0绪论矿山测量学

矿山测量学,华北科技学院土木工程系,采矿知识(部分),1.矿井开采的基本概念煤田（coalfield）在地质历史发展过程中，由含炭物质沉积形成的大面积含煤地带。矿区（miningarea）开发煤田形成的社会组合。一般一个矿区开发一个煤田。矿务局，矿业集团井田（Undergroundminefield）划归一个矿井开采的一部分煤田或全部煤田。井田大小：范围(面积)走向长度倾向水平投影（宽度）矿井生产能力服务年限,采矿知识(续),矿井生产能力和井型根据矿井设计生产能力不同，我国将矿井分为大、中、小三种类型，称井型。大型矿井：120、150、180、240、300、400、500及500以上其中300万t/年及其以上称特大型矿井中型矿井：45、60、90。小型矿井：9、15、21、30。,采矿知识(续),阶段内的再划分阶段划分为采区，采区划分为区段,采矿知识(续),2.矿井生产系统的概念,矿井生产系统的概念(续),矿井主要生产系统包括:(1）运煤系统(2）通风系统(3）运料排矸系统(4）排水系统(5）动力供应（电、压风）(6）通讯、监测系统,3.矿井开拓、准备和回采的概念,(1)井巷名称矿山井巷为进行采矿，在地下开掘的井筒、巷道和硐室的总称。(2)按倾角分类：垂直井巷倾斜井巷水平井巷,绪论,一、地下工程测量的任务和内容1地下工程测量的主要任务地面控制测量、地下起始数据的传递、地下控制测量、贯通测量、地下工程施工测量、地下变形监测以及地下管线探测，为地下工程建设提供必要的数据、资料、图件，为工程建设按设计施工和安全、有效的使用服务。,2地下工程测量的内容铁路、公路、城市地铁和跨河跨海的隧道施工测量，大型贯通测量、矿山建设和井下采掘测量，大型地下建筑的建设测量、地下各种军事设施施工测量，以及各种非地面建筑物或封闭构筑的施工测量。地下工程测量是为地下工程建设服务的，其工作程序从属于工程勘察设计、施工放样、竣工等三个阶段。地下工程测量的方法受工程特征和施工方法的影响。测量精度取决于工程的限差要求。,二、地下工程测量的特点和测量方法,1.地下工程测量的主要特点(1)测量空间狭窄，测量条件差，并存在烟尘、滴水，人员和机械干扰的可能；(2)施测对象灰暗，一般无自然光，照度不理想；(3)工程需要较高的精度，较短的测量耗时，而且需要现场提交成果；(4)需要及时、准确地反映各种构筑物在静态或动态下的各种空间几何关系，因而测量工作具有渐进性和连续性；,(5)测量的网形受到条件限制，测量成果的可靠性要依靠重复测量来保证；(6)测量控制点埋设受到环境和空间的制约，可能设在巷道的顶部或边上，同时这些点受地质构造和工程的影响，测量的检核工作量较大。,2.地下工程测量方法地下工程测量的环境和特点决定了地下工程测量的方法，不能完全按常规测量先高级后低级，先控制测量后碎部测量的方法和程序，可能会先局部控制、碎部(含施工放样)测量，再将局部控制延伸，再碎部(施工放样)，最后进行全面控制测量；或者局部控制测量和碎部测量交替延伸，以保证工程施工按设计进行。地下工程测量一般采用导线测量，随着新技术发展，逐步使用激光测量、采用测距仪和陀螺经纬仪，以及应用无标尺测距等新仪器新方法。,三、地下工程测量的发展,(1)公元前2千多年前，我国就开始开采铜矿，到了公元前12世纪，已普遍开采各种金属矿，规模都比较大，而且在开采过程中，很重视矿体形状，并使用矿产地质图，以辨别矿产的分布。(2)公元前15世纪意大利就有金矿巷道图；公元前13世纪埃及就有按比例缩小的巷道图；公元前l世纪希腊学者就有对地下工程测量和定向进行的论述；公元1556年德国已有著书对地下工程某些几何问题以及罗盘测量在地下巷道的应用进行了较全面的叙述。,(3)20世纪中叶以来，地下工程测量得到迅速发展，在地下军事设施、地下建筑物、地下采矿、地下水道、地下公路、铁路隧道，以及跨江、跨海隧道中得到广泛的应用，起到了其他任何技术不可替代的作用。如我国西安至安康线的秦岭铁路隧道长18.448km；京广复线大瑶山铁路隧道长14.3km；水电建设工程中的鲁布革电站输水隧洞长9.4km；北京地铁1、2号钱，上海地铁l号线，广州地铁1号线均达十几公里以上；在国际上地下隧道工程也很多，如日本的清水隧道长9.7km，最有名的是穿越英法海峡的“欧洲隧道”长50km。,(4)19世纪是桥梁世纪，20世纪是向空问发展的世纪，2l世纪将是向地下空间发展的世纪。未来研究地下工程测量的新理论、新方法、新仪器、新技术将是测绘界关注的焦点，也是测绘界21世纪的主要课题之一。,四、矿山测量研究内容与任务1.矿山测量学（MineSurveying）：是运用测绘、采矿和地质等学科的理论、技术与方法，研究矿产资源勘查、规划设计、建设开发和生产经营过程中，从地面到井下，从矿体（煤层）到围岩，从静态到动态的空间信息采集、处理、表达、利用，据此解决矿产资源合理开发与矿区资源环境保护问题的一门科学技术。2.矿山测量研究内容(1)矿产勘探阶段地面控制测量、地形图测绘、勘探点的标定。(2)矿山设计阶段地形图测绘、工业广场测量、线路测量。,矿山测量研究内容(续),(3)矿山建设阶段井筒和巷道、建筑物施工测量、设备安装与线路测量。(4)矿山生产阶段井巷标定、岩层与地表移动研究、土地复垦。(5)矿山报废矿山测绘资料整理与移交。(6)矿山信息系统的研究。,矿山测量的任务,3.矿山测量的任务（1）井上下控制系统建立和大比例尺地形图测绘。（2）矿山基本建设中的施工测量。（3）八大矿图和专用图的测绘。（4）资源利用的检查与监督。（5）观测地表及岩层移动规律、开展“三下”采矿和矿柱的留设的方案设计。（6）进行土地复垦与环境治理工作。（7）进行矿区内的地籍测量。（8）参与矿区（矿）月、季、年生产计划的编制。（9）建立矿山测量信息系统。,4.矿山测量作用,矿山测量是矿山的眼睛，起到至关重要的三大作用。第一均衡生产；第二检查监督；第三安全指导。,五、矿山测量的发展,1.矿山测量学科的创建矿山测量作为一门独立的学科始于德国、俄国和东欧等国家。矿山测量工作在几百年前甚至几千年前就已存在，但作为一门独立的学科出现则是近百年的事。在中国，矿山测量作为一门新兴的独立学科，只有几十年的历史，并且是在新中国成立以后逐步形成和发展起来的。现在，它已经在矿业部门，如煤炭系统、冶金系统，形成了与采矿、矿建、地质、环境等学科相互独立，又彼此渗透、交融的态势。,我国矿山测量发展史上的几个第一,1979年第一次参加国际矿山测量学术会议(德国,第四届)；1953年设立的第一个矿山测量专业(北京矿院)；1954年燃料工业部首次成立地质测量处；1954.12第一次煤炭系统矿山测量会议在唐山召开；1956年第一个矿山测量研究机构成立(唐山分院矿山测量研究室)；1981年中国第一届矿山测量学术会议召开。,2.矿山测量学科在我国的发展GPS技术被广泛应用于矿区控制及地面测量，还被集中应用在矿山变形监测、卡车调度等方面。RS近年来已发展成为矿区生态环境受采矿影响的监测、调查与分析的重要手段。GIS应用研究涉及矿山地测信息系统、矿山安全、工况监测及生产调度指挥系统等专业信息系统的开发研制。开采理论及方法以控制地面沉陷和保护建（构）筑物为目标，形成了不同矿山地质条件及开采方法的开采沉陷与防护理论及方法体系，处于国际先进水平。目前，以信息论、系统论、人工神经网络、突变论等非线性科学为基础，结合非线性动态力学，建立矿山开采沉陷的非线性预测理论已成为该领域研究的主流。,煤矿风景图,六、学好矿山测量,1.应具备的基础理论（1）扎实的测量知识；（2）了解地质和采矿相关知识；（3）掌握“3S”应用技术和土地复垦知识；（4）能运用数学和力学知识解决问题。2.学习方法及要求（1）了解矿山建设的各个阶段测量从事的工作内容与方法；（2）分析本课程与其他课程以及本课程各章