5第五章巷道掘进测量

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

2、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，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

3、管理的双重职能”。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05上。一、直线巷道开切点及中线的初步标定初步标定直线

4、巷道的中线，一般用挂罗盘仪、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Aa即为开 切巷道的中线方

5、向。(4)固定测绳Aa,并在aA的延长线上，标出b'、a'等点，如图1所示。(5)用灰浆或油漆沿a'b'Aa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Sab与原巷道中4 5边的坐标方位角口45,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&A、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 3a、

6、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P。图3这时，由于测量误差影响，正镜时给出的点2'和倒镜时给出的点2”往往不会重合。取2' 2"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P,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

7、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

8、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和圆心角日的大小，在设计图上都有规定。因为曲线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,圆心角为日。现用 n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

9、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90° 180°时，分46段弦。若将图6中的圆弧中心线分成n等分, 弦长用l表示，由图可知l =2Rsin 2n 从上图还可以看出，起点和终点的转角为A = B =180° - 三2n中间各转折点出的转角为口1 = P2 = 03 = 180 -"n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0=90° ,

10、 R=12m若三等分中心角，既n=30每弦所对中心角为900=30n 3弦长为el=2Rsin=2X 12Xsin15 =6.213m2n转角为PA =PB =180° - 8 =180° 15° =165°2nP1=P2=180° -2=180° 30° =150° n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75° 45'就不便于等分，这时，可按下面例子计算标定要 素。设圆曲线巷道的圆心角 日=75 45；R = 12m ,将圆心角分为30

11、76;、30°、15° 45'三个小角（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 =12 = 2 12 sin=6.212m215 4513 =2 12 sin = 3.310m2转向角分别为30:A -180 -二1652：=180 -30 =150/ QO r 33 (3015 45 , *P2=180 + =157 07 30122 JQ r15 45B =180 =172 07 322、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 院角，即得出A1方向；倒

12、 转望远镜，在顶板上标出1'点。用1'A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l ,并标出 1点，然后将仪器安置于1点，后视A点转角B 1给出12方向，再倒镜于顶板 上标出2'点，用2'1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，转上角，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

13、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：图8半径法与垂线法图9棚间距d 内=d - dD 2Rd 外=d + dD 2Rd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

14、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48 m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

15、线1 .用半圆仪标定倾斜巷道腰线如图1 0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 -HihAa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 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。图102 .用半圆仪标定水平巷道的腰线在倾角小于8 °的次要巷

16、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 '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A h,用下式计算：Ah= i - S12'图11半圆仪标平巷腰线 -求得A h之后，用小钢卷尺由2 '点垂直；J向上量取A h值，便得到腰线点 2的位44tl北京加0*3：置。连接1、2两点，用灰浆或油

17、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 o并量取A'A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，A B'为水平线，用尺子量出A B'的水平距离。按下式计算A、B两点间的高差：A hAB

18、= i SA ' b'(3)从B'铅直向下量了 a值，得到一条与A B'平行白水平线AB”(图12)。 然后从B向上量出A hAB,得到新设腰线点Bo A和B的连线即为腰线，并用油 漆或灰浆划出。另外，可按b = a A hAB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AhABo .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，其方法较多，这里只介绍三种。1利用中线点标定

19、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i 。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2 "3"4 "。倒镜再测一次倾角6作为检查( 3)由下式计算K 值K=H (H'i+h) i式中 H 1 1 点处的高程；H' 1点处轨面设计高程；i 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2 "3"4"

20、;即为所 求的腰线点。( 5)用半圆仪分别从腰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2 " 3 " 4 "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AB, C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 ' an 6 ' =AB x tan 6 ' tan 6 =: x tan 6AC ( AB cos =；AC ， - ta

21、n 6 =cos0 xtan 6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15a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 储 (图 15b)。(2)根据水平角储和真倾角讯，按式计算得伪倾角九。(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'

22、到腰线点1的铅垂距离K (图15a)(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，测出口角(图15b)。(5)根据水平角0 2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6 2,，在巷道帮上作记号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15 b3.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

23、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'图16 a图16 b（3）用小钢卷尺分别向下量出1'、2'、3'点到1、2、3点的铅垂距离K,如 图10 16b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

24、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a,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 17a）或向后（图17b）量取距 离A l ,得到斜巷腰图17b图17a线起坡点,由此标定出斜巷腰线。A h和A l值按下式计算A h = a - - a = a (sec 6 - 1)cos、

25、A l = A h - c ot 6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 A h (也 可向前或向后量取Al),得到斜巷腰线起坡点位置 。斜巷掘时的最初10ml可以用半圆仪在帮上按6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