巷道掘进测量

1、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

2、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”

3、。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。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

4、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&A、SA50(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纯，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，

5、如幽所示。(5)用灰浆或油漆沿bA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48m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aab与原巷道中45边的坐标方位角,计算出水平夹角B(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3a、Sabo2 .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$5,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

6、点2”往往不会重合。取22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3040m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

7、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纯相切既可。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

8、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23段弦；当曲线巷道的圆心角在900180时，分46段弦。若

9、将图6中的圆弧中心线分成等分，弦长用表示，由图可知=2Rsin2n从上图还可以看出，起点和终点的转角为AA-B-1802n中间各转折点出的转角为口=P2=P3=180n上述B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=9。，R=12m若三等分中心角，既=3。每弦所对中心角为90=30弦长为00=2Rsin=2X12Xsin15=6.213m2n转角为Pa=Pb=180-=18015=1652n1=2=180-三=18030=150n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7545就不便于等分，这时，

10、可按下面例子计算标定要素。设圆曲线巷道的圆心角日=7545：R=12m,将圆心角分为30、30、1545三个小角（不等分圆心角），求标定数据解三个小角所对的弦长分别为3011=l2=212sin=6.212m2154513=212sin=3.310m2转向角分别为-A=180-30-=1652-1=180-30=150口3/30二1545八”P2=180--B=180=17207322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1A

11、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01给出12方向，再倒镜于顶板上标出2点，用21方向批示12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

12、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108可以看出，内、外棚腿间距可由下式计算：mjk.三图9棚间距图8半径法与垂线法d内=d-dD2Rd外=d+dD2Rd一设计的棚间距;D1巷道净宽;R一曲线巷道设计半径。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

13、工作面的距离不得超过3040m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48m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H由设计给出，吨为已知点A高程，从图可知Ha-Hi=

14、hAa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,拉直测纯，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6,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。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00时,.得2点。止匕时12

15、间测绳处于水平位置。用皮尺丈量1点至2点的平距S2,再根据巷道设计坡度i,算出腰线点2与2点的高差Ah,用下式计算：Ah=S12图11半圆仪标平巷腰线E-求得Ah之后，用小钢卷尺由2点垂直-1-VLZ向上量取Ah值，便得到腰线点2的位4卡心置。连接1、2两点，用灰浆或油漆在巷道帮壁.一.一.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Ah值。1、 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

16、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AA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，AB为水平线，用尺子量出AB的水平距离。按下式计算A、B两点间的高差：AhAB=S/b(3)从B铅直向下量了值，得到一条与AB平行的水平线AB(图12)。.一.、,一然后从B向上量出AhAB,得到新设腰线点BoA和B的连线即为腰线，并用油漆或灰浆划出。另外，可按b=AhAB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AhAB。.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

17、的值是多少。2、 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，具方法较多，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6,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234。倒镜再测一次倾角6作为检查(3)由下式计算K值K=H(H1+h)式中Hi-1点处的高程；H1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234即为所求的腰线点。(5)用半圆仪分别从腰

18、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234点，并用石灰浆或油漆沿测绳划出腰线。图13图142.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6,BC垂直于ABC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6(巷道伪倾角)小于AB倾角6。6可如下计算：AC-an6=ABxtan6tancos=tan一,aAB、/*a6=rxtan6ACABAC，-6=cosBxtan6式中B角为AB与AC的水平夹角，该角用经纬仪测得；6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B为引

19、数。从表中直接查得伪倾角6,亦可用电子计算器迅速算出6。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01(图15b)。(2)根据水平角01和真倾角按式计算得伪倾角，。(3)瞄准1点，固定水平度盘，上下移动望远镜，使竖盘读数为6/，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02角(图15b)。(5)根据水平角02和真倾角，计算得伪倾角。(6)望远镜照准部拟设腰线处，并使竖盘读数为62,，在巷道帮上作

20、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15b3.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，具伪倾角6与巷道的真倾角6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6,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。(nJ图16图16b（3）用小钢卷尺分别向下量出1、

21、2、3点到1、2、3点的铅垂距离K,如图1016b所小。（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Ah,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A

22、,得到斜巷腰图17图17b线起坡点，由此标定出斜巷腰线。Ah和A值按下式计算Ah=a=（sec6-1）cosA=Ah-cot6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Ah（也可向前或向后量取A),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占角划出腰线的，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300500m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，