最新5第五章巷道掘进测量汇总.docx

最新5第五章巷道掘进测量汇总.docx

《最新5第五章巷道掘进测量汇总.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新5第五章巷道掘进测量汇总.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

最新5第五章巷道掘进测量汇总

5第五章巷道掘进测量

第六章巷道施工测量

教学目的意义：

让学生了解并掌握巷道中线腰线的标定方法

教学重点：

直线巷道中线的标定

教学难点：

曲线巷道中腰线的标定

第一节概述

在井巷开拓和采矿工程设计时,对巷道的起点、终点、方向、坡度、断面规格等几何要素，都有明确的规定和要求。

巷道施工时的测量工作，就是根据设计要求，将其标定在实地上，其中主要的测量工作就是给出巷道的中线和腰线。

中线是巷道在水平面内的方向线，通常标设在巷道顶板上，用于指示巷道的掘时方向。

巷道腰线是巷道在竖直面内的方向线，标设在巷道帮上，用于控制巷道掘进时的坡度。

同一矿井的腰线高于轨面设计高程应为一个定值，例如1m或1.5m。

巷道施工测量是生产矿井的日常测量工作。

它是在井下平面控制测量和高程控制测量的基础上进行的，而且直接与生产联系，所以在施工测量之前，应该认真、仔细审阅设计图纸，了解巷道的性质和用途，弄清新老巷道的几何关系，以及设计巷道周围的地质条件、水、火、瓦斯、采空区等情况。

必要时，应该用解析法或图解法检查设计要素，然后才能到现场进行标定。

在巷道掘进过程中，应及时给出中、腰线，随时检查并填绘矿图。

巷道施工测量直接关系着采矿工程的质量，关系到施工人员及矿井的安全，矿山测量人员必须认真、及时、细心地配合施工部门进行工作。

为了提高经济效益，实施科学管理，原煤炭部生产司1983年制定的《煤矿地质、测量若干规定》中指出，测量人员“具有施工生产和技术管理的双重职能”。

明确了矿山测量人员在生产中的参谋、指导、保证、监督等作用。

所以测量人员在施工测量中不仅要给出中、腰线，而且要监督、检查、验收施工巷道的质量，丈量各类巷道的掘进进尺，并填表上报。

根据采矿企业的要求，填报进尺可以是月末、半月末、或旬末。

对各种原因造成的无效进尺和返工浪费，以及由设计或管理不善造成的呆滞巷道、报废巷道等等，均应实事求是地丈量和统计，然后填表上报，这些均是反映一个采矿企业的管理水平和技术工作优劣的重要标志。

第二节直线巷道中线的标定

图1中，虚线表示将要开拓的直线巷道，AB为设计中线，A为中线上一点，并位于导线边S45上。

图1图2

一、直线巷道开切点及中线的初步标定

初步标定直线巷道的中线，一般用挂罗盘仪、皮尺、测绳等工具进行，标定步骤如下：

1．用图解法确定标定数据

（1）用量角器和三棱尺在设计图纸上量取AB的坐标方位角和距离S4A、SA5。

（2）根据AB直线巷道的设计方位角和坐标磁偏角计算出AB的磁方位角。

2．现场标定

（1）用皮尺从点4沿边长45量出距离S4A，定出A点，并丈量SA5作为检核。

（2）在A点挂测绳，另一端至开切帮，将挂罗盘仪的N端（零读数端）朝着开切帮方向悬挂罗盘仪（图2）。

（3）左右移动开切帮一端的测绳，使罗盘静止后的指北针对准AB的磁方位角值。

这时，罗盘的N端方向即为新开巷道的中线方向，如图1中的A

即为开切巷道的中线方向。

（4）固定测绳A

，并在

A的延长线上，标出b´、

´等点，如图1所示。

（5）用灰浆或油漆沿

´b´A

划出中线。

二、直线巷道中线的精确标定

新开直线巷道掘进了4~8m以后，应精确给出中线，一般用经纬仪、钢尺等

工具进行，标定步骤如下：

1．用解析法确定标定数据

（1）根据设计巷道中线的坐标方位角

与原巷道中4－5边的坐标方位角

，计算出水平夹角β（见图1）。

（2）根据设计巷道的起点坐标xA、yA与4、5点的坐标，用坐标反算公式分别计算出边长S4A、SAB。

2．现场标定

（1）在4点安置经纬仪，瞄准5点，使望远镜置于水平位置，用钢尺量出S4A、定出A点，并丈量SA5，作为校核。

（2）在A点安置经纬仪，用正倒镜给出角

。

图3

这时，由于测量误差影响，正镜时给出的点2´和倒镜时给出的点2"往往不会重合。

取2´2"连线的中点2作为中线点（图3）。

（3）用测回法或复测法重新检测角

，以避免发生错误。

（4）瞄准2点，在A2方向上再设一点1，得到A、1、2三点，即一组中线点，以此作为巷道掘进方向。

（5）用测绳连接A、1、2三点，用油漆或灰浆在顶板上划出中线。

三、巷道中线的延长与使用

在巷道掘进过程中，巷道每掘30~40m，就要延设一组中线点。

为了保证巷道的掘进质量，测量人员应不断把中线向掘进工作面延长。

目前，在巷道掘进过程中，通常采用瞄线法和拉线法延长中线。

1．瞄线法

如图4所示，在中线点1、2、3上挂垂球线，一人站在垂球点1的后面，用矿灯照亮三根垂球线，并在中线延长线上设置新的中线点4，系上垂球，沿1、2、3、4方向用

眼睛瞄视，反复检查，使四根垂球线重合，即可定出4点。

施工人员需要知道中线在掘进工作面上的具体位置时，可以在工作面上移动矿灯（见图4），用眼睛瞄视，当四根垂球线重合时矿灯的位置就是中线在掘进工作面上的位置。

图4瞄线法图5拉线法

2．拉线法

如图5所示，将测绳的一端系于1点上，另一端拉向工作面，使测绳与2、3点的垂球线相切；沿此方向在顶板上设置新的中线4，只要使其垂球线也与测绳相切既可。

这时测绳一端在工作面的位置即为巷道中线位置。

第三节：

曲线巷道中线的标定

井下巷道的转弯部分，一般都用圆曲线连接。

曲线巷道的起点、终点、曲线半径R和圆心角

的大小，在设计图上都有规定。

因为曲线巷道的中心线是弯曲的，不能象直线巷道那样直接标定出来，只能用弦线来代替圆曲线指示巷道的掘进方向。

所以，曲线巷道中线的标定应先计算标定数据，然后，到井下进行标定。

一、标定数据（要素）计算

如图6所示，A为曲线巷道的起点，B为终点，半径为R，圆心角为

。

现用

段相等的弦线来代替圆弧中心线。

从平面几何知道，圆弧分的段数越多，折线越接近曲线，但测量工作量也越大。

反之，弦越少，弦线就与弧线相差越大。

除此之外，弦线长短还与曲线半径、圆心角以及巷道的宽度、车速、车长等有关。

设计弦线长度时应特别注意保证通视。

一般说来，当曲线巷道的圆心角在45°~90°时，分2~3段弦；当曲线巷道的圆心角在90°~180°时，分4~6段弦。

若将图6中的圆弧中心线分成

等分，弦长用

表示，由图可知

=2Rsin

从上图还可以看出，起点和终点的转角为

180°-

中间各转折点出的转角为

180°-

上述β角是由A向B标定的左转折角。

如果从A向B标定右转折角时，那么式中的减号应变成加号。

[例]设中心角

=90°，R=12m,若三等分中心角，既

=3。

每弦所对中心角为

=30°

弦长为

=2Rsin

=2×12×sin15°=6.213m

转角为

180°-

=180°－15°=165°

180°-

=180°－30°=150°

标定曲线巷道的中线，有时会遇到圆心角不便于等分的情况，例如巷道转弯时，设计图上圆心角为75°45´就不便于等分，这时，可按下面例子计算标定要素。

设圆曲线巷道的圆心角

，将圆心角分为30°、30°、15°45´三个小角（不等分圆心角），求标定数据。

解三个小角所对的弦长分别为

转向角分别为

图6图7

二、实地标定

如图7所示，当巷道从直线巷道掘进到曲线起点位置A后，先标定出该点，在A点安置经纬仪，后视中线点M，转动望远镜给出

角，即得出A1方向；倒转望远镜，在顶板上标出1´点。

用1´A方向指示A—1段掘进方向。

继续掘进到1点位置后，再置经纬仪于A点，再次给出A—1方向，用钢尺量取弦

，并标出1点，然后将仪器安置于1点，后视A点转角β1给出1—2方向，再倒镜于顶板上标出2´点，用2´1方向批示1—2段的掘进。

余类推，直至B点，然后在B点安置经纬仪，转

角，给出直线巷道方向。

三、用图解法确定边距

曲线巷道是根据弦线方向掘进的，弦线到巷道两帮的距离是变化的。

为了掌握掘时巷道两帮的弯曲程度，通常绘制曲线巷道的大样图，比例尺为1：

50或1：

100，图上绘出巷道两帮与弦线的相对位置，然后在图上量出弦线到巷道两帮的边距。

确定边距的方法有半径法与垂线法两种。

垂线法当弯道部分砌璇时，采用垂线法绘制边距大样图9。

绘制的方法是沿弦线每隔1m作弦的垂线，然后从图上量取弦到巷道两帮的边距，并将数值注在图上，以便施工。

半径法当弯道部分采用金属、水泥或木支架支护时，需要沿半径方向绘制边距大样图，如图8所示。

边距沿半径方向量取，并计算出内、外帮棚腿间距d内和d外，使棚子按设计架在半径方向上。

由图10—8可以看出，内、外棚腿间距可由下式计算：

图8半径法与垂线法图9棚间距

d内=d－

d外=d＋

d—设计的棚间距；

D—巷道净宽；

R—曲线巷道设计半径。

第四节巷道腰线的标定

巷道的坡度和倾角是用腰线来控制的,标定巷道腰线的测点称为腰线点,腰线点成组设置，每三个为一组,点间距不得少于2m,腰线点离掘进工作面的距离不得超过30~40m,标定在巷道的一帮或两帮上,若干个腰线点连成的直线即为巷道的坡度线,又称腰线,用其指示掘进巷道在竖直面内的方向。

根据巷道的性质和用途不同,腰线的标定可采用不同的仪器和方法。

次要巷道一般用半圆仪标定腰线；倾角小于８°的主要巷道，用水准仪或连通管标定腰线，倾角大于８°的主要巷道则用经纬仪标定腰线。

对于新开巷道，开口子时可以用半圆仪标定腰线，但巷道掘进４～８m后，应按上述要求用相应的仪器重新标定。

现将各种标定方法分述如下：

一、半圆仪标定腰线

1．用半圆仪标定倾斜巷道腰线

如图１０所示，1点为新开斜巷的起点，称起坡点。

1点高程H1由设计给出，HA为已知点A高程，从图可知

在A点悬挂垂球，自A点向下量

，得到

点，过

点拉一条水平线11´，使１点位于新开巷道的一帮上，挂上半圆仪，此时半圆仪上读数应为０°。

将1点固定在巷道帮上，在1点系上测绳，沿巷道同侧拉向掘进方向，在帮上选定一点２，拉直测绳，悬挂半圆仪，上下移动测绳，使半圆仪的读数等于巷道的设计倾角δ，此时固定2点，连接1、2点，用灰浆或油漆在巷道帮上划出腰线。

图10

2．用半圆仪标定水平巷道的腰线

在倾角小于８°的次要巷道中，可用半圆仪标定腰线，如图11所示，1点为已有腰线点，2点为将要标定的腰线点。

首先将测绳的一端系于1点上，靠近巷道同一帮壁拉直测绳，悬挂半圆仪，另一端上下移动，当半圆仪读数为0°时得2´´点。

此时１—２´间测绳处于水平位置。

用皮尺丈量1点至2´点的平距S12´，再根据巷道设计坡度i，算出腰线点2与2´点的高差Δh，用下式计算：

Δh=

·S12´

图11半圆仪标平巷腰线求得Δh之后，用小钢卷尺由2‘点垂直向上量取Δh值，便得到腰线点2的位置。

连接1、2两点，用灰浆或油漆在巷道帮壁

上划出腰线。

应当指出的是，如果巷道的坡度为负值，则应由2’点垂直向下量取Δh值。

一、水准仪标定腰线

倾角小于8°的主要巷道，一般用水准仪标定巷道腰线。

水准仪的作用是给出一条水平视线。

在图10—12中，设A为已有腰线点，

巷道设计坡度为i，要求标定出巷道同

一帮壁上的腰线点B。

标定步骤如下：

图12

（1）将水准仪安置在A、

（2）B之间的适当位置，后视A处巷道帮壁，画一水平记号

A´。

并量取A´A的铅垂距离a。

（2）前视B处巷道，在帮壁画一水平记号B´。

这时，A´B´为水平线，用尺子量出A´B´的水平距离。

按下式计算A、B两点间的高差：

ΔhAB=

·SA´B´

（3）从B´铅直向下量了

值，得到一条与A´B´平行的水平线AB"（图12）。

然后从B’’向上量出ΔhAB，得到新设腰线点B。

A和B的连线即为腰线，并用油漆或灰浆划出。

另外，可按b=

－ΔhAB计算出b值，从B´点向下量出b值，得到新设腰线点B。

在第三步骤中，若坡度为负值，则应从B"点向下量出ΔhAB。

.

用水准仪给腰线虽然很简单，但容易出错误，放线时，特别注意前、后视点上应该向上量或向下量的值是多少。

二、用经纬仪标定腰线

在主要倾斜巷道中，通常采用经纬仪标定腰线，其方法较多，这里只介绍三种。

1．利用中线点标定腰线

图13为巷道横断图，b为巷道纵断面图。

标定方法如下：

1）在中线点1安置仪器，量取仪高

。

2）使竖盘读数为巷道的设计倾角δ，此时的望远镜视线方向与腰线平行。

然后瞄准掘进方向已标定的中线点2、3、4的垂球线，分别作临时记号，得到２"３"４"。

倒镜再测一次倾角δ作为检查

（3）由下式计算K值

K=H1－（H´1+h）－

式中H1——1点处的高程；

H´１——1点处轨面设计高程；

——仪器高；

h——轨面到腰线点的铅垂距离。

（4）由中线点的记号2´、3´、4´分别向下量K值，得到的２"３"４"即为所求的腰线点。

（5）用半圆仪分别从腰线点拉一条垂直中线的水平线到两帮上。

（6）用测绳连接帮壁上的２"３"４"点，并用石灰浆或油漆沿测绳划出腰线。

图13图14

2.用伪倾角标定腰线

从图14可知，如果AB为倾斜巷道中线方向，巷道的真倾角为δ，BC垂直于AB，C点在巷道左帮上，与B点同高，那末，水平距离AC´大于AB´，则AC的倾角δ´（巷道伪倾角）小于AB倾角δ。

δ‘可如下计算：

AC´·tanδ´=AB’×tanδ

tanδ‘=

×tanδ

cos=

∴tanδ‘=cosβ×tanδ

式中β角为AB与AC的水平夹角，该角用经纬仪测得；δ为设计巷道的真倾角。

为了方便使用，将水平角、真倾角、伪倾角三者之间的关系编制成表。

标定时，以水平角β为引数。

从表中直接查得伪倾角δ´，亦可用电子计算器迅速算出δ´。

图15

为巷道纵断面图。

b为巷道平面图。

用伪倾角标定腰线的方法如下：

（1）在B点下安置仪器，测出B至中线点A及原腰线点1之间的水平夹角β1（图15b）。

（2）根据水平角β1和真倾角δ1，按式计算得伪倾角δ1´。

（3）瞄准1点，固定水平度盘，上下移动望远镜，使竖盘读数为δ1´，在巷道帮上作记号1´，用小钢卷尺量出1´到腰线点1的铅垂距离K（图15

）。

（4）转动照准部，瞄准新设的中线点C，然后松开照准部瞄准在巷道帮上拟设腰线点处，测出β2角（图15b）。

（5）根据水平角β2和真倾角δ2，计算得伪倾角δ2´。

（6）望远镜照准部拟设腰线处，并使竖盘读数为δ2´，在巷道帮上作记号2´，用小钢卷尺从2´向上量出距离K，即得到新标定的腰线点2。

（7）用测绳连接1、2两点，用灰浆或油漆沿测绳划出腰线。

图15a图15b

3．靠近巷道一帮标定腰线

将经纬仪安置在靠近巷道一帮处标定腰线时，其伪倾角δ´与巷道的真倾角δ相差很小，可以直接用真倾角标定巷道腰线。

图16a为标定时的巷道横断面图，图b为标定时的巷道纵断面图，标定方法如下：

（1）将仪器安置在已设腰线点1、2、3的后面，并靠近巷道一帮（图16）。

（2）使竖盘读数为巷道的设计倾角δ，然后，瞄准1、2、3上方，作标记1´、2´、3´;同时，沿视线方向在掘进工作面附近巷道帮上标定点4´、5´、6´。

图16

图16b

（3）用小钢卷尺分别向下量出1´、2´、3´点到1、2、3点的铅垂距离K，如图10—16b所示。

（4）用小钢卷尺分别从4´、5´、6´点向下量出铅垂距离K，得到4、5、6腰线点。

（5）以测绳连接两组腰线点，用灰浆或油漆沿测绳划出腰线。

三、平巷与斜巷连接处腰线的标定

如图17所示，平巷与斜巷连接处是巷道坡度变化的地方，腰线到这里要改变坡度。

巷道底板在竖起面上的转折点A称为巷道变坡点。

它的坐标或它与其它巷道的相互位置关系是由设计给定的。

在图17中，设平巷腰线到轨面（或底板）的距离为a，斜巷腰线到轨面（或底板）的法线距离也保持

，那么，在变坡点处，平巷腰线必须抬高Δh，才能得到斜巷腰线起坡点，或者自变坡点处向前（图17

）或向后（图17b）量取距离Δ

，得到斜巷腰

图17

图17b

线起坡点，由此标定出斜巷腰线。

Δh和Δ

值按下式计算

Δh=

－

=

（secδ－1）

Δ

=Δh·cotδ

标定时，测量人员首先应在平巷的中线点上标定出A点的位置，然后在A点垂直于巷道中线的两帮上标出平巷腰线点，再从平巷腰线点向上量取Δh（也可向前或向后量取Δ

），得到斜巷腰线起坡点位置。

斜巷掘时的最初10m，可以用半圆仪在帮上按δ角划出腰线的，主要巷道掘进到10m之后，就要用经纬仪从斜巷腰线起点开始，重新给出斜巷腰线。

第五节：

激光指向简介

近年来，由于巷道掘进速度加快，原有给中腰线的方法已不能满足施工需要，这样，激光技术被用于矿山建设中。

激光不仅有较高的亮度，而且具有良好的方向性和单色性。

在井下巷道掘进过程中，利用激光器可以发出一条可见的红色光束。

射程300～500m或更远。

激光束射在掘进工作面上，为一圆形光斑，光斑直径与射程有关。

当射程为300m时，光斑直径约为3cm。

如果将这种激光器组装成激光指向仪，悬挂在距掘进工作面约70m处的巷道顶板上，用经纬仪和水准仪控制光束的方向与坡度，那末，它就成了较为理想的给中腰线的仪器。

目前，有许多生产单位已采用防爆型激光指向仪给定平巷、斜巷的中腰线，有的矿为了方便工人使用，还在仪器中增加了自动控制设备，掘进人员到达工作面时，开启激光指向仪，到达工作面后，检查中腰线方向，并根据光斑位置布设炮眼，然后，仪器自动断电关闭，使用十分方便。

一、激光指向仪的构造简介

图18是我国江苏煤矿电器厂生产的JZB－1型激光指向仪的结构剖视图。

它是一种防爆型激光指向仪，主要由隔爆壳体、激光管和电源、望远镜以及悬挂和调节装置等组成。

这种仪器具有结构简单、调节方便，重量较轻等优点。

它利用氦氖气体激光器发光，

射程为500m，外形尺寸为：

长×宽×高=445×200×250mm，重量约为12kg。

图18图19

二、激光指向仪的安装和使用

激光指向仪给中腰线如图19所示。

，其安装方法如下：

（1）按《煤矿测量试行规程》要求，在距掘进工作面约70m处，选择安装仪器的位置。

一般应选在基岩坚硬的顶板上。

（2）按仪器托板螺丝孔的孔距，事先在顶板适当位置钻孔。

然后将锚杆放入孔中，校正尺寸，并灌注水泥，固定锚杆。

（3）待水泥凝固后，即可将指向仪悬挂在顶板上，如图19所示。

，

（4）用经纬仪给出巷道中线。

中线点不行少于3个，点间距不少于30m。

调节仪器，使激光束通过中线。

（5）用水准仪在中线的垂线上给出腰线，并作记号，腰线点不得少于3个，点间距不得少于30m，然后调节仪器，使激光束平行于巷道腰线。

反复校核激光束给出的巷道中、腰线，直至合乎要求时为止。

激光指向仪在使用过程中，为了防止仪器碰动而影响中、腰线位置，应经常检查激光束的方向和坡度，并根据检查情况随时调整。