礦測第五章__貫通工程測量基本方法.ppt

1、（3）貫通工程測量基本方法和限差要求,采用兩個或多個相向或同向掘進的工作面掘進同一井巷時，為了使其按照設(shè)計要求在預(yù)定地點正確接通而進行的測量工作，稱為貫通測量。井巷貫通一般分為一井內(nèi)巷道貫通、兩井之間的巷道貫通和立井貫通三種類型。,2)貫通測量的偏差,水平面內(nèi)沿巷道中線方向上的長度偏差，這種偏差只對貫通在距離上有影響，而對巷道質(zhì)量沒有影響；水平面內(nèi)垂直于巷道中線的左、右偏差和豎直面內(nèi)垂直于巷道腰線的上、下偏差對于巷道質(zhì)量有直接影響，所以又稱為貫通重要方向的偏差；對于立井貫通來說，影響貫通質(zhì)量的是平面位置偏差，即在水平面內(nèi)上、下兩段待貫通的井筒中心線之間的偏差。,2)貫通測量的偏差,井巷貫通的容

2、許偏差值，由礦(井)技術(shù)負(fù)責(zé)人和測量負(fù)責(zé)人根據(jù)井巷的用途、類型及運輸方式等不同條件研究決定。,第一節(jié) 概 述,一、 貫通和貫通測量 一個巷道按設(shè)計要求掘進到指定的地點與另一個巷道相通，叫做巷道貫通，簡稱貫通。采用兩個或多個相向或同向掘進的工作面掘進同一井巷時，為了使其按設(shè)計要求在預(yù)定地點正確接通而進行的測量工作，稱為貫通測量。 采用貫通方式多頭掘進同一井巷，可加快施工進度，改善通風(fēng)狀況與勞動條件，有利于礦井開采與掘進的平衡接續(xù)，它是加快礦井建設(shè)的重要技術(shù)措施。 ,井巷貫通可能出現(xiàn)下述三種情況(圖5-1)： (1) 兩個工作面相向掘進，叫做相向貫通，見圖5-1(a)； (2) 兩個工作面同向掘進

3、，叫做同向貫通或追隨貫通，見圖5-1(b)； (3) 從巷道的一端向另一端的指定地點掘進，叫做單向貫通，見圖5-1(c)。,井巷貫通時，礦山測量人員的任務(wù)就是要保證各掘進工作面均沿著設(shè)計的位置與方向掘進，使貫通后接合處的偏差不超過規(guī)定的限度，對采礦生產(chǎn)不造成嚴(yán)重影響。 貫通測量非常重要的測量工作，測量人員所負(fù)的責(zé)任是十分重大的。若發(fā)生錯誤而未能貫通，或者貫通后接合處的偏差值超限，都將影響井巷質(zhì)量，甚至造成井巷報廢、人員傷亡等嚴(yán)重后果。 要求礦山測量人員必須一絲不茍，嚴(yán)肅認(rèn)真地對待貫通測量工作。 工作中應(yīng)當(dāng)遵循下列原則：一是要在確定測量方案和方法時保證貫通所必須的精度，過高的或過低的精度要求都是

4、不對的；二是對所完成的測量和計算工作應(yīng)有客觀的檢查校核，尤其杜絕粗差。,二、 貫通的種類、容許偏差 井巷貫通一般分為一井內(nèi)巷道貫通、兩井之間的巷道貫通和主井貫通三種。 貫通巷道接合處的偏差值，可能發(fā)生在三個方向上，即水平面內(nèi)沿巷道中線方向上的長度偏差，這種偏差只對貫通在距離上有影響，而對巷道質(zhì)量沒有影響；水平面內(nèi)垂直于巷道中線的左、右偏差x；豎直面內(nèi)垂直于巷道腰線的上、下偏差h ；后兩種偏差x和h對于巷道質(zhì)量有直接影響，又稱為貫通重要方向的偏差。,對于立井貫通來說，影響貫通質(zhì)量的是平面位置偏差，即在水平面內(nèi)上、下兩段待貫通的井筒中心線之間的偏差(見圖5-4)。 井巷貫通的容許偏差值，由礦(井)

5、技術(shù)負(fù)責(zé)人和測量負(fù)責(zé)人根據(jù)井巷的用途、類型及運輸方式等不同條件研究決定。以上三種類型井巷貫通的容許偏差見表5-1。,表5-1 貫通測量的容許偏差,成本,精度,測量,采礦,c,m,巷道貫通的容許偏差值，也可以用計算方法來確定。 (1)軌道運輸平巷貫通時，中線和腰線的容許偏差值x和h可用下式計算(見圖5-4)： x=2lvs (5-1) h=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的距離，即鋪設(shè)臨時軌道的距離，一般l=2030m； v軌距與車輪間距之間的容許差值，一般v=20mm； s電機車頭的軸間距； i極限貫通巷道的實際坡度與設(shè)計坡度之間的容許差值，一般i極限= 0

6、.0020.003,三、貫通測量的工作步驟及貫通測量設(shè)計書的編制,(一)貫通測量的工作步驟 (a) 調(diào)查了解待貫通井巷的實際情況，根據(jù)貫通的容許偏差，選擇合理的測量方案與測量方法。對重要的貫通工程，要編制貫通測量設(shè)計書，進行貫通測量誤差預(yù)計，以驗證所選擇的測量方案、測量儀器和方法的合理性。,(b) 依據(jù)選定的測量方案和方法，進行施測和計算，每一施測和計算環(huán)節(jié)，均須有獨立可靠的檢核，并要將施測的實際測量精度與原設(shè)計書中要求的精度進行比較。若發(fā)現(xiàn)實測精度低于設(shè)計中所要求的精度時，應(yīng)當(dāng)分析其原因，采取提高實測精度的相應(yīng)措施，返工重測。 (c) 根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)計算貫通巷道的標(biāo)定幾何要素，并實地標(biāo)定巷道的

7、中線和腰線。,(d) 根據(jù)掘進巷道的需要，及時延長巷道的中線和腰線，定期進行檢查測量和填圖，并按照測量結(jié)果及時調(diào)整中線和腰線。 (e) 巷道貫通之后，應(yīng)立即測量出實際的貫通偏差值，并將兩端的導(dǎo)線連接起來，計算各項閉合差。此外，還應(yīng)對最后一段巷道的中腰線進行調(diào)整。 (f) 重大貫通工程完成后，應(yīng)對測量工作進行精度分析與評定，寫出總結(jié)。,(二) 貫通測量設(shè)計書的編制 重要的貫通工程開始之前，應(yīng)編制測量設(shè)計書，其主要任務(wù)是選擇合理的測量方案和測量方法。 1.井巷貫通工程概況 2.貫通測量方案的選定 3.貫通測量方法 包括所采用的儀器、測量方法及其限差規(guī)定。 4.貫通測量誤差預(yù)計 5.貫通測量中應(yīng)注意

8、的問題和應(yīng)采取的相應(yīng)措施,第二節(jié) 一井內(nèi)巷道貫通測量,凡是由井下一條起算邊開始，能夠敷設(shè)井下導(dǎo)線到達貫通巷道兩端的，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)稱之為貫道測量幾何要素，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、用途及其對貫通的精度要求而異。,一、 采區(qū)內(nèi)次要巷道的貫通測量 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量幾何要素，如圖5-6所示。巷道貫通方向，在設(shè)計圖上是用貫通巷道的中心線來表示的，測量人員只要在大比例尺設(shè)計圖上把巷道的設(shè)計中心線AB用三角板平行移到附近的縱、

9、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(圖5-6中所示為30)。 貫通巷道的坡度(傾角)與斜長，可用三棱尺和量角器在剖面圖上直接量取，如圖5-7所示，貫通巷道斜長L=50.8m，傾角=1120。,二、 在兩個已知點之間貫通平巷或斜巷 設(shè)要在主巷的A點與副巷的B點之間貫通二號石門，即圖5-8中用虛線所表示的 巷道，其測量和計算工作如下： (1) 根據(jù)設(shè)計，從井下某一條導(dǎo)線邊開始，測設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線到待貫通巷道的兩端，并進行井下高程測量，然后計算出CA、DB兩條導(dǎo)線邊的坐標(biāo)方位角CA和db以 及A、B兩點的坐標(biāo)及高程。,(2)

10、計算標(biāo)定數(shù)據(jù)： 貫通巷道中心線AB的坐標(biāo)方位角AB為： AB=arctg(yB-yA)/(xB-xA) (5-4) 計算AB邊的水平長度lAB為： lAB=(yB-yA)/sinAB=(xB-xA)/cosAB=(xB-xA)2+(yB-yA)2)1/2 ( 5-5) 計算指向角A和B。由于經(jīng)緯儀水平度量的刻度均沿順時針方向增加，所以在計算A點和B點的指向角時，也要按順時針方向計算。 A點：A=CAB=AB-AC B點：B=DBA=BA-BD (5-6), 計算貫通巷道的坡度 i： i=tgAB=(HB-HA)lAB (5-7) 式中：HA、HB分別為A點和B點處巷道底板或軌面的高程。 計算貫

11、通巷道的斜長(實際貫通長度)LAB： LAB=lAB/cosAB=(HB-HA)/sinAB=(HB-HA)2+l2AB)1/2 (5-8),三、貫通巷道開切位置的確定,第三節(jié) 兩井間巷道貫通測量,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。為保證兩井之間巷道的正確貫通，兩井的測量數(shù)據(jù)必須統(tǒng)一，即采用同一坐標(biāo)系統(tǒng)。所以，這類貫通的特點是兩井都要進行聯(lián)系測量，并在兩井之間進行地面測量和井下測量，因而積累的誤差一般較大，必須采用更精確的測量方法和更嚴(yán)格的檢查措施。下面，通過一個典型例子來說明如何進行這類貫通測量工作。,兩井之間貫通中央回風(fēng)上山： 圖5

12、-14為某礦中央回風(fēng)上山貫通立體示意圖，該礦用立井開據(jù)，主副井在-425m水平開掘井底車場和水平大巷。風(fēng)井在-70m水平開掘總回風(fēng)巷。中央回風(fēng)上山位于礦井的中部，采用相向掘進，由-425m水平井底車場12號石旋岔繞道起，按一定的傾角向上掘進，并同時由-125水平的2000石門處向下掘進。 從井巷布置條件來看，可能有兩條貫通測量路線(兩個方案)供選擇。,第一條路線(第一方案)：由主副井向-425m水平進行聯(lián)系測量。測得井下01-02邊的坐標(biāo)方位角及01點坐標(biāo)和高程，由比敷設(shè)導(dǎo)線及高程測量到中央回風(fēng)上山的下端。由風(fēng)井向-70水平進行一井定向和導(dǎo)入高程測量，并向-70m水平車場的井下起始邊0-1向2

13、000石門敷設(shè)導(dǎo)線及高程測量到中央回風(fēng)上山的上端。在地面上，主副井與風(fēng)井之間進行連測。,第二條路線(第二方案)：由主副井向-425m水平進行聯(lián)系測量，并由井下起始邊01-02向中央回風(fēng)上山的下端進行導(dǎo)線測量和高程測量，這一部分與第一方案相同。所不同的是不由風(fēng)井向-70水平進行聯(lián)系測量，而由副井向-125m水平進行一井定向和導(dǎo)入高程測量，并沿-125m水平大巷進行導(dǎo)線測量和高程測量到2000石門處的中央回風(fēng)石門上端。這一方案因副井進行一井定向及-125m水平大巷中進行導(dǎo)線測量和高程測量的條件極差而未被采用。最終選用第一方案。下面，對第一方案進行介紹。,(一) 主副井與風(fēng)井之間的地面連測 兩井間的

14、地面連測可以采用導(dǎo)線、獨立三角鎖或在原有礦區(qū)三角網(wǎng)中插點等方式，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。先在主副井附近建立近井點12號點，在風(fēng)井附近建立近井點05號點，再在12號點與05號點之間測設(shè)導(dǎo)線，并附合到附近的三角點上，作為檢核。在兩井之間還要進行四等水準(zhǔn)測量，求出近井點的高程。,(二) 主副井與風(fēng)井分別進行礦井聯(lián)系測量 主副井采用陀螺定向或兩井定向方法，求出井下起始邊01-02的坐標(biāo)方位角和井下定向基點01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0 -1的坐標(biāo)方位角和井下定向基點1的坐標(biāo)。同時，通過風(fēng)井和副井進行導(dǎo)入高程測量，求出井下水準(zhǔn)基

15、點的高程。礦井聯(lián)系測量工作均須獨立進行兩次，以資檢核。若在建井時期已經(jīng)進行過精度能滿足貫通要求的聯(lián)系測量，而且井下基點牢固未動，可再進行一次，將兩次成果進行對比，互差合乎要求，即可取加權(quán)平均值使用。,(三) 井下導(dǎo)線和高程測量 從-425m水平井底車場的井下起始邊0102敷設(shè)導(dǎo)線到中央回風(fēng)下山的下口；再從風(fēng)井井底的井下起始邊0-1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)線則必須獨立施測兩次。高程測量在平巷中采用水準(zhǔn)測量。斜巷中采用三角高程測量，分別測出中央回風(fēng)上山的上口及下口處腰線點的高程。,(四) 求算貫通巷道的

16、方向和坡度，進行實地標(biāo)定 根據(jù)中央回風(fēng)上山的上口及下口處的導(dǎo)線點(導(dǎo)線點位于巷道的中線上)坐標(biāo)及腰線點高程，反算出上山的方向和坡度，并與原設(shè)計值對比，當(dāng)差值在容許范圍之內(nèi)時，則進行實地中線及腰線的標(biāo)定。在中央回風(fēng)上山的掘進過程中，應(yīng)經(jīng)常檢查和調(diào)整掘進的方向和坡度，直至正確貫通。 兩井之間的巷道貫通，由于涉及聯(lián)系測量、地面和井下測量，積累的誤差較大，尤其是兩井間距離較大時更為明顯。為保證貫通誤差不超過容許值，對于大型重要貫通，要根據(jù)實際情況選擇施測方案和測量方法，并進行貫通誤差予計，這一問題將在后面加以論述。,5.2.3 立井貫通測量,立井貫通最常見的有兩種情況，一種是從地面及井下相向開鑿的立井

17、貫通；另一種是延深立井時的貫通。下面分別加以介紹。 一、 從地面和井下相向開鑿的立井貫通 如圖5-19所示，在距離主副井較遠(yuǎn)處的井田邊界附近要新開鑿3號立井，并決定采用相向開鑿方式貫通。一方面從地面向下開鑿，另一方面同時由原運輸大巷繼續(xù)向三號井方向掘進，開鑿?fù)?號立井的井底車場后，在井底車場巷道中標(biāo)出3號井筒的中心位置，由此向上以小斷面開鑿反井，待與上部貫通后，再按設(shè)計的全斷面刷大成井，當(dāng)然也可以全斷面相向貫通，但這會對貫通精度要求更高，增大測量工作量和難度。,這時的測量工作內(nèi)容簡述如下： (1) 進行地面連測，建立主、副井和3號井的近井點。地面連測方案可視兩井間的距離和地形情況以及礦上現(xiàn)有儀

18、器設(shè)備條件而定。 (2) 以3號井近井點為依據(jù)，實際標(biāo)出井筒中心(井中)坐標(biāo)，指示井筒由地面向下開鑿。(3) 通過主、副井進行聯(lián)系測量，確定井下導(dǎo)線起始邊的坐標(biāo)方位角及起始點的坐標(biāo)。 (4) 在井下沿運輸大巷測設(shè)導(dǎo)線，直到3號井井底車場出口P點。 (5) 根據(jù)3號井的井底車場設(shè)計的巷道布置圖，編制井底車場設(shè)計導(dǎo)線(見第十一章立井施工測量)。由導(dǎo)線點P開始，按井底車場設(shè)計導(dǎo)線來標(biāo)定出中、腰線，指示巷道掘進，并準(zhǔn)確地標(biāo)出3號井井筒中心O的位置，牢固地埋設(shè)好井中標(biāo)樁及井筒十字中線基本標(biāo)樁，此后便可開始向上以小斷面再鑿反井。,二， 延深立井時的貫通,在立井貫通中，高程測量的誤差對貫通的影響甚小，一般可

19、以采用原有高程測量的成果并進行必要的補測。最后可根據(jù)井底的高程推算接井的深度，當(dāng)上、下兩端井筒掘進工作面接近到1015m時，要提前通知建井施工單位，停止一端的掘進工作，采取相應(yīng)的安全技術(shù)措施。在這類立井貫通時，尤其是全斷面開鑿一次成井的相向貫通，立井中心線的貫通容許偏差較小，通常應(yīng)事先進行貫通測量精度予計，做到心中有數(shù)，以免造成重大損失。,如圖5-20所示，1號井原來已掘進到一水平，現(xiàn)在要延深到二水平。由于一水平已通過大下山到達二水平，故決定采用貫通方式延深，即上端由一水平掘進輔助下山，到達一號井井底下方，留設(shè)井底巖柱(通常高68m)，標(biāo)定出井筒中心O2，指示井筒由上向下開鑿；同時，在二水平開

20、掘1號井井底車場，標(biāo)定出1號井井筒中心O3，指示井筒由下向上開鑿。當(dāng)立井井筒上下兩端貫通后，再去掉巖柱。從而使1號井由一水平延深到二水平。就圖5-20所示的立井延深貫通測量來說，,其主要測量工作為： (1)在一水平測出1號井井筒底部在該水平的實際中心O1點的坐標(biāo)，而不能采用地面井中的坐標(biāo)，更不能采用原來的設(shè)計井中坐標(biāo)作為貫通的依據(jù)。因為井筒不可能完全鉛直而且有可能變形，而延深的井筒是要和一水平的1號井井筒底部相接的。 (2)從一水平井底車場中的起始導(dǎo)線邊開始。沿大巷和大下山測設(shè)導(dǎo)線到二水平，直到1號井井筒下方，并在二水平標(biāo)定出井筒中心O3點，指示井筒由下向上開鑿。 (3)從一水平井底車場的起始

21、導(dǎo)線邊開始，沿大巷和輔助下山測設(shè)導(dǎo)線到達1號井巖,柱下方，標(biāo)定出井筒中心O2點，指示井筒由上向下掘進。輔助下山一般坡度較大，風(fēng)速大，輔助下山的上端與一水平大巷相連接處，以及輔助下山的下端與巖柱下方的臨時水平相連接處，通常都有小半經(jīng)的彎道，導(dǎo)線邊很短，必須十分注意經(jīng)緯儀的對中。必要時，可采用“三聯(lián)架”法，或者將導(dǎo)線點設(shè)置在巷道底板上，用經(jīng)緯儀的光學(xué)對中器在點上對中。 (4)1號井筒延深部分的上、下兩端相向掘進到只剩下1015m時，要書面通知有關(guān)單位，停止一端掘進作業(yè)，采取相應(yīng)安全指施。上、下兩端貫通后，再去掉巖柱。最終使1號井由一水平延深到二水平。,第六節(jié) 貫通后實際偏差測定及中腰線調(diào)整,巷道貫

22、通后，實際偏差的測定是一項重要的工作，它具有以下意義。 (1) 對巷道貫通的結(jié)果作出最后的評定； (2) 用實際數(shù)據(jù)檢查測量工作的成果，從而驗證貫通測量誤差予計的正確程度，以豐富貫通測量的理論和經(jīng)驗； (3) 通過貫通后的連測，可使兩端原來沒有閉合或附合條件的井下測量控制網(wǎng) 有了可靠的檢核和進行平差和精度評定； (4) 作為巷道中腰線最后調(diào)整的依據(jù)。 所以煤礦測量規(guī)程中規(guī)定：井巷貫通后，應(yīng)在貫通點處測量，貫通實際偏差值，并將兩端導(dǎo)線、高程連接起來，計算各項閉合差。重要貫通的測量完成后，還應(yīng)進行精度分析，并作出總結(jié)。總結(jié)要連同設(shè)計書和全部內(nèi)、外業(yè)資料一起保存。,5.2.4.1 貫通后實際偏差的測

23、定 (一) 平斜巷貫通時水平面內(nèi)偏差的測定 (1) 用經(jīng)緯儀把兩端巷道的中心線都延長到巷道貫通接合面上，量出兩中心線之間的距離d，其大小就是貫通巷道在水平面內(nèi)的實際偏差，如圖5-24所示； (2) 將巷道兩端的導(dǎo)線進行連測，求出閉合邊的坐標(biāo)方位角的差值和坐標(biāo)閉合差，這些差值實際上也反映了貫通平面測量的精度。 (二) 平斜巷貫通時豎直面內(nèi)偏差的測定 (1) 用水準(zhǔn)儀測出或用小鋼尺直接量出兩端腰線在貫通接合面處的高差，其大小就是貫在豎直面內(nèi)的實際偏差； (2) 用水準(zhǔn)測量或經(jīng)緯儀三角高程測量連測兩端巷道中的已知高程控制點(水準(zhǔn)點或經(jīng)緯儀導(dǎo)線點)，求出高程閉合差，它也實際上反映了貫通高程測量的精度。, (三) 立井貫通后井中實際偏差的測定 立井貫通后，可由地面上或由上水平的井中處掛下中心垂球線到下水平，直接丈量出井筒中心之間的偏差值，即為立井貫通的實際偏差值。有時也可測繪出貫通接合處上、下兩段井筒的橫斷面圖，從圖上量出兩中心之間的距離，就是立井貫通的實際偏差。此外，立井貫通后，應(yīng)進行定向測量，重新測定下水平井下導(dǎo)線邊的坐標(biāo)方位角和用來標(biāo)定下水平井中位置的導(dǎo)線點的坐標(biāo)，與原坐標(biāo)的差值x和y，以及導(dǎo)線點的點位偏差=(x2+y2)1/2，它也