地质勘探工程测量

-第十二章地质勘探工程测量作为从事地质工程的技术人员，除了应掌握地质勘探工程的专业知识外，还应熟悉勘探工程中的测量工作，尤其是现在测量电子仪器的广泛使用，测量仪器操作越来越简单，应具有参与或组织实施测量业务的能力，合理使用测量资料。地质勘探测量通常包括地质填图、勘探工程、地质剖面等测量工作。第一节概述地质勘探是为了详细查明地下资源，并确定矿物位置、形状及储量。地质勘探一般分为普查、详查和精查三个阶段。普查阶段是根据在地表上所发现的矿点〔矿体露头〕以及配合地表揭露工程和少量的勘探工程等手段所进展的地质观察。初步查明矿产的品种、矿体的规模、形状和产状，确定矿石的品位和储量。详查阶段亦称勘探阶段，是在普查根底上对矿区进展更详细的勘查，目的是查明矿区的地质构造、矿体产状、矿石品位、物质成份及储量等获得更可靠的地质资料。精查是在普查和详查的根底上，进一步查明矿产品的埋藏情况，确定矿体的品位、储量、开采价值、开采方法等，为下一步开矿作好准备。地质勘探工程测量是为地质勘探提供可可靠的测绘资料，配合地质勘探作业以保证任务的完成。地质勘探工程测量的主要工作任务是：1.为勘探工程的设计和研究地质构造提供勘探区域的控制测量和各种比例尺的地形图；2.根据地质工程的设计，在实地给出工程施工的位置和方向(又称定位和定线)；3.竣工后测出工程点的平面坐标和高程；4.提供编制地质报告和储量计算的有关图纸资料。为了进展上述测量工作,应首先在勘探区建立测量控制网,控制网的等级应以"地质勘察测量规程"为依据，并结合勘探区的地形条件和勘探网的密度和精度要求，还应同时满足矿区所需比例尺地形图测量的需要，其它测量工作在控制测量的根底上进展。一般情况下作为地质勘探区首级平面控制网，可根据勘探面积、勘探网密度和地形条件，布设四等或5″级导线网，假设有GPS接收机，也可布设相应等级的GPS控制网，在此根底上再以交会、导线等方法进展加密。高程控制网根据不同的精度要求，可采用水准测量、三角高程测量或GPS测高。当勘探区已建立地形测量控制，如果精度能满足勘探工程测量的需要时，应利用其作为一切勘探工程测量的平面和高程控制，不必重新布网。如其密度不够，可在原有根底上进展加密。勘探区的地形测量是为地质勘探工程效劳的，测图比例尺的大小是随地质勘探对矿石储量计算的精度要求不同而变化的。储量计算的越准确，测图比例尺就越大，随着勘探工程的进展，勘探工程所需的地形图比例尺也逐渐变大。一般应满足大比例尺〔1：500～1：5000〕测图的需要。第二节地质填图测量在矿区勘探工程中，首先要进展地质填图，通过地质填图来详细查清地面地质情况，划分岩层，确定矿体分布，以便正确了解矿床与地质构造的关系及规律，为下一步的勘探工作提供可靠的依据，并作为储量计算的地表依据。一、地质填图的比例尺. z.-地质填图是用地形图作为底图，将矿体的分布围及品位变化情况、围岩的岩性及地层的划分、矿区的地质构造类型以及水文地质情况等填绘到地形图上，即成为一地质地形图。在地质工作的各个阶段，要填绘不同比例尺的地质图。在普查阶段，要填绘1：10万或1：20万的区域地形图，详查阶段，要填绘1：1万、1：2.5万或1：5万的地质地形图。在精查阶段，填图比例尺依据矿床的具体情况而定，假设矿床的生成条件简单，产状较有规律，规模较大，品位变化较小，则采用的比例尺就小，反之较大。一般规模大、赋存条件简单的矿床如煤、铁等沉积矿床，通常用1：1万至1：5万比例尺的地质地形图；对于规模较小、赋存条件较复杂的矿床如铜、铅、锌等有色金属的生矿床，通常用1：2000和1：1000的地质地形图；对于*些稀有金属矿床，还可采用更大的比例尺，如1：500。一般地形图的比例尺应与地质填图的比例尺一样，二、地质填图的方法地质填图测量包括地质点测量和地质界限测量两个步骤，其中地质点测量是最根本的测量工作。地质点是指勘探矿区地表上反映地质构造的点，如露头点、构造点，岩体和矿体界限点、水文点等。它们是地质人员进展地质调查的地质观察点，是填绘地形图的重要依据。这就需要采用适当的方法将地质点测绘在地形图上。地质点的位置是地质人员在实地观察确定的，确定后用红油漆或插一小红旗作为标记，并编号。测定地质点前应准备好作为底图的地形图，控制点资料，并对控制点进展检查。要充分利用测区已有的控制点，如果控制点缺乏，可采用导线测量等方法加密。地质点测量作业方法、程序及要求与地形测图的碎部点测量完全一样，地质点测量一般由地质人员与测量人员共同完成。地质人员在选择地质点，描述地质容和绘绘制地质蓝草图时，兼职立尺员，测量人员按照地形图中测碎部点的方法，测定地质点的平面位置和高程，最后制成地质地形图。矿体及岩层界限的圈定：在测定地质点的根底上，根据矿体和岩层的产状与实际地形的关系，将同类地质界限点连接起来，并在其变换处适当加密点，地质界限的圈定一般由地质人员现场进展，也可野外记录，室圈定。图12-1是地形图作为底图绘出的局部地质图，图中虚线表示的是根据地质点和地质界限的观测资料圈定的地质界限，例如虚线1～2表示侏罗系〔J〕和三叠系〔T〕地层的分界限〔P为二叠系、C为石炭系、D为泥盆系、S为志留系〕图12-1地质地形图三、地质填图中的考前须知1、地质人员在进展地质点观察时，应携带地形图，并绘制草图。2、地质填图应充分利用已有的控制点，包括图根点，控制点经检查符合要求的情况下，可以直接使用。当控制点丧失或破坏时，必须重新建立图根控制。3、地质点测量根据具体的条件可采用：平板仪极坐标法，经纬仪配合小平板仪法，有条件可采用全站仪进展数字化成图方法测设或用RTK直接测量地质点的坐标。第三节 勘探工程测量一、勘探线、勘探网的测设在地质勘探过程中，各种勘探工程如槽、井、钻孔和坑道等一般都是沿着一定直线方向布设的，这些直线叫勘探线。勘探线又彼此穿插构成一定形状的格网，称为勘探网〔一〕勘探线、勘探网的布设形式勘探工程的布设，一般是平行于矿体走向或者垂直于矿体的走向。人们把平行于矿体走向的勘探线称为横向勘探线。垂直于矿体走向的勘探线称为纵向勘探线。纵横勘探线相互穿. z.-插构成勘探网。勘探网的形状和密度由矿体的种类及产状确定。一般有形、矩形、菱形和平行线型。如图12-2所示。图12-2勘探网布设形式勘探网勘探线的间距是根据矿床类型、勘探阶段要求探明的储量等级而定，一般在20米至1000米之间。为了控制勘探线和勘探网的测设精度，也须遵循先整体后局部的原则，首先在矿区中布设一基线，然后再布设其它勘探线。如图12-3所示，M、N为基线。勘探网上点的编号以分数形式表示，分母代表线号，分子代表点号，以通过基线P的零点为界，西边的勘探线用奇数表示，东边的用偶数表示；以基线为界，以北的点用偶数号表示，以南的用奇数表示。如02表示基线与东第一条勘探线的交点。〔二〕勘探线、勘探网的测设1、基线的测设在已建立测量控制网的情况下，根据地质勘探工程的设计坐标和测量控制点的坐标反算测设数据，直接将地质勘探工程测设到实地上。在尚未建立控制网的勘探区，假设没有全站仪，应首先布置勘探基线作为布设勘探网的控制。由地质人员和测量人员实地确定基线的方向和位置，基线一般由三点组成，如图12-3，A、B、C、D为控制点，M、N、P为设计的基线上三点，首先利用控制点和M、N、P三点的设计坐标将M、N、P三点标设于实地，测设完基线，要检查三点是否在一条直线上，如果误差在允许围，则在基线两端点埋设标石，然后采用导线，交会等方法重新测设其坐标，求出与设计坐标的差值，假设小于12000取平均值作为最终结果，否则应检查原因，必要时应重测。再利用极坐标法将勘探线上的工程点测设于实地。基线端点和基点的高程，应在点位测设于实地后，用三角高程的方法与平面位置同时测定。12-3基线的建立随着全站仪的普及，勘探网的测设可不再布设控制基线，而只在勘探区已有控制点的根底上，用测距导线建立一些加密控制点，然后在这些点上用极坐标法测设勘探工程点。假设用RTK进展测设，可根据设计坐标，直接进展坐标放样，更加快捷。1、勘探线、勘探网的测设勘探线、勘探网的测设就是将基线、与勘探线上的工程点测设于实地。传统方法有极坐标法、测角交绘、距离交会等，现在多采用全站仪坐标测设法：具体作法是在一控制点上安置全站仪，将点坐标、需放样点的坐标输入全站仪，利用全站仪坐标放样功能进展测设。利用全站仪放样可以减少设站次数，从理论上讲，只要在仪器站能看见的地方都可以一次完成；减少了人工计算，减少了出错的时机。2、高程测量高程测量分为基线端点、基点的高程测量和勘探线、勘探网高程的测量。基线端点和基点的高程，用三角高程测量的方法测定。二、物探网的测设物探是地球物理勘探或地球物理探矿的简称。它包括电法、磁法、地震及重力等。在进展物探工作时，首先布设物探网。1、物探网的设计如图12-4所示，物探网一般是由平行的测线与基线相交而成的规则网形，基线间距为500~1000m，测线间距为20~200m，同一物探网中基线和测线各自的间距应相等。基线与测线的交点为基点，基线的两个端点称为控制基点，基线的起始基点应布设在勘探区中央的制高点上。物探网的编号一般用分数形式表示，分母表示线号，分子表示点号，从物探网西南. z.-角的基点开场，向北、向东按顺序编号，为了防止向西南角扩展时出现负数编号，一般起始点编号不为0，而是一个较大的正整数，如图中为1000。如果物探网较小时，编号也可用序号来表示。图12-4物探网的设计2、传统方法测设物探网物探网的测设包括基线测设、测线测设和高程的测设(1)、基线测设基线测设包括起始基点、控制基点的测设和基线的测设起始基点和控制点的测设首先应求出测设数据，如果起始基点、控制基点给出了坐标，利用给出的坐标和点的坐标计算出测设数据；如果起始基点、控制基点没有直接给出坐标，可以利用物探网设计图纸，从图上量取测设数据。然后用极坐标法、角度交会或距离交会等方法测设，基点测设于实地后，应埋设标石，并重新测定其坐标，并与设计值比拟，应满足"地质勘察测量规程"的要求，否则应重新施测。基线的测设就是将基线上的全部点测设于实地，当控制基点测设后，将全站仪安置在基线一端的控制点上，瞄准另一端的控制点定向。沿视线方向放棱镜，量出各基点的距离实地标出各基点，定以木桩，并编号。〔2〕、测线的测设测线的测设就是将测线上的每个测点按设计要求测设于实地。传统的方法常用经纬仪视距导线法，它对于不同的地形条件和不同的比例尺都适用。具体方法是在基线点上安置全站仪，以相邻基线点定向，然后再转动经纬仪90度，则望远镜的视线方向即为测线方向。在测线方向上根据设计长度测设各测点，并插旗编号。〔3〕、高程测量基点、测点的高程采用水准测量方法或者三角高程测量的方法，精度要满足"地质勘察测量规程"的要求。三、钻探工程测量钻探工程是勘探工程中重要的勘探手段，通过钻探如图12-5〔a〕取得岩芯和矿芯，作为观察分析的资料，依据这些资料来探明地下矿体的围、深度、厚度、倾角及其变化情况。随矿体类型及勘探储量计算等级的要求不同，钻孔布设的形式和密度也就不同，但一般都是布设成勘探线如图12-5(b)或勘探网如图12-5(c)。目前主要采用勘探线。勘探线是一组与矿体走向根本垂直的直线。钻孔的位置是预先设计好的，其设计坐标是的，它是测设钻孔地面位置的原始数据。图12-5钻探工程测量钻探工程测量的主要任务是钻孔位置测量，按孔位测量的工作程序又分为初测、复测和定测三个步骤。一、初测初测也称布孔。它的任务是根据钻孔位置的设计数据，利用控制点将钻孔测设到实地上，以便设钻施工。测设孔位的常用方法有：交会法、极坐标法。随着全站仪的普及，现在大多采用全站仪法测设。二、复测图12-6钻孔位置测量钻孔位置标定后，即可平整钻机场地，但在清理平台的过程中，钻孔的标桩往往会遭到破坏，因此，在清理钻机场地之前，必须对标定的钻孔桩加以保护，一般的做法是，在标定的孔位桩周围钉几个控制桩。如图12-6(a)，P′为孔位桩，1、2、3、4为控制桩。控制桩1、2、3、4供复测钻孔用的，因此又叫复测桩。复测桩应设置在平整场地的影响之外，另外，. z.-还要根据初测桩测出复测桩的高程。机台平整以后，即可用复测桩对孔位进展校核，其偏差不得超过图上的0.1mm。假设平整机台后，表示孔位的初测桩已丧失，此时需用复测桩重新标定孔位。在校核、恢复孔位后，还要对孔位桩的高程进展检核测量。三、定测钻探完毕封口后，测量人员应测定钻孔位置。钻孔位置以封孔标石中心或套管中心为准。钻孔坐标的测定，可采用经纬仪交会法或极坐标法进展，孔口高程，一般采用等外水准测量或三角高程测量。钻探资料是计算矿产储量的重要依据，所以钻孔位置的定测精度要求较高，其中心位置对附近测量控制点的位置中误差不得超过图上0.1mm〔孔位初测可放宽为2~3倍〕。其高程对附近测量控制点的高程中误差不得超过地形地质图根本等高距的110。第四节地质剖面测量`地质剖面测量，通常是沿着勘探线方向，测定位于该方向线上的地形特征点、地物点、勘探工程点〔钻孔、探井、探槽〕以及地质点的平面位置与高程，并按一定的比例绘制成横剖面图。剖面测量的目的在于提供勘探设计、工程布设、储量计算和综合研究资料，正确地设计勘探工程的位置和加密勘探工程的位置都需要剖面图作为设计依据，以便有效地掌握工程间相互关系和矿体变化情况。在储量计算中，各个剖面的间距和同一剖面线上各勘探工程间的间距，是控制矿体位置和大小的根本数据。剖面测量贯穿在地质普查和勘探的整个过程中。普查剖面等精度要求不高的剖面可以在已有的地形地质图上切绘，对于精度要求高的剖面图必须实测。地质剖面测量的比例尺是根据矿床类型、矿床成因和勘探储量级别等因素决定的。对于矿层薄、面积小和品位变化大的稀有贵重的矿种，剖面图的比例尺要大些；大面积沉积矿的矿体，剖面图的比例尺要小些。前者比例尺通常为1：500~1：2000，后者的剖面比例尺常为1：2000~1：10000。而特种工业原料地质勘探剖面图的比例尺更大，可采用1：200。地质剖面测量的顺序，首先进展剖面定线，建立剖面线上的起点，转点和终点，并在其间加设控制点，然后进展剖面测量，最后展绘地质剖面图。一、剖面线端点的测设测设剖面线端点的目的是确定剖面线的位置和方向，剖面线一般就是勘探线。根据剖面端点的设计坐标和附近测量控制点的坐标，计算测设数据，然后在点上安置仪器，采用极坐标法将端点测设于实地，测设完毕，应立即测量端点的平面坐标，并用三角高程或等外水准测量端点的高程。剖面端点对附近测量控制点的位置中误差不得超过图上0.1mm，高程误差不得超过地形地质图根本等高距的120。两端点的方位与设计方位的最大偏差不得超过下式的规定：式中M：为地形图的比例尺分母D：为两点间的距离：一弧度所对应的秒值〔206265″〕二、剖面线控制测量剖面控制测量的任务是在剖面线端点及定向点测量的根底上，在剖面线上建立必要数量的控制点，测站点间距不应超过表12-1的规定：控制点的布设方法依地形条件而定。. z.-表12-1测站点间距要求剖面横比例尺1：5001：10001：20001：5000间距〔m〕100200350500在地形起伏不大、通视良好的地区，可将经纬仪〔最好是全站仪〕架设在任一端点上瞄准另一端点，直接在剖面线上选定剖面控制点的位置，并以木桩标记，然后准确测出控制点的高程，并计算出剖面各点到控制点的距离及各控制点之间的距离。如果地形起伏较大，通视不好地区，应在图上沿剖面线设计控制点的位置，并依据设计坐标，按极坐标法测设。三、剖面测量方法剖面测量的任务是测定剖面线上地形点、地物点及工程点的位置和高程。进展剖面测量时，剖面线端点、定向点、控制点均可设站，根据剖面图的比例尺、精度要求、设备和地形条件，可采用全站仪数字测图法，经纬仪视距法等。剖面点的密度，取决于剖面图的比例尺、地形条件等，通常是剖面图上间距为一厘米测一剖面点。四、剖面图的绘制剖面测量完成后，即可着手绘制剖面图。剖面图的比例尺一般为地形地质图比例尺的1~4倍，垂直比例尺一般与水平比例尺一致，亦可放大1~2倍。剖面图是根据各点高程和各点水平距离绘制的。传统的绘制剖面图的方法与步骤如下：〔1〕、如图12-7先在方格纸上定一水平线，表示水平距离，从水平线的左端向上绘一垂线表示点的高程。按照垂直比例尺标出十米或百米整倍数的高程注记，并绘出平行