岩石承载能力

岩石断裂强度破坏后剩下有残余强度。

围压和约束作用对残余强度的髙低有重要关系，对破坏面（或节理面）的约束，可以保持岩体具有一定的承载能力，因此充分利用岩石承载能力是地下岩石工程的重要原则。

（二）节理的影响和岩体力学特性

岩体内存在有节理面（弱面）是影响岩体力学性质的重要因素。

节理面的影响因素包括节理面本身的（强度、变形、结构形式等）性质、节理面的分布（密度和朝向）等因素决定。

（三）岩石质量评价

1.岩石质量评价的作用

地下工程稳定与岩石强度、节理裂隙的发育情况、地下水影响等很多因素有关。

2.岩石质量评价的一些重要参数和方法

（1）岩石单轴抗压强度和普氏系数

普氏系数由俄国人普氏提出，全称为岩石坚固性系数，其实质还是岩石单轴抗压强度。

f=Rc/10（f=4—6,中等硬度岩石；

f＞6,硬岩；

f＜3,较软岩；

f＜1,极软岩）

（2）岩石完整性系数：

KV＞1

（3）岩石质量参数：

主要是岩石单轴抗压强度，也可采用点荷载试验值、围岩纵波速、岩体完整性系数等参数。

（4）工程条件:

工程条件适用指标包括岩体强度应力比、硐室跨度尺寸及其稳定时间（无冒落、片帮、掉块等）长短等，三个指标评价结论不一致时，应以较低的指标为准。

1G411022地质构造及其对矿山工程影响

一、岩石分类及其特性

岩石按其成因分为三大类别：

沉积岩、岩浆岩和变质岩。

二、地层赋存特点与地质构造的主要形式

（一）岩层产状

地层产状指岩层的空间几何关系，其主要参数有：

1、走向：

倾斜岩层面与水平面的交线，构成岩层走向线方向。

2、倾向：

通常指岩层倾斜向下且与走向正交的方向，用其在水平面上投影所指的方向表示。

3、倾角：

岩层层面与水平面的交角。

（二）地质构造主要形式

1、地质构造形式

（1）单斜构造：

在一定范围内岩层或矿体大致向一个方向倾斜的构造形态。

（2）褶皱构造：

岩层或矿体受水平挤压后弯曲，但仍保持连续性的构造形态。

（3）断裂构造：

岩层或矿体受力后产生断裂，失去连续性和完整性的构造形态。

断裂面两侧岩层或矿体没有明显位移的叫裂隙，断裂面两侧岩层或矿体发生明显位移的叫断层。

2、断层基本知识

（1）断层的要素：

断层面和断层线，交面线，断盘，断距和落差，断层的走向、倾向和倾角。

（2）断层的分类：

按断层上下盘相对移动的方向的分类：

1）正断层：

上盘相对下降，下盘相对上升的断层。

2）逆断层：

上盘相对上升，下盘相对下降的断层。

3）平推断层：

两盘沿近直立的断层面作水平移动的断层。

根据断层走向与岩层走向的关系分类：

1）走向断层断层走向与岩层走向平行的断层。

2）倾向断层断层走向与岩层走向垂直的断层。

3）斜交断层断层走向与岩层走向斜交的断层。

三、原岩应力概念及其在矿山工程中的地位

（一）原岩应力在矿山工程中的地位

原岩应力是指地下未受扰动的原始应力分布状态。

原岩应力的主要组成部分是自重应力和构造应力。

构造应力＞自重应力。

原岩应力是引起地下结构荷载的根本因素。

支护荷载的大小直接与原岩应力有关。

（二）构造应力特点

构造应力一般以水平应力为主；

由于有构造应力存在，原岩应力的水平侧应力系数λ往往变得大于1。

构造应力虽然分布是局域性的，但因为其作用大，往往是造成岩层和矿山井巷工程严重破坏的主要原因。

断层可能导通水，并泄露有毒有害气体；

采取的措施包括：

打超前钻探孔来探水、探有毒有害气体；

加强支护；

超前支护。

（三）地质构造对矿山工程的影响

1.构造应力的基本分析方法

（1）褶曲：

褶曲的主作用方向和褶曲轴垂直P20

2.地质构造对采矿系统及巷道布置的影响

（1）断层的影响

断层将原完整的矿床、矿体或煤田、煤层分为若干断块，给矿井掘进、运输、巷道维护及开采带来许多困难。

断层附近岩石一般较破碎，支护往往困难；

含水层或地表被断层导通时，地下水或地面水就容易通过断层涌入井下，造成矿井浦水量增大和突水危险。

井田内存在大断层，必然增加岩石巷道的工程量；

我国许多矿井常以大断层为井田边界；

中小型断层往往限制采区或盘区的划分，影响巷道布置，增加巷道掘进工程量，影响机械化设备充分发挥作用和高效开采；

断层两侧还往往要保留矿柱，增加了矿体损失。

（2）褶曲的影响

褶曲轴部顶板压力常有增大现象，巷道容易变形，难于维护，该处开采需加强支护；

煤矿向斜轴部是煤矿瓦斯突出的危险区域；

一般情况下，井田内的阶段或水平运输大巷、总回风巷沿走向布置，褶曲会使沿层布置的巷道发生弯曲。

1G411023矿山地质图的读图方法

—、矿图的绘制和要求

2、矿图坐标和坐标网格

1）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。

2）矿图坐标网格：

在水平投影图上与坐标轴平行的方格网线，称为坐标网格。

网格间距一般为10cm。

3）矿图比例：

矿图常用的比例为1:

10000，1:

5000，1:

2000，1:

50。

二、矿图的读法

地层结构和地质构造的表示方法

1、岩（矿）层产状表示

岩（矿）层的走向即岩（矿）层底板等高线的延伸方向，岩（矿）层的倾向是垂直于岩（矿）层底板等高线由高指向低的方向；

岩（矿）层的倾角则需要通过计算岩（矿）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。

等高线发生弯曲表示矿体走向发生变化。

等高线密集程度发生变化，表示矿体倾角发生变化。

等高线密集度变大，表示矿体倾角变大。

2、部分地质构造的表示

岩层底板等高线弯曲，说明有褶曲构造；

岩层底板等高线出现中断或错开，可能由于陷落柱、断层等地质构造；

正断层表现为等高线缺失；

逆断层表现为等高线重叠，重叠部分为上下盘同一层岩体的重叠区。

1G412011水泥性能及使用要求

—、水泥的基本组成

水泥是由水泥熟料、石膏和混合材磨细而成的一种水硬性胶凝材料。

水泥性能主要取决水泥熟料的组成与质量；

混合材有提高水泥产量、降低水泥强度等级、减少水化热、改善水泥性能等作用。

二、水泥品种及其技术性质

水泥按用途及其性能可分为：

1、通用水泥：

以硅酸盐水泥熟料为主要组分的一类水泥。

主要有：

硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥；

2、专用水泥：

指有专门用途的水泥，如G级油井水泥、道路硅酸盐水泥等；

3、特性水泥：

指某种性能比较突出的水泥，如快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥等。

三、水泥的主要性能指标

与水泥有关的性能指标包括细度、凝结时间、体积安定性、强度和水化热等方面。

（一）细度

水泥颗粒粒径愈细，收缩性越大，水化愈快，其早期强度和后期强度都较高。

（二）凝结时间

凝结时间分初凝和终凝。

为满足水泥的施工要求，水泥初凝时间不宜过短（＞45min）；

当施工完毕则要求尽快硬化并具有强度，故终凝时间不宜太长（＜6.5h）；

其中喷射混凝土初凝时间＜5min、终凝时间＜10min；

初凝时间不符合规定的水泥属于废品，终凝时间不合格的是不合格品。

（三）体积安定性

体积安定性是指水泥净浆硬化后的体积变形的均匀适度性。

水泥体积安定性不良的原因，一般是由于熟料中存在游离氧化钙和氧化镁或掺入石膏过量而造成的。

工程中不得使用体积安定性不合格的水泥。

（四）强度

水泥强度是指其按照标准试验和标准养护后所测得的强度。

水泥的强度等级分为32.5级、42.5级、52.5级、62.5级等几种。

42.5级水泥的28d抗压强度应不小于42.5MPa。

（五）水化热

水化热对冬季施工有益，可促进水泥的水化进程。

四、矿山条件对水泥品种的要求

由于矿山混凝土工程包含地面和井下，工程所处环境条件较复杂，因此，应根据具体情况选择合适的水泥品种。

选择水泥品种时可参考表1G412011-2。

P25

1G412012混凝土的性能和技术要求

一、混凝土的基本组成与性能要求

（一）普通混凝土（简称混凝土）基本成分的性能要求

混凝土的胶结成分主要是水泥，也可采用石膏等无机材料或沥青、聚合物等有机材料；

骨料以砂、石子为主。

1、骨料

1）级配与粒径

良好的骨料级配是控制混凝土质量、便于施工又节省水泥的重要条件。

骨料的级配反映其不同粒径颗粒所占比例的分布情况。

级配良好的骨料，其粒径的分布呈一定分散程度，使较小粒径骨料充填到大颗粒间的空隙中，可节省水泥用量。

砂按0.630mm筛孔累计筛余量可分为三个级配区。

配制混凝土时宜优先选用Ⅱ区砂，其强度等级C30-C60及有抗冻、抗渗等；

Ⅰ区宜用于强度等级大于C60的混凝土，Ⅲ区宜用等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。

泵送混凝土宜用中砂。

石子有最大粒径的要求。

粒径偏大可以节省水泥，但会使混凝土结构不均匀并引起施工困难。

规范规定，石子的最大粒径不得超过最小结构断面的1/4（除实心板有不得超过1/2且不大于50mm的要求以外），同时不得超过钢筋最小间距的3/4。

喷射混凝土中石子粒径＜2