第九章巷道施工测量教材

第九章巷道掘进测量第一节概述巷道掘进施工时的测量工作，就是根据设计要求，将其标定在实地上，测量的实质：就是标定巷道中线、腰线中线：巷道几何中心线投影在水平面内的方向线作用：指示巷道水平面内的掘进方向位置：通常标设在巷道顶板上

腰线：是巷道几何中心线投影在竖直面内的方向线作用：用来指示巷道在竖直面内的掘进方向及调整巷道底板或轨面坡度用的。位置：腰线通常标设在巷道的一帮或两帮上，离轨面1m，离巷道底板1.3m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，指导巷道的掘进施工。在巷道掘进过程中，应及时给出中线、腰线，随时进行检查测量并填绘矿图。第二节

巷道中线的标定工作一、直线巷道的初步标定

（巷道开切点和掘进方向的标定）标定巷道开切点和开掘方向的工作，习惯上称为“开门子”。如下图所示，虚线表示新设计的巷道，AB为巷道的中线，4、5点为原有巷道内的导线点，A为中线上一点，并位于导线D45上。标定步骤如下：1、确定标定数据①据设计图纸确定αAB和距离D4A和DA5②计算指向角β=αAB－α54BA45βL1L221巷道开切口和掘进方向的标定采用经纬仪法或全站仪。步骤：1、标定时在4点安置经纬仪，照准5点沿此方向由4点量取平距D4A

，在顶板上标出开切点A，并丈量DA5作为检核。

2、然后将经纬仪安置在A点，后视4点，拨指向角β，此时望远镜视线的方向就是新开巷道中线AB的方向。

3、沿此方向在原有巷道顶板上固定临时点2，倒转望远镜在其延长线上再固定临时点1。由1、A和2三点组成一组中线点，即可指示新巷道开切的方向。为明显起见，还可用白灰浆或白油漆在顶板上画出三点的连线。标定后应实测β角，作为检核。

二、精确标定直线巷道中线

巷道开掘后，最初标设的临时中线点常被放炮所破坏或移位，当巷道开掘4~8m后，应当用经纬仪或全站仪精确重新标定一组中线点。标定步骤如下：一）计算标定要素①据设计A点坐标和4、5点坐标，反算距离D4A和DA5②计算指向角β=αAB－α54

二）井下实地标定1、检查开切点A是否移位，若发现A点已移位，则应重新标定A点。

2、经检查确认A点未移位或重新设置后，将经纬仪安置在A点上。用盘左标定β角，并沿视线方向在新巷道内标出2′点，再用盘右标出2″点，取它们的中点2作为中线点。

3、为了避免差错，应重新用一个测回测β角，作为检查。所测角值与标定角值之差应在1′以内，若超限则应重新标定2点。BA45β2′2″21

3、检查符合要求后，沿A2方向再标设1点。A、1、2三点组成一组中线点。中线点应固定在顶板上挂下垂球线指示巷道掘进的方向。

一组中线点不得少于3个，点间距离不小于2m为宜。

三、直线巷道的延长和使用

中线不断向前延设,掘30~40M延设一组中线。保证最前一个中线点距工作面不超过40~50m,以防掘偏。方法：经纬仪法，瞄线法，拉线法ABCββ1β2。。12标定中线：将图纸上设计好的巷道标设到实地，指导掘进方向和位置，边掘边标，不断向前

标定中线的过程：

1.检查设计图纸。

2.确定标定要素。

3.实地标定巷道开切点位置和掘进方向。

4.标定和延长巷道的中线。

5.测绘已掘巷道，填图，检查纠正标设方向。“”四、巷道偏中线的标定在大断面、机掘巷道的掘进过程中，为了避让运输机械，用偏中线（或称边线）方向来代替中线指向可能更安全。

标定巷道的偏线就是靠近巷道的一帮标定巷道在水平面内的方向线。偏中线距离巷道帮不能太近，一般最少相距30～50cm左右。用偏中线指向易于发现巷道掘偏的现象。巷道偏中线标定方法如图所示，图中A为巷道中线点，在巷道设计图上量取距离a绘出平行中线的偏中线，定出偏中线的起点B。然后根据AB的距离D和定长a计算出B点的指向角β′，即：

β′=β-γγ=arcsin

现场标定时，先在A点安置经纬仪，给出水平角β′，用钢尺丈量D,并标定出B点。再将仪器移至B点，后视A点，拨动（180°+γ），这时望远镜的视线方向就是偏中线方向，在顶板上沿着这个视线方向标定出1、2等偏中线点。

在掘进过程中，测量人员根据巷道宽度D按C=D/2－a计算出边线离帮的距离C，如图，并随时通知施工人员，以便指导掘进巷道方向。第三节曲线巷道中线的标定井下运输巷道转弯处或巷道分岔处，都有一段曲线巷道。曲线巷道中心线是一条平面曲线。井下曲线都是圆曲线，半径一般在10~25m。其半径根据矿车行驶速度及矿车轴距等因素而定。曲线的起点、终点、曲线半径和转角(曲线中心角)等参数均在设计中给定。

曲线巷道的中线是弯曲的，无法像直线巷道那样直接标出中线，而只能在一定范围内以直代曲，即用分段的弦线来代替分段的圆弧线，用内接折线来代替整个圆曲线，并实地标设这些弦线来指示巷道掘进的方向。一、经纬仪弦线法

分段弦线长度可以是相等，也可以不等。1、标定数据的计算首先要确定合理的弦线长度l（使得转折点尽量少，弦两端能通视且便于施工）。一般先绘比例尺为1∶100或1∶50的曲线巷道大样图。在图上确定段的划分方案，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.如图举例说明：等弦长标定：图为一曲线巷道，已知曲线始点A，终点B，曲线半径R，中心角α。现采用等分曲线中心角的弦线法来计算标设要素。将曲线段所对中心角α分为n等分，则每等分对应的弦长为：

由图可知，起点A和终点B处的转向角（左角）为：

βA=βB=180°+α/2n

中间各弦交点处的转向角为：

β1=β2=180°+α/n

如图所示为转向角大于180°的情况。反之，当转向角小于180°，即由B向A掘进时，则上述各转向角(左角)相应为：

βA=βB=180°－

α/2nβ1=β2=180°－α/n

不等弦长标定：2实地标设如图所示，步骤：1、当掘进到曲线起点A后，先标出A点。然后在A点安置经纬仪，后视

直线巷道中线点M，测设转向角βA，即可给出弦A1的方向。

2、因为此时曲线巷道尚未掘出，只能倒转望远镜，在A1的反方线上于巷道顶板标出中线点1′和1″，则1′、1″、A三点组成一组中线点，指示A1段巷道掘进的方向。

3、当掘至1点后，再置经纬仪于A点，在A1方向上量取弦长l标出1点。然后将经纬仪置于1点，后视A点，拨转向角β1可标出12段巷道掘进的方向。照此办法逐段标设下去，直至弯道的终点B为止。

二、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。为了掌握掘进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：半径法垂线法1、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，如图所示，边距沿半径方向量取，并计算出内、外帮棚间距d内和d外，使棚子按设计架在半径方向上。内、外棚间距由下式计算：2、垂线法

当弯道部分砌碹时，采用垂线法绘制边距大样图，如图所示。绘制的方向是沿弦线每隔1m作线的垂线，然后从图上量出弦线到巷道两帮的边距，并将数据注在图上，以便施工。第三节巷道腰线的标定工作

为了保证矿井运输、排水等的需要，井下巷道须有一定的坡度或倾角，它们是用腰线来控制的。腰线：指示巷道在竖直面内的掘进方向线，又称坡度线。腰线点：标定巷道腰线的测点位置：通常标设在巷道的一帮或两帮上，离轨面1m，离巷道底板1.3m。

不论采用哪种数值，全矿井应统一，以免造成差错。每组腰线点不得少于3个，点间距不小于2m，一般3～4m为宜。最前面一个腰线点至掘进工作面的距离一般不应超过30～40m。标定巷道腰线时的准备工作和标定中线时基本是一样的，实际标设工作也往往同时进行，要注意它们之间的联系。根据巷道的设计坡度、性质和用途不同，腰线的标定可采用不同的仪器和方法：倾角小于8°的平巷：用水准仪、半圆仪标定倾角大于8°的倾斜巷道：用经纬仪标定新开巷道开口子时：用半圆仪，掘进4～8m后重新标定一、水平巷道腰线点的标定倾角小于8°的主要平巷用水准仪标定腰线，次要巷道可用半圆仪标定腰线。1、半圆仪标定次要水平巷道的腰线如图所示，1点为已有腰线点，2点为将要标定的腰线点。①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，此时测绳处于水平位置，用皮尺丈量1点至2′的平距S12′②据设计坡度计算△h=i×S12′③用小钢卷尺，由2′点垂直向上量取△h，得到腰线点2的位置。连接1、2两点即巷道的腰线。注意：若i为负，则应由2′点垂直向下量取△h2、水准仪标定主要水平巷道的腰线如图所示，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：①将水准仪安置在Ａ、Ｂ之间的适当位置，后视Ａ处巷道帮壁，划一水平记号Ａ′。并量取Ａ′A的铅垂距离a.②前视B处巷道，在帮壁划一水平记号B′，这时A′B′为一水平线，用尺子量出其水平距离。按下式计算A、B两点的高差：△hAB=iS

A′B′③从B′点铅直向下量出a值，得到一条与A′B′平行的水平线AB″，如图，然后从B″点向上量出△hAB，得到新设腰线点B。A和B的连线即腰线，并用油漆或灰浆划出。另外，可按b=a-△hAB计算出b值，从B′点向下量取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△hAB。

用水准仪给腰线虽然简单，但容易出错。放线时，应该特别注意前、后视点上向上量或向下量的值是多少。二、倾斜巷道腰线的标定1、半圆仪标定次要倾斜巷道腰线如图所示，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的高程，从图可知：HA－H1=hAa①在A点悬挂垂球，自A点向下量hAa，得到a点。②过a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，此时半圆仪读数为0°。③将1点固定在巷道帮上，在1点系上测绳，沿巷道同侧位拉向掘进方向，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。④连接1、2点，用灰浆或油漆在巷道帮上划出腰线。2、经纬仪标定主要倾斜巷道1）中线点兼作腰线点的标设法

特点，是在中线点的垂球线上作出腰线的标志。同时量腰线标志到中线点的距离，以便随时根据中线点恢复腰线的位置。如图所示，1、2、3点为一组已标设腰线点位置的中线点，4、5、6点为待设腰线点标志的一组中线点。步骤：1、在中线点3安置经纬仪，量取仪高i，2、使竖直角=巷道设计倾角δ，在已标定的中线点4、

5、6的垂球线上标出视线位置，已知垂距a3，腰线点的垂距b为：b=i-a3

3、由中线点上的标记分别向上量取b得到的点即腰线点4、拉水平线将腰线点标设在巷道两帮上，以便掘进人员掌握施工。注意：b正上量b负下量

2）伪倾角标设法tgδ=h/OA′,tgδ′=h/OB′tgδ′=tgδ·OA′/OB′即tgδ′=tgδcosβ

式中：β——OA、OB两视线间的水平角。

连续向前标设几组腰线点后，应进行检查测量。检查时，可从水准点引测高程到腰线点，看腰线点的高程是否与设计相符。如不相符，应调整腰线点，使其符合设计位置后，再由调整后的腰线点向前继续标设腰线。对于平巷，有的矿井要求在大巷的两帮均标出腰线，或在帮上用涂料画出腰线，以便严格控制巷道掘进和铺轨的坡度。

三、平巷与斜巷连接处腰线的标定如图所示，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。巷道底板在竖直面上的转折点A称巷道变坡点。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（或地板）的法线距离也保持a，那么，在变坡点处，平巷腰线必须抬高△h，才能得到斜巷腰线起坡点，或者自变坡点处向前（如图a）或向后（如图b）量取距离△l,得到斜巷腰线起坡点，由此标定出斜巷腰线，△h和△l值按下式计算：第四节激光指向仪及其应用

采矿机械化的发展和巷道掘进速度加快，使传统的标定中腰线方法越来越不能适应快速掘进的要求。我国20世纪70年代以来，先后研制成多种型号的矿用防爆激光指向仪，并已广泛用于矿山指示直线巷道的掘进方向。而且已应用激光技术作为巷道掘进机的自动方向指导控制。目前我国矿山应用的激光指向仪基本上都是氦氖激光指向仪。20世纪90年代研制生产的半导体激光指向仪与前者相比具有体积小、重量轻、寿命长、便于安装使用等优点。故这里介绍国产的JZY系列半导体激光指向仪。

1.激光指向仪的结构

仪器的主要特点是采用半导体激光器为光源，两节5号电池为电源，故体积大大减小，它又设计了悬挂钩，成为便携式，在巷道拐弯较多时使用极为方便。仪器由半导体激光发射器、电池腔、后盖、电源开关及悬挂装置组成。拧开后盖，装入2节5号干电池后将后盖拧紧，按开关接通电源，则激光发射器即发出红色光束。悬挂装置的两个挂钩挂于巷道内连接两中线点之间的线绳上，激光束穿过前面的中线垂球线给出巷道掘进方向，激光束在掘进迎头形成一个圆形光斑(在40m内，光斑直径≯40mm)。依光斑中心即可布置炮眼、扶棚或检查工程质量。

仪器用后即可取下装入盒内带走，为确保挂钩位置的正确性，挂钩上设有调节螺旋，以便对挂钩进行检校。检校时，在40~50m内拉线绳或钢丝，在线绳前端挂一垂球线，在其背后衬以白纸，在线绳后端悬挂仪器，按动电源开关，则