第14章 矿山工程测量3.doc

第14章 地质勘探工程测量地质勘探是指采取地质点观察，地表揭露工程（剥土、槽探、井探等），钻探工程以及坑道探矿工程，配合物理探矿和化学探矿等手段，以获取矿区地质构造、矿体产状、矿石品位、物质组成成分及贮量等翔实可靠的地质资料，作为矿山建设与开采的依据。地质勘探工程测量主要是指配合地质勘探所进行的各项设计、测设、定测及各种专题图纸的编绘等工作。其主要任务是：（1）根据各级控制点位置、地形地质图，协助地质人员设计各种勘探工程位置。（2）根据设计资料将各项工程测设于实地。（3）勘探工程完成后，对工程的平面位置与高程进行定测。（4）与地质人员合作编绘各种专题地图。14.1 测设的基本知识测设是指根据测区已有控制点，将规划设计好的建筑物、构筑物的特征点以及勘探工程的实地位置测设出来，以便指导施工。包括点的平面位置及高程测设。14.1.1点的平面位置的测设点的平面位置的测设方法有直角坐标法、极坐标法、距离交会法、角度交会法等。其中极坐标法是最基本、最常用的方法。1.极坐标法如图13-1所示，A、B是地面已有控制点，其坐标分别为（）、（）。P点为拟建构筑物的一个特征点，其设计坐标为（），P点的测设步骤如下：（1）计算测设数据 （141）则 （142） （143）（2）在A点安置经纬仪，盘左瞄准B点，读取水平度盘读数。计算出瞄准P点时，水平度盘的应读数。转动照准部，使水平度盘读数等于。沿着视线方向量出AP=D，定出P点的初步位置P。（3）倒转望远镜，盘右位置瞄准B点，读取水平度盘读数。计算出瞄准P点时，水平度盘的应读数。转动照准部，使水平度盘读数等于。沿着视线方向在P附近定出P点。如果P、P不重合，则取两者的中点P。4）精密量取AP的距离，与设计距离D比较后，在AP方向加以改正。图14.1 极坐标法测设点的平面位置2.直角坐标法直角坐标法是极坐标法的一种特殊形式。一般建筑物的主轴线、勘探网的勘探线彼此垂直，采用直角坐标法计算与测设很方便。3.角度交会法此法又称方向线交会法。当待测设点远离控制点且不便量距对，采用此法较为适宜。根据已有控制点A、B以及欲测设点P的坐标，计算出夹角、。然后，在A点安置经纬仪测设水平角，定出AP方向。在B点安置经纬仪测设水平角，定出BP方向。AP、BP两方向线的交点即为P点的位置。图14.2 角度交会法测设点的平面位置4.距离交会法距离交会法是根据两段已知距离交会出点的平面位置。如建筑场地平坦，量距方便，且控制点离测设点又不超过整尺的长度时，用此法比较适宜。在施工中细部位置测设常用此法。根据A、B、P三点的坐标，反算出AP的边长D1和BP的边长D2，分别在A点和B点以D1和D2为半径划弧，两弧的交点即为P的位置。图14.3 距离交会法测设点的平面位置14.1.2测设设计高程和设计坡度1.测设设计高程测设由设计所给定的高程，是根据施工现场已有的水准点引测的。如图13-4，某场地的设计高程为，附近水准点A高程为。现要求把设计高程测设到B点木桩上。在B和水准点A之间安置水准仪，先在水准点上立尺，读取尺上读数，则视线高程，算出桩点尺上的应有读数为。然后在B点立尺，使尺身紧贴木桩一侧上下移动，直至水准仪水平视线在尺上的读数为时，紧靠尺底在木桩上划一道红线，此线就是设计高程为的位置。图14.4 高程测设2.测设设计坡度测设指定的坡度线，在道路、管道及巷道等工程上应用较广泛。根据设计坡度和AB两点间的水平距离计算出B点的高程，再用测设已知高程的方法，把B点的高程测设出来。在坡度线中间的各点即可用经纬仪的倾斜视线进行标定。若坡度不大也可用水准仪进行标定。如图13-5所示，在A点安置仪器，量取仪器高，在B点立尺，使望远镜横丝读数为。此时，望远镜视线与设计坡度平行。分别在细部点1、2的木桩上立尺，当尺上读数为时，尺底即为该点设计高程。图14.5 坡度测设14.1.3 圆曲线测设道路、巷道转弯处通常采用圆曲线与直线段连接，施工前应标定其中线位置。1.圆曲线主点的测设（1）主点测设元素的计算圆曲线要素计算，线路设计时通常给出交点JD坐标、圆弧半径R及圆心角，则切线长 （144）曲线长 （145）外矢距 （146）切曲差 （147）（2）主点的测设方法经纬仪安置与，望远镜后视方向，自点沿着视线方向量取切线长，打下曲线起点桩。转动望远镜前视方向，自点沿着视线方向量取切线长，打下曲线终点桩。以为零方向，测设水平角，沿着视线方向，打下曲线中点桩。图14.6 圆曲线要素2.圆曲线细部测设除了测设主点外，为了指导施工，通常还要在曲线上每隔一定间隔测设细部点。一般规定当R150m时，每隔20m测设一点；当150mR50m时，每隔10m测设一个点；当R50m时，每隔5m应测设一点。常用的方法有偏角法、切线支距法、弦线支距法等。这里仅介绍偏角法。（1）测设数据计算将整个圆弧平分为弧长等于的n等分，则偏角等于圆心角的一半。偏角 （148）弦长 （149）弦弧差 （1410）（2）放样在安置经纬仪，照准并置零。望远镜水平转动，沿着视线方向量出，标定出细部点1。继续转动照准部至，从点1起量出，与视线相交处定出点2。依此类推。图14.7 圆曲线细部测设14.2地质勘探工程测量14.2.1 钻探工程测量钻探工程是指采用钻探的方法查明矿区的地质构造、矿体的分布、产状、走向等，为矿体的储量计算，采掘工程设计等提供基础资料。1.勘探线的设计勘探线是一组与矿体走向基本垂直的直线。勘探线通常由地质人员根据普查和初查阶段已经掌握的资料，在矿区地形图上进行布设。勘探线、及钻孔均需统一进行编号。图14.8 勘探线布设 2.勘探线勘探网的测设首先依据附近已有控制点采用极坐标法将各条勘探线两端的基点测设于实地。然后在勘探线一端安置经纬仪定线，根据布孔间距采用钢尺量距标定各钻孔的位置。如受地形限制，钻孔位置也可适当移动一段距离，最后确定孔位，并设置木桩标志。3.定测钻探完毕封孔后(也可在钻探过程中进行)，将钻孔的实际位置测定出来。钻孔坐标的测定，可采用经纬仪交会法或极坐标法进行。孔口的高程，一股采用等外水准测量或三角高程测量方法测定。定测工作很重要。如果把钻孔位置定错，将直接影响到地质资料的正确性。如果把穿过透水层、封孔质量又不好的钻孔位置定错，在将来的巷道掘进中遇到这种钻孔时就可能导致严重的透水事故，故应特别生意。定测工作完成后，应根据实测坐标，将钻孔位置展绘在地形地质图上。14.2.2地质剖面测量地质剖面测量，通常是沿着给定的勘探线方向进行的。剖面测量的内容是测定此方向线上的剖面点(如钻孔、探井等勘探工程点以及地质点、地物点、地形特征点等)的点位，并依据钻探资料按比例尺展绘成地质剖面图。图14.9 地质剖面图（此图不行）习题1 A、B为控制点，已知：=643.82m，=677.11m, =1563120。待测设点P的坐标为=535.22m，=701.78m。试计算采用极坐标法测设P点的测设数据，绘测设示意图，简述测设过程。2已知水准点A的高程=20.355m若在B点处墙面上测设出高程分别为21.000m和23.000m的位置,设在A、B中间安置水准仪，后视A点水准尺得读数a=1.452m，问怎样测设才能在B处墙得到设计标高？请绘一略图表示。3设地面上A点高程已知为=32.785m,现要从A点沿AB方向修筑一条坡度为-2%道路,AB的水平距离为120m，每隔20m打一中间点桩。试述用经纬仪测设AB坡度线的作法，并绘一草图表示。4.某勘探工程需要布设一个钻孔P，其设计坐标xP=335879.300m，yP=29351.500m。已知设计钻孔附近的测量控制点A的坐标xA=335678.450m，yA=29282.870m，A点处的已知边方位角AB=562830，试求用极坐标布孔所需的测设数据。5何谓中线？中线在巷道掘进中的作用是什么？如何用经纬仪标定中线？6延长巷道中线有哪几种方法？它和井下平面控制测量的关系如何？7有一段曲线巷道，其中心角90，巷道中心线的曲率半径R20m，巷道净宽D3.5m试设计该曲线巷道的给向方法？8何谓腰线？腰线在巷道掘进中的作用是什么？如何用水准仪标定腰线？9试述用伪倾角法标设倾斜巷道腰线的原理及标定方法？10采区联系测量的方法有哪些？11采煤工作面测量包括哪些内容？12巷道贯通要进行拿系测量工作？13贯通巷道标定时的几何要素有哪些？有什么方法求得？14立井贯通测量的核心是什么？15研究地表与岩层移动规律有什么意义？16什么是地表移动盆地？有哪些特征？17.采空区上部的围岩如何分带？各带有哪些特征？18.地表移动盆地观测基线如何布设？图中还应标出取土深度、地下水位高度等资料。(3)工程地质剖面图位于湖南省郴州西南50km处。矿体埋藏浅，矿石品位富，矿床规模大，是我国重要的石墨矿产地之一。矿区仅出露二叠纪地层：下二叠纪茅口灰岩，上二叠纪乐平煤系（硅质岩），上二叠乐平煤系（砂页岩夹煤层）。区内为一NE向的向斜构造。金湘源花岗岩侵入向斜东翼乐平煤系中，砂岩变成石英岩，煤变成石墨。向斜西翼煤多为无烟煤（图12-7）。赋矿层位及矿层形态特征见图12-8、图12-9、图12-10。石墨有两层，呈层状、透镜状。各处厚度不一，向两端尖灭，为黑色页岩所替代。 图12-7 鲁塘石墨矿区地质图1.印支期花岗岩 2.长兴组 3.乐平组上段 4.乐平组下段 5.当冲组 6.栖霞组 7.中、上石炭系8.倒转向斜轴9.向斜轴 10.断层及编号 11.矿层及编号 12.地质界线 13.钻孔 14.废弃生产矿井图12-8 12线地质剖面图1. 长兴组 2.乐平组上段 3.乐平组下段 4.花岗斑岩 5.印支期花岗岩 6.矿层及编号7.断层及编号 8.四O八队钻孔9.四O四队钻孔 10.生产坑道 11.地质界线 图12-9 回子岭复式向斜核部第矿层形态素描图 1.石英砂岩 2.炭质板岩 3.角岩化粘土岩 4.石墨