浅谈井下测量的基本工作

井下测量主要工作2.1井下测量工作简介井下测量的工作主要是负责巷道施工的掘进工程、开拓工程和贯通工程等等。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，用于指示巷道的掘进方向。巷道腰线是巷道在竖直面内的方向线，标设在巷道两帮上，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。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，而且直接与生产（建设）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、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。我从事测量工作过程中，积极参与3#斜井深部-216巷道1800米的贯通工程的全过程，从中学到了很多测量知识，结合多年的学习和积累的经验，了解到井下导线测量、水准测量等的外业与内业操作与处理，以及巷道中腰线的标定。2.2井下导线测量2.2.1、选点和设点井下导线点一般设在巷道的顶板上。选点时至少两人,在选定的点位上用矿灯或电筒目测,确认通视良好后即用我们准备好的钉子、水泥做出标志并用油漆写出编号。在巷道交叉口和转弯处必须设点，导线边长一般为30～70m为宜。导线点设置在便于安置仪器的地方，点位设置应牢固，以免井下放炮震动掉落。2.2.2、方法和施工井下以往主要是使用经纬仪测角、钢尺量边来进行导线测量。随着先进测量仪器的出现测量工作也发生了很大的变化。目前全站仪在井下测量工作中已得到了广泛的应用。井下测量的特点井下测量受环境的影响，与地面测量有很多不同之处，其主要特点是：(1)井下测量的主要对象是巷道，其主要任务是确定巷道、硐室及回采工作面的平面位置与高程为矿山建设与生产提供数据与图纸资料；(2)井下巷道测量的方式主要是导线测量，导线的布设形式一般有闭合导线、符合导线和支导线三种，但井下巷道施工测量中，一般以支导线为主，当巷道贯通以后，进行联测时才可布设闭合导线或符合导线；(3)在巷道测量中，工作环境黑暗、潮湿、视野狭窄，行人、车辆较多，巷道内又有各种管线障碍，这些因素都会对测量工作带来一定的影响；(4)井下巷道测量对精度要求很高，在井下平面控制测量及井下巷道贯通测量中，导线测量精度的高低将对确定新老巷道及采空区之间的关系、巷道的贯通等产生直接影响，在金属矿的安全生产及抢险救灾工作中也起着重要作用；(5)井下导线测量方法一般采用“后前前后”的测量方法，导线点一般都布设在巷道顶板上，对点号吊挂线绳进行对中测量。导线测量所用到的工具是：全站仪，脚架、对讲机、棱镜、3米的钢卷尺、油漆、矿灯。根据所给的已知坐标、高程开始导线测量，采用全站仪进行测角和量边。每次建立新导线点时，都必须检测前一个“旧点”确认没有发生位移后，才可以发展新点。将全站仪安置在起始点(如B点)，挂上垂球线，然后进行点上对中和整平并量取仪器高(从顶板测点往下量至仪器横轴中心)并初始化设置各参数。分别将后视点，前视点挂上棱镜，量取觇标高(从顶板测点往下量至棱镜标志处)和棱镜至底板的距离。因为井下条件恶劣，光线很暗再加上闷热水气很重使得仪器湿气很重所以必须将仪器的目镜、物镜上的水气擦干净，才可以开始测量以免发生很大的误差。然后将所量的仪器高，棱镜高，已知坐标点高程输入仪器中开始测量，先照准后视棱镜的中心点，负责后视的人员要用矿灯照准棱镜上端的麻绳，以便观测人员照准棱镜中心，测完后视，然后再看前视。也是用同样的方法。然后将所测出的数据报给记录人员，记录人员必须回报听到的数据两个人相互核对没有错误再记录在记录本上以免发生不该的错误。3.2.3、内业处理合格之后从井下回到办公室后开始整理所测的数据。首先将这次所测的中段数据本从数据库取出来，因为每次测完后就要将数据抄上去防止丢失。这是必须得程序。因为我们所测的数据不要算的，测出来就有坐标、高程、高差、方位角、平距、斜距、垂直角。所以只要将仪器中的数据直接抄在中段数据本上，首先我们将仪器中的数据一一抄在数据本上，数据必须抄的清清楚楚不能有涂改的字迹，抄数据的人要认认真真的抄写不能抄错一个数字、一个符号。数据从仪器中抄完之后，要和我们这次在井下记录的数据核对，核对时要一个一个数字的核对要保证和仪器中抄出的数据一样，核对完后签上今天的日期，测量者、计算者、复算者。最后一项绘图，是将今天所测的数据点号一一绘在1:500中段图纸上根据X纵坐标、Y横坐标，方位角所测的大概巷道的方向展出来，检查方向是否正确就可以了内业久处理完了。2.3巷道中线的标定及延伸巷道中线的标定2.3.1、内容与要求：(1)标定直线巷道的方向并延伸中线。(2)在井下巷道内根据图纸的设计要求，用全站仪（或经纬仪）标定新开巷道的位置和掘进方向，标定巷道中线。(3)根据已知中线点，延长巷道中线。2.3.2、方法和步骤1)巷道开切位置、方向的标定首先熟悉图纸，了解设计巷道与其他巷道的几何关系，检查图上给定数据。(1)计算标定数据。——设计巷道中线的坐标方位角；——设计巷道的起点坐标；——导线点坐标。(2)标定巷道的开切地点和掘进方向。①、通过对中整平将全站仪安设于已知坐标点。②、同方法将棱镜安设于已知后视点。③、确认仪器已经整平对中的前提下打开电源开关（POWER键），然后按进入菜单并进入数据测量。④、输入测站点坐标、仪高（注：点下输负值，点上输正值），然后照准后视点，输入后视点坐标、镜高。⑤、进入坐标效验测量，在两点间坐标效验准确后，得知真实坐标和方位角。⑥、然后进入菜单内放样工具下，输入方样放点坐标，镜高（仪器上将显示角度差和高差，镜高可用对中杆加棱镜来确定）。⑦、打开全站仪激光，扭动全站仪直到HR为0°0′0″时即为设计方位角，然后将棱镜置于激光上测出两点间距离，测距后仪器显示（+…或-…）根据仪器显示前后移动棱镜至HD为0时即确定位置。⑧用钢钉在底板确定位置处标定点，然后再用无棱镜模式测量HR和HD，在两次测定均正确的情况下，在底板标定中线点的位置上架设棱镜。⑨再棱镜架设完成，确保其整平对中的情况下测量放样点坐标，再均正确（误差在允许范围内时），将全站仪水平制动固定，然后上下扭动望远镜，调节望远镜焦距进行顶板中线点的布设。注：在进行中线放样时也可以不以坐标放样，可以用方位角方样的方法进行放样，此方法精度无坐标点方法高，矿平时一般不采用。方法同上。新开掘的巷道掘进6～9m后，应正式标出一组中线点，每组中线点不得少于3个点，点间距离不得小于2m。(1)检查放样点（A）是否有位移或破坏。(2)经检查认为无位移后，将仪器安置在A点，用盘左照准后视点，在水平度盘转出β角值，在巷道顶板上距工作面5-9m左右给出1、2点，则1、2点即为巷道中线点。(3)然后在2点挂垂球，用一个测回实测1、2点，用以检查角β是否正确。(4)经检查角β无误后，A、1、2三点即为一组中线点，在三点上挂上绳线。一组中线点，可以指示巷道掘进30～40m。随着巷道的掘进，巷道中线要向前延伸才能制导巷道的掘进。(1)首先检查原中线点是否有移动，如B组中线点B、1、2是否在一条直线上。若其中有三点在一条直线上，便使用这三个点延伸。(2)经检查认为无误后将仪器安置在B点，用盘左及盘右后视A点，转180°沿视准轴方向定出一点，取其中间点C为新中线点。(3)用仪器瞄准C点，再于此方向上定出1、2点。则C、1、2三点即为延伸的一组巷道中线点。(4)在各组中线点中选出一点作为导线点，如A、B、C等点，以备进行采区导线测量时检查中线的正确性。2.3.3、注意事项(1)巷道中线是控制巷道水平方向的重要指向线，因此标定时一定要细心，要做检查，发现问题及时纠正，不因其简单而轻视。(2)中线点要选在不易被爆破时岩块冲击的地方，而且岩石一定要坚固，若设在棚梁上，更要注意棚梁的稳固性。2.4巷道腰线的标定与延伸2.4.1、用水准仪标定平巷腰线

所谓平巷，并非绝对水平的巷道，一般情况下，坡度小于8‰的巷道，均视为水平巷道。在主要水平巷道中，常常都是用水准仪来标定腰线。标定方法如下图2-1所示：图2-1

根据已知腰线点和设计坡度，计算下一个腰线点B与已知腰线点A间的高差hAB：hAB＝Ｌ×i

式中

LA、B间的水平距离；i巷道的设计坡度。

在A、B中间安置水准仪，用皮尺丈量A、B间的水平距离，按上式计算出hＡＢ。b=a+hAB

2.4.2、用经纬仪标定斜巷腰线

1、中线点兼作腰线点的标设法（如下图2-2所示）图2-2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。经纬仪架设于3点，量仪器高i，用正镜瞄准中线，使竖盘读数对准巷道设计的倾角δ。已知中线点3到腰线位置的垂距a3，则仪器视线到腰线点的垂距b为：b=i-a3

b值为正时，腰线在视线之上，b值为负时，在视线之下。从三个垂球线上标出的视线记号起，根据b的符号用小钢尺向上或向下量取长度b，即可得腰线点位置。2、伪倾角标设法空间一个倾斜面的真倾角(即它与水平面间所夹二面角)是指在垂直于其与水平面的交线的竖直面内的投影与水平线的夹角。在与其交线斜交的竖直面内的投影与水平线间的夹角则称为伪倾角。如下图2-3所示：δ为倾斜面CDEF的真倾角，δ′则为其伪倾角。真倾角永远大于伪倾角。图2-3（a）图2-3（b）

用伪倾角法来标定腰线的原理是：

由于设计巷道时仅给出了真倾角，而腰线是标定在巷道两帮上的，经纬仪又只能安置在巷道中部，因此，只能根据真倾角与伪倾角间的关系，按伪倾角来标定腰线。

由图得：tanδ′=cosβ·tanδ

根据真倾角δ和两个竖直面间所夹的水平角β，计算出伪倾角δ′，从而标定腰线点的位置。

实地标设时，将经纬仪安置在中线点B下，后视中线点A，瞄准A点附近的腰线点1，读取水平度盘读数即水平角β１。按伪倾角与真倾角间的关系式，计算出伪倾角δ1′。并将望远镜竖盘位置准确调至竖直角δ1′。

在1点上或下作一记号，用小钢尺量取腰线点1至记号的垂直距离b。然后，将望远镜瞄准前面一个中线点C，读取水平度盘读数，再转动照准部，瞄准欲标设的腰线点2，根据水平读盘读数计算出望远镜转动的水平角β2，并按照上述同样的方法，计算出伪倾角δ2′。将望远镜的倾角调至δ2′，再由此向上或向下量取垂直距离b,并作上标记，即得腰线点2。

用伪倾角法标定腰线可与标定中线同时进行。3结论井下工程测量是指导井下矿业生产的重点，测量工作正确与否直接影响了工程质量和施工进度。测量失误会给矿业生产带来重大损失，通过在黄沙坪20多年的测量工作中，让我深刻的了解到井下导线测量中测回法对数据要求的精确度，井下水准测量对于大型测量工程精度要求严格的，必须采用四等水准测量。对于小型工程可以采用三角高程测量，这样可以节约时间和工作量，巷道中腰线的的标定是确定巷道的方向和控制巷道的坡度，所以必须步步检核。因此作为一名合格的测量人员要有高度责任心，要有严、细、实得工作作风，要注意测量前及测量后的一些细节问题认真组织，选用先进的得测绘手段，这样会使我们的测量工作省时省力，测量结果可靠。为井下矿业安全生产奠定坚实的基础。4参考文献[1]中华人民共和国能源部制定