浅谈煤矿井下测量技术

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摘要:近年来,随着我国社会主义经济建设工作的加快,以及各行业发展中对于矿产资源需求量的增加,我国矿产业赢得了良好的发展机遇。在贯通测量中矿山绘图技术的应用具有重要的作用,不但可以保证提高矿山测量工作精度和效率,而且有利于保障矿山的安全生产。本文针对贯通测量中矿山绘图新技术、新方法、新软件的应用作以浅谈。

关键词:煤矿业；测量技术；应用；分析

Abstract: In recent years, as China's socialist economic construction to speed up the work, as well as the development of various industries increased demand for mineral resources, China's mining industry has won a good opportunity for development. Measurements in the mine through the application of graphics technology has an important role, not only can improve the mine surveying work to ensure accuracy and efficiency, but also help protect the safety of mine production. In this paper, drawing mine through measurement of new technologies, new methods, new software applications made ​​to On.

Keywords: coal mining industry; measurement techniques; application; analysis

中图分类号：TD175文献标识码：A

中国煤矿业概述

煤矿业是工业的命脉，为国民经济提供主要能源，是人类社会赖以生存和发展的基础产业。我国是世界上疆域辽阔、成矿地质条件优越、矿种齐全配套、资源总量丰富的矿产资源大国，作为世界上矿物开采产量最高的国家之一，很多座城市因“矿业发展”而兴起、繁荣，全国有数千万人从事煤矿业工程工作。由上可见，煤矿井下测量技术是非常重要的。

矿井测量的应用

目前,我 国 开 采 的 矿 山 以 煤 矿、铁 矿、铝 矿、铜 矿、稀 土 矿 等 为 主，其中煤矿的开采面和规模相对较大,也是安全事故频发的重要地方。由于矿山在开采过程中需要井上、井下同时作业,潜在的生产危险系数必须得到技术的预测进而才能制定科学、合理的开采方案,并组织实施。矿山测绘中应用的贯通测量技术担着了井上，以及井下所有巷道、采空区的全面测量任务,便于矿山技术人员及安全管理人员测绘工作人员掌握井下采矿条件的第一手资料。因此,贯通测量工作能否真正落到实处,将直接关系到矿山的开产速度与安全生产等重要问题。

三、矿井的测量技术

（一）熟悉矿井布局，勘选井下导线点和高程控制点。

熟悉矿井的布局目的在于对矿井有个全面的认识和了解，为合理选择井下平面控制点和高程控制点，绘制准确的准确的矿井平面图做准备。收集矿井地质、掘进、开采和已有矿图等资料。

（二）井下高程控制测量。

井下高程控制测量的任务是。测定地下坑道中各高程点的高程，建立一个与地面统一的地下高程控制系统，作为地下工程在竖直面施工放样的依据。解决各种地下工程的竖直面内的几何问题。地下高程控制测量可分为：地下三角高程测量和地下水准测量。有以下几个特点：

高程测量线路一般与地下导线测量的线路相同。

通常利用地下导线作为高程点。

在施工过程中，为了满足施工放样的需要，一般是低等级高程测量给出坑道在数值面内的掘进方向，然后再进行高等级的高程测量进行检测。

由以上特点可见，在坑道贯通之前。需要反复的往返观测和观测检验进行核减。每组的永久高程点最好是设置三个，间距一般为150~300m是最好的。高程点可以设置在顶板、地板或者边上的墙上。

地下水准测量的作业方法同于地上水准测量方法，测量时应使前后的距离相等。由于坑道内的透视条件相当有限，所以仪器到水准尺的距离不宜大于50m。而且水准尺应该直接的立在高程点上，以便于直接测量定点的高程。测量时每个测站都应该进行测站检核，就是在每个测站上应用水准尺黑红面上进行读数。如果使用的是单面的水准尺，那就需要用两侧仪器高进行检测，所求的的高差的差数不应该超过土的3cm。高差的计算公式h=a-b，但是当高程点在顶板上时，要道里水准尺，以尺底零端顶住测点，读数应作为负值代入公式中进行计算。对于水准支线，要反复进行观测，当往返值在容许的限差之内，则取平均值作为其最终值。

（三）井下导线控制测量。

地下导线测量的作用是以必要的精度，建立地下的控制系统。依据该控制系统可以放样出隧道（或坑道）中线及其衬砌的位置，从而指示隧道（或坑道）的掘进方向。与地面导线测量相比，地下工程中的地下导线测量具有以下特点：

1、由于受坑道的限制，其形状通常形成延伸状。地下导线不能一次布设完成，而是随着坑道的开挖而逐渐向前延伸。

2、导线点有时设于坑道顶板，需采用点下对中。

3、随着坑道的开挖，先敷设边长较短、精度较低的施工导线，指示坑道的掘进。而后敷设高等级导线对低等级导线进行检查校正。

4、地下工作环境较差，对导线测量干扰较大。

地下导线的起始点通常位于平峒口、斜井口以及竖井的井底车场，而这些点的坐标是由地面控制测量或联系测量测定的。或联系测量测定的。地下导线等级的确定，取决于地下工程的类型、范围及精度要求等，对此各部门均有不同的规定。如《煤矿测量规程》规定，井下平面控制测量分为基本控制和采区控制两类。而基本控制导线按照测角精度分为±7″和±15″，采区控制导线按照测角精度分为±15″和±30″。本次导线测量按基本控制的±15″级导线精度要求进行。使用J6级经纬仪或5″全站仪按两测回测角。

经纬仪导线水平角的观测限差

井下测角一般用测回法，测量角度 时，在仪器站C点整平对中经纬仪，在后视点A和前视点B悬挂垂球线作为觇标，并用矿灯蒙上白纸照明垂球线。瞄准时，应先用望远镜筒外的准星大致照准觇

标处的灯光，再调焦对光，并用矿灯照明十字丝和读数窗，才能精确瞄准和读数。井下多采用悬空丈量边长的方法。具体做法是在前、后视所挂垂球线上用大头针或小钉作出标志，作为测量倾角时经纬仪望远，十字丝水平中丝瞄准的目标和钢尺量边时的端点。丈量边长时，钢尺一端刻划的对准经纬仪的镜上中心或横轴中心，另一端用拉力计施加在钢尺比长时的标准拉力P0，并对准垂球线上的大头针处的钢尺读数，要估读到毫米。每尺段以不同起点读数三次，三次所测得长度互差不得大于3mm。导线边长必须往、返丈量，丈量结果加入各种改正数之后的水平边长互差不得大于边长的1/6000。 在测设地下导线时应注意以下事项：

（1）地下导线应尽量沿线路中线（或边线）布设，边长要接近等边，尽量避免长短边相接。导线点应尽量布设在施工干扰小、通视良好且稳固的安全地段，两点间视线与坑道帮的距离应大于0.2m。对 于 大断面的长隧道，可布设成多边形闭合导线或主副导线环。有平行导坑时，平行导坑的单导线应与正洞导线联测，以资检核。

（2）在进行导线延伸测量时，应对以前的导线点作检核测量，在直线地段，只作角度检测，在曲线地段，还要同时作边长检核测量。

（3）由于地下导线边长较短，因此进行角度观测时，应尽可能减小仪器对中和目标对中误差的影响。当导线边长小于15m时，在测回间仪器和目标应重新对中。应注意提高照准精度。

（4）边长测量中，采用钢尺悬空丈量时，除加入尺长、温度改正外，还应加入垂曲改正。当采用电磁波测距仪时，应经常拭净镜头及反射棱镜上的水雾。当坑道内水汽或粉尘浓度较大时，应停止测距，避免造成测距精度下降。洞内有瓦斯时，应采用防爆测距仪。当测距仪（或全站仪）测距固定误差较大时（如5mm+3ppm），为保证测距精度，边长很短时应采用钢尺量边。在矿山的重要贯通工程中，还应对导线边长加入归化到投影水准面和投影到高斯-克吕格投影面的改正。

（5）凡是构成闭合图形的导线网(环)，都应进行平差计算，以便求出导线点的新坐标值。

（四）巷道中线的标定。

巷道开掘之后，最初标设的临时中线点常被放炮所破坏或移位，当巷道开掘5-8m后，应当用经纬仪重新标定一组中线点。这时应先检查开切点A是否移位，若发现点已移位，则应重新标定A点。经检查确认A点未移位后重新设置后，将经纬仪安置在A点上。用正倒镜标定B角，并沿视线方向在新巷道内标出2点和2’点，取它们的中点2作为中线点。为了避免差错，应重新用一个测回测B角，作为检查。所测角值与标定角值之差应在1’以内，若 超 限 则 应 重 新 标 定2点。 检查符合要求后 ，沿A2方向再标设1点。A 、1、2三点组成一组中线点。中线点应固定在顶板上，挂下垂球线指示巷道掘进的方向。一组中线点不得少于3个，点间距离不小于2m为宜。可以从三点是否在一条直线上而发现中线点是否移位，当发现中线点移位时，应当用仪器重新标定。也可设置4个点为一组，当发现一个点移位，而其余三点仍在一条直线上时，该组中线仍可以继续使用。切忌未作检查使用两个中线点连线作为指示巷道掘进的方向。

（五）巷道腰线的标定。

1、伪倾角法

伪倾角法标设腰线的原理。O、A点为巷道中线方向上的腰线点，OA的倾角为巷道的设计倾角δ，B点为垂直于OA线在巷道帮上与A点同高的点。OB线的倾角就不再是δ而是伪倾角了。

式中β――OA、OB两视线间的水平角。根据设计的δ值与现场测定的β值求出伪倾角后，便可直接在巷道帮上标出与A点同高的腰线点B。实地标设时（见图10），仪器安置在中线点Ⅰ上，在标出新中线点Ⅱ后，量取仪器高i，并根据本站的中心点与腰线点的高差a（a是上次给线时求出的），按式算出视线到腰线的高差b。水平度盘置零，瞄准中线点，然后瞄准巷道帮上拟设腰线点4处，测出水平角β，按式算出伪倾角。仪器竖盘对准角，根据望远镜视线在帮上标出4’点。最后从4’用小钢尺向上或向下量取b值定出腰线点4。用同法可连续标设一组腰线点。标设完腰线点后，应将高程导入到中线点Ⅱ上，并求出a’值 （a’=v-b），为标设下一组腰线点用。式中，a’、v均以中线点向下量为正值。可以根据δ及β的不同角值制作专门的伪倾角表，以便标设时差用，而不必临时计算伪倾角的值。

2、平巷腰线的标定

在平巷中，用得最普遍的是水准仪标设腰线，在巷道中已有一组腰线点1、2、3，巷道设计坡度为i,需向前标设一组新的腰线点4、5、6。组间距一般为30m左右。标设时水准仪安置在两组之间，先照准原腰线点1、2、3、上的小钢尺（代替水准尺）并读数，然后计算各点间的高差，以检查员腰线点是否移动。当确认其可靠后，记下3点的读数a。a的符号以视线为准来定，点在视线之上为正，在视线之下为负。然后丈量3点至4点的距离，则可按下式计算出腰线点4距视线的高度b：

式中――3点与4点间的高差。坡度i的符号规定为：上坡为正，下坡为负。水准仪前视4点处，以视线为准，根据b值标出腰线点4的位置。b值为正时，腰线点在视线之上，b值为负时则在视线之下。5、6腰线点依同法标设。3、4上述标设方法虽简单易行，但稍不注意就要出错。标设时应特别注意a、b、i的符号，图11中分别表示出三种不同的情况。

标设好新的一组腰线点后，应该由3点求算4、5、6点的高程。连续向前标设几组腰线点后，应进行检查测量。检查时，可从水准点引测高程到腰线点，看腰线点的高程是否与设计相符。如不相符，应调整腰线点，使其符合设计位置后，再由调整后的腰线点向前继续标设腰线。

对于平巷，有的矿井要求在大巷的两帮均标出腰线，或在帮上用涂料画出腰线，以便严格控制巷道掘进和铺轨的坡度。

结语：

近年来，煤矿业的范围逐渐扩大，煤矿业的安全和继续开采的可能，都离不开井下的测量技术，由此可见测量技术的重要性。为此在开采的过程中要加强现场管理，及时在巷道施测经纬仪导线，标定巷道中腰线，上山切实实测到头。在开拓巷道中，及时安装激光指向仪，确保工程质量，满足矿井生产的需要。

参考文献：

山东科技大学《煤矿测量技术井下测量技术指导书》