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1、第四章 巷道及回采工作面测量 第一节 巷道及回采工作面测量的任务是指巷道掘进及工作面回采时的测量工作在井下平面、高程控制基础上进行，任务是：1.在实地标设巷道位置。给中腰线。2.及时准确测定巷道位置，填绘矿图.3.测绘回采工作面位置，统计产量储量变动，验收。4.采矿、钻探、地质特征点、瓦斯突出点等测定标图.认真,负责，细心,配合 。第1页/共77页第二节 巷道中线的标定工作 中线：巷道水平投影的几何中心线 作用：指示巷道水平面内的掘进方向 给中线：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 第2页/共77页 1.检查设计图纸。2.确定标定的必要数据，标定要素。3.实
2、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，检查纠己标设方向。标定直线巷道中线的步骤第3页/共77页 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。标定前，应从图上量出(或算出)4点到A点的距离l1和5点到A点的距离l2，l1+l2要等于45导线边长，再量出(或算出)45边与AB间的夹角 。习惯上称 为指向角，l1、l2和 即为所需的标定要素。一、标定巷道开切点和掘进方向第4页/共77页BA45L1L221第5页/共77页 井下实地标设前，应先检查原有导线点是否移位。
3、巷道开切口和掘进方向的标定一般采用经纬仪法。标定时在4点安置经纬仪，照准5点沿此方向量取平距l1，在顶板上标出开切点A，并丈量 l2作为检核。然后将经纬仪安置在A点，后视4点，拨指向角 ，此时望远镜视线的方向就是新开巷道中线AB的方向。第6页/共77页 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 角，作为检核。第7页/共77页 二、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58m 后，应当用经纬仪
4、重新标定一组中线点。这时应先检查开切点A是否移位，若发现A点已移位，则应重新标定A点。第8页/共77页 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。用正倒镜标定 角，并沿视线方向在新巷道内标出2点和2点，取它们的中点2作为中线点。为了避免差错，应重新用一个测回测 角，作为检查。所测角值与标定角值之差应在11以内，若超限则应重新标定2点。第9页/共77页BA452221第10页/共77页 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。可以从三点是否在一条直线上而发现
5、中线点是否移位。当发现中线点移位时，应当用仪器重新标定。第11页/共77页 也可设置4个点为一组，当发现一个点移位，而其余三点仍在一条直线上时，该组中线仍可继续使用。切忌未作检查而使用两个中线点连线作为指示巷道掘进的方向。第12页/共77页 给定巷道的平面方向，除了标定巷道几何中线的办法之外，也常采用标定轨道中心线或标定巷道边线的方法。在大断面双轨巷道，特别是巷道断面不断变化的车场部分，采用标定某一条轨道的中心线是有利的，因为这样做就不必经常改变中心线的位置。有的矿井习惯采用标设靠近巷道一帮的边线，因为这种办法更易于发现巷道的掘偏现象，对掌握巷道规格质量有利。第13页/共77页 巷道边线(或轨
6、道中心线)的具体标设。巷道边线平行于巷道中线，它距巷道两帮的距离是不相同的。图中A点为巷道中线点，现要标设出巷道边线的起始点B及一组边线点。第14页/共77页第15页/共77页 标设前应先根据边线至巷道中线的距离a和A、B两点间的距离lAB计算出标定B点的指向角 ，计算公式为：第16页/共77页 标定时，先在A点安置经纬仪，根据角 距离 即可标定出B点。然后将仪器移至B点，后视A点标设()角，这时仪器视线方向就是边线(或轨道中心线)的方向。再在视线上连续标设1点和2点，则B、1、2即为一组边线点。边线到较近帮的距离称为边距，用c表示。显然，a、c与巷道宽度D之间的关系为：(4-3)第17页/共
7、77页 用边线给向时，测量人员必须将距离c及时通知施工人员，以便他们根据距离c和(D-c)控制巷道的掘进方向。应当注意的是，当相向贯通巷道用边线指示巷道掘进方向时，两头边线的称谓是相反的。第18页/共77页 在巷道掘进过程中，掘进工作面炮眼的布置和支架的位置都是以巷道中线为依据的。用经纬仪标设一组中线点后(或由边线找出中线的位置)，在一定距离内可以该组中线点为依据，用三点连直线原理把巷道中线延长标在掘进工作面上。第19页/共77页 三、直线巷道的延长和检查 中线不断向前延设,掘3040m延设一组中线。保证最前一个中线点距工作面不超过4050m,以防掘偏。方法：经纬仪法，瞄线法，拉线法ABC第2
8、0页/共77页图图4 4瞄线法瞄线法第21页/共77页图图5 5拉线法拉线法第22页/共77页 第三节、标定曲线巷道中线 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，其半径根据矿车行驶速度及矿车轴距等因素而定，一般在1025m之间。曲线巷道的起点、终点、曲线半径和转角(曲线中心角)等参数均在设计中给定。第23页/共77页 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。第24页/共77页(一)经纬仪弦线
9、法 分段弦线的长度可以是相同的，也可以是不相同的。1 计算标设要素 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1100或150的大样图。在图上确定段的划分方案。第25页/共77页图图1 1 曲线巷道曲线巷道第26页/共77页 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 。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 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处的转向角为：中间各弦交点处的转向角为：第27页/共77页 图所示为转向角小于180的情况。反之，当转向角大于180，即由B向A掘进时，则上述
10、各转向角(左角)相应为：第28页/共77页2、实地标定、实地标定 如图2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A角，即得出A-1方向。倒转望远镜，在顶板是上标出1点，用1-A方向指示A-1段的掘进方向。继续掘进到1点位置后，再置经纬仪于A点，再次给出A-1段掘进方向，用钢尺量取弦L，并标出1点。然后将仪器安置于1点，后视A点转角1给出1-2方向。再倒镜于顶板上标出2点，用2-1方向指示1-2段的掘进。其余类推，直至B点，然后再B点安置经纬仪，转B角，给出直线巷道方向第29页/共77页图二图二 实地标定实地标定第30页/共77页
11、3、用图解法确定边距用图解法确定边距 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。为了掌握掘进时巷道两帮的弯曲程度，通常绘制曲线巷道的大样图，比例1:50或1:100，图上绘出巷道两帮与弦线的相对位置，然后再图上量出弦线到巷道两帮的距离。确定边距的方法有半径法与垂线法两种。垂线法：当弯道部分砌碹时，采用垂线法绘制边距大样图，如图1（b）所示，绘制的方法是沿弦线每隔1m作弦的垂线，然后从图上两取弦线到巷道两帮的边距，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1（a）所示。边距沿半径方向量取，并计算出内、外立柱间距
12、d内和d外，使支架按设计架在半径方向。如图2所示，内，外支柱间距可由下式计算第31页/共77页图图1 1 半径法与垂线法半径法与垂线法第32页/共77页图图1 1 半径法与垂线法半径法与垂线法第33页/共77页 (二)短弦法 本法的特点是弦比较短，故可用线交会法标设，如图4-10所示，已知圆心角 ，曲线半径 。设弦的个数为 ，则弦长 和 为：第34页/共77页第35页/共77页 实地标设时，先标出A点，再由A点沿中线方向向后丈量距离 标出M点。以点A、M为圆心，分别以 和 为半径，用线交会法定出A1点。A1A指示第一弦的掘进方向。当巷道掘到B点后，沿A1A的方向由A点丈量弦长 标出B点，然后再
13、以A、B为圆心，分别以 和 为半径，用线交会法定出B1点，B1B指示第二弦的掘进方向。以此类推。第36页/共77页第四节 巷道腰线的标定工作 为了运输、排水或其他需要，井下巷道须有一定的坡度或倾角。巷道腰线是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。腰线通常标设在巷道的一帮或两帮上，离轨面1m1m，离巷道底板1.3m1.3m。第37页/共77页 每组腰线点不得少于3 3个，点间距不小于2m2m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30m30m。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。第38页/共77页
14、一、半圆仪标定腰线 1.用半圆仪标定倾斜巷道腰线 如图1所示，1点位新开斜巷的起点，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HA-H1=hAa 在A点悬挂垂球，自A点向下量hAa，得到a点，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，此时固定2点，连接1、2点，用灰浆或油漆咋巷道帮上划出腰线。第39页/共77页图图1 1 半圆仪标定斜巷腰线半圆仪标定斜巷腰线第40页/共77页2.2
15、.用半圆仪标定水平巷道的腰线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1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点间测绳处于水平位置。用皮尺丈量1点至2点的平距S12，在根据巷道设计坡度i，算出腰线点2与2点的高差h，用下式计算 h=iS12求得h之后，用小钢尺由2点垂直向上量取h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h值。第41页/共77
16、页图图1 1 半圆仪标定平巷腰线半圆仪标定平巷腰线第42页/共77页 二、斜巷腰线的标定 经纬仪法 1.1.中线点兼作腰线点的标设法 这个方法的特点，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4-144-14所示，1 1、2 2、3 3点为一组已标设腰线点位置的中线点，4 4、5 5、6 6点为待设腰线点标志的一组中线点。第43页/共77页第44页/共77页 标设时经纬仪安置于3 3点，量仪器高 ，用正镜瞄准中线，使竖盘读数对准巷道设计的倾角 ，此时望远镜视线与巷道腰线平行。在中线点4 4、5 5、6 6的垂球线上用大头针标出视线位
17、置，用倒镜测其倾角作为检查。已知中线点3 3到腰线位置的垂距 ，则仪器视线到腰线点的垂距 为：第45页/共77页 式中，和 均从中线点向下量取(和 值均取正号)。求出的 值为正时，腰线在视线之上，值为负时则在视线之下。从三个垂球线上标出的视线记号起，根据 的符号用小钢尺向上或向下量取长度 ，即可得到腰线点的位置。在中线上找出腰线位置后，拉水平线将腰线点标设在巷道帮上，以便掘进人员掌握施工。第46页/共77页 2.2.伪倾角标设法 即tantan=tan=tan cos cos式中：OAOA、OB OB 两视线间的水平角。第47页/共77页 实地标设时，仪器安置在中线点上，在标出新中线点后，量仪
18、器高i ,i ,并根据本站的中线点与腰线点的高差a(aa(a是上次给线时求出的)，算出视线到腰线的高差 b b 。水平度盘置零，瞄准中线点，然后瞄准帮上拟设腰线点4 4处，测出水平角 ，算出伪倾角 。第48页/共77页 仪器竖盘对准 角，根据望远镜视线在帮上标出44点。最后从44点用小钢尺向上或向下量取 值定出腰线点4 4。用同法可连续标设一组腰线点。标设完腰线点后，应将高程导到中线点上，并求出 值，为标设下一组腰线点用。式中，、均以中线点向下量为正值。第49页/共77页第50页/共77页三、平巷腰线的标定 在平巷中，用得最普遍的是水准仪标设腰线，在次要平巷中可用半圆仪标设腰线。在巷道中已有一
19、组腰线点1、2、3，巷道的设计坡度为 ，需向前标设一组新的腰线点4、5、6。组间距一般为30m左右。第51页/共77页 标设时水准仪安置在两组点之间，先照准原腰线点1、2、3上的小钢尺并读数，然后计算各点间的高差，以检查原腰线点是否移动。当确认其可靠后，记下3点的读数 。的符号以视线为准来定，点在视线之上为正，在视线之下为负。然后丈量3点至4点的距离l34，则可按下式算出腰线点4距视线的高度 。式中:h34 3点与4点间的高差。第52页/共77页 坡度 的符号规定为：上坡为正，下坡为负。水准仪前视4点处，以视线为准，根据 值标出腰线点4的位置。值为正时，腰线点在视线之上，值为负时则在视线之下。
20、5、6腰线点依同法标设。上述标设方法虽简单易行，但稍不注意就要出错。标设时应特别注意i、a、b 的符号，图4-19中分别表示出三种不同的情况。第53页/共77页 标设好新的一组腰线点后，应该由3点求算4、5、6点的高程。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。第54页/共77页四、平巷与斜巷的连接处腰线的标定第55页/共77页第56页/共77页五
21、、激光指向仪及其应用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2020世纪7070年代以来，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。2020世纪9090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。第57页/共77页第58页/共77页第59页/共77页第60页/共77页第61页/共77页 1.JZY-11.JZY-1激光指向仪的结构 仪器JZY
22、-1JZY-1的主要特点是采用半导体激光器为光源，两节5 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。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40m40m内，光斑直径40mm40mm)。依光斑中心即可布置炮眼、扶棚或检查工程质量。第62页/共77页第63页/共77页 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404050m50m内拉
23、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，则激光束照在前端的线绳上，并在白纸上映出光斑，当垂线平分光斑时，则仪器悬挂轴线与激光束处于同一铅垂面内，不必校正。反之，则松开指向仪前端挂钩的螺钉，微调该挂钩，使光斑中心与垂线重合，然后固定挂钩螺钉即可。第64页/共77页 2.JZY-2激光指向仪的安置及使用 (1)指向仪在井下的安置 指向仪的安置地点，距离掘进工作面一般应不小于70m70m，以防爆破引起仪器振动或损坏。根据仪器的性能，在保证光斑清晰和稳定的前提下，可自行确定仪器到掘进工作面的最大距离。指向仪的安置方式要视巷道的具体情况而定。第65页/共77
24、页第66页/共77页在锚杆上安置指向仪与调节光束的步骤1)用经纬仪在巷道中标设三个以上中线点，如A、B、C三点，并在中线垂球线上标出腰线位置。B B、C C两点间距为303050m50m.2)在安置指向仪的中线点处顶板上按一定的尺寸固定四根锚杆，再将有长孔的两根角钢安在锚杆上。3)将仪器的托板用螺栓与角钢相连，根据仪器前后的中线垂球移动仪器，使之处于中线方向上，然后把螺栓固紧。第67页/共77页4)将电缆从电源经防爆开关引入仪器接线箱内。接通电源，光束即由聚焦镜筒内出。5)调整仪器，正确标定光束方向。微调水平微动螺旋，使光斑中心对准前方B、C两个中线。再上下调整光束，使光斑中心至两垂球线的腰线
25、标志的垂距 d相同为止。这时红橙色激光束即是与腰线平行的一条巷道中线。安置完毕后，应锁紧调节机构，并套上外罩保护，以免受碰或他人随意操作。第68页/共77页(2)使用激光指向仪的注意事项1)指向仪在现场安装须由测量人员会同施工单位进行。安装完毕后，测量人员应将光束与巷道中腰线的关系向施工人员交代清楚。2)施工人员在使用前应检查光束是否偏离正确位置，发现问题应及时通知测量人员进行检查调整。3)巷道每掘进100m，要进行依次检查测量，并根据测量结果调整中腰线。第69页/共77页)指向仪的电源承受电压与外界电压要一致，外壳要接地，开关要符合防爆规定。5)仪器若是矿用防爆性，可在各级瓦斯矿井使用；若是
26、矿用安全型，只能在二级以下瓦斯矿井使用，且在使用前要与有关单位共同制订安全使用指向仪的措施。第70页/共77页 金属矿山各中段(或分段)采准平巷间的联络及其与采场的连接，大多是采用竖直巷道(天井)和急倾斜巷道。因此就存在着通过这些竖直和急倾斜巷道进行联系测量的问题。采区联系测量的目的就是通过竖直和急倾斜巷道向采区内传递方向、坐标和高程。采区联系测量的特点是，控制范围小，精度要求低，测量条件差，并且一般是由下面的巷道向上面的巷道或采场传递的。第五节第五节 采区及回采工作面测量采区及回采工作面测量第71页/共77页第72页/共77页第73页/共77页第74页/共77页 金属矿山的采准与采场测量 金属矿山采准和采场测量的任务是标设采准巷道，测绘采场各种图纸，以保证矿石的充分开采，并积累矿石损失贫化的资料。矿山测量的具体工作包括：标设采准巷道(包括各种天井)的位置、方向、和坡度；通过天井的联系测量，把方位、坐标和高程传递到每一个中段（或分段）及采场;矿块回采过程中的采场测量，绘制回采区的平面图、纵投影图和断面图，为解决矿石产量统计、贫化损失等各种采矿、地质任务提供图纸资料。第75页/共77页谢谢 湖南有色金属职业技术学院 第76页/共77页感谢您的观看！第77页/共77页