測繪學(xué)課件：第14章 礦山測量

第十四章礦山測量14.1礦山測量概述14.1.1礦山測量的任務(wù)礦山測量(MineSurvey)是礦山建設(shè)與生產(chǎn)時期全部測量工作的總稱。礦山測量為采礦工程提供各種信息和保證，它的主要任務(wù)是：1.建立礦區(qū)地面控制網(wǎng)和測繪1/500~1/5000的地形圖；2.進(jìn)行礦區(qū)地面與井下各種工程的施工測量和驗(yàn)收測量；3.測繪和編制各種采掘工程圖和礦山專用圖；4.進(jìn)行巖層與地表移動的觀測與研究，為合理利用礦產(chǎn)資源和安全開采提供資料；5.參加采礦計(jì)劃的編制，并對資源利用及生產(chǎn)情況進(jìn)行檢查和監(jiān)督。14.1.2礦山測量的作用我國幅員遼闊，礦產(chǎn)資源豐富，礦山開采有著悠久的歷史。幾十年來，我國的礦山測量工作也有了很大提高，各礦山建立了專門的測量機(jī)構(gòu)，對于保證和促進(jìn)采礦工業(yè)安全、經(jīng)濟(jì)、合理地高速發(fā)展，起著重要作用。礦山測量的作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1.在編制生產(chǎn)計(jì)劃方面1)現(xiàn)代化的礦山，具有開拓在不同方向上和不同深度的復(fù)雜的地下井巷系統(tǒng)，這個系統(tǒng)在時間上和空間上又都在不斷地變化著。礦山測量及時地、準(zhǔn)確地掌握和提供這個系統(tǒng)的各方面信息，成為編制生產(chǎn)計(jì)劃和指揮生產(chǎn)的可靠依據(jù)。2)在安全生產(chǎn)方面對于地下具有多個工作面的立體化生產(chǎn)體系礦山測量對其提供準(zhǔn)確的地下工程之間d的相互位置；地下工程的地質(zhì)環(huán)境與位置；地上、下構(gòu)筑物與工程間的相互位置，對于避免工程事故和對自然災(zāi)害進(jìn)行有效救援，起著重要作用。3)在資源利用方面礦山測量通過對巖層及地表的移動觀測，研究開采破壞規(guī)律，提出合理的保安設(shè)計(jì)，使礦產(chǎn)資源得到充分的開采。另外，礦山測量在勘探與生產(chǎn)的各個階段，亦可以通過準(zhǔn)確的測定與測設(shè)，使礦產(chǎn)資源得到充分利用，有效地減少開采損失。4)在保證工程質(zhì)量方面礦山工程和所有建設(shè)工程一樣其工程設(shè)計(jì)的實(shí)施、工程質(zhì)量保證，也離不開準(zhǔn)確地測設(shè)、質(zhì)量檢查和工程驗(yàn)收等一系列測量工作。所不同的是，在地下開采形成的特殊空間里，由于互不通視，測量工作顯得更加重要和必不可少。所以礦山測量被稱為采礦工程的“眼睛”。14.1.2礦山測量工作的特點(diǎn)礦山測量由于其大量井下作業(yè)的特殊性，因此具有下述特點(diǎn)：1.測量對象方面礦山測量的對象與地面測量的對象在實(shí)質(zhì)上并無區(qū)別，因?yàn)槎际墙鉀Q點(diǎn)位的問題。但是，地面測量的對象具有一定的相對穩(wěn)定性，而礦山測量的對象則在時間與空間上是不斷變化的，測量工作必然受到時間與空間的限制。因此要求礦山測量工作必須跟隨采礦工程的進(jìn)展而進(jìn)行。2.工作條件方面井下測量的空間是各種巷道與采場，由于巷道狹窄，加之各種管道、車輛乃至行人、風(fēng)流等都在其中通過或活動。因此，必然對測量工作產(chǎn)生干擾或阻礙。此外還有照明條件差，通視困難等，因此要求在井下測量時，應(yīng)盡量避開行人、車輛和管道，采用專門的照明設(shè)備和特殊的儀器工具，使之適應(yīng)這樣的工作條件。有時甚至需要暫時停產(chǎn)，否則就無法完成測量工作。露天礦山雖然空間大，但是由于采場中運(yùn)輸緊張、灰塵大，生產(chǎn)臺階高，不僅通視困難而且隨著臺階的推移，控制點(diǎn)不斷遭到破壞，所以測量方法也要與之相適應(yīng)。3.測量精度分布方面地面測量，由于空間開闊，可以根據(jù)測量工作的原則，一次完成全面控制網(wǎng)布設(shè)并進(jìn)行統(tǒng)一平差。這樣，測區(qū)各控制點(diǎn)的精度是基本相同的，同一比例尺圖的精度分布也是均勻的。而在井下測量，只能隨著采掘工程的進(jìn)展，從無到有，從小到大，逐漸延伸，所以測量精度的分布就不均勻。當(dāng)然，隨著陀螺經(jīng)緯儀的使用，其方位精度已得到改善。14.2井下控制測量14.2.1井下控制測量的特點(diǎn)1.由于巷道的空間條件限制，井下的平面控制形式只能采用導(dǎo)線測量(Traversing)。2.由于井下的空間是逐漸延伸而形成的因此井下的平面與高程控制測量就不能照搬地面控制的布設(shè)原則，而只能采取“逐漸擴(kuò)展，先低后高，以高控低，相互交錯”的原則和方法。3.由于井下工作條件的限制，井下的控制點(diǎn)一般都設(shè)在頂板上。4.井下碎部測量往往與控制測量同時進(jìn)行。5.井下控制測量的分級，煤礦和冶金礦山執(zhí)行不同的測量規(guī)程。不論煤礦還是冶金礦山，采用哪一級控制導(dǎo)線作為井下的首級控制，應(yīng)根據(jù)礦井規(guī)模的大小來決定。14.2.2井下平面控制1.井下導(dǎo)線的主要技術(shù)要求1)煤礦煤礦井下控制導(dǎo)線主要技術(shù)要求見表14-1；煤礦井下控制導(dǎo)線水平角觀測的主要技術(shù)要求見表14-2，14-3；煤礦井下控制導(dǎo)線角度閉合差的限差見表14-4。2)冶金礦山冶金礦山井下控制導(dǎo)線主要技術(shù)要求見表14-5；冶金礦山井下控制導(dǎo)線水平角觀測的主要技術(shù)要求見表14-6(當(dāng)傾角大于30°時，各項(xiàng)限差可增大0.5倍）；冶金礦山井下控制導(dǎo)線角度閉合差的限差見表14-7。2.井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線測量的外業(yè)1）選點(diǎn)井下導(dǎo)線點(diǎn)分為永久性導(dǎo)線點(diǎn)和臨時性導(dǎo)線點(diǎn)兩種，永久點(diǎn)應(yīng)設(shè)在穩(wěn)定的巖石上，每300～500m設(shè)置一組，每組至少三個點(diǎn)。無論永久點(diǎn)還是臨時點(diǎn)都要進(jìn)行統(tǒng)一編號，并在點(diǎn)旁作明顯標(biāo)注。圖14-1中（a）為永久點(diǎn)，（b）、（c）為臨時點(diǎn)。所選點(diǎn)位要注意以下幾方面：頂板牢固，無淋水，工作安全；底板處便于安置儀器；避免過長邊和過短邊相接；便于測角和量測；在巷道交叉處應(yīng)設(shè)點(diǎn)，便于導(dǎo)線的擴(kuò)展。注：表中n為閉(附)合導(dǎo)線的總站數(shù)；n1、n2分別為復(fù)測支導(dǎo)線往、返測量的總站數(shù)，下同；分別為附合導(dǎo)線起始邊附合邊的坐標(biāo)方位角中誤差；為附合導(dǎo)線測角中誤差。注：n——閉、附合導(dǎo)線的總測站數(shù)；n1、n2一一分別為支導(dǎo)線兩次總測站數(shù)2)水平角測量井下測量水平角的經(jīng)緯儀應(yīng)有鏡上中心，以便于點(diǎn)下對中。測角遇短邊時要特別注意精確對中，仔細(xì)瞄準(zhǔn)。水平角觀測的各項(xiàng)限差詳見本節(jié)各表。3)邊長丈量(1)光電測距儀量邊光電測距儀量邊速度快、精度高、操作方便。用于煤礦的光電測距儀采用防爆型，滿足《煤礦安全規(guī)程》有關(guān)規(guī)定要求。光電測距儀量邊要注意對丈量結(jié)果施加氣壓、溫度和傾斜改正。往返丈量互差與平均邊長之比不得大于井下首級導(dǎo)線邊長相對中誤差。圖14-1井下導(dǎo)線點(diǎn)標(biāo)志與埋設(shè)形式對中誤差。(2)鋼尺量邊鋼尺量邊時可用經(jīng)緯儀定線，以大頭針在垂線上作標(biāo)記。定線偏差應(yīng)小于5cm。每尺段變換起點(diǎn)讀數(shù)三次，讀至毫米，長度互差應(yīng)不大于3mm。導(dǎo)線往返丈量互差，煤礦各級導(dǎo)線分別不得大于平均邊長的1/6000、1/4000和1/2000；冶金礦分別不得大于平均邊長的1/4000~1/2000和1/1000。丈量相對誤差要求小于1/4000時應(yīng)使用檢定過的鋼尺，用彈簧秤對鋼尺施以鋼尺檢定時的拉力，記錄下丈量時的溫度，并加入尺長改正。3.經(jīng)緯儀導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)3.經(jīng)緯儀導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線的計(jì)算方法詳見第六章第二節(jié)，各等級導(dǎo)線的角度閉合差限差及導(dǎo)線全長相對閉合差限差詳見本節(jié)中各表。如各項(xiàng)限差滿足規(guī)定時，即可進(jìn)行調(diào)整與計(jì)算，最后求出各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)。4.導(dǎo)線的檢查與延伸井下最低等級導(dǎo)線，稱工作導(dǎo)線或采區(qū)導(dǎo)線，自井底車場起，據(jù)本節(jié)表中之規(guī)定，每掘進(jìn)幾十米，布設(shè)新的導(dǎo)線點(diǎn)。當(dāng)掘進(jìn)300-500m后，應(yīng)從起始邊起敷設(shè)基本控制導(dǎo)線，對工作導(dǎo)線進(jìn)行檢查和復(fù)核，并且作為繼續(xù)向前布設(shè)工作導(dǎo)線的基礎(chǔ)。基本控制導(dǎo)線可以重新埋點(diǎn)，也可以利用原有的工作導(dǎo)線點(diǎn)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)原有工作導(dǎo)線有誤時，應(yīng)用改正后成果并重新繪制巷道圖。工作導(dǎo)線是逐點(diǎn)建立、延伸的，并遍布于所有主、次要巷道中?；究刂茖?dǎo)線是逐段延伸，敷設(shè)于各主要巷道中。導(dǎo)線延伸時，為了判定原有導(dǎo)線點(diǎn)的可靠性，必須對上一次所測導(dǎo)線的最后一個水平角及最后一條導(dǎo)線邊長進(jìn)行檢測。檢測結(jié)果與原數(shù)據(jù)的較差不得大于表14-8(適用煤礦)和表14-9(適用冶金礦)之規(guī)定。否則，應(yīng)繼續(xù)向后檢查，直至符合要求，才可由該處向前延伸導(dǎo)線。14.2.3井下高程控制1.井下水準(zhǔn)測量井下水準(zhǔn)測量分兩級，Ⅰ級由井底車場水準(zhǔn)點(diǎn)起，沿各主要巷道布設(shè)。Ⅰ級水準(zhǔn)點(diǎn)每組至少三個點(diǎn)，應(yīng)在每組點(diǎn)間進(jìn)行往返測。Ⅱ級則作為I級的加密和先期控制。井田范圍較小時，也可以用Ⅱ級水準(zhǔn)作為井下高程的首級控制。Ⅱ級水準(zhǔn)測量附和到I級點(diǎn)上時，可以只進(jìn)行單程觀測，支水準(zhǔn)路線應(yīng)進(jìn)行往返觀測。井下I級水準(zhǔn)測量的精度與地面工程水準(zhǔn)(五等水準(zhǔn))精度大致相當(dāng)。具體技術(shù)要求參見各規(guī)程，此處不再詳述。井下水準(zhǔn)點(diǎn)可埋設(shè)在頂?shù)装寤蛳锏纼蓭偷姆€(wěn)定巖石中(見圖14-2)，或利用導(dǎo)線點(diǎn)。這樣水準(zhǔn)測量中有的高程點(diǎn)設(shè)在頂板上，水準(zhǔn)尺倒立，如圖14-3，形成井下高程測量的一個特點(diǎn)。此時應(yīng)注意：計(jì)算兩點(diǎn)間高差的公式hAB=a-b(即：高差=后視讀數(shù)-前視讀數(shù))是不變的，只是高程點(diǎn)在頂板上、尺子由上向下倒立時讀得的讀數(shù)，應(yīng)在讀數(shù)前加"一"號后再代入公式進(jìn)行計(jì)算。圖14-2井下水準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)形式圖14-3井下水準(zhǔn)測量2.三角高程測量井下三角高程測量一般用于傾角大于8°的傾斜巷道中。三角高程測量亦分為兩級，I級三角高程可使用J6級經(jīng)緯儀對向觀測2測回，往返測量的高差較差不應(yīng)大于10+0.3Dmm（D為兩點(diǎn)間的平距），其它技術(shù)要求參見各規(guī)程此處不再詳述。三角高程亦常將高程點(diǎn)設(shè)于頂板，此時無論儀器高(i)還是覘標(biāo)高(ν)，只要是從頂板往下量得的值，都要在前面加“一”號后再代人下式計(jì)算：(14-1)D一一兩點(diǎn)間的平距α——豎直角14.3井下聯(lián)系測量為使礦山的井下與地面采用同一個測量坐標(biāo)系統(tǒng)(平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng))而進(jìn)行的測量工作，叫做聯(lián)系測量(ConnectionSurvey)。聯(lián)系測量對礦井建設(shè)、安全生產(chǎn)、礦區(qū)地面建設(shè)、礦區(qū)與相鄰地域的生產(chǎn)、生活、安全都有著至關(guān)重要的意義。聯(lián)系測量包括將地面平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)傳入地下(簡稱定向)(Qrientation)和將地面統(tǒng)一高程系統(tǒng)導(dǎo)人地下(簡稱導(dǎo)入標(biāo)高)(InductionHeight)。聯(lián)系測量前，應(yīng)在井口附近埋設(shè)平面控制點(diǎn)(近井點(diǎn))，作為定向的依據(jù)。在井下定向水平的巷道中，也要設(shè)置一組或兩組永久性導(dǎo)線點(diǎn)(每組不少于三個)，作為井下平面控制測量的起始點(diǎn)和起始邊方位。在井口附近還應(yīng)埋設(shè)2-3個水準(zhǔn)點(diǎn)，作為導(dǎo)人高程的依據(jù)。近井點(diǎn)也可以作為水準(zhǔn)點(diǎn)。14.3.1平面聯(lián)系測量1.幾何定向(GeometricOrientation)幾何定向可分為通過平硐和斜井的定向、通過一個豎井的定向(一井定向)，以及通過兩個豎井的定向(兩井定向)等。通過平硐和斜井定向，可以由井口直接敷設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線至井下，進(jìn)行坐標(biāo)傳遞。定向工作較為簡單，而且無特殊要求，故此處不贅述。1)一井定向(OneShaftOrientation)(1)一井定向的原理和方法一井定向的方法通常有三角形連接法、四邊形連接法、瞄直法等。三角形連接法是我國目前各礦山最常用的幾何定向法。三角形連接法就是在井筒中同時懸掛兩根垂球線，然后，在井上和井下各選擇一連接點(diǎn)，同時與兩垂線進(jìn)行聯(lián)系，分別組成三角形。如圖14-4所示，圖α為立面示意圖，圖b為水平投影圖形。圖中AA′、BB′為兩根垂線，C、C′分別為井上、下連接點(diǎn)，D、D′分別為井上、下控制點(diǎn)。由于同一垂線上各點(diǎn)的水平投影相同，即坐標(biāo)X、Y相同。因此，井上AB的方位角αAB與井下A′B′的方位角αA‘B’相等，兩垂線間距離井下的A′B′等于井上的AB。這樣，井上與井下兩個三角形通過一個共邊而組成連接三角形，由此即可按地面平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)，求出井下導(dǎo)線起始點(diǎn)的坐標(biāo)和起始邊的坐標(biāo)方位角。圖14-4一井定向原理圖14-5穩(wěn)定投點(diǎn)法（2）一井定向的外業(yè)工作一井定向的外業(yè)工作內(nèi)容包括投點(diǎn)、測角和量邊。①投點(diǎn)在豎井井筒內(nèi)懸掛兩根有重砣的長鋼絲，使之自由懸掛到定向水平，供測角和量邊時使用。長鋼絲應(yīng)自由懸掛，呈穩(wěn)定鉛直狀態(tài)。但是，由于井筒較深，井內(nèi)氣流的側(cè)壓力，井內(nèi)滴水的沖擊力以及鋼絲本身的扭曲力等影響，使鋼絲難以呈自由懸掛的靜止?fàn)顟B(tài)。為了得到靜止位置，通常采用穩(wěn)定投點(diǎn)法，或者擺動投點(diǎn)法投點(diǎn)。穩(wěn)定投點(diǎn)法投點(diǎn)如圖14-5所示，1為手搖絞車；2為導(dǎo)向滑輪；3為定點(diǎn)板；4為鋼絲；5為定中盤；6為水桶；7為重砣。重砣放入穩(wěn)定液后，即受其阻尼作用而使鋼絲趨于穩(wěn)定。為了避免井筒中滴水沖擊穩(wěn)定液，影響鋼絲的穩(wěn)定，一般可在穩(wěn)定液的容器上加蓋。采用穩(wěn)定法投點(diǎn)，當(dāng)鋼絲的擺幅大于0.4毫米時，則應(yīng)考慮采用擺動投點(diǎn)法投點(diǎn)。擺動投點(diǎn)法投點(diǎn)與上法相反，它是讓鋼絲自由擺動，用專門的標(biāo)尺觀察和記錄擺幅，連續(xù)讀取13個以上的奇數(shù)，取左右讀數(shù)的平均值，作為鋼絲呈鉛直狀態(tài)通過標(biāo)尺的位置。同法進(jìn)行兩次，當(dāng)較差不大于1毫米時，取其平均值為最后結(jié)果。然后固定鋼絲，進(jìn)行測角和量邊。②測角投點(diǎn)工作符合要求后，應(yīng)立即同時在井上下進(jìn)行水平角測量。如圖14-4(b)所示，測角包括井上，γ、φ、ψ；井下，γ′、φ′、ψ′。其中有一個多余觀測角，用來檢核并提高精度。水平角觀測的技術(shù)要求如表14-10所列。當(dāng)邊長CD小于20米時，經(jīng)緯儀需在C點(diǎn)三次對中進(jìn)行觀測，取其平均值為最后結(jié)果。觀測工作要井上、下同時進(jìn)行，照準(zhǔn)部位應(yīng)高于鋼絲與重砣連接處0.5米以上。當(dāng)連接點(diǎn)C處不設(shè)固定點(diǎn)時，連接角測量應(yīng)獨(dú)立進(jìn)行兩次。注：觀測方向不多于三個時，可以不歸零。使用前應(yīng)檢查并調(diào)整兩倍照準(zhǔn)(2c值)，其絕對值不應(yīng)超過2'。③量邊如圖14-4(b)所示，量邊包括井上，BC、AC、AB(即a、b、c)邊；井下，B'C'、A'C'、A'B'(即a'b'c')邊。邊長丈量應(yīng)采用經(jīng)過檢定的鋼尺，施以檢定時的拉力，并記錄溫度。每邊丈量四次，每次丈量后，應(yīng)將鋼尺移動2～3厘米。每次丈量長度的互差不應(yīng)大于2毫米。滿足要求后，取其平均值為最后結(jié)果。(3)一井定向的內(nèi)業(yè)在內(nèi)業(yè)計(jì)算之前，應(yīng)對外業(yè)測量記錄進(jìn)行檢查。經(jīng)檢查無誤后，方可開始計(jì)算。內(nèi)業(yè)計(jì)算包括連接三角形中α、β角的計(jì)算及其檢核，以及井下導(dǎo)線起始點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算。①連接三角形中α和β角的計(jì)算。α、β的計(jì)算是根據(jù)正弦定理，按下式計(jì)算。（14-2）實(shí)際計(jì)算時，由于連接三角形的圖形不同，其計(jì)算精度要受其影響，因此需采用下列不同的計(jì)算方法。當(dāng)γ<20時，因小角的正弦可以用其弧度來代替，因此，α、β角的計(jì)算采用下列近似公式：（14-3）當(dāng)2°<γ<20°時，仍按公式(14-2)計(jì)算。當(dāng)γ>20°時，按下面公式進(jìn)行計(jì)算：（14-4）式中②連接三角形的檢核當(dāng)γ<20°時，檢核計(jì)算公式為（14-5）邊長c的計(jì)算值與測量值之差：井上≤2毫米，井下≤4毫米。當(dāng)γ>20°時，檢核計(jì)算公式為③坐標(biāo)計(jì)算由地面控制點(diǎn)D起，按導(dǎo)線形式選擇一條推算路線，其中包括地面連接點(diǎn)、垂線點(diǎn)、井下連接點(diǎn)以及井下導(dǎo)線起始點(diǎn)。計(jì)算方法同第六章經(jīng)緯儀導(dǎo)線計(jì)算，此處不再贅述。一井定向應(yīng)獨(dú)立進(jìn)行兩次，其計(jì)算結(jié)果，井下導(dǎo)線起始邊方位角的較差不應(yīng)超2′。當(dāng)定向條件困難，或礦井一側(cè)巷道長度小于700米時，在滿足采礦工程需要的前提下，其較差可以放寬到4′。2)兩井定向(Two-ShaftOrientation)(1)概述當(dāng)?shù)V井有兩個豎井，且在定向水平有巷道相通、并能進(jìn)行測量時，就要采用兩井定向。兩井定向是在兩個井筒內(nèi)各放一根鋼絲，并懸掛重錘，通過地面和井下導(dǎo)線將它們連接起來，從而把地面坐標(biāo)系統(tǒng)中的平面坐標(biāo)和方向傳遞到井下。兩井定向的外業(yè)測量與一井定向類似，也包括投點(diǎn)、地面和井下連接測量，只是兩井定向時每個井筒中只懸掛一根鋼絲，這就使投點(diǎn)工作更為方便，且縮短了占用井筒的時間。同時由于兩井定向與一井定向相比兩根鋼絲間的距離大大增加，從而使投向誤差顯著減小。因此，在條件允許時，應(yīng)盡量考慮使用兩井定向。兩井定向的井上、井下連接測量的示意圖見圖14-6。由于兩井定向時，兩根鋼絲間不能直接通視，而是通過導(dǎo)線連接起來的，因此，在連接測量時必須測出井上、井下導(dǎo)線各邊的邊長及其連接水平角；同時在內(nèi)業(yè)計(jì)算時必須采用假定坐標(biāo)系。圖14-6兩井定向原理(2)兩井定向的內(nèi)業(yè)①根據(jù)地面連接測量的成果，按照導(dǎo)線的計(jì)算方法，計(jì)算出地面A、B兩鋼絲的坐標(biāo)(xA、yA)、(xB、yB)。②計(jì)算A、B兩鋼絲的連線在地面坐標(biāo)系統(tǒng)中的方位角αAB。(14-7)③以井下導(dǎo)線起始邊A′1為x軸，A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立假定坐標(biāo)系統(tǒng)，計(jì)算井下導(dǎo)線各連接點(diǎn)在此假定坐標(biāo)系統(tǒng)中的平面坐標(biāo)，設(shè)B點(diǎn)的假定坐標(biāo)為(x’B、y’B)；④計(jì)算A、B連線在假定坐標(biāo)系統(tǒng)中的方位角α’AB；（14-8）⑤計(jì)算井下起始邊在地面坐標(biāo)系統(tǒng)中的方位角αA1；（14-9）⑥根據(jù)A點(diǎn)的坐標(biāo)(xA、yA)和計(jì)算出的Al邊的方位角αA1，計(jì)算出井下導(dǎo)線各點(diǎn)在地面平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo)和方位角；按上述《規(guī)程》規(guī)定，兩井定向必須獨(dú)立進(jìn)行兩次，兩次求得的起始邊方位角互差不得超過1'，若滿足此條件，則取兩次結(jié)果的平均值作為最終定向成果。2.陀螺定向(GyroscopicOrientation)陀螺定向是一種物理定向方法，它運(yùn)用陀螺經(jīng)緯儀直接測定井下未知邊的方位角。它克服了運(yùn)用幾何定向方法進(jìn)行聯(lián)系測量時占用井筒時間長、工作組織復(fù)雜等缺點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于礦井聯(lián)系測量中，以便控制井下導(dǎo)線方向誤差的積累。1)陀螺經(jīng)緯儀的工作原理陀螺經(jīng)緯儀是根據(jù)自由陀螺儀(在不受外力作用時，具有三個自由度的陀螺儀)的原理而制成的。自由陀螺儀具有以下兩個基本特性：(1)定軸性陀螺軸在不受外力作用時，它的方向始終指向初始恒定方向；(2)進(jìn)動性陀螺軸在受到外力作用時，將產(chǎn)生非常重要的效應(yīng)一一“進(jìn)動”。自由陀螺儀的上述兩個特性，可通過以下實(shí)驗(yàn)予以證明。如圖14-7，左端為一可轉(zhuǎn)動的陀螺，右端為一可移動的懸重，當(dāng)調(diào)節(jié)懸重的位置使杠桿水平時，可以看到陀螺轉(zhuǎn)動后，其軸線的方向始終保持不變，即可驗(yàn)證定軸性。當(dāng)將懸重向左移動一小段距離即相當(dāng)于陀螺軸受到一個向下的作用力時，陀螺轉(zhuǎn)動后，杠桿將保持水平，但將在水平面上作逆時針方向的轉(zhuǎn)動；同理，將懸重右移一小段距離，即陀螺軸受到一個向上的作用力時，陀螺轉(zhuǎn)動后，杠桿仍保持水平，但將在水平面上作順時針方向的轉(zhuǎn)動，這樣即可驗(yàn)證自由陀螺儀的進(jìn)動性。圖14-7杠桿式陀螺儀目前，常用的陀螺儀是采用兩個完全自由度和一個不完全自由度的鐘擺式陀螺議。它是根據(jù)上述的陀螺儀的定軸性和進(jìn)動性兩個基本特性，并考慮到陀螺儀對地球自轉(zhuǎn)的相對運(yùn)動，使陀螺軸在測站子午線附近作簡諧擺動的原理而制成的。陀螺經(jīng)緯儀是陀螺儀和經(jīng)緯儀組合而成的定向儀器。根據(jù)其連接形式不同主要可分為上架式陀螺經(jīng)緯儀和下架式陀螺經(jīng)緯儀兩大類。上架式陀螺經(jīng)緯儀即陀螺儀安放在經(jīng)緯儀之上，下架式陀螺經(jīng)緯儀即陀螺儀安放在經(jīng)緯儀之下?，F(xiàn)在常用的礦用陀螺經(jīng)緯儀大都是上架式陀螺經(jīng)緯儀。這里以徐州光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的JT-15型陀螺經(jīng)緯儀為例來說明陀螺經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)。JT-15型陀螺經(jīng)緯儀是將陀螺儀安放在礦級經(jīng)緯儀之上而構(gòu)成的，其中陀螺儀部分的基本結(jié)構(gòu)如圖14-8。3)陀螺經(jīng)緯儀定向的方法運(yùn)用陀螺經(jīng)緯儀進(jìn)行礦井定向的常用方法主要有逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法和中天法。它們間的主要差別是在測定陀螺北方向時，逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法的儀器照準(zhǔn)部處于跟蹤狀態(tài)，而中天法的儀器照準(zhǔn)部是固定不動的。這里以逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法為例來說明測定井下未知邊方位角的全過程。1懸掛帶；2光源；3光標(biāo)鏡；4陀螺馬達(dá)；5分劃板；6目鏡；7凸輪；8限幅盤；9連接支架；13磁屏蔽；14支架；15懸掛柱圖14-8JT-15陀螺儀構(gòu)造(1)在地面已知邊上采用2～3個測回測定儀器常數(shù)⊿前。由于儀器加工等多方面的原因，實(shí)際中的陀螺軸的平衡位置往往與測站真子午線的方向不重合，它們之間的夾角我們稱之為陀螺經(jīng)緯儀的儀器常數(shù)，并用⊿表示，如圖14-9所示，要在地面已知邊上測定⊿，關(guān)鍵是要測定已知邊的陀螺方位角TAB陀，如圖14-9(α)。測定TAB陀的方法是：第一步，在A點(diǎn)安置陀螺經(jīng)緯儀，嚴(yán)格整平對中，并以兩個鏡位觀測測線方向AB的方向值——測前方向值M1；第二步，將經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)軸大致對準(zhǔn)北方向(對于逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法要求偏離陀螺子午線方向不大于60')；第三步，測量懸掛帶零位值——測前零位，同時用秒表測定陀螺擺動周期。測定零位的方法是：下放陀螺靈敏部，從讀數(shù)目鏡中觀測靈敏部的擺動，在分劃板上連續(xù)讀三個逆轉(zhuǎn)點(diǎn)(即陀螺軸圍繞子午線擺動時偏離子午線兩側(cè)的最遠(yuǎn)位置)的讀數(shù)(圖14-10)，估讀0.1格，并按下式計(jì)算零位：(14-10)圖14-9陀螺定向示意圖第四步，用逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法(MethodofInversionPoints)精確測定陀螺北方向值NT。啟動陀螺馬達(dá)，緩慢下放靈敏部，使擺幅在1°～3°范圍內(nèi)。調(diào)節(jié)水平微動螺旋使光標(biāo)像與分劃板零刻度線隨時保持重合，到達(dá)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)后，記下經(jīng)緯儀水平度盤讀數(shù)。連續(xù)記錄5個逆轉(zhuǎn)點(diǎn)的讀數(shù)ul、u2、u3、u4、u5，并按下式計(jì)算NT(14-11)圖14-10零位觀測第五步：進(jìn)行測后零位觀測，方法同測前零位觀測；第六步，再以兩個鏡位測定AB邊的方向值——測后方向值M2；第七步，計(jì)算TAB陀(14-12)于是可得：(14-13)(2)在井下定向邊上采用兩測回測定陀螺方位角TAB陀，如圖14-9（b）所示。(3)返回地面后，及時再在已知邊礎(chǔ)上測定儀器常數(shù)⊿后。(4)計(jì)算井下未知邊的坐標(biāo)方位角αab。如圖14-9(b)，αab按下式計(jì)算：(14-14)式中γa點(diǎn)的子午線的收斂角。采用逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法進(jìn)行陀螺定向時，測定儀器常數(shù)的記錄格式和計(jì)算方法如表14-11；測定井下未知邊方位角的計(jì)算方法如表14-12。表14–11陀螺經(jīng)緯儀定向記錄(逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法)測線名稱:基5—基6記錄者：儀器號：JT15-79563觀察者：表14–12陀螺經(jīng)緯儀定向記錄(逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法)測線名稱:車1—車2記錄者：儀器號：JT15-79503觀察者：14.3.2高程聯(lián)系測量礦井高程聯(lián)系測量又稱導(dǎo)入標(biāo)高，其目的是建立井上飛井下統(tǒng)一的高程坐標(biāo)系統(tǒng)。采用平硐或斜井開拓的礦井，高程聯(lián)系測量可采用水準(zhǔn)測量或三角高程測量，將地面水準(zhǔn)點(diǎn)的高程傳遞到井下。采用豎井開拓的礦井則需采用專門的方法來傳遞高程，常用的豎井導(dǎo)入標(biāo)高的方法有鋼尺法、鋼絲法和光電測距法。鋼尺法和鋼絲法導(dǎo)入標(biāo)高的原理基本相似，只是鋼尺法采用的是經(jīng)過比長的鋼尺，只需直接加上其測量值的各項(xiàng)改正數(shù)即可得到其長度；而鋼絲法則需要在地面通過專門的設(shè)備或儀器測量其長度。因此這里僅以鋼絲法和光電測距儀法為例來說明導(dǎo)入標(biāo)高的過程。1.鋼絲法導(dǎo)入標(biāo)高(LineWireMethod)采用鋼絲法導(dǎo)入標(biāo)高時，首先應(yīng)在井筒中懸掛一根鋼絲，在鋼絲下端懸以重錘，使其處于自由懸掛狀態(tài)(圖14-11)；然后，在井上、井下同時用水準(zhǔn)儀測得A、B處水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)α和b，并用水準(zhǔn)儀瞄準(zhǔn)鋼絲，在鋼絲上作上標(biāo)記；變換儀器高再測一次，若兩次測得的井上、井下高程基點(diǎn)與鋼絲上相應(yīng)標(biāo)志間的高差互差不超過4mm，則可取其平均值作為最終結(jié)果。最后，可通過在地面建立的比長臺用鋼尺往返分段測量出鋼絲上兩標(biāo)記間的長度，且往返測量的長度互差不得超過L/8000（L為鋼絲上兩標(biāo)志間的長度)。1比長臺；2檢驗(yàn)過的鋼尺；3鋼絲；4手搖絞車；5、6小滑輪；7導(dǎo)向滑輪；8標(biāo)線夾圖14-11鋼絲法導(dǎo)入標(biāo)高這樣，井下水準(zhǔn)基點(diǎn)B的高程HB即可通過下式得：HB=HA-L+(α-b)（14-15）2.光電測距儀導(dǎo)入標(biāo)高(ElectroopticalMethod)運(yùn)用光電測距儀導(dǎo)入標(biāo)高，不僅精度高，而且縮短了井筒占用時間，因此是一種值得推廣的導(dǎo)入標(biāo)高方法。如圖14-12，光電測距儀導(dǎo)入標(biāo)高的基本方法是：在井口附近的地面上安置光電測距儀，在井口和井底中，分別安置反射鏡；井上的反射鏡與水平面成45°夾角，井下的反射鏡處于水平狀態(tài)；通過光電測距儀分別測量出儀器中心至井上和井下反射鏡的距離l、S，從而計(jì)算出井上與井下反射鏡中心間的鉛垂距離HH=S-l+⊿l(14-16)式中，⊿l為光電測距儀的總改正數(shù)。然后，分別在井上、井下安置水準(zhǔn)儀。測量出井上反射鏡中心與地面水準(zhǔn)基點(diǎn)間的高差hAE和井下反射鏡中心與井下水準(zhǔn)基點(diǎn)間的高差hFB，則可按下式計(jì)算出井下水準(zhǔn)基點(diǎn)B的高程HB；圖14-12光電測距法導(dǎo)入標(biāo)高（14-17）式中，a、b、e、f分別為井上、井下水準(zhǔn)基點(diǎn)和井上、井下反光鏡處水準(zhǔn)尺的讀數(shù)。運(yùn)用光電測距儀導(dǎo)人標(biāo)高也要測量兩次，其互差也不應(yīng)超過H/8000。14.4巷道施工測量巷道施工測量的任務(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)過程中及時進(jìn)行檢查和校正。通常我們將這項(xiàng)工作稱為給向，或稱為給中腰線。14.4.1中線的標(biāo)定1.概述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(CentricLine)方向。在主要巷道中，中線應(yīng)采用經(jīng)緯儀標(biāo)定；在采區(qū)次要巷道中可采用羅盤儀等精度較低的儀器標(biāo)定中線。中線點(diǎn)應(yīng)成組設(shè)置，每組不得少于3個點(diǎn)，相鄰兩點(diǎn)間的距離一般不應(yīng)小于2m。在巷道掘進(jìn)過程中，中線點(diǎn)應(yīng)隨掘隨給，最前面的一組中線點(diǎn)距掘進(jìn)頭的距離，一般不應(yīng)超過30～40m。標(biāo)定巷道中線的步驟大致如下：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)定中線時所必需的幾何要素；3)標(biāo)定巷道的開切點(diǎn)和方向；4)隨著巷道的掘進(jìn)及時延伸中線；5)在巷道掘進(jìn)過程中，隨時檢查和校正中線的方向。2.巷道開切時的標(biāo)定方法巷道開切時的標(biāo)定工作主要包括標(biāo)定開切點(diǎn)的位置和初步給出巷道的掘進(jìn)方向兩項(xiàng)內(nèi)容。圖14-13巷道中線的標(biāo)定如圖14-13(α)，欲從已掘巷道中的A點(diǎn)沿虛線開掘一條新巷道，標(biāo)定的方法如下：1)從設(shè)計(jì)圖上量取A點(diǎn)至已知中線點(diǎn)4、5的距離Ll、L2，并檢查Ll+L2是否與4、5兩點(diǎn)間的距離相符，以此作檢核，同時量取巷道的轉(zhuǎn)向角β；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L1，即可得到點(diǎn)A的位置，將之標(biāo)定于頂板上，然后再量取點(diǎn)A至點(diǎn)5的距離作檢核；3)在點(diǎn)A安置經(jīng)緯儀，后視點(diǎn)4，用正鏡位置給出β角，此時，望遠(yuǎn)鏡所指方向即為新開掘巷道的中線方向，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)。此外，也可用羅盤儀來標(biāo)定巷道的開切方向。如圖14-13(α)，欲從已掘巷道中的A點(diǎn)沿虛線開掘一條新巷道，標(biāo)定的方法如下：1)從設(shè)計(jì)圖上量取A點(diǎn)至已知中線點(diǎn)4、5的距離Ll、L2，并檢查Ll+L2是否與4、5兩點(diǎn)間的距離相符，以此作檢核，同時量取巷道的轉(zhuǎn)向角β；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L1，即可得到點(diǎn)A的位置，將之標(biāo)定于頂板上，然后再量取點(diǎn)A至點(diǎn)5的距離作檢核；3)在點(diǎn)A安置經(jīng)緯儀，后視點(diǎn)4，用正鏡位置給出β角，此時，望遠(yuǎn)鏡所指方向即為新開掘巷道的中線方向，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)。此外，也可用羅盤儀來標(biāo)定巷道的開切方向。3.巷道中線的標(biāo)定巷道開切后最初標(biāo)定的中線點(diǎn)很容易遭到破壞。當(dāng)掘進(jìn)到4～8m時應(yīng)檢查或重新標(biāo)定中線。簡易的檢查方法是看一組中線的三個點(diǎn)是否在一條直線上。重新標(biāo)定一組中線點(diǎn)時，如圖14-13(b)的，首先應(yīng)檢查A點(diǎn)是否移動。若A點(diǎn)已移動應(yīng)重新標(biāo)定。當(dāng)確定A點(diǎn)沒有移動時，在A點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，分別用正、倒兩個鏡位按β角給出2′和2″點(diǎn)，2′和2″點(diǎn)往往是不重合的，這時可取2′和2″點(diǎn)的中點(diǎn)2作為中線點(diǎn)。為了檢查，還應(yīng)測定水平角∠4A2與β角比較作為檢核。經(jīng)檢查確認(rèn)無誤，再瞄準(zhǔn)點(diǎn)2，在點(diǎn)A與點(diǎn)2中間再標(biāo)定一個中線點(diǎn)1。這樣，點(diǎn)A、1、2就組成了一組中線點(diǎn)。用一組中線點(diǎn)可指示直線巷道掘進(jìn)30～40m。在由一組中線點(diǎn)到下一組中線點(diǎn)的巷道掘進(jìn)過程中，可采用瞄線法或拉線法來指示巷道的掘進(jìn)方向。1)瞄線法如圖14-14，瞄線法是在中線點(diǎn)1、2、3上分別懸掛垂球，一個人站在中線點(diǎn)1后，沿中線方向瞄視，指揮另一個人在掘進(jìn)頭移動礦燈的位置，使礦燈正好位于這組中線點(diǎn)的延長線上。此時，礦燈的位置也就是巷道中線的位置。圖14-14瞄線法2)拉線法如圖14-15，拉線法是在一組中線點(diǎn)1、2、3上分別懸掛垂球后，將細(xì)繩的一端系在中線點(diǎn)1的垂球線上，另一端拉向掘進(jìn)頭，使細(xì)繩與點(diǎn)2、3處的垂球線相切，這時繩的端點(diǎn)位置即為巷道中線的位置。圖14-15拉線法4.曲線巷道中線的標(biāo)定井下有許多巷道的轉(zhuǎn)彎與連接處都是曲線巷道，而且大多數(shù)為圓曲線巷道。因此，這里主要介紹圓曲線巷道中線的標(biāo)定。圓曲線巷道中線的標(biāo)定方法很多，這里僅介紹常用的弦線法。弦線法是將圓曲線分成圓弧段，以弦線來代替其中線，指示巷道的掘進(jìn)方向。它的標(biāo)定方法和步驟大致與直線巷道類似。下面予以簡要敘述。首先要根據(jù)圓曲線的設(shè)計(jì)要素：如圖14-16中的曲線起點(diǎn)A、終點(diǎn)B，曲線半徑R，中心角α及將曲線等分的段數(shù)n，計(jì)算標(biāo)定要素：弦的長度。l、起點(diǎn)和終點(diǎn)的轉(zhuǎn)角βA、βB以及中間點(diǎn)的轉(zhuǎn)角βi。圖14-16曲線巷道(14-18)然后進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)定。在起點(diǎn)A安置經(jīng)緯儀。如圖14-17)，后視直線巷道中的中線點(diǎn)P，按轉(zhuǎn)角隊(duì)，給出弦線Al的方向。但由于前面巷道還未開掘，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。這樣C、D、A三點(diǎn)即組成一組中線點(diǎn)。用它指示巷道據(jù)進(jìn)到1點(diǎn)后，應(yīng)丈量弦長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。

圖14-17曲線巷道中圖14-18曲線巷道施工大樣圖為了便于指導(dǎo)巷道掘進(jìn)施工，還應(yīng)繪制比例尺1:50或1:100的曲線巷道大樣圖。按垂直于弦線的方向或沿徑方向標(biāo)注出巷道兩幫至弦線的距離(圖14-18)。14.4.2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(GradeLine)。腰線點(diǎn)可成組設(shè)置(每組不得少于3個點(diǎn)，各相鄰點(diǎn)的間距應(yīng)大于2m)，也可每隔30～40m設(shè)置一個，但須在巷道兩幫上畫出腰線，且對于一個礦井，腰線距底板或軌面的高度應(yīng)為定值。腰線可用水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀或半圓儀等來標(biāo)定。新開掘的巷道掘進(jìn)到4～8m時，也應(yīng)檢查或重新標(biāo)定腰線點(diǎn)。巷道掘進(jìn)時，最前面的腰線點(diǎn)距掘進(jìn)頭的距離不宜大于30～40m。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)緯儀來標(biāo)定，短距離時，也可用懸掛半圓儀等來標(biāo)定。下面以常用的水準(zhǔn)儀標(biāo)定平巷腰線和用經(jīng)緯儀標(biāo)定傾斜巷道的腰線為例來說明腰線的標(biāo)定方法。1.用水準(zhǔn)儀標(biāo)定平巷腰線所謂平巷，并非絕對水平的巷道，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)儀來標(biāo)定腰線。圖14-19水準(zhǔn)儀標(biāo)定平巷腰線其標(biāo)定的方法是：如圖14-19，首先根據(jù)已知腰線點(diǎn)和設(shè)計(jì)坡度，計(jì)算下個腰線點(diǎn)B與已知腰線點(diǎn)A間的高差hABhAB=L×i(14-19)式中L——A、B間的水平距離；圖14-19水準(zhǔn)儀標(biāo)定平巷腰線i一一巷道的設(shè)計(jì)坡度。hAB的正負(fù)號與i的正負(fù)號相同，巷道上坡時為正，下坡時為負(fù)。下一步就是根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行實(shí)地標(biāo)定。在A、B中間安置水準(zhǔn)儀，用皮尺丈量A、B間的水平距離，按上式計(jì)算出hAB。先后視A點(diǎn)，得讀數(shù)α，再前視B點(diǎn)，得讀數(shù)b；并用小鋼尺自讀數(shù)b處向下量取⊿（⊿為負(fù)時，向上量取︱⊿︱），即得B處腰點(diǎn)的位置。⊿按下式計(jì)算⊿=hAB-(a-b)式中a、b的正負(fù)號按下列原則確實(shí)：A、B處的小鋼尺（或水準(zhǔn)尺）的零點(diǎn)在水準(zhǔn)儀視線之上時，取正號；否則取負(fù)號。2.用經(jīng)緯儀標(biāo)定斜巷腰線用經(jīng)緯儀標(biāo)定斜巷腰線的方法很多，這里僅介紹偽傾角法。首先，我們應(yīng)當(dāng)了解什么是偽傾角，我們知道，空間一個傾斜面的真傾角（即它與水平面之間的二面角）是指在垂直于其與水平面的交線的豎直面內(nèi)的投影與水平角的夾角。若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。如圖14-20，δ為傾斜面CDEF的真傾角，δ′則為偽傾角。不難看出，真傾角永遠(yuǎn)大于偽傾角。用偽傾角法標(biāo)定斜巷腰線的原理是：由于設(shè)計(jì)巷道時僅給出了真傾角，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，按偽傾角來標(biāo)定腰線。由圖14-20知：

所以有了上述關(guān)系式，我們就可根據(jù)真傾角δ和兩個豎直面間所夾角的水平角β，計(jì)算出偽傾角δ′，從而標(biāo)定腰線點(diǎn)的位置。

圖14-20偽傾角法原理圖14-21經(jīng)緯儀法標(biāo)定斜巷腰線實(shí)地標(biāo)設(shè)時，如圖14-21所示，將經(jīng)緯儀安置在中線點(diǎn)B下，后視中線點(diǎn)A，將水平度盤讀數(shù)調(diào)至0°00′00″，轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部，瞄準(zhǔn)A點(diǎn)附近的腰線點(diǎn)1讀取水平度盤讀數(shù)，即水平角β1。按偽傾角與真傾角間的關(guān)系式，計(jì)算出偽傾角δ1′。并將望遠(yuǎn)鏡豎盤位置準(zhǔn)確調(diào)至豎直角δ1′，在1點(diǎn)上或下做一記號，用小鋼尺量取腰線點(diǎn)1至記號的垂直距離b。然后，將望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)前面一個中線點(diǎn)C，讀取水平度盤讀數(shù)，再轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部，瞄準(zhǔn)欲標(biāo)設(shè)的腰線點(diǎn)2，根據(jù)水平度盤讀數(shù)計(jì)算出望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動的水平角β2，并按照上述同樣的方法，計(jì)算出偽傾角δ2′。將望遠(yuǎn)鏡的傾角調(diào)至δ2′，再由此向上或向下量取垂直距離隊(duì)并作上標(biāo)記，即得腰線點(diǎn)2。用偽傾角法標(biāo)定斜巷腰線可以與標(biāo)定中線同時進(jìn)行。14.4.3激光給向(LaserGuiding)1.概述激光指向儀是利用激光器產(chǎn)生的光源進(jìn)行指向的儀器。由于激光具有方向性、單色性好和亮度高等許多優(yōu)點(diǎn)，因此成為理想的光學(xué)儀器光源。運(yùn)用激光指向儀指示巷道的掘進(jìn)方向，具有占用巷道時間短、效率高、中線和腰線一次給定等許多優(yōu)點(diǎn)，目前已廣為各類礦山所應(yīng)用。激光指向儀的型號很多，如圖14-22為太原河西區(qū)激光儀器廠研制的JX-I型防爆激光指向儀及其主要光路圖。礦用激光指向儀主要由激光器、光學(xué)系統(tǒng)、防爆殼體和懸掛調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等部件組成。激光器產(chǎn)生激光光源，經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)聚焦，使激光束更集中地發(fā)射；防爆殼體是用鋁合金制成，用來隔爆的外殼；懸掛調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是用來安置和調(diào)整光線方向的。2.激光指向儀的安直每次使用激光指向儀前，首先應(yīng)對激光指向儀的電源、發(fā)光情況以及各調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查，檢查合格后，方可用其給向。圖14-22JX-I防爆激光指向儀如圖14-23，激光指向儀可安放在巷道中央的工字鋼上(α)，或安放在用四根錨桿固定的框架上(b)，或巷道中央的石垛上(c)；也可安放在兩幫的懸臂架上(d)。圖14-23激光指向儀的安設(shè)形式激光指向儀安置的位置距掘進(jìn)頭應(yīng)不小于70m。若利用它來同時指示巷道中線和腰線時，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。安置時，必須根據(jù)經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀標(biāo)定的中線點(diǎn)、腰線點(diǎn)來確定。所用中線點(diǎn)、腰線點(diǎn)一般不應(yīng)少于3個，且各相鄰點(diǎn)間的距離應(yīng)以大于30m為宜。實(shí)地安置步驟如下：(1)如圖14-24所示，選擇A、B、C三個中線點(diǎn)，其中，B點(diǎn)距掘進(jìn)頭應(yīng)大于70m，C接近掘進(jìn)頭，且C點(diǎn)和A點(diǎn)距B點(diǎn)以30-50m為宜。若找不到合適的中線點(diǎn)，應(yīng)用經(jīng)緯儀測定。(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3-5m的巷道中部的錨桿上，固定后，打開激光指向儀。(4)根據(jù)A、B、C點(diǎn)組成的中線，調(diào)節(jié)水平微動螺旋，使光束中心準(zhǔn)確地通過B、C點(diǎn)所掛的垂球線。(5)調(diào)節(jié)垂直方向微動螺旋，使光束中心至B、C兩處垂球線上腰線位置的距離d相等。這樣，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)的方向即腰線方向。運(yùn)用激光指向儀，一次指示巷道掘進(jìn)的長度，應(yīng)根據(jù)儀器的性能而定，只要光斑清晰、穩(wěn)定即可。但巷道每掘進(jìn)100m，應(yīng)至少對中線、腰線進(jìn)行一次檢查測量，并根據(jù)檢查測量的結(jié)果，調(diào)整中線和腰線。圖14-24激光指向儀的調(diào)整14.4.4貫通測量使掘進(jìn)井巷按設(shè)計(jì)要求在預(yù)定地點(diǎn)與另一井巷接通的工作，叫做井巷貫通(ThroughSurvey)。貫通可分為水平巷道貫通，傾斜巷道貫通，豎井貫通。貫通測量數(shù)據(jù)計(jì)算包括開切點(diǎn)的坐標(biāo)及高程，貫通中線的坐標(biāo)方向角和給向角，貫通巷道的傾角或坡度以及貫通巷道的長度等。貫通測量數(shù)據(jù)計(jì)算內(nèi)容因貫通巷道類型及方式不同而不同，今以傾斜巷道貫通為例說明如下：如圖14-25所示，在上、下平巷之間要相向貫通三號傾斜巷道，為此，首先布設(shè)一條導(dǎo)線CDEFG，測出各點(diǎn)的坐標(biāo)和高程。A、B兩點(diǎn)為設(shè)計(jì)傾斜巷道的中線和現(xiàn)有巷道中線的交點(diǎn)，坐標(biāo)和高程已知。1.A點(diǎn)標(biāo)定數(shù)據(jù)的計(jì)算(根據(jù)直線所在象限求得)(14-20)(14-21)(14-22)2.由A點(diǎn)開切下山標(biāo)定數(shù)據(jù)的計(jì)算(14-23)給向角為(14-24)水平距離為(14-25)傾斜距離為(14-26）坡度為(14-27)圖14-25傾斜巷道貫通3.B點(diǎn)標(biāo)定數(shù)據(jù)及開切上山標(biāo)定的計(jì)算B點(diǎn)的標(biāo)定，以及由B開切上山標(biāo)定數(shù)據(jù)的計(jì)算同A點(diǎn)。相向掘進(jìn)的兩工作面間，應(yīng)視地質(zhì)及施工條件，留出保安規(guī)程規(guī)定之警戒距離，以保證施工安全。貫通后，應(yīng)立即測量相遇處平面與高程方面的實(shí)際偏差值。同時將貫通處導(dǎo)線連測，其閉合差應(yīng)滿足該巷道敷設(shè)導(dǎo)線等級的規(guī)定精度。14.5礦圖14.5.1礦圖的概念和種類為了滿足礦井的設(shè)計(jì)、施工和生產(chǎn)管理等工作的需要而繪制的一系列圖紙，統(tǒng)稱為礦圖(MineMap)。礦圖是進(jìn)行礦井設(shè)計(jì)、科學(xué)管理和指揮生產(chǎn)、合理安排生產(chǎn)計(jì)劃、預(yù)防和治理災(zāi)害等必備的基礎(chǔ)資料。生產(chǎn)礦井必備的基本礦圖可分為兩大類：一類是礦井測量圖，它是根據(jù)地面和井下實(shí)際測量資料繪制而成的。必須隨著礦井的開拓、掘進(jìn)和回采工作的進(jìn)行及時進(jìn)行填繪；另一類是礦井地質(zhì)圖，它是根據(jù)礦井地質(zhì)勘探資料和采掘過程中揭露的地質(zhì)信息而繪制的，是反映礦體及圍巖的產(chǎn)狀、地質(zhì)條件、水文地質(zhì)與礦產(chǎn)品質(zhì)量等情況的圖件。礦井測量圖和礦井地質(zhì)圖有著密切的關(guān)系，礦井測量圖是繪制礦井地質(zhì)圖的基礎(chǔ)；同時礦井測量圖又必須根據(jù)礦井地質(zhì)圖填繪可靠的地質(zhì)資料。在煤礦中，規(guī)定常用的礦井測量圖有八種：（1)井田區(qū)域地形圖，比例尺為1:2000或1:5000；(2)工業(yè)廣場平面圖比例附1:500或1:1000；(3)井底車場平面圖，比例尺為1:200或1:500；(4)采掘工程(分層)平面圖，比例尺為1:1000或1:2000；(5)主要巷道平面圖，比例尺1:1000或1:2000；(6)井上、井下對照圖，比例尺為1:2000或1:5000；(7)井筒斷面圖，比例尺為1:200或1:500；(8)主要保護(hù)煤柱圖，包括平面圖和斷面圖，比例尺一般與采掘工程平面圖一致。冶金礦山由于礦產(chǎn)賦存狀態(tài)與采掘方法的不同，測量圖及比例尺與煤礦略有不同，但基本圖件還是一致的。此外生產(chǎn)礦山還有一些用以解決專門問題而測繪的圖件，稱專用圖。14.5.2井下測量圖的投影原理1.巷道平面圖如圖14-26α、b、c所示，巷道平面圖是以水平面作為投影面，將實(shí)際井巷沿鉛直方向投影到該面上所繪制的圖形。為了反映井巷位置的豎向情況，圖上注有各特征點(diǎn)的標(biāo)高，該圖又叫做標(biāo)高投影圖。巷道平面圖如果按中段水平分層繪制，如圖c、d所示，就叫做中段水平巷道平面圖，如果將各中段水平都疊繪在一起，如圖b所示，則叫做巷道綜合平面圖。根據(jù)巷道平面圖，可以判斷出巷道的位置、方向、坡度、長度，以及巷道間的相互關(guān)系。圖14-26井巷系統(tǒng)及其平面圖2.巷道縱投影圖如上所述，巷道平面圖可以反映出巷道的空間關(guān)系，但是，對于傾角較大的礦體或斜巷，沿傾向方向的變形就很大，以致使圖件的使用不僅不直觀，而且很不方便。如圖14-27所示，巷道縱投影圖是以豎直平面作為投影面，把空間巷道和礦體沿水平方向進(jìn)行'投影而繪制的圖形?？臻g巷道在其上的豎向位置是以標(biāo)高線表示的，其比例尺一般與巷道平面圖的比例尺相同。將縱投影圖與巷道平面圖配合使用，可以建立較好的空間概念。若礦體和斜巷傾角較大，它們在巷道平面圖上的變形就很大，致使上、下中段平巷幾乎擠到一起，傾斜巷道幾乎無法辨認(rèn)。然而，從縱投影圖上即可看出上、下中段水平和巷道的傾斜狀況。為了不使主要水平巷道在縱投影圖上變形，縱投影面一般應(yīng)和主要水平巷道的走向平行。由于主要水平巷道一般都與礦體走向平行，因此，縱投影面一般也就和礦體的平均走向平行。

圖14-27巷道綜合投影圖投影圖在繪制與使用上，需要注意以下幾點(diǎn)(如圖14-28所示)。1）曲線型水平巷道在縱投影圖上的投影是平直的。如圖中上中段水平的曲線巷道，它在縱投影圖上就無法反映。這時就得參看巷道平面圖才能判斷正確。2）處于同一水平面內(nèi)的所有水平巷道，在縱投影上都重疊為一條水平巷道。如圖中下中段水平的兩條平巷，投影后成為一條水平巷道，這時，也需要利用巷道平面圖加以判斷。3）垂直于縱投影面的平巷，在縱投影圖上，只反映出巷道的截面。4）豎井在縱投影圖上的投影，還是豎直的，且與標(biāo)高線垂直。其寬度等于豎井直徑，井筒深度不變形。5）傾斜巷道在縱投影圖上的投影，往往與上下平巷垂直。這時，要注意不能與豎井投影相混淆。圖14-28井巷縱投影圖及其特點(diǎn)14.5.3井下測量圖的繪制1.井下巷道平面圖是井下主要測量圖件，它包括中段水平巷道平面圖和分層采掘工程平面圖等。1)圖中主要內(nèi)容(1)該水平(或分層)所有采掘巷道；(2)各采場、礦塊的劃分及編號；(3)礦體界線、礦柱邊界以及主要地質(zhì)構(gòu)造界線；(4)縱橫剖面或投影線；(5)巷道內(nèi)各種固定采礦設(shè)備與構(gòu)筑物(卷揚(yáng)機(jī)房、水泵房等)；(6)主要測量標(biāo)志(導(dǎo)線點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)等)；(7)分層采掘工程平面圖上可同時表示采場的回采進(jìn)度線，或分別繪制分層主要巷道平面圖和回采工程平面圖。2)繪圖的原始資料(1)巷道內(nèi)給控制