《建井工程测量》实训指导书

建井工程测量实训指导书一、实习性质和任务建井工程测量实习是在《建井工程测量》课程教学结束之后在实训场地和建井施工现场，结合工作任务，集中进行测量综合训练的实践性教学环节。该实习安排时间为两周。通过实习，使学生亲身体验建井工程测量环境，了解建井工程测量在建井施工过程中的作用和任务，系统地掌握测量仪器操作、内业计算、巷道平面图的绘制、巷道中腰线的标定等基本技能，为今后在建井施工过程中解决有关测量问题打基础。二、实习目标1、知识目标掌握经纬仪、水准仪、全站仪等测量仪器的使用、井筒位置标定、井下控制测量、巷道中腰线测量的基本方法；2、能力目标熟悉矿建岗位职责，掌握测量仪器操作、井上下导线测量和水准测量内业计算、巷道平面图的绘制、巷道中腰线的标定等技能；3、素质目标牢固树立岗位责任、协作意识，加强安全管理知识，培养团队合作、吃苦耐劳精神。三、实习内容和要求（一）实习项目1、项目一：井下平面控制测量（经纬仪导线测量）2、项目二：井上高程控制测量（水准测量）3、项目三：井筒位置的标定4、项目四：巷道中、腰线的标定及延伸5、项目五：曲线巷道施工测量（二）项目要求1、各实习小组在指导教师指导下完成各项实习内容。2、严格按照规程作业，各项限差均不得超过规程规定的要求。3、坚持写工作日记，记录实习过程。4、实习结束时，每人提交一份实习报告，实习资料编入实习报告中。四、实训场地介绍实训自备（建议）：计算器1个、2H（HB）铅笔2支，三角板或直尺一把、削笔刀一个，记录夹一个，资料袋一个。校园实训场地见图A及简化图示见图B：图A校园实训场地（注：红色标示为GPS点）

图B校园实训简化场地（注：红色标示为GPS点）五、项目实施方法和步骤（一）项目一：井下平面控制测量（经纬仪闭合导线测量）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，确认通视良好后即可做出标志并用油漆或粉笔写出编号。在巷道交叉口和转弯处必须设点。如图1所示。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。2、测角采用J6级光学经纬仪用测回法按30"导线的规格即一个测回进行施测。（1）将经纬仪安置在起始点（如B点）进行点下对中和整平，然后对好水平度盘的零位置。（2）分别在A号、1号点上挂上垂球线，并在1号点的垂球线上用大头针作一标志。（3）分别用盘左和盘右位置测出方向读数，记入手薄。盘左和盘右角值之差应小于60"，取其平均值作为结果。(4)瞄准1点上的垂球线上用大头针作的标志，测出倾角（用正倒镜观测，取其中数）（5）量取仪器高（从顶板测点往下量至仪器横轴中心）和覘标高（从顶板测点往下量至大头针标志处）。3、量边用经过检验的钢尺从仪器横轴中心悬空丈量至前视点大头针标志处，移动钢尺连续三次读数，往返丈量。以上完成一个测站上的施测工作。同样方法，依次测出全部角度和边长。井下观测数据经检查无误后，便可进行内业计算，计算在表格中进行。4、注意事项（1）井下选点时一定要确保通视，避免仪器安置后观测困难。（2）对中时，一定要将望远镜放水平（盘左时，竖盘读数应为90°，盘右为270°）（3）测角瞄准时，照明者最好用一张透明纸蒙在矿灯或电筒上，使其发出的光能均匀柔和地照明垂球线，便于瞄准观测。（4）量边时，要注意钢尺悬空，拉力均匀，避免碰及其他物体。图1井下经纬仪导线测量（二）项目二：井下高程控制测量（水准闭合测量）1、实习目的（1）掌握井下水准测量的方法、步骤和要领（2）适应井下工作环境，锻炼动手能力。2、内容及要求应用井下Ⅰ、Ⅱ级水准测量方法实测巷道各点的标高。Ⅰ级水准要用双仪高法往、返观测。Ⅱ级闭合或符合水准可采用双仪高法单程观测。Ⅱ级水准支线可采用一次仪器高往返观测。各测站的高差互差对于Ⅰ级水准不应大于±4mm，Ⅱ级水准不应大于±5mm.3．方法和步骤（1）选点。水准点可设在巷道顶板、底板或两帮上，如图2，也可用导线点代替水准点。图2井下水准测量（2）观测。井下水准测量与地面水准测量相比，其原理、实测方法和计算公式均完全相同，但井下水准测量时，因点设在顶板上，出现水准尺倒立现象，所以记录时应用符号注明，计算时在其读数前冠以-号。记录与计算格式见表附14．注意事项（1）在顶板上立尺时，一定要将尺的零端紧抵水准点，不能悬空。（2）读数时，无论水准尺是正像还是倒像，其读数均应由小到大读数。（3）使用矿用水准尺。表附1井下水准测量手薄工作地点观测仪器日期记录扶尺测站测点水准尺读数高差m平均高差m高程m测点位置备注与草图后视mm前视mm（三）项目三：井筒中心及井筒十字中线的定位1．实习任务和要求依据矿区地面控制点——近井点和水准基点，标定井筒中心及井筒十字中线控制桩点的坐标与高程。2．方法和步骤标定井筒中心平面位置：全站仪极坐标法是依据近井点的已知坐标和待标定点的设计坐标，利用全站仪自带的放样功能，直接进行点的平面位置标设的一种方法，区别于经纬仪极坐标法的是标定元素的计算由全站仪自动完成。实际作业方法随仪器不同而有所不同，本例以拓普康型全站仪为例说明全站仪直角坐标法标定步骤。如图3所示，O点为立井井筒中心，坐标为（XO、YO、HO）。`M、N、为近井点，坐标分别为（XM、YM、HM）和（XN、YN、HN）。图3全站仪直角坐标法标定平面点全站仪直角坐标法标定分为测站设置、后视定向、放样实施三个阶段。1、测站设置测站设置的目的在于将仪器安置于测站（如图3中M点）并将测站点坐标（XM、YM、HM）输入到仪器中。方法如下：（1）安置全站仪于M点（对中、整平）。（2）按[POWER]键，开机。（3）在测角模式下，按[MENU]键，显示程序测量主菜单。（4）按F2键，选择“放样”功能项，进入选择文件界面。（5）按F3键，选择“跳过”功能项，跳过坐标文件的选择，直接进入放样界面。（6）按F1键，选择“测站点输入”功能项，进入测站点信息输入界面。（7）按F3键，选择“坐标”功能项，进入测站点坐标输入界面。（8）按F1键，选择“输入”功能项，分别输入坐标值（N、E、Z分别对应X、Y、H三个坐标，本例分别输入XM、YM、HM值）。每输入一个坐标值，均需回车确认，然后进入下一坐标值输入。三个坐标值输入完成，进入测站点仪器高输入界面。（9）按F1键，选择“输入”功能项，输入仪器高。（10）按F4键，选择“回车”，确认仪器高输入，返回放样界面，进行后视点信息的设置。2、后视定向后视定向的目的在于当精确瞄准后视定向点（如图3中N点）时，将水平度盘示数设置为后视方向的坐标方位角值。方法如下：（1）在放样界面下，按F2键，选择“后视”功能项，进入后视点（定向点）信息输入界面。（2）按F3键，选择“NE/AZ”功能项，直接输入后视点坐标值。（3）按F1，选择“输入”功能项，按测站点坐标输入方法依次输入后视点坐标（XN、YN），后视定向不需输入后视点高程坐标。（4）后视点坐标输入确认后，显示的H(B)数值为定向边的坐标方位角，核对定向边方位角值无误后，精确瞄准后视点（如图3中N点），按F3键确认，返回放样界面，完成后视定向。3、标定实施（1）在放样界面下，按F3键，选择“放样”功能项，进入放样界面。（2）按F3键，选择“坐标”功能项，进入输入标定井筒中心点坐标值界面。（3）按前述坐标值输入方法输入井筒中心点坐标（如图3中的XO、YO、HO）。输入完成按回车确认，进入镜高输入界面。（4）按F1键，输入镜高。输入完成按回车确认，进入计算界面。其中“HR”表示测站点至井筒中心点的坐标方位角值，“HD”表示测站点至井筒中心点的水平距离值（如图3中的）。（5）按F1键，选择“角度”标定功能项，显示水平角差值界面。其中“HR”表示当前水平度盘示数，“dHR”表示照准部应转动的角值。即当前水平度盘示数与瞄准井筒中心点时水平度盘示数应有值的差值。（6）转动照准部，当dHR示数为0时，表示视线已精确瞄准井筒中心O的方向。制动水平制动，固定照准部。（7）按F1键，选择“距离”标定功能项，进入距离标定界面。显示的“HD”表示测站点至当前镜站点的水平距离，“dHD”表示当前镜站点至井筒中心点的水平距离差值，即镜站应移动的距离。“dZ”表示镜站点的高程与井筒中心点的高程差值。（8）延视线方向移动镜站，当dHD值为0时，即找到井筒中心点。井筒十字中线基点的标定：图4井筒十字中线基点标定如图4所示，在井筒中心标定完成后，要进行井筒十字中线基点的标定（图中1、2、3……11、12、13各点），方法如下：（1）将经纬仪置于O点，后视近井点M，按已知水平角标定的方法依次拨角β（，为井筒十字中线设计给定的坐标方位角为井筒中心O至近井点M的坐标方位角）、（）、（）和（），并分别在各方向线上打入一大木桩，桩位距井中100m左右。再以正倒镜位在桩顶上精确标出井筒十字中线点A′、A″和B′、B″。（2）在十字中线方向上，按设计的基点位置挖基坑、浇筑混凝土基桩，在基桩中埋铁心—“点心铁”。（3）将经纬仪安置于井中心O点上，以四个测回检查十字中线A′A″和B′B″的垂直度。如果垂直误差超过时，应重新标设A′、A″和B′、B″。符合要求后，用经纬仪分别瞄准A′、A″和B′、B″各点，在各方向基桩的点心铁上精确标出十字中线基点位置，以钻小孔或锯十字作为标记。（4）依据已知的水准基点，测定各十字中线基点的高程。根据《煤矿测量规程》的规定，井筒中心和十字中线点的实际位置标定后，应绘制井筒十字中线点的位置图，图上注明点的高程，点间距离，设计和实际的井筒中心坐标及主十字中线的坐标方位角，并绘出十字中线点附近的永久建筑物位置。3．注意事项必须严格按照步骤进行测量。记录员应注意提醒观测员，以免误差操作而前功尽弃。（四）项目四：巷道中、腰线的标定及延伸巷道中线的标定及延伸：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、方法和步骤1）巷道开切位置、方向的标定（见图5）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==式中———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。图5（2）标定巷道的开切地点和掘进方向=1\*GB3①将经纬仪安置于4点，瞄准5点锤球线，在此方向上量取定出A点并标设在顶板上。再量取检查A点的正确性。=2\*GB3②在A点安置经纬仪，后视4点转β角值，此时望远镜视准轴所指的方向即为设计巷道掘进方向。=3\*GB3③一人手执电筒（或矿灯）在司仪者指导下沿巷道一帮移动，当电筒移到视准轴方向线上时，即在帮上打一标记，过此标记画一铅垂线，即为巷道中线。=4\*GB3④根据仪器视准轴方向，在A点之前或后方顶板上再标定两个中线点，即由三点组成一组中线点，表示巷道掘进的方向。2）巷道中线的标定新开掘的巷道掘进6--9m后，应用经纬仪正式标出一组中线点，每组中线点不得少于三个点，点间距离不得小于2m。（1）检查A点是否有位移或破坏。（2）经检查认为A点无位移后，将经纬仪安置在A点，用盘左后视4点，在水平度盘上转出β角值，在巷道顶板上距工作面5m左右给出2´点，用盘右再给出2"点，取其2´、2"两点中间点为2点，则2点即为巷道中线点。如图6所示。图6中线标定（3）然后在2点挂锤球，用一个测回实测∠4A2角，用以检查角β是否正确。（4）经检查角β无误后，再用经纬仪瞄准2点，在此方向线上的顶板或棚顶上标出1点。A、1、2三点即为一组中线点，在三点上挂上绳线。3）巷道中线的延伸一组中线点，可以指示巷道掘进30～40米。随着巷道的掘进，巷道中线要向前延伸才能指导巷道的掘进。（1）首先检查原中线点是否有移动，如B组中线点B、1、2、3是否在一条直线上。如图7所示。若其中有三点在一条直线上，便使用这三个点延伸。图7中线延伸（2）经检查认为无误后将经纬仪安置在B点，用盘左后视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。也可用瞄直法或拉线法。（3）用经纬仪瞄准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。（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。5．注意事项1）巷道中线是控制巷道之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，不应以其简单而轻视。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，更要注意棚子的稳固性。巷道腰线的标定：1．方法和步骤（1）在倾斜巷道中标定腰线如图11所示，1点为设计巷道的腰线点，其设计标高为H1，，A点为已知导线点，其标高为。根据两点的标高可以计算出两点的高差为：在导线点A上挂锤球线，并从A点向下量取值在垂球线上得到a点，然后过a点向待设腰线巷道两帮拉线，线之终端应位于待测腰线起点位置。于线之中间部位挂半圆仪，当其读数为0°时，于线之终端处做上标记，此即为新设腰线点之位置，然后设法将此点位予以固定（钉钉或用水泥筑点）。同法在另一帮与该点相对应的位置再设一点，这两点即为一对腰线点，如图8中之1、1´所示。将测绳一端挂在1点铁钉上，在测绳上挂半圆仪，然后将另端在斜巷的同一帮上做上下移动，使半圆仪上倾角为设计巷道的倾角，此时于绳端做上标记，然后在该标记处固定腰线点，此点即为第二对腰线点中的一个，打上铁钉编为2点，此点也为腰线点。将测绳一端挂在1点铁钉上，在测绳上挂半圆仪，然后将另端在斜巷的同一帮上做上下移动，使半圆仪上倾角为设计巷道的倾角，此时于绳端做上标记，然后在该标记处固定腰线点，此点即为第二对腰线点中的一个，打上铁钉编为2点，此点也为腰线点。图8标定腰线将测绳一端挂在1点铁钉上，在测绳上挂半圆仪，然后将另端在斜巷的同一帮上做上下移动，使半圆仪上倾角为设计巷道的倾角，此时于绳端做上标记，然后在该标记处固定腰线点，此点即为第二对腰线点中的一个，打上铁钉编为2点，此点也为腰线点。在巷道另一帮，自1´点，以同样方法，于2点相对应部位，再测设一腰线点2´，与2点成一对。在1、2两点间拉线，沿线用油漆在帮上画线，以利于施工应用。（2）在水平巷道标定腰线如图8b所示，1点为平巷的腰线点，在1点上挂测绳，绳上再挂半圆仪，将另一端拉紧并上下移动，使用半圆仪上倾角为0°于绳之终端处做上标记2´。然后用皮尺量出1和2´点间的水平距离，根据巷道的设计坡度，计算出2´点和1点的高差为：然后过2´点垂直向上量取值便得2点，在2点处将腰线点固定。在1、2点间拉线，沿线以油漆画出腰线。巷道另一帮可用同样方法，给出腰线。（五）项目五：曲线巷道施工测量1、内容与要求（1）采用等分弦线法，标设曲线巷道的中线；（2）采用内、外轨三段弦线法，标设曲线巷道掘进的测量方向线；（3）根据给定的测量方向线，计算轮尺数据，进行施工轮尺。2、方法和步骤井下运输巷道转弯处或巷道分岔处，都有一段曲线巷道。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。曲线巷道的起点、终点、曲率半径和转角(曲线中心角)等参数均在设计中给定。一、等弦法标设曲线巷道的中线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。分段弦线的长度可以是相同的，也可以是不相同的。等分弦线法是标设曲线巷道中线常用的一种方法。如图9所示。图9等弦法计算测设要素1、计算标设要素首先要确定合理的弦线长度，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1：50或1：100的大样图。在图上确定段的划分方案，常以测量弦线贴近掘进巷道内帮为限，可由计算公式：进行估算。S为巷道宽的一半。图9为曲线巷道，已知巷道起始点为A，曲线终点为B，曲线半径为R，中心角为。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：（8.5）如图8-10所示，起绐点A和终点B的转向角为：（8.6）中间各弦交点处的转向角为：（8.7）图10标设曲线巷道掘进方向2、标设曲线巷道掘进测量方向线如图10所示，当巷道掘进到曲线起点位置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，顺时针拨转向角，给出弦A1的掘进方向。因此时曲线巷道尚未掘出，只能倒转望远镜，在A1的反方向线上于巷道顶板标出中线点1′和l″，则1′、l″、A三点组成一组中线点，指示Al段巷道掘进的方向。当巷道掘至1点位置后，再置经纬仪于A点，在A1方向上量取弦长标出l点。然后将经纬仪置于l点，后视A点，拨转向角，按上法可标出12段巷道掘进的方向。照此办法逐段标设下去，直至曲线巷道终点B为止。3、曲线巷道施工轮尺为了指导掘进施工，测量人员绘制出曲线巷道l：50或1：100的大样图，交给施工人员，如图11所示。图上绘出巷道两帮与弦线的相对位置，直接在图上量取并标明弦线上各点(点间距一定)到巷道帮的边距。一般情况下，边距按垂直于弦线的方向丈量(图11(a))，也有按半径方向给出边距（图11(b)）。（a）（b）图11曲线巷道施工大样图二、内、外轨三段法标设曲线巷道掘进方向图12内、外轨三段法曲线巷道测设数据计算当曲线巷道为双轨巷道时，标设巷道掘进方向，既不能影响巷道施工，又不能影响观测仪器的安置和观测视线，要使测量放线由曲线巷道平滑过渡到下一直巷，常常不那么容易做到。采用内外轨三段法标设曲线巷道的掘进方向，简明实用，并在建井工程中得到了广泛应用。如图12所示。1、标设曲线巷道掘进方向如图12所示，两直线巷道内轨中线延长交于曲线巷道外轨中线M和N点，即为两个拐点，H和I为曲线巷道的起始点和终点。曲线巷道分为三段，第一段和第三段相同。首先根据直线巷道实际测定的导线点和起始点H的设计坐标，计算求得导线点至H的平距后，在两点间垂直于内轨测量（方向）线的两帮上设置控制点A（曲线巷道开始施工时，H点不好标定，以A点作为量距的起点，A点到直圆面的距离为3m左右）。然后，根据曲线巷道设计数据，计算拐点控制距离HM和MN，计算拐点转向角β，至此可标设出曲线巷道的掘进方向。2、曲线巷道施工轮尺（1）计算法采用勾股定理，正、余弦定理和三角函数，求取曲线巷道施工轮尺所需的数据，即曲线巷道掘进工作面测量（方向）线至曲线巷道中心线（简称巷中线）间的距离。如图12所示。第一段（第三段）曲线巷道掘进工作面测量（方向）线至曲线巷道“巷中线”距离的计算公式：（8.8）上式（8.8）括号内之值大于1.15，测量线向右为巷中线，否则向左为巷中线；D为工作面至起始点H（终点I）的距离。第二段曲线巷道掘工作面测量方向线至曲线巷道“巷中线”距离的计算公式：（8.9）上式（8.9）中括号内之值大于1.15，测量线向右为巷中线，否则向左为巷中线；D为工作面至拐点M的距离。（2）比例量取法将弯道按比例用CAD绘出图纸，根据需要按比例量取测量线至巷中线距离。比例不小于1：100，精度同样能满足施工需要。六、技术要求1、三级导线基本技术要求（参考）（1）观测按相应的测量标准。（2）仪器的操作应符合要求，使用铅笔记簿，应记录完整，符合规定。（3）记录和计算应符合规范要求，角度取位至秒。观测记录格式见，计算格式见。（4）导线的技术要求按表A。表A三级导线角度测量基本技术要求水平角测量（6"级仪器）测回数上下半测回所测角值互差同一方向值2测回较差方位角闭合差230"24"24"√n2、四等水准测量技术要求（参考）（1）观测按相应的测量标准。（2）仪器的操作应符合要求，使用铅笔记簿，记薄应记录完整，符合规定。手薄记录格式见，高程误差配赋及成果表格式见。（3）计算时高差取位到0.0001m，高程取位到0.001m；（4）测量限差要求按表B执行。表B