第十章 巷道及采煤工作面测量

1. 第十章 巷道及采煤工作面测量 巷道施工测量的任务是按照矿井设计的规定和要求，在现场实地标定掘进巷道的几何要素(位置、方向和坡度等)，并在巷道掘进过程中及时进行检查和校正。通常我们将这项工作称为给向。

2. 10-1 井下巷道中线的标定 • 一、 准备工作 • 为了指示巷道在水平面内的方向，需要标定巷道的几何中心线在水平面上投影的方向即中线方向。 • 中线点应成组设置，每组不得少于3个点。 • 标定巷道中线的步骤大致如下： • (1) 检查设计图纸。主要检查的内容包括：巷道间的几何关系是否符合实际情况；标注的角度和距离是否与设计图一致等； • (2) 确定标定中线时所必需的几何要素； • (3) 标定巷道的开切点和方向； • (4) 随着巷道的掘进及时延伸中线； • (5) 在巷道掘进过程中，随时检查和校正中线的方向

3. 二、 巷道开切时的标定方法 包括标定开切点的位置和初步给出巷道的掘进方向两项内容。 如图，从已掘巷道中的A点沿虚线开掘一条新巷道，标定的方法如下： (1) 从设计图上量取A点至已知中线点4、5的距离L１、Ｌ２，量取巷道的转向角β； (2) 在4点安置经纬仪，瞄准点5，并沿此方向，由点4量取L１，即可得到A点的位置，将之标定于顶板上，然后再量取A至点5的距离作检核； (3) 在A点安置经纬仪，后视点4，用正镜位置给出β角，此时，望远镜所指方向即为新开掘巷道的中线方向，在此方向上标出点2，倒转望远镜，标出点1，则点1、A、2即组成一组中线点。

5. 三、巷道中线的标定 巷道开切后，最初标定的中线点很容易遭到破坏。当掘进到5-6 m时应检查或重新标定中线。简易的检查方法是看一组中线的三个点是否在一条直线上。 四、直线巷道中线的延长及检查 在由一组中线点到下一组中线点的巷道掘进过程中，可采用瞄线法或拉线法来指标巷道的掘进方向。

6. 五、曲线巷道中线的标定 弦线法是将圆曲线分成圆弧段，以弦线来代替其中线，指示巷道的掘进方向。 首先要根据圆曲线的设计要素：如图中的曲线起点A、终点B，曲线半径R，中心角α及将曲线等分的段数n，计算标定要素：弦的长度l、起点和终点的转角βＡ、βＢ以及中间点的转角βi。 l=2R·sin（α/２n） βＡ＝βＢ＝180°＋α/２n β１＝β２＝180°＋α/n

7. 然后进行现场标定。在起点A安置经纬仪，后视直线巷道中的中线点P，按转角βＡ，给出弦线A1的方向。但由于前面巷道还未开掘，只能倒转望远镜在其反方向上标设中线点D、C。这样C、D、A三点即组成一组中线点。用它指示巷道掘进到1点后，应丈量弦长l，精确标定出1点。然后，就可按与上述类似的方法继续给出下一弧段的中线。然后进行现场标定。在起点A安置经纬仪，后视直线巷道中的中线点P，按转角βＡ，给出弦线A1的方向。但由于前面巷道还未开掘，只能倒转望远镜在其反方向上标设中线点D、C。这样C、D、A三点即组成一组中线点。用它指示巷道掘进到1点后，应丈量弦长l，精确标定出1点。然后，就可按与上述类似的方法继续给出下一弧段的中线。

8. 10-2 井下巷道腰线的标定 为了指示巷道掘进的坡度而在巷道两帮上给出的方向线，称为腰线。腰线点可成组设置，也可每隔30-40m设置一个，但须在巷道两帮上画出腰线，且对于一个矿井，腰线距底板或轨面的高度应为定值。 主要运输巷道的腰线应用水准仪、经纬仪或连通管水准器来标定，次要巷道的腰线可用悬挂半圆仪等标定。急倾斜巷道的腰线应尽量用经纬仪来标定，短距离时，也可用悬挂半圆仪等来标定。

9. 一、 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。 如图10-10（a）所示，A点为布设在巷道顶板上的井下水准点，B点为道岔点亦即新开巷道坡度的起点，腰线距轨面的垂直高为1m，设计坡度为i，现标设新开巷道的第一组腰线点1、2、3。

10. 具体方法是：首先利用井下水准点A检查B点处轨道面的实际高程是否与设计高程吻合，检查合格后，将水准仪安置在B与3点之间，于B点轨面处立水准尺，读数为b，丈量平距lB1、l12、l13，则各腰线距水准仪视线的高度为：具体方法是：首先利用井下水准点A检查B点处轨道面的实际高程是否与设计高程吻合，检查合格后，将水准仪安置在B与3点之间，于B点轨面处立水准尺，读数为b，丈量平距lB1、l12、l13，则各腰线距水准仪视线的高度为： • a1＝b－1－i·lB1,a2＝a1－i·l12, • a3＝a1－i·l13. • 坡度的符号规定为：上坡为正，下坡为负。 • 标定时将水准仪照准1点处，标出水平线，用小钢尺字水平线向下量取a即得新掘巷道腰线起点1，同法可标定其他两个腰线2、3。标定工作结束后，由B点计算腰线点1、2、3的高程。

11. 二、经纬仪标定法 • 1．中线点同时作为腰线点标设法 • 如图10-11所示，标设时仪器安置在中线点1上，在标定中线点4、5、6之后仪器用正倒镜瞄准中线，竖盘对准巷道设计的倾角，此时望远镜视线和巷道腰线平行。根据视线在垂球线4、5、6相应位置用大头针作上记号，再用倒镜测其倾角，作为检查。然后丈量仪器高i。又知中线点1到腰线位置的距离a ，则仪器视线到腰线点的距离b为： • b＝i－α1

12. 标设时从三个垂球线上标出的视线记号起，根据视线与腰线的关系用小钢尺向上或向下量取长度b，即可得出相应的腰线点位置并作出标记。

13. 二、 用伪倾角标定斜巷腰线 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。 tan δ′=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。

14. 实地标设时，将经纬仪安置在中线点B下，后视中线点A，将水平度盘读数调至0°００′００″，转动照准部，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。实地标设时，将经纬仪安置在中线点B下，后视中线点A，将水平度盘读数调至0°００′００″，转动照准部，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。

16. 10-3 激光给向 一、 概述 激光指向仪是利用激光器产生的光源进行指向的仪器。矿用激光指向仪主要由激光器、光学系统、防爆壳体和悬挂调节机构等部件组成。 二、 激光指向仪的安置 每次使用激光指向仪前，首先应对激光指向仪的电源、发光情况以及各调节机构进行检查。 激光指向仪可安放在巷道中央的工字钢上,用四根锚杆固定的框架上，巷道中央的石垛上,两帮的悬臂架上。利用它来同时指示巷道中线和腰线时，必须使光束在水平面内位于巷道的中线方向上，在倾斜面内位于巷道的腰线方向上。

17. 实地安置步骤如下： (1) 如图所示，选择A、B、C三个中线点。 (2) 在A、B、C三点上悬挂垂球线，并用水准仪在垂球线上标出腰线的位置。 (3) 将激光指向仪安置在B点之后35m的巷道中部的锚杆上，固定后，打开激光指向仪。 (4) 根据A、B、C点组成的中线，调节水平微动螺旋，使光束中心准确地通过B、C点所挂的垂球线。 (5) 调节垂直方向微动螺旋，使光束中心至B、C两处垂球线上腰线位置的距离d相等。光束在水平面内的方向即为巷道的中线方向，在倾斜面内的方向即为腰线方向。

18. 10-4、 采区测量 1 采区联系测量 通过竖直或急倾斜巷道向采区内传递方向、坐标和高程的测量工作。 (1) 通过两个竖直巷道进行联系测量 (2) 通过一个竖直巷道进行联系测量 (3) 通过急倾斜巷道进行联系测量 2 采区次要巷道测量 采区次要巷道测量是为了填绘矿图，以采区控制导线为基础而敷设的碎部导线测量。 采区次要巷道测量的主要任务是为填绘矿图提供资料。其主要测绘内容包括：测绘大比例尺巷道图；丈量巷道的长度和断面大小；测定断层、煤厚变化等地质特征点和瓦斯突出点、涌水点的位置等。

19. 3 回采工作面测量 回采工作面测量是按旬或按局、矿规定的日期进行的验收填图测量。回采工作面每月测量的次数，应以能满足生产和回采率计算的要求为目的，但至少须测出工作面的月末位置。 回采工作面测量应以导线点为基础，采用低精度经纬仪、测角仪、皮尺等进行测量。测量的内容主要有：回采工作面的长度、进度；充填区和煤柱的位置和尺寸；煤层厚度和采高等。

20. 10-5 贯通测量 一、 概述 为了相向掘进巷道或由一个方向按设计掘进巷道与另一个巷道相遇而进行的测量工作，称之为贯通测量。 重要巷道的贯通测量应该编制贯通测量设计书。在实地进行贯通测量时，应严格按照贯通测量设计书中的要求进行。在巷道贯通后，应在贯通点处测量贯通实际偏差，并将两端导线、高程连测起来，计算各项闭合差。

21. 二、 水平巷道间的贯通 要在主巷和副巷间用贯通的方法开掘二号石门。 1、准备工作 布设经纬仪导线和水准路线，计算出A、B点的平面直角坐标（xＡ，yＡ）、（xＢ，yＢ）以及它们的高程HＡ、ＨＢ。 2、计算贯通测量的几何要素 (1) 计算贯通巷道中心线的方位角αＡＢ (2) 计算A、B处的指向角β1、β2 (3) 计算A、B间的水平距离l (4) 计算贯通巷道的倾角δ (5) 计算A、B间的斜长L 3、根据贯通几何要素标定贯通方向线 分别在A、B点安置经纬仪，按指向角β1和β2分别给出贯通巷道的中线；用水准仪按倾角δ分别在A、B处给出贯通巷道的腰线。

22. 三、 倾斜巷道的贯通 如图，上、下平巷和一号下山已掘好，二号下山正由下向上开掘至B点，现为加快掘进速度，欲上下同时开掘。这种贯通的特殊性在于上部开切点P的位置是未知的。为此，首先应确定P点的位置。

23. 确定P点位置的方法主要有两种： 第一种方法：根据A和C、B和D的坐标，列出直线方程，求解出交点P的位置。 第二种方法：根据三角学的基本知识，解算△APB。由于在△APB中，A、B的坐标已知，从而可求出它们间的水平距离lＢＡ和方位角αＡＢ，而且αＢＰ＝αＤＢ、αＡＰ＝αＡＣ也是已知的。这样我们就可根据正弦定理求得ＡＰ，确定出P点的位置。 P点确定后，即可测定出其高程HＰ，然后即可按与第一个例子类似的方法，标定贯通巷道的中线和腰线

24. 四、 竖直巷道的贯通 如图，在距主、副井较远处，要开凿三号立井，为了加快开凿速度，拟采用上、下同时开凿的方法来贯通该立井。由于立井的井上与井下中心坐标是相同的。

25. 因此，解决这类贯通问题可按下述步骤进行： (1) 进行地面导线或三角网连测，确定三号井地面中心的坐标； (2) 通过主、副井进行两井定向，确定井下导线起始点的坐标和起始边的方位角； (3) 沿大巷敷设井下导线至三号井井下中心附近； (4) 根据三号井的地面中心坐标和井下附近的导线点，标定其井下中心位置并牢固地埋好标志； (5) 由井下中心向上打反立井进行相向贯通。 在立井贯通时，应特别注意水平方向上的偏差。高程方向的偏差不直接影响贯通，测量高程的目的只是用来推算贯通的时间和地点。