巷道與井筒施工測(cè)量幻燈片.ppt

1、第15章 巷道與井筒施工測(cè)量,給向的工作:巷道掘進(jìn)測(cè)量主要工作是給出巷道的 中線和腰線。,巷道施工測(cè)量的任務(wù)是按照礦井設(shè)計(jì)的規(guī)定和要求，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地標(biāo)定掘進(jìn)巷道的幾何要素(位置、方向和坡度等)，并在巷道掘進(jìn)過(guò)程中及時(shí)進(jìn)行檢查和校正。通常我們將這項(xiàng)工作稱為給向。,中線：巷道幾何中心線投影在水平面內(nèi)的方向線； 標(biāo)設(shè)在巷道的頂板上。 作用：指示巷道水平面內(nèi)的掘進(jìn)方向 腰線：巷道幾何中心線投影在豎直面內(nèi)的方向線； 標(biāo)設(shè)在巷道的兩幫上。 作用：控制巷道的掘進(jìn)坡度,為了指示巷道在水平面內(nèi)的方向，需要標(biāo)定巷道的幾何中心線在水平面上投影的方向即中線方向。,15.1 井下巷道中線的標(biāo)定,一、概述,中線點(diǎn)應(yīng)成組設(shè)置

2、，每組不得少于3個(gè)點(diǎn)。,(1)、檢查設(shè)計(jì)圖紙。主要檢查的內(nèi)容包括：巷道間的幾何關(guān)系是否符合實(shí)際情況；標(biāo)注的角度和距離是否與設(shè)計(jì)圖一致等； (2)、確定標(biāo)定中線時(shí)所必需的幾何要素； (3)、標(biāo)定巷道的開(kāi)切點(diǎn)和方向； (4)、隨著巷道的掘進(jìn)及時(shí)延伸中線； (5)、在巷道掘進(jìn)過(guò)程中，隨時(shí)檢查和校正中線的方向,標(biāo)定巷道中線的步驟大致如下：,從已掘巷道中的A點(diǎn)沿虛線開(kāi)掘一條新巷道，標(biāo)定的方法如下：,二、標(biāo)定巷道開(kāi)切點(diǎn)和掘進(jìn)方向,圖15-1 標(biāo)定巷道開(kāi)切點(diǎn),包括標(biāo)定開(kāi)切點(diǎn)的位置和初步給出巷道的掘進(jìn)方向兩項(xiàng)內(nèi)容 。如下圖,(2) 在4點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，瞄準(zhǔn)點(diǎn)5，并沿此方向，由點(diǎn)4量取L，即可得到A點(diǎn)的位置，將

3、之標(biāo)定于頂板上，然后再量取A至點(diǎn)5的距離作檢核；,(3) 在A點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，后視點(diǎn)4，用正鏡位置給出角，此時(shí)，望遠(yuǎn)鏡所指方向即為新開(kāi)掘 巷道的中線方向，在此方向上標(biāo)出點(diǎn)2，倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，標(biāo)出點(diǎn)1，則點(diǎn)1、A、2即組成一組中線點(diǎn)。,可以采用經(jīng)緯儀法、羅盤(pán)法進(jìn)行實(shí)地標(biāo)定。 通常采用經(jīng)緯儀法。,從設(shè)計(jì)圖上量取A點(diǎn)至已知中線點(diǎn)4、5的距離L、 ，量取巷道的轉(zhuǎn)向角；,巷道開(kāi)切后，最初標(biāo)定的中線點(diǎn)很容易遭到破壞。當(dāng)掘進(jìn)到48 m時(shí)應(yīng)檢查或重新標(biāo)定中線。簡(jiǎn)易的檢查方法是看一組中線的三個(gè)點(diǎn)是否在一條直線上。,在由一組中線點(diǎn)到下一組中線點(diǎn)的巷道掘進(jìn)過(guò)程中，可采用瞄線法或拉線法來(lái)標(biāo)定巷道的掘進(jìn)方向。,三、巷道中線的

4、標(biāo)定,用經(jīng)緯儀標(biāo)定巷道的中線,方法：如圖所示,在中線點(diǎn)1、2、3上掛垂球線，一人站在垂球點(diǎn)1的后面，用礦燈照亮三根垂球線，并在中線延長(zhǎng)線上設(shè)置新的中線點(diǎn)4，系上垂球，沿1、2、3、4方向用眼睛瞄視，反復(fù)檢查，使四根垂球線重合，即可定出4點(diǎn)。 施工人員需要知道中線在掘進(jìn)工作面上的具體位置時(shí)，可以在工作面上移動(dòng)礦燈（見(jiàn)上圖），用眼睛瞄視，當(dāng)四根垂球線重合時(shí)礦燈的位置就是中線在掘進(jìn)工作面上的位置。,1、瞄線法,2、拉線法,如圖所示，將測(cè)繩的一端系于1點(diǎn)上，另一端拉向工作面，使測(cè)繩與2、3點(diǎn)的垂球線相切；沿此方向在頂板上設(shè)置新的中線4，只要使其垂球線也與測(cè)繩相切即可。這時(shí)測(cè)繩一端在工作面的位置即為巷道

5、中線位置。,四、巷道偏中線的標(biāo)定,在大斷面、機(jī)械巷道的掘進(jìn)過(guò)程中，為了避讓機(jī)械運(yùn)輸，用偏中線（或稱偏邊線）方向來(lái)代替中線指向更安全。,偏中線距離巷道幫不能太近，一般至少相距3050cm左右。,優(yōu)點(diǎn)：偏中線指向易于發(fā)現(xiàn)巷道掘偏的現(xiàn)象。,現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定時(shí)，先在A點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，給出水平角 ，用鋼尺丈量 ，并標(biāo)定出B點(diǎn)。再將儀器移至B點(diǎn)，后視A點(diǎn)，撥動(dòng) ，這時(shí)望遠(yuǎn)鏡的視線方向就是偏中線方向，在頂板上沿著這個(gè)方向標(biāo)定出1、2等偏中線點(diǎn)。,圖中A點(diǎn)為巷道中線點(diǎn)，在巷道設(shè)計(jì)圖上取距離a繪出平行中線的偏中線，定出偏中線的起點(diǎn)B。然后根據(jù)AB的距離和定長(zhǎng)計(jì)算得：,15.2 曲線巷道中線的標(biāo)定,井下巷道的轉(zhuǎn)彎部分，一般

6、都用圓曲線連接。曲線巷道的起點(diǎn)、終點(diǎn)、曲線半徑R和圓心角的大小，在設(shè)計(jì)圖上都有規(guī)定。因?yàn)榍€巷道的中心線是彎曲的，不能象直線巷道那樣直接標(biāo)定出來(lái)，只能用弦線來(lái)代替圓曲線指示巷道的掘進(jìn)方向。所以，曲線巷道中線的標(biāo)定應(yīng)先計(jì)算標(biāo)定數(shù)據(jù)，然后，到井下進(jìn)行標(biāo)定。,1、標(biāo)定數(shù)據(jù)的計(jì)算,一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)曲線巷道的圓心角在4590時(shí)，分23段弦；當(dāng)曲線巷道的圓心角在90180時(shí)，分46段弦。若將圖中的圓弧中心線分成n等分，弦長(zhǎng)l用表示，由圖可知：,經(jīng)緯儀法標(biāo)設(shè)曲線巷道,在起點(diǎn)A安置經(jīng)緯儀，后視直線巷道中的中線點(diǎn)P，按 轉(zhuǎn)角，給出弦線A1的方向。但由于前面巷道還未開(kāi)掘，只能倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡在其反方向上標(biāo)設(shè)中線點(diǎn)D、C。這

7、樣C、D、A三點(diǎn)即組成一組中線點(diǎn)。用它指示巷道掘進(jìn)到1點(diǎn)后，應(yīng) 丈量弦長(zhǎng)l，精確標(biāo)定出1點(diǎn)。然后，就可按與上述類似的方法繼續(xù)給出下一弧段的中線。,2、實(shí)地標(biāo)設(shè),3、用圖解法確定邊距,為掌握掘進(jìn)巷道兩幫的彎曲程度，通常繪制曲線巷道的大樣圖。,繪出巷道兩幫與弦線的相對(duì)位置，量出弦線到巷道兩幫的距離。,確定邊距的方法：半徑法和垂線法。,(1)、半徑法,內(nèi)外幫棚腿間距：,(2)、垂線法,繪制時(shí)，沿弦線每隔1米做弦的垂線，然后從圖上量取弦線到巷道兩幫的邊距，并將數(shù)值標(biāo)注在圖紙上。,15.3 井下巷道腰線的標(biāo)定,為了指示巷道掘進(jìn)的坡度而在巷道兩幫上給出的方向線，稱為腰線。,腰線點(diǎn)可成組設(shè)置，也可每隔304

8、0 m設(shè)置一個(gè)，但須 在巷道兩幫上畫(huà)出腰線，且對(duì)于一個(gè)礦井，腰線距底板或軌面的高度應(yīng)為定值。,主要運(yùn)輸巷道的腰線應(yīng)用水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀或連通管水準(zhǔn)器來(lái)標(biāo)定，次要巷道的腰線可用懸掛半圓儀等標(biāo)定。急傾斜巷道的腰線應(yīng)盡量用經(jīng)緯儀來(lái)標(biāo)定，短距離時(shí)，也可用懸掛半圓儀等來(lái)標(biāo)定。,一、用水準(zhǔn)儀標(biāo)定平巷腰線,所謂平巷，并非絕對(duì)水平的巷道，一般情況下，坡度小于8的巷道，均視為水平巷道。在主要水平巷道中，常常都是用水準(zhǔn)儀來(lái)標(biāo)定腰線。,圖15-7腰線標(biāo)定,根據(jù)已知腰線點(diǎn)和設(shè)計(jì)坡度，計(jì)算下一個(gè)腰線點(diǎn)B與已知腰線點(diǎn)A間的高差hAB：,hABi,式中 L-A、B間的水平距離； i-巷道的設(shè)計(jì)坡度。,在A、B中間安置水準(zhǔn)儀，用

9、皮尺丈量A、B間的水平距離，按上式計(jì)算出h。,即= h-（a-b）,實(shí)際標(biāo)定：,先在要標(biāo)定腰線點(diǎn)B點(diǎn)附近假設(shè)一點(diǎn)B點(diǎn)，在A點(diǎn)與B點(diǎn)之間安置水準(zhǔn)儀，用皮尺量取AB的水平距離，按前公式算出h，先后視A點(diǎn)，得讀數(shù)a，再前視B點(diǎn)，得讀數(shù)b，則AB之間的高差為：,則B點(diǎn)的正確位置應(yīng)該為從B點(diǎn)垂直向上（或者向下）量取距離：,為正時(shí)向上量取，為負(fù)時(shí)應(yīng)向下量取。,半圓儀標(biāo)定次要水平巷道的腰線,、將測(cè)繩的一端系于1點(diǎn)上，靠近巷道同一幫拉直測(cè)繩，懸掛半圓儀，另一端上下移動(dòng)，當(dāng)半圓儀讀數(shù)為0時(shí)得2點(diǎn)，用皮尺丈量1點(diǎn)至2點(diǎn)的平距 ；,、根據(jù)設(shè)計(jì)坡度，計(jì)算出腰線點(diǎn)2與2的高差,、用小鋼卷尺，由2點(diǎn)垂直向上量 值，得到腰

10、線2的位置，12就是巷道的腰線。,二、用經(jīng)緯儀標(biāo)定斜巷腰線,1、中線點(diǎn)兼作腰線點(diǎn)的標(biāo)設(shè)法,特點(diǎn)：在中線點(diǎn)的垂球線上作出腰線的標(biāo)志。同時(shí)量腰線標(biāo)志到中線點(diǎn)的距離，以便隨時(shí)根據(jù)中線點(diǎn)恢復(fù)腰線的位置。,中線點(diǎn)兼作腰線點(diǎn)的標(biāo)設(shè)方法,經(jīng)緯儀架設(shè)于3點(diǎn)，量?jī)x器高i，用正鏡瞄準(zhǔn)中線，使豎盤(pán)讀數(shù)對(duì)準(zhǔn)巷道設(shè)計(jì)的傾角。,已知中線點(diǎn)3到腰線位置的垂距a3，則儀器視線到腰線點(diǎn)的垂距b為：,b=i-a3,b值為正時(shí)，腰線在視線之上，b值為負(fù)時(shí)，在視線之下。從三個(gè)垂球線上標(biāo)出的視線記號(hào)起，根據(jù)b的符號(hào)用小鋼尺向上或向下量取長(zhǎng)度b，即可得腰線點(diǎn)位置。,空間一個(gè)傾斜面的真傾角(即它與水平面間所夾二面角)是指在垂直于其與水平面

11、的交線的豎直面內(nèi)的投影與水平線的夾角。,在與其交線斜交的豎直面內(nèi)的投影與水平線間的夾角則稱為偽傾角。,如左圖：為傾斜面CDEF 的真傾角，則為其偽傾角。真傾角永遠(yuǎn)大于偽傾角。,2、利用偽傾角標(biāo)定腰線,由圖得tan =cos tan,用偽傾角法來(lái)標(biāo)定腰線的原理是：,由于設(shè)計(jì)巷道時(shí)僅給出了真傾角，而腰線是標(biāo)定在巷道兩幫上的，經(jīng)緯儀又只能安置在巷道中部，因此，只能根據(jù)真傾角與偽傾角間的關(guān)系，按偽傾角來(lái)標(biāo)定腰線。,、在B點(diǎn)下安置儀器，測(cè)出B至中線點(diǎn)A及原腰線點(diǎn)1之間的水平夾角；,、根據(jù)水平角1和真傾角1計(jì)算偽傾角1 。,、瞄準(zhǔn)1點(diǎn)，固定水平度盤(pán)，上下轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，使度盤(pán)讀數(shù)為 ，在巷道幫上作記號(hào)1,用鋼

12、尺量出1到1的鉛錘距離K。,、轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，瞄準(zhǔn)新設(shè)的中線點(diǎn)C，然后松開(kāi)照準(zhǔn)部瞄準(zhǔn)在巷道幫上擬設(shè)腰線點(diǎn)處，測(cè)出2角 。,、用測(cè)繩連接1、2兩點(diǎn)，用灰漿或油漆沿測(cè)繩劃出腰線。,、根據(jù)水平角2和真傾角2計(jì)算得偽傾角 。,、望遠(yuǎn)鏡找準(zhǔn)擬設(shè)腰線處，并設(shè)豎盤(pán)讀數(shù)為 ，在巷道幫上作記號(hào)2，用鋼尺從2向上量出距離K，即得新的腰線點(diǎn)2。,15.4 激光指向,近年來(lái)，由于巷道掘進(jìn)速度加快，原有給中腰線的方法已不能滿足施工需要，這樣，激光技術(shù)被用于礦山建設(shè)中。,激光不僅有較高的亮度，而且具有良好的方向性及單色性。,激光指向儀，成為較為理想的指示中腰線的儀器。用經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀來(lái)控制光速的方向和坡度。,井下常用防爆型激

13、光指向儀。,一、概述,激光指向儀大致可以分為兩種：,以氦氖激光器為導(dǎo)向射速源的礦用防爆激光指向儀；,以發(fā)光二極管激光器為導(dǎo)向射速源的礦用防爆激光指向儀。,礦用激光指向儀大致一般由防爆殼體、激光器、調(diào)焦系統(tǒng)、調(diào)焦機(jī)構(gòu)四部分組成。,礦用激光指向儀按照安裝方式而言，分懸掛式和固定式兩種。,二、激光指向儀的安置,每次使用激光指向儀前，首先應(yīng)對(duì)激光指向儀的電源、發(fā)光情況以及各調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查。 激光指向儀可安放在巷道中央的工字鋼上,用四根錨桿固定的框架上，巷道中央的石垛上,兩幫的懸臂架上。利用它來(lái)同時(shí)指示巷道中線和腰線時(shí)，必須使光束在水平面內(nèi)位于巷道的中線方向上，在傾斜面內(nèi)位于巷道的腰線方向上。,如教材

14、圖15-11。,指向儀的安置地點(diǎn)，距離掘進(jìn)工作面一般應(yīng)不小于70m，以防爆破引起儀器振動(dòng)或損壞。根據(jù)儀器的性能，在保證光斑清晰和穩(wěn)定的前提下，可自行確定儀器到掘進(jìn)工作面的最大距離。指向儀的安置方式要視巷道的具體情況而定。,用經(jīng)緯儀給出巷道的中線。中線點(diǎn)不得少于3個(gè)，點(diǎn)間距不少于30m。調(diào)節(jié)儀器，使激光束平行于巷道腰線。,用水準(zhǔn)儀在中線的垂線上給出腰線，并作記號(hào)，腰線點(diǎn)不少于3個(gè)，點(diǎn)間距不少于30m。調(diào)節(jié)儀器，使激光束平行于巷道腰線。,反復(fù)校核激光束給出的巷道中、腰線，直至合乎要求時(shí)為止。激光指向儀在使用過(guò)程中，為了防止儀器碰動(dòng)而影響中、腰線位置，應(yīng)經(jīng)常檢查激光束的方向和坡度，并根據(jù)檢查情況隨時(shí)

15、調(diào)整。,實(shí)地安置步驟如下： (1) 如圖所示，選擇A、B、C三個(gè)中線點(diǎn)。 (2) 在A、B、C三點(diǎn)上懸掛垂球線，并用水準(zhǔn)儀在垂球線上標(biāo)出腰線的位置。 (3) 將激光指向儀安置在B點(diǎn)之后35m的巷道中部的錨桿上，固定后，打開(kāi)激光指向儀。 (4) 根據(jù)A、B、C點(diǎn)組成的中線，調(diào)節(jié)水平微動(dòng)螺旋，使光束中心準(zhǔn)確地通過(guò)B、C點(diǎn)所掛的垂球線。 (5) 調(diào)節(jié)垂直方向微動(dòng)螺旋，使光束中心至B、C兩處垂球線上腰線位置的距離d相等。光束在水平面內(nèi)的方向即為巷道的中線方向，在傾斜面內(nèi)的方向即為腰線方向。,一條巷道不同的地點(diǎn)，以兩個(gè)或兩個(gè)以上的工作面，按照設(shè)計(jì)的方向和要求，沿著相同方向或相對(duì)方向，最后彼此接通；或是一

16、個(gè)巷道按設(shè)計(jì)要求掘進(jìn)到指定的地點(diǎn)與另一個(gè)巷道相通，叫做巷道貫通，簡(jiǎn)稱貫通。,一、概述,15.6 貫通測(cè)量,貫通可能出現(xiàn)下述兩種情況： (a) 相向貫通 (b) 同向貫通或追隨貫通,貫通測(cè)量：為了保證按設(shè)計(jì)要求使貫通巷道所進(jìn)行的各項(xiàng)測(cè)量工作。,貫通測(cè)量的任務(wù)：,、確定貫通巷道在水平面和豎直面上的方向。,、根據(jù)求的的數(shù)據(jù)，標(biāo)定貫通巷道的中線和腰線。,、定期進(jìn)行已掘巷道的檢查測(cè)量和填圖，以控制巷道的掘進(jìn)方向。,巷道貫通 （按地質(zhì)標(biāo)志層的關(guān)系分）,沿導(dǎo)向?qū)拥呢炌?不沿導(dǎo)向?qū)拥呢炌?巷道貫通 （按巷道的性質(zhì)分）,水平巷道的貫通,傾斜巷道的貫通,豎井的貫通,巷道接合處的偏差,沿巷道中心線的長(zhǎng)度偏差,垂直于

17、巷道中心線的左右（平面上）偏差,上下（高程上）的偏差,后兩種方向的誤差對(duì)巷道質(zhì)量有影響，稱后兩種方向?yàn)樨炌ǖ闹匾较颉?貫通測(cè)量工作的步驟：, 根據(jù)貫通巷的種類和允許偏差，選擇合理的方案。, 根據(jù)選定方案進(jìn)行各項(xiàng)測(cè)量工作的施測(cè)和計(jì)算，求的貫通導(dǎo)線終點(diǎn)的坐標(biāo)和高程。, 對(duì)貫通導(dǎo)線施測(cè)成果及定向精度進(jìn)行必要的分析，并與誤差估算時(shí)所采用的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行比較。, 根據(jù)求的的有關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算貫通巷道的標(biāo)定幾何要素，并實(shí)施標(biāo)定貫通巷道的中線和腰線。, 根據(jù)工程進(jìn)度，及時(shí)延長(zhǎng)巷道中線和腰線。, 巷道貫通后，應(yīng)立即測(cè)量貫通的實(shí)際偏差值。, 重要貫通工程完成后，應(yīng)對(duì)測(cè)量工作進(jìn)行精確分析，作出技術(shù)總結(jié)。,二、各種巷道

18、類型的測(cè)量工作,凡是由井下一條起算邊開(kāi)始，能夠敷設(shè)井下導(dǎo)線到達(dá)貫通巷道兩端的，均屬于一井內(nèi)的巷道貫道。只需要進(jìn)行井下導(dǎo)線測(cè)量和高程測(cè)量。,一井內(nèi)巷道的貫通分為以下三種情況：,1、一井內(nèi)巷道貫通時(shí)的測(cè)量工作,（1）沿傾角大于30的薄或中厚煤層貫通水平巷道,不需要再給出巷道的中線，只需要控制巷道的腰線。,因此，高程方向是巷道的主要方向，必須嚴(yán)格控制其精度。,高程測(cè)量誤差 引起水平距離的偏差為：,（2）沿薄或中厚煤層貫通傾斜巷道,高程上受導(dǎo)向?qū)拥南拗?，只需給出巷道的中線。,因此，水平方向是巷道的主要方向，必須嚴(yán)格掌握控制井下井下經(jīng)緯儀其精度。,（3）沿傾角小于30的煤層貫通平巷和不沿煤層貫通平、斜巷,因?yàn)樯舷伦笥揖鶝](méi)有導(dǎo)向?qū)涌裳?，因此必須進(jìn)行平面和高程測(cè)量，以標(biāo)設(shè)出貫通巷道的中線和腰線， 保證巷道在平面上和高程上能正確結(jié)合。,2、兩井間巷道貫通時(shí)的測(cè)量工作,指在巷道貫通前，井下不能由一條起算邊向貫通巷道兩端敷設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線的貫通。,需要的測(cè)量工作:井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線和高程測(cè)量，地面控制測(cè)量，聯(lián)系測(cè)量。,因此，必須標(biāo)設(shè)出貫通巷道的中線和腰線。,在A、B兩點(diǎn)之間敷設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線，并進(jìn)行高程測(cè)量。然后計(jì)算出A、B兩點(diǎn)的平面坐標(biāo)xA、yA和xB、yB，以及高程HA和HB。,1、準(zhǔn)備工作,三、水平巷道間的貫通,a、計(jì)算貫通巷道中心