貫通工程測(cè)量基本方法五課件

第五章貫通測(cè)量

第一節(jié)概述

一、貫通和貫通測(cè)量

一個(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(chēng)貫通。采用兩個(gè)或多個(gè)相向或同向掘進(jìn)的工作面掘進(jìn)同一井巷時(shí)，為了使其按設(shè)計(jì)要求在預(yù)定地點(diǎn)正確接通而進(jìn)行的測(cè)量工作，稱(chēng)為貫通測(cè)量?？杉涌焓┕みM(jìn)度，改善通風(fēng)狀況與勞動(dòng)條件，有利于礦井開(kāi)采與掘進(jìn)的平衡接續(xù)，加快礦井建設(shè)。

井巷貫通可能出現(xiàn)下述三種情況：

(1)

相向貫通

(2)

同向貫通或追隨貫通

(3)

單向貫通

井巷貫通時(shí)，礦山測(cè)量人員的任務(wù)就是要保證各掘進(jìn)工作面均沿著設(shè)計(jì)的位置與方向掘進(jìn)，使貫通后接合處的偏差不超過(guò)規(guī)定的限度。測(cè)量人員的責(zé)任十分重大。井巷質(zhì)量，井巷報(bào)廢、人員傷亡等。工作中應(yīng)當(dāng)遵循下列原則：一是要在確定測(cè)量方案和方法時(shí)保證貫通所必須的精度，過(guò)高的或過(guò)低的精度要求都是不對(duì)的；二是對(duì)所完成的測(cè)量和計(jì)算工作應(yīng)有客觀的檢查校核，尤其杜絕粗差。

貫通巷道接合處的偏差值，可能發(fā)生在三個(gè)方向上:

水平面內(nèi)沿巷道中線方向上的長(zhǎng)度偏差，只對(duì)距離上有影響，對(duì)巷道質(zhì)量沒(méi)有影響；

水平面內(nèi)垂直于巷道中線的左、右偏差Δx′；

豎直面內(nèi)垂直于巷道腰線的上、下偏差Δh；

Δx′和Δh對(duì)于巷道質(zhì)量有直接影響，又稱(chēng)為貫通重要方向的偏差。貫通種類(lèi)貫通巷道名稱(chēng)及特點(diǎn)在貫通面上的容許偏差/m在中線之間在腰線之間第一類(lèi)同一礦井內(nèi)貫通巷道0.30.2第二類(lèi)兩井之間貫通巷道0.50.2第三類(lèi)立井貫通用小斷面開(kāi)鑿立井井筒0.5--全斷面0.1--全斷面且預(yù)裝罐梁灌道0.02-0.03--表5-1貫通測(cè)量的容許偏差成本精度測(cè)量采礦cm

巷道貫通的容許偏差值，也可以用計(jì)算方法來(lái)確定。(1)軌道運(yùn)輸平巷貫通時(shí)，中線和腰線的容許偏差值Δx′和Δh可用下式計(jì)算：

Δx′=2lv’/s(5-1)Δh=2li極限(5-2)

式中l(wèi)——由完全鋪設(shè)好永久軌道的巷道到貫通相遇點(diǎn)的距離，即鋪設(shè)臨時(shí)軌道的距離，一般l=20~30m；v——軌距與車(chē)輪間距之間的容許差值，一般v=20mm；s——電機(jī)車(chē)頭的軸間距；i極限——貫通巷道的實(shí)際坡度與設(shè)計(jì)坡度之間的容許差值，一般i極限=0.002~0.003三、貫通測(cè)量的工作步驟及貫通測(cè)量設(shè)計(jì)書(shū)的編制

(一)貫通測(cè)量的工作步驟

(a)調(diào)查了解待貫通井巷的實(shí)際情況，根據(jù)貫通的容許偏差，選擇合理的測(cè)量方案與測(cè)量方法。對(duì)重要的貫通工程，要編制貫通測(cè)量設(shè)計(jì)書(shū)，進(jìn)行貫通測(cè)量誤差預(yù)計(jì)，以驗(yàn)證所選擇的測(cè)量方案、測(cè)量?jī)x器和方法的合理性。

(b)依據(jù)選定的測(cè)量方案和方法，進(jìn)行施測(cè)和計(jì)算，每一施測(cè)和計(jì)算環(huán)節(jié)，均須有獨(dú)立可靠的檢核，并要將施測(cè)的實(shí)際測(cè)量精度與原設(shè)計(jì)書(shū)中要求的精度進(jìn)行比較。若發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)精度低于設(shè)計(jì)中所要求的精度時(shí)，應(yīng)當(dāng)分析其原因，采取提高實(shí)測(cè)精度的相應(yīng)措施，返工重測(cè)。

(c)根據(jù)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)地標(biāo)定巷道的中線和腰線。(二)貫通測(cè)量設(shè)計(jì)書(shū)的編制

重要的貫通工程開(kāi)始之前，應(yīng)編制測(cè)量設(shè)計(jì)書(shū)，其主要任務(wù)是選擇合理的測(cè)量方案和測(cè)量方法。1.井巷貫通工程概況2.貫通測(cè)量方案的選定3.貫通測(cè)量方法

包括所采用的儀器、測(cè)量方法及其限差規(guī)定。4.貫通測(cè)量誤差預(yù)計(jì)5.貫通測(cè)量中應(yīng)注意的問(wèn)題和應(yīng)采取的相應(yīng)措施第二節(jié)一井內(nèi)巷道貫通測(cè)量

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。不論何種貫通，均需事先求算出貫通巷道中心線的坐標(biāo)方位角、腰線的傾角(坡度)和貫通距離等，這些統(tǒng)稱(chēng)之為貫道測(cè)量幾何要素，即標(biāo)定巷道中腰線所需的數(shù)據(jù)，其求解方法隨巷通特點(diǎn)、用途及其對(duì)貫通的精度要求而異。

一、采區(qū)內(nèi)次要巷道的貫通測(cè)量

一般采區(qū)內(nèi)次要巷道貫通距離較短，要求精度較低，可用圖解法求其貫通測(cè)量幾何要素。巷道貫通方向，在設(shè)計(jì)圖上是用貫通巷道的中心線來(lái)表示的，測(cè)量人員只要在大比例尺設(shè)計(jì)圖上把巷道的設(shè)計(jì)中心線AB用三角板平行移到附近的縱、橫坐標(biāo)網(wǎng)格線上，然后用量角器直接量取縱坐標(biāo)(x)線與巷道設(shè)計(jì)中心線之間的夾角，即可求得貫道巷道中心線的坐標(biāo)方位角。貫通巷道的坡度(傾角)與斜長(zhǎng)，可用三棱尺和量角器在剖面圖上直接量取。二、在兩個(gè)已知點(diǎn)之間貫通平巷或斜巷

設(shè)要在主巷的A點(diǎn)與副巷的B點(diǎn)之間貫通二號(hào)石門(mén)，即圖中用虛線所表示的巷道，其測(cè)量和計(jì)算工作如下：

根據(jù)設(shè)計(jì)，從井下某一條導(dǎo)線邊開(kāi)始，測(cè)設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線到待貫通巷道的兩端，并進(jìn)行井下高程測(cè)量，然后計(jì)算出CA、DB兩條導(dǎo)線邊的坐標(biāo)方位角αCA和αDB以及A、B兩點(diǎn)的坐標(biāo)及高程。

④計(jì)算貫通巷道的坡度i：

i=tgδAB=(HB-HA)/lAB(5-7)

式中：HA、HB—分別為A點(diǎn)和B點(diǎn)處巷道底板或軌面的高程。⑤計(jì)算貫通巷道的斜長(zhǎng)(實(shí)際貫通長(zhǎng)度)LAB：

LAB=lAB/cosδAB=(HB-HA)/sinδAB

=((HB-HA)2+l2AB)1/2(5-8)三、貫通巷道開(kāi)切位置的確定

如圖所示，將在上平巷與下平巷之間貫通二號(hào)下山，該下山在下平巷中的開(kāi)切地點(diǎn)A以及二號(hào)下山中心線的坐標(biāo)方位角αAP均已給出。要求在上平巷中確定開(kāi)切點(diǎn)P的位置；以便在P點(diǎn)標(biāo)定出二號(hào)下山的中腰線，向下掘進(jìn)，進(jìn)行貫通。

為此，需在上、下平巷之間經(jīng)一號(hào)下山敷設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線，并進(jìn)行高程測(cè)量，以求得A、B、C、D各點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程。設(shè)點(diǎn)時(shí)，A點(diǎn)應(yīng)設(shè)在二號(hào)下山的中心線上，設(shè)置C、D點(diǎn)時(shí)，應(yīng)使CD邊能與二號(hào)下山的中心線相交，其交點(diǎn)P即為欲確定的二號(hào)下山上端的開(kāi)切點(diǎn)。CDABP上平巷下平巷已知A的位置及αAP一號(hào)下山二號(hào)下山βAβP

求預(yù)交點(diǎn)p及指向角β,標(biāo)定開(kāi)切點(diǎn)和掘進(jìn)方向。(1).在上下平巷之間經(jīng)一號(hào)下山敷設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線，并進(jìn)行高程測(cè)量，求待A,B,C,D點(diǎn)的坐標(biāo)和高程。(2).利用解析法列出AP和BP的直線方程式，求P點(diǎn)坐標(biāo)。yP-yA=tan〆AP*(xP-xA)yP-yB=tan〆BP*(xP-xB)

解聯(lián)立方程，求得Xp和yP。(3)計(jì)算水平距離lAP和lCP:lCP=(yP-yC)/sinαCD

=(xP-xC)/cosαCD=((xP-xC)2+(yP-yC)2)1/2lAP=(yP-yA)/sinαAP

=(xP-xA)/cosαAP=((xP-xA)2+(yP-yA)2)1/2再求出lDP檢核，lCP+

lDP=lCD.(4).計(jì)算指向角β,即

βA=〆AP-〆AB

βp=〆PA-〆DC根據(jù)指向角β,可在P點(diǎn)標(biāo)出二號(hào)下山的中線。四、溜煤眼貫通的解算為了解決采區(qū)煤炭運(yùn)輸問(wèn)題，需要從皮帶機(jī)上山向階段石門(mén)按設(shè)計(jì)坡度i=tgδ開(kāi)掘溜煤眼，如圖所示。若溜煤眼上口的位置已定(石門(mén)中的1號(hào)點(diǎn))，要求確定溜煤眼下口在皮帶機(jī)上山中的M點(diǎn)的位置，并計(jì)算標(biāo)定所需數(shù)據(jù)。

皮帶機(jī)上山中的導(dǎo)線點(diǎn)2和3以及溜煤眼上口導(dǎo)線點(diǎn)1的坐標(biāo)及高程均為已知，這個(gè)貫通問(wèn)題求解的數(shù)學(xué)模型，便是求空間圓錐與直線的交點(diǎn)，圓錐的頂點(diǎn)在1，圓錐母線的傾角等于溜煤眼的設(shè)計(jì)傾角δ；直線為皮帶機(jī)上山的中心線23。顯面易見(jiàn)，此立體幾何問(wèn)題可能有兩個(gè)解，即直線23可能與圓錐面有兩個(gè)支點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況及需要從兩組群中選取一組作為貫通問(wèn)題的最終解.

五、帶有一個(gè)彎道的巷道貫通

在實(shí)際工作中，待貫通的巷道有時(shí)較復(fù)雜，既有坡度的變化，又常常有彎道，而貫通相遇點(diǎn)有時(shí)也可能就碰到彎道上或其附近，這時(shí)，貫通測(cè)量的標(biāo)定計(jì)算要復(fù)雜一些。

圖5-12所示為采區(qū)上山與采區(qū)大巷的貫通中各巷道之間的關(guān)系。設(shè)計(jì)要求采區(qū)上山(傾角δ=12°)向下掘進(jìn)到采區(qū)大巷水平(-120m)后，繼續(xù)沿原采區(qū)上山方向掘進(jìn)石門(mén)(坡度i=0‰)，石門(mén)與采區(qū)大巷之間尚需通過(guò)一段半徑R=12m的圓曲線彎道才能貫通。通過(guò)在已掘進(jìn)的采區(qū)上山和采區(qū)大巷中的經(jīng)緯儀導(dǎo)線測(cè)量和高程測(cè)量，求得測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)如下：采區(qū)大巷一端x8=9734.529m,y8=7732.511m,α7—8=3°４６′５７″H8=-121.931m(測(cè)點(diǎn)8位于巷道中心的頂板上，高出軌面2.613m，即軌面標(biāo)高為-124.544m)

采區(qū)上山一端x21=9879.227m,y21=7917.675m,α20-21=236°１７′０３″H21=-129.439m(測(cè)點(diǎn)21位于采區(qū)上山中心線的巷道頂板上，高出腰線點(diǎn)1.240m。腰線點(diǎn)距軌面法線高1m)解算步驟如下：(1)計(jì)算園曲線彎道的轉(zhuǎn)角α和切線長(zhǎng)Tα=α21-20-α7-8=56°１７′０３″-3°４６′５７″=５２°３０′０６″T=Rtg(α/2)=12m×tg(５２°３０′０６″)/2=5.918m(2)計(jì)算采區(qū)上山自21號(hào)點(diǎn)到石門(mén)起點(diǎn)C的剩余長(zhǎng)度l21-c。為此，應(yīng)先求出測(cè)點(diǎn)8處軌面與21點(diǎn)處軌面的高差h：H8軌=-121.931-2.613=-124.544mH21軌=-129.439-1.240-(1/cos12°)=-131.701mh=-124.544-(-131.701)=7.157m則采區(qū)上山的剩余長(zhǎng)度(21到C的平距)：l21-C=h/tgδ=7.157m/tg12°=33.671m(3)求石門(mén)自C點(diǎn)到圓曲線終點(diǎn)B的距離lCB及采區(qū)大巷自8點(diǎn)到圓曲線起點(diǎn)A的距離l8A：

lCB=l21-0-l21-C-T=220.849-33.671-5.918=181.260ml8A=l8-0-T=22.159-5.918=16.241m上式中，T為圓曲線的切線長(zhǎng)5.918m。(4)計(jì)算彎道圓曲線的弦長(zhǎng)和轉(zhuǎn)角見(jiàn)圖5-13。設(shè)短弦個(gè)數(shù)n=2，則弦長(zhǎng)l=2Rsin(α/2n)=2×12×sin(52°３０′０６″/2×2)=5.450m轉(zhuǎn)角βA=βB=180°+(α/2n)=193°０７′３２″β1=180°+(α/n)=206°１５′０３″(5)計(jì)算整個(gè)設(shè)計(jì)導(dǎo)線，使坐標(biāo)閉(附)合，以檢查計(jì)算的正確性，見(jiàn)表5-6。第三節(jié)兩井間巷道貫通測(cè)量

兩井間的巷道貫通，是指在巷道貫通前不能由井下的一條起算邊向貫通巷道的兩端敷設(shè)井下導(dǎo)線的貫通。這類(lèi)貫通的特點(diǎn)是兩井都要進(jìn)行聯(lián)系測(cè)量，并在兩井之間進(jìn)行地面測(cè)量和井下測(cè)量，因而積累的誤差一般較大，必須采用更精確的測(cè)量方法和更嚴(yán)格的檢查措施。

兩井之間貫通中央回風(fēng)上山：圖5-14為某礦中央回風(fēng)上山貫通立體示意圖，該礦用立井開(kāi)據(jù)，主副井在-425m水平開(kāi)掘井底車(chē)場(chǎng)和水平大巷。風(fēng)井在-70m水平開(kāi)掘總回風(fēng)巷。中央回風(fēng)上山位于礦井的中部，采用相向掘進(jìn)，由-425m水平井底車(chē)場(chǎng)12號(hào)石旋岔繞道起，按一定的傾角向上掘進(jìn)，并同時(shí)由-125水平的2000石門(mén)處向下掘進(jìn)。從井巷布置條件來(lái)看，可能有兩條貫通測(cè)量路線(兩個(gè)方案)供選擇。

第一條路線(第一方案)：

由主副井向-425m水平進(jìn)行聯(lián)系測(cè)量。測(cè)得井下Ⅲ01-Ⅲ02邊的坐標(biāo)方位角及Ⅲ01點(diǎn)坐標(biāo)和高程，由比敷設(shè)導(dǎo)線及高程測(cè)量到中央回風(fēng)上山的下端。由風(fēng)井向-70水平進(jìn)行一井定向和導(dǎo)入高程測(cè)量，并向-70m水平車(chē)場(chǎng)的井下起始邊Ⅰ0-Ⅰ1向2000石門(mén)敷設(shè)導(dǎo)線及高程測(cè)量到中央回風(fēng)上山的上端。在地面上，主副井與風(fēng)井之間進(jìn)行連測(cè)。

第二條路線(第二方案)：

由主副井向-425m水平進(jìn)行聯(lián)系測(cè)量，并由井下起始邊Ⅲ01-Ⅲ02向中央回風(fēng)上山的下端進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量和高程測(cè)量，這一部分與第一方案相同。所不同的是不由風(fēng)井向-70水平進(jìn)行聯(lián)系測(cè)量，而由副井向-125m水平進(jìn)行一井定向和導(dǎo)入高程測(cè)量，并沿-125m水平大巷進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量和高程測(cè)量到2000石門(mén)處的中央回風(fēng)石門(mén)上端。這一方案因副井進(jìn)行一井定向及-125m水平大巷中進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量和高程測(cè)量的條件極差而未被采用。最終選用第一方案。(一)主副井與風(fēng)井之間的地面連測(cè)

兩井間的地面連測(cè)可以采用導(dǎo)線、獨(dú)立三角鎖或在原有礦區(qū)三角網(wǎng)中插點(diǎn)等方式，也可以采用GPS(全球定位系統(tǒng))。該礦由于地面比較平坦，采用了導(dǎo)線連測(cè)。先在主副井附近建立近井點(diǎn)12號(hào)點(diǎn)，在風(fēng)井附近建立近井點(diǎn)05號(hào)點(diǎn)，再在12號(hào)點(diǎn)與05號(hào)點(diǎn)之間測(cè)設(shè)導(dǎo)線，并附合到附近的三角點(diǎn)上，作為檢核。在兩井之間還要進(jìn)行四等水準(zhǔn)測(cè)量，求出近井點(diǎn)的高程。(二)主副井與風(fēng)井分別進(jìn)行礦井聯(lián)系測(cè)量

主副井采用陀螺定向或兩井定向方法，求出井下起始邊Ⅲ01-Ⅲ02的坐標(biāo)方位角和井下定向基點(diǎn)Ⅲ01的坐標(biāo)。風(fēng)井采用陀螺定向或一井定向法，求出井下起始邊Ⅰ0-Ⅰ1的坐標(biāo)方位角和井下定向基點(diǎn)Ⅰ1的坐標(biāo)。同時(shí)，通過(guò)風(fēng)井和副井進(jìn)行導(dǎo)入高程測(cè)量，求出井下水準(zhǔn)基點(diǎn)的高程。礦井聯(lián)系測(cè)量工作均須獨(dú)立進(jìn)行兩次，以資檢核。若在建井時(shí)期已經(jīng)進(jìn)行過(guò)精度能滿足貫通要求的聯(lián)系測(cè)量，而且井下基點(diǎn)牢固未動(dòng)，可再進(jìn)行一次，將兩次成果進(jìn)行對(duì)比，互差合乎要求，即可取加權(quán)平均值使用。(三)井下導(dǎo)線和高程測(cè)量

從-425m水平井底車(chē)場(chǎng)的井下起始邊Ⅲ01—Ⅲ02敷設(shè)導(dǎo)線到中央回風(fēng)下山的下口；再?gòu)娘L(fēng)井井底的井下起始邊Ⅰ0-Ⅰ1敷設(shè)導(dǎo)線到中央回風(fēng)上山的上口。敷設(shè)導(dǎo)線要選擇路線短、條件好的巷道。如果條件允許，導(dǎo)線應(yīng)盡可能布設(shè)成閉合環(huán)形作為檢核，支導(dǎo)線則必須獨(dú)立施測(cè)兩次。高程測(cè)量在平巷中采用水準(zhǔn)測(cè)量。斜巷中采用三角高程測(cè)量，分別測(cè)出中央回風(fēng)上山的上口及下口處腰線點(diǎn)的高程。(四)求算貫通巷道的方向和坡度，進(jìn)行實(shí)地標(biāo)定

根據(jù)中央回風(fēng)上山的上口及下口處的導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)及腰線點(diǎn)高程，反算出上山的方向和坡度，并與原設(shè)計(jì)值對(duì)比，當(dāng)差值在容許范圍之內(nèi)時(shí)，則進(jìn)行實(shí)地中線及腰線的標(biāo)定。在中央回風(fēng)上山的掘進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常檢查和調(diào)整掘進(jìn)的方向和坡度，直至正確貫通。

兩井之間的巷道貫通，由于涉及聯(lián)系測(cè)量、地面和井下測(cè)量，積累的誤差較大，尤其是兩井間距離較大時(shí)更為明顯。為保證貫通誤差不超過(guò)容許值，對(duì)于大型重要貫通，要根據(jù)實(shí)際情況選擇施測(cè)方案和測(cè)量方法，并進(jìn)行貫通誤差予計(jì)。第四節(jié)貫通測(cè)量的施測(cè)一、貫通測(cè)量施測(cè)中應(yīng)注意的問(wèn)題(1)注意原始資料的可靠性，起算數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確無(wú)誤。(2)各項(xiàng)測(cè)量工作都要有可靠的獨(dú)立檢核。(3)精度要求很高的重要貫通。要采取提高精度的相應(yīng)指施。(4)對(duì)施測(cè)成果要及時(shí)進(jìn)行精度分析，并與原誤差予計(jì)的精度要求進(jìn)行對(duì)比，各個(gè)環(huán)節(jié)均不能低于原精度要求，必要時(shí)要進(jìn)行返工重測(cè)。(5)利用測(cè)量成果計(jì)算標(biāo)定要素時(shí)，注意不要抄錯(cuò)或用錯(cuò)已知數(shù)據(jù)資料。(6)貫通巷道掘進(jìn)過(guò)程中，要及時(shí)進(jìn)行測(cè)量和填圖。并根據(jù)測(cè)量成果及時(shí)調(diào)整巷道掘進(jìn)的方向和坡度。有了貫通測(cè)量方案之后，通過(guò)實(shí)際施測(cè)，常能發(fā)現(xiàn)在制定方案時(shí)所沒(méi)有考慮到的一些問(wèn)題，也可能遇到一些新情況。