第一章 礦圖基本知識

1、礦圖緒 論一、煤炭開發(fā)的過程：包括四個過程。1地質勘查：是地質部門采用遙感地質調查、地質填圖、坑探工程、鉆探工程和地球物理勘查等技術手段，完成一系列的地質勘查工作，如：預查、普查、詳查和勘探。 目的：查明煤炭資源的賦在情況，如：地層、地質構造、煤層特征、煤質性能、水文地質、開采技術條件、煤炭資源/儲量等，圖紙：編制反映煤田、礦區(qū)和井田各種地質特征的相互關系、變化規(guī)律和勘查工程等相關資料的各種地質圖件，即煤炭地質勘查圖。2設計：是煤礦設計部門根據地質資料，依據國家煤炭工業(yè)技術政策，完成礦區(qū)或礦井設計。根據國家建設項目工程設計規(guī)定，按照設計的不同階段（礦井建設可行性研究、礦井初步設計、礦井施工圖設

2、計、礦井施工組織設計）編制完成相應的工程設計圖紙： 原能源部基建司1990年10月1日頒發(fā)的煤炭工業(yè)礦區(qū)總體設計編制內容規(guī)定圖紙21張，煤炭工業(yè)礦井初步設計編制內容規(guī)定76圖紙張，國家煤礦安全監(jiān)察局2001年6月27日頒發(fā)的煤礦初步設計安全專篇編制內容規(guī)定圖紙12張。3建設：是施工單位根據礦井設計施工圖紙進行施工，完成礦井達到設計規(guī)模時生產所需要的全部工程。4試生產：由建設單位根據礦井設計的井田開拓方式、采區(qū)巷道布置、采煤方法等有關技術要求進行正規(guī)生產。由于地質勘查所存在的某些局限性，在礦井建設和生產過程中，實際揭露的煤層產狀、地質構造、煤質和開采技術條件等情況往往與原地質勘查部門提供的地質圖

3、紙有所差異，因而需對實際的地質狀況進行補充測量，對原地質圖進行修改。礦井實際生產中的采掘工程因地質條件變化等諸多因素影響，也大多與原設計單位設計的開拓、開采布置圖有較大差異，也需進行調整或重新規(guī)劃設計。二、本課程的性質、任務、目的、內容及學習方法1性質：技術基礎課程。2主要內容：礦圖基本知識、礦圖投影基本知識、井田地質圖、采掘工程設計圖及采掘生產管理圖、安全工程圖、煤礦生產系統(tǒng)圖等。3目的和任務目的： （1）學會礦圖繪制的原理和方法；（2）能表述常用礦圖的基本內容；（2）能識讀常用礦圖；（3）能夠繪制各種常用礦圖；（4）能運用礦圖進行指導實際生產。任務： （1）熟悉有關制圖標準，正確使用常用繪

4、圖工具和儀器，掌握制圖技巧；（2）掌握識讀和繪制礦圖的基本知識和基本原理；（3）熟悉煤礦常用礦圖的基本內容；（4）掌握識讀和繪制各種常用礦圖的基本技能，學會利用礦圖管理和指導煤礦生產的基本方法。三、礦圖與其他課程的關系本課程與礦山測量、煤礦地質、煤礦開采方法、井巷工程、礦井通風、煤礦安全等課程有密切的聯(lián)系，首先應學好以上課程。四、礦圖課程教學的幾個問題1投影知識：是識讀、繪制和應用礦圖的基本原理，是礦圖的理論基礎。尤其是標高投影。2重點內容：介紹煤礦常用的25種礦圖。重點是井田區(qū)域地形圖、煤層底板等高線圖和采掘工程平面圖（三種礦圖）的識讀、繪制和應用。3難點：建立礦圖的立體概念。4學習方法：礦

5、圖多采用平面圖來反映空間關系，圖樣較復雜，應多觀察、多思考、多動手，培養(yǎng)空間想象力。第一章 礦圖基本知識第一節(jié) 概述一、礦圖的概念礦圖：為煤炭開發(fā)、生產服務的地質測量圖、設計工程圖、生產管理圖等統(tǒng)稱為礦圖。是煤礦企業(yè)重要的技術資料，是設計、施工和生產的主要技術依據。或者說：為滿足礦井設計、施工和生產管理等工作的需要所繪制的一系列圖紙，統(tǒng)稱為礦圖。二、礦圖的分類：可分三大類。（一）地質測量圖1地質圖：根據地質勘探資料和井下地質編錄資料，經分析推斷而繪制的，主要反映煤層產狀、地質構造、水文地質及資源/儲量計算等內容的圖紙，稱為地質圖。用途：是礦井設計、建設和生產的主要依據。常用的：井田地形地質圖、

6、煤層底板等高線圖、各種地質剖面圖、各種柱狀圖、煤巖對比圖、井田水文地質圖和資源/儲量計算圖等。2測量圖：是根據地面和井下實際測量的資料繪制而成的圖紙。特點：隨礦井的開拓、掘進和回采等工作的進行，逐步測量并填繪。用途：主要反映礦井地面的地貌、地物情況；井下各種巷道和硐室的空間位置；煤層（礦床）產狀和各種地質構造，井下采掘情況及井上下相互位置關系等。常用測量圖有：井田區(qū)域地形圖，工業(yè)場地平面圖，水平主要巷道平面圖，采掘工程平面圖，采掘工程立面圖，井上下對照圖和主要保護煤柱圖等。（二）設計工程圖：由設計部門設計并繪制的一系列圖紙。種類：新礦井的設計、礦井改擴建設計、礦井水平延深設計、采區(qū)設計和單項工

7、程設計等。每種類型的設計，都必須按其不同設計階段的要求繪制一系列圖紙，用以說明設計方案和設計內容。用途：了解煤炭資源合理開發(fā)方案、煤炭生產環(huán)節(jié)及生產工藝，分析煤炭開發(fā)技術上可靠性及經濟上合理性。是煤炭建設的基礎，是指導礦井建設和生產的綱領。（三）生產管理圖：礦井生產管理過程中，用于指導日常生產工作的主要。 常用：采掘工程平面圖、采掘計劃圖、各類安全圖和生產系統(tǒng)圖等。用途：可了解礦井生產現狀、技術裝備水平和安全裝備水平，是科學管理和指揮生產，合理安排生產計劃，制定災害防治措施和方案的必備資料。三、礦圖的用途礦圖是煤炭行業(yè)共同的技術“語言”。是煤礦建設和生產的工程語言，只有掌握的基本知識，才能正確

8、識讀、繪制和應用礦圖。參考本教材P2。第二節(jié) 點的坐標及高程概述：圖1-1示。1幾何形狀和位置的確定：由特征點來確定。即：地面上各種地形、地物，井下各種構造、煤層產狀、各種巷道和硐室等的幾何形狀和位置，可由一些特征點來確定。例：圖1-1（a）示：是一棟樓房的幾何形狀和平面位置。由樓房的一些特征點所連成的房屋輪廓折線來表示。即確定了1、2、3、4、5、6等特征點的平面位置，則樓房的幾何形狀和平面位置也就確定了。圖1-1（b）示：是地面高低起伏的變化。用地面坡度變化點所組成的折線表示。即確定了1、2、3、4各點的高低和平面位置，則地面變化的情況也就反映出來了。2測繪礦圖和設計礦圖步驟：從點開始，即

9、：（1）首先找出被測對象的特征點，如建筑物的拐角點，道路的交叉點，地表坡度的變化點，井下巷道中心線的轉折點及交叉點等。（2）確定點的位置，并將其繪制在圖紙上；（3）再把有關特征點連接起來，就可給出所需的圖形。例：圖1-2（a）示。先選擇若干有控制意義的點：A、B、C、D，再測定這些點的位置，然后再根據這些點測定其附近的地物、地貌的特征點，從而繪成了地形圖，圖1-2（b）示3點的位置確定：包括其平面位置和高低位置。平面位置：用坐標表示。高低位置：用高程表示。坐標系統(tǒng)：有地理坐標系、平面直角坐標系和假定平面直角坐標系。一、地理坐標系地球表面上點的位置：用經度和緯度表示。1地球表面的基本線和面：圖1

10、-3示。地軸PP1：地球的自轉軸。P：北極（N），P1：南極（S）。赤道面：通過地球中心且與地軸垂直的平面，稱為赤道面。赤道：赤道面與地球表面的交線，稱為赤道。緯線：垂直于地軸而不通過球心的平面與地球表面的交線，稱為緯線。子午面：通過PP1地軸和地球表面上任一點L的平面，稱為子午面。子午線（經線）：子午面與地球表面的交線，稱為子午線，又稱經線。首子午面：通過英國格林尼治天文臺附近的一特定點的子午面，稱為首子午面。 首子午線：首子午面和地球表面的交線，稱為首子午線，以此作為經度計算的起點。2經度和緯度經度（）：過地球表面任一點L的子午面與首子午面所組成的二面角，稱為L點的經度。經度由首子午面算起

11、，向東向西量度，由0180，首子午面以東稱為東經，以西稱為西經。同一子午線上的點，其經度相等。緯度（）：過L點的鉛垂線和赤道平面所成的夾角，稱為L點的緯度。緯度由赤道算起，向南向北量度，由090，赤道以北稱北緯，以南稱南緯。同一緯度上各點的緯度相等。3經緯網絡：經線和緯線相互交織，構成的網絡。圖1-4示。二、平面直角坐標系（一）平面直角坐標表示點的方法平面直角坐標系統(tǒng)：圖1-5示?？v坐標軸：xx，與某子午線的方向一致。橫坐標軸：yy，與赤道方向一致。坐標原點O：縱橫坐標的交點。坐標數值由原點算起，向上（北）、向右（東）為正數，向下（南）、向左（西）為負數。象限：坐標將平面分為四個部分。順時針排

12、列，分別為、。坐標值：距縱橫坐標軸的距離。例：圖1-5示。地面上任一點A的位置：橫坐標xA、縱坐標yA。坐標方格網：平行于縱、橫坐標軸的直線所構成。100mm100mm。在每一條縱橫直線上注明其坐標值，即為該直線距縱橫坐標軸的垂直距離。例：圖1-6示。下部數值為橫坐標，左部數值為縱坐標，則任一點A的位置：可從該點所在的小方格左下角的縱坐標中求出。即： xA=3831700+60=3 831 760yA=36592300+50=36 592 350（二）平面直角坐標系的建立要解決兩個問題：（1）如何將地球的球面展為平面，以建立平面直角坐標系；（2）采用地球上哪兩條線為平面直角坐標系統(tǒng)中的軸和軸？

13、1高斯投影法：圖1-7示。圖（a）：空心圓柱套于圓球外面，切線POP1為中央子午線；圖（b）：中央子午線附近的經線和緯線在水平面上的投影。即：在保持球面上任意兩線所夾的角度投影后大小不變的前提下，將球面上中央子午線附近的各點投影到圓柱表面上，然后過兩極P、P1沿圓柱母線將圓柱面切開，并展成平面，即可得到投影平面上的各點了。2投影帶的劃分：為解決圖的精度問題，將地球依次分成許多條帶。圖1-8示。 劃分方法：6帶：從首子午線開始，由西向東，按經度每隔6劃分成一個條帶，稱為6投影帶，可將地球分成60個6投影帶。3帶：為達到精度更高，可每隔3劃分成一個投影帶，共分成120個3投影帶。 例：圖1-9示為

14、地球表面部分投影帶投影展平后的情況。赤道以上為6投影帶，L0：每個投影帶的中央子午線經度；n：投影帶的編號。我國地垮11個6投影帶，中央子午線自東經75起，至東經135止。赤道以下為3投影帶，n：3投影帶的編號，自130開始，每隔3劃分一帶。3平面直角坐標系以中央子午線為平面直角坐標系的x軸，以赤道為y軸。即：在每個投影帶內便構成了一個獨立的平面直角坐標系，圖1-10示?？v坐標從赤道算起，向北為正值，向南為負值。我國位于北半球，所以縱坐標均為正值。橫坐標自中央子午線算起，向東為正值，向西為負值。為避免橫坐標出現負值，習慣上將縱坐標軸向西移支500km。這樣位于中央子午線以東的各點，其橫坐標數值

15、都大于500km，位于中央子午線以西的各點，其數值都小于500km，但都是正值，圖1-11（b）示。另外，為區(qū)別不同投影帶內點的橫坐標值，還應在橫坐標值前加注投影帶的編號。 例1-1：在第18投影帶內，則yA=18 528 000m yB=18 464 000m4平面直角坐標的標注（1）同一礦井各項工程圖上的坐標系統(tǒng)必須一致；（2）用細實線繪制坐標方格網，且邊長為100mm100mm，也可只畫出坐標網的“”字交叉點，線段長度為20mm；（3）指北針畫在右上角，箭頭指向正北，并注明“N”；坐標以“”為單位，橫坐標為8位數（其中前兩位為投影帶的編號），縱坐標為7位數，按尺寸數字的標注方向標注，圖1

16、-12示。（4）點的坐標表示方法：圖1-13示。在點的右邊或在引出線的橫線上，從上向下分別寫出縱坐標、橫坐標及標高數值及代號。（5）當不便在坐標點附近直接標注時，可用圖1-14示。（6）井口平面直角坐標（x、y）的標注 立井井口坐標點：以井筒中心線的字交叉點A為準，圖1-15示。 斜井井口坐標點：以斜井井筒中心線與井口處鉛垂線的交點A為準，圖1-16示。 平硐硐口坐標點：以平硐中心線與硐口處鉛垂線的交點A為準，圖1-17示。三、假定平面直角坐標系適用：測繪范圍很小，且附近沒有國家控制點的礦區(qū)，可自設假定平面直角坐標系來測繪礦區(qū)內各點的相對位置。圖1-18示。方法：將坐標圓點設在測區(qū)的西南角，以

17、該地區(qū)的子午線為x軸。四、點的高程1水準面分析：由于海洋的面積約占地球表面的71%，所以可認為地球總的形狀是被海水所包圍的球體。（1）水準面：海洋在靜止時的表面。（2）大地水準面：平均海水面的水準面，是高程的起算面。我國采用青島驗潮站1953年1979年，歷年觀察成果所推算出的黃海平均海水面，作為全國的高程起算面，稱為1985年國家高程基準。（3）假定水準面：對尚未建立國家統(tǒng)一高程系統(tǒng)的地區(qū)或因工作需要，可選定適當的水準面，作為高程起算面。注：水準面是一個曲面，在礦區(qū)測繪中，由于范圍較小，一般將水準面視為水平面，以此水平面作為高程的起算面。2高程絕對高程：地面上一點到大地水準面的垂直距離，用H

18、表示。圖1-19中的HA、HB。 假定高程（相對高程）：地面上某點至假定水準面的垂直距離。圖1-19中HA、HB。 高差：兩點間的高程差數。圖1-19中的hAB=HA-HB=HA-HB=h注：高差與起算面無關。課堂小結：1按照設計的不同階段（礦井建設可行性研究、礦井初步設計、礦井施工圖設計、礦井施工組織設計）編制完成哪些工程設計圖紙。2礦圖的分類及用途。3測繪礦圖和設計礦圖步驟。4解釋：經度、緯度、6帶、平面直角坐標系、高程、大地水準面、假定水準面。5井口平面直角坐標（x、y）的標注方法。復習提問：1礦圖的分類及用途。2測繪礦圖和設計礦圖步驟。3解釋：經度、緯度、6帶、平面直角坐標系、高程、大

19、地水準面、假定水準面。 導入新課：由繪制礦圖的步驟導入直線的定向。第三節(jié) 直線的方位角和象限角直線定向：確定直線與標準方向線之間的角度。一、方位角的種類及其相互關系（一）標準方向的種類及其相互關系1坐標縱軸（中央子午線）方向平面直角坐標系統(tǒng)各投影帶都是以其中央子午線作為坐標縱軸，可將其方向作為標準方向。2真子午線方向：過地表上的任一點，指向地球南北極的方向，稱為該點的真子午線方向。真子午線的指北方向是用天文觀測方法確定的。分析：平面直角坐標系中，除坐標縱軸（中央子午線）指向地球的南北，其他各點的坐標縱線與坐標縱軸平行，都不指向南北極；而各點的真子午線卻會聚于地球的南北極，彼此不平行，圖1-20

20、(a)示。子午線收斂角：在每個投影帶內，不在坐標縱軸（中央子午線）上的各點，其坐標縱線和真子午線的方向是不一致的，它們之間的夾角稱為子午線收斂角，用表示，圖1-20（）示。偏在真子午線以東時，取正值，偏在以西時，取負值。3磁子午線方向：地面上某點，當磁針靜止時所指的方向。磁針北端所指的方向為磁北方向?？捎昧_盤測定。分析：由于地球磁場的南北極與地球自轉軸的南北極不一致，所以地球上任一點的磁北方向與真北方向不重合。磁偏角：磁北方向偏離真北方向的角度，用表示，圖1-21示。偏向真北方向以東時，取正值，偏 向以西時，取負值。（二）方位角：平面直角坐標系中，從坐標縱線的指北方向起，順時針旋轉至某一直線的

21、水平角度。方位角的數值從0360。圖1-22示。注：方位角有正負之分，直線前進方向的方位為正方位角，其相反方向的方位角為負方位角。圖1-23示。直線AB的方位角為正方位角，用AB表示；其反方位角為負方位角，用BA表示。同一直線的正反方位角相差180，即正=反180（三）幾種方位角的關系1方位角的種類原因：由于標準方向的選取不同，同一直線的方位角數值也不相同。（1）坐標方位角：標準方向為坐標縱軸（中央子午線）的指北方向，用坐表示。（2）真方位角：標準方向為真子午線的指北方向，用真表示。（3）磁方位角：標準方向為磁北方向，用磁表示。2關系：（1）真方位角與坐標方位角的關系：由圖1-20：真=坐+式

22、中：值：東偏取正數，西偏取負數。（2）真方位角與磁方位角的關系：由圖1-21：真=磁+式中：值：東偏取正數，西偏取負數。（3）坐標方位角與磁方位角的關系：坐=磁+-例1-2：略。二、象限角即：由坐標縱線的北端或南端，順時針或逆時針計算到直線的水平銳角。 數值：090，用R表示。圖1-25示。定向：以南、北方向為主，以東、西方向為輔，說明象限角的名稱和角度。三、方位角和象限角的換算由圖1-25得：表1-1示。例1-3：略。四、井筒方位角指以坐標縱線指北針箭頭起，按順時針方向，量至井口出車方向線或出口方向線的夾角。1立井（1）有提升設備立井的方位角：以坐標指北起，量至井口罐籠出車（或箕斗卸載）方向

23、線的夾角。圖1-27示。裝備兩套箕斗的立井：若其井口卸載方向一致，則只標注一個坐標方位角；不一致時，應標注各自的方位角。裝備一套箕斗和一套罐籠的立井：若其井口卸載方向和出車方向線一致時，標注一個方位角；不一致時，應標注各自的方位角。圖1-28示。（2）無提升設備立井的方位角：以坐標指北起，順時針量至風硐（無風硐時為梯子間）出口方向線的夾角，圖129示。2斜井、平硐方位角以坐標指北起，順時針量至其出口方向線的夾角，圖1-30示。第四節(jié) 繪制礦圖基本知識一、圖幅種類及格式（一）圖紙幅面尺寸：GBT1468993技術制圖圖紙幅面和格式規(guī)定：（二）圖框格式：GBT1468993技術制圖圖紙幅面和格式規(guī)

24、定：二、比例即圖紙上線段長度與實際相應線段水平長度之比，也即圖形與實物相對應要素的線性尺寸之比。常用比例：1：50，1：100，1：1000，1：2000，1：5000，1：10 000等。三、字符及字母教材P22，自學。四、圖線及畫法五、標題欄第五節(jié) 礦圖坐標網和高程線的繪制一、平面圖中坐標網絡的繪制（一）要求（1）方格網的邊長：100mm100mm；（2）每個方格網邊長的誤差不得超過0.2mm；（3）各方格網的頂點應在一條直線上，方格對角線長應1002等于。 （二）繪制方法1對角線法：圖1-62示。3自由分幅的礦圖方格網繪制方法：圖1-64示。網格線與圖廓線斜交時：二、剖面圖中高程線的繪制特點：是一組等間距的平行線。要求：間距誤差0.2mm。繪圖步驟：1畫基線。在圖面適當位置畫一根直線，作為基線。圖1-65中的AA；2作基線的垂線。在基線的中部和兩端分別作垂線，圖1-65中的AD、AD、