《矿山测量学》第十章、巷道施工测量.ppt

矿山测量,第十章、巷道施工测量,第十章、巷道施工测量,第一节 概 述第二节 直线巷道中线的标定一、直线巷道开切点及中线的初步标定二、直线巷道中线的精确标定三、中线的延长与使用第三节 曲线巷道中线的标定一、标定数据（要素）计算二、实地标定三、用图解法确定边距第四节 巷道腰线的标定一、半圆仪标定腰线1.用半圆仪标定倾斜巷道腰线 2.用半圆仪标定水平巷道的腰线 二、水准仪标定腰线三、用经纬仪标定腰线1利用中线点标定腰线 2用伪倾角标定腰线 3靠近巷道一帮标定腰线四、平巷与斜巷连接处腰线的标定,第一节 概 述,巷道施工时的测量工作，就是根据设计要求，将其标定在实 巷道施工时的测量工作，就是根据设计要求，将其标定在实 中线是巷道在水平面内的方向线，通常标设在巷道顶板上，用于指示巷道的掘进方向。巷道腰线是巷道在竖直面内的方向线，标设在巷道帮上，用于控制巷道掘进时的坡度。同一矿井的腰线高于轨面设计高程应为一个定值，例如1m或1.5m。,第二节 直线巷道中线的标定,如图所示，图中虚线表示将要开拓的直线巷道，AB为设计中线，A为中线上一点，并位于导线边S45上。,图1巷道开切点,图2巷道开切帮,图3现场标定,一、直线巷道开切点及中线的初步标定,初步标定直线巷道的中线，一般用挂罗盘仪、皮尺、测绳等工具进行，标定步骤如下：1.用图解法确定标定数据用量角器和三棱尺在设计图纸上量取AB的坐标方位角和距离S4A、SA5根据直线巷道的设计方位角和坐标磁偏角计算出AB的磁方位角。,2.现场标定用皮尺从点4沿边长S45量出距离S4A，定出A点，并丈量SA5作为检核。在A点挂测绳，测绳另一端至开切帮，将挂罗盘仪的N端（零读数端）朝着开切帮方向悬挂罗盘仪如图2所示。左右移动开切帮一端的测绳，使罗盘静止后的指北针对准AB的磁方位角值。这时，罗盘的N端方向即为新开巷道的中线方向。例如图1中的Aa即为开切巷道的中线方向。固定测绳Aa，并在aA的延长线上，标出b、a等如图1所示。用灰浆或油漆沿a、b、A、a画出中线。,二、直线巷道中线的精确标定,新开直线巷道掘进48m以后，应精确给出中线，一般用经纬仪、钢尺等工具进行，标定步骤如下：1.用解析法确定根据设计巷道中线的坐标方位角AB与原巷 道45边的坐标方位角45，计算出水平夹角，如图1所示根据设计巷道的起点坐标XA、YA与4、5点坐标，用坐标反算公式分别计算边S4A、S5A。,2.现场标定在4点安置经纬仪，瞄准5点，使望远镜置于水平位置，用钢尺量出S4A、定出A点。并丈量SA5，作为校核。在A点安置经纬仪，用正倒镜给出角。这时由于测量误差影响，正镜时给出的点2和倒镜时给出的点2往往不会重合。取2和2连线的中线点2作为中心点，如图3所示用测回发或复测法重新检测角，以避免发生错误。瞄准2点，在A2方向上载设一点1，得到A、1、2三点，即一组中线点，以此作为巷道掘进方向。用测绳连接A、1、2三点，用油漆或灰浆在顶板上画出中线。,三、中线的延长与使用,在巷道掘进过程中，巷道每掘进3040m，就要延设一组中心点。为保证巷道的掘进质量，测量人员应不断把中线向掘进工作面延长。目前，在巷道掘进过程中，通常采用瞄线法和拉线法延长中线，,1瞄线法,如图4所示，在中线点1、2、3上挂垂球线，一人站在垂球线1的后面，用矿灯照亮三根垂球线，并在中线延长线上设置新的中心点4，系上垂球，沿1、2、3、4方向用眼睛瞄视，反复检查，使四根垂线球重合，即可定出4点。施工人员需要知道中线在掘进工作面的具体位置时可以在工作面上移动矿灯，如图4所示，用眼睛瞄视，当四根垂球线重合时矿灯的位置就是中线掘进的工作面上的位置。,图4瞄线法,2拉线法,如图5所示，将测绳的一端系于1点上，另一端拉向工作面，使测绳与2、3点的垂线相切；沿此方向在顶板上设置4点，只要使其垂球线也与测绳相切即可。这时测绳一端咋子工作面的位置即为巷道中线位置。,图5拉线法,第三节 曲线巷道中线的标定,井下巷道的转弯部分，一般都用圆曲线连接。曲线巷道的起点、终点、曲线半径R和圆心角的大小，在设计图上都有规定。因为曲线巷道的中线是弯曲的，不像直线巷道那样直接标定出来，只能用弧线来代替圆曲线指示巷道掘进方向。所以，曲线巷道中线的标定应先计算标定数据，然后，到井下进行标定。,一、标定数据（要素）计算,如图1所示，A为曲线巷道的起点，B为终点，半径为R圆心角为。现用n段相等弦线来代替圆弧中心线。从平面几何知道，圆弧分的段数越多，折线越接近曲线，但测量工作量也越大。反之，弦越少，弦线就与弧线相差越大。除此之外，弦线长短还与曲线半径、圆心角以及巷道的宽度、车速、车长等有关。设计弦线长度时应特别注意保证通视。一般说来，当曲线巷道的圆心角在4590时，分23段弦；当90180时，分46段弦。若将图1中的圆弧中心线分成n等分，弦长用L表示，由图可知 从图1中可看出，起点和终点的转角为 中间各转折点处的转角为 上述角是由A和B标定的左转折角。如果从A向B标定右转角时，那么式(2)与式（3）中的减号应变成加号。,图1 曲线巷道,二、实地标定,如图2所示，当巷道从直线巷道掘进到曲线起点位置A后，先标定出该点。在A点安置经纬仪，后视中线点M，转动望远镜给出A角，即得出A-1方向。倒转望远镜，在顶板是上标出1点，用1-A方向指示A-1段的掘进方向。继续掘进到1点位置后，再置经纬仪于A点，再次给出A-1段掘进方向，用钢尺量取弦L，并标出1点。然后将仪器安置于1点，后视A点转角1给出1-2方向。再倒镜于顶板上标出2点，用2-1方向指示1-2段的掘进。其余类推，直至B点，然后再B点安置经纬仪，转B角，给出直线巷道方向,图二 实地标定,例1,设中心角=90，R=12m，若三等分中心角，即n=3，求标定数据。解:每弦所对中心角为 弦长为:转角为:标定曲线巷道是中线，有时会遇到圆心角不便于等分的情况，例如巷道转弯时，设计图上圆心角为7545就不便于等分，这时，可按下面例子计算标定要素。,例2,设圆曲线巷道的圆心角=7545，R=12m，将圆心角分为30、30、1545三个小角（不等分圆心角），求标定数据。解:三个小角所对的弦长分别为 转向角分别为:,三、用图解法确定边距,曲线巷道是根据弦线方向掘进的，弦线到巷道两帮的距离是变化的。为了掌握掘进时巷道两帮的弯曲程度，通常绘制曲线巷道的大样图，比例1:50或1:100，图上绘出巷道两帮与弦线的相对位置，然后再图上量出弦线到巷道两帮的距离。确定边距的方法有半径法与垂线法两种。垂线法：当弯道部分砌碹时，采用垂线法绘制边距大样图，如图1（b）所示，绘制的方法是沿弦线每隔1m作弦的垂线，然后从图上两取弦线到巷道两帮的边距，并将数值注在图上，以便施工。半径法：当弯道部分采用金属、水泥或木支架支护时，需要沿半径方向绘制边距大样图，如图1（a）所示。边距沿半径方向量取，并计算出内、外立柱间距d内和d外，使支架按设计架在半径方向。如图2所示，内，外支柱间距可由下式计算,图1 半径法与垂线法,图1 半径法与垂线法,图2 立柱间距,式中 d设计的棚间距；D巷道净宽；R曲线巷道设计半径；,第四节 巷道腰线的标定,巷道的坡度和倾角是腰线来控制的，标定巷道腰线的测点称为腰线点，腰线点成组设置，每三个位一组，点间距不得少于2m，腰线点离掘进工作面的距离不得超过3040m，标定在巷道一帮或两帮上。若干个腰线点连成的直线即为巷道的坡度线，又称腰线，用其指示掘进巷道在竖直面内的方向。根据巷道的性质和用途不同，腰线的标定可采用不同的仪器和方法。次要巷道一般用半圆仪标定腰线；倾角小于8的主要巷道，用水准仪或连通管标定腰线；倾角大于8的主要巷道，则用经纬仪标定腰线。对于新开巷道，开口子时可以用半圆仪标定腰线，但巷道掘进48m后，应按上述要求用相应的仪器重新标定。现将各种标定方法分述如下。,一、半圆仪标定腰线,1.用半圆仪标定倾斜巷道腰线 如图1所示，1点位新开斜巷的起点，称起坡点。1点高程H1由设计给出，HA为已知点A高程，从图可知HA-H1=hAa 在A点悬挂垂球，自A点向下量hAa，得到a点，过a点拉一条水平线11，使1点位于新开巷道的一帮上，挂上半圆仪，此时半圆仪上读数应为0。将1点固定在巷道帮上，在1点系上测绳，沿巷道同侧拉向掘进方向，在帮上选定一点2，拉直测绳，悬挂半圆仪，上下移动测绳，使半圆仪的读数等于巷道的设计倾角，此时固定2点，连接1、2点，用灰浆或油漆咋巷道帮上划出腰线。,图1 半圆仪标定斜巷腰线,2.用半圆仪标定水平巷道的腰线,在倾角小于8的次要巷道中，可用半圆仪标定腰线。如图1所示，1点为已有腰线点，2点为将要标定的腰线点。首先将测绳的一端系于1点上，靠近巷道同一帮壁拉直测绳，悬挂半圆仪，另一端上下移动，当半圆仪读数为0时得2点。此时1、2点间测绳处于水平位置。用皮尺丈量1点至2点的平距S12，在根据巷道设计坡度i，算出腰线点2与2点的高差h，用下式计算 h=iS12求得h之后，用小钢尺由2点垂直向上量取h值，便得到腰线点2的位置。连接1、2两点，用灰浆或油漆在巷道帮壁上划出腰线。应当指出的是，如果巷道的坡度为负值，则应由2点垂直向下量取h值。,图1 半圆仪标定平巷腰线,二、水准仪标定腰线,倾角小于8的主要巷道，一般用水准仪标定巷道腰线。水准仪的作用是给出一条水平视线。在图1中,设A为已有腰线点，巷道设计坡度为i，要求编订出巷道同一帮壁上的腰线点B。标定步骤如下：（1）将水准仪安置在A、B之间的适当位置，后视A处巷道帮壁，划一水平记号A，并量取AA的铅垂距离a。(2）前视B处巷道，在帮壁划一水平记号B。这时，AB为水平距离。按下式计算A、B两点间的高差hAB=iSAB(3)从B点铅直向下量出a值，得到一条与AB平行的水平线AB，如图1所示。然后从B点向上量出hAB，得到新设腰线点B。A和B的连线即为腰线，并用油漆或灰浆划出。另外，可按b=a-hAB计算出b值，从B点向下量出b值，得到新设腰线点B。在第三步骤中，若坡度为负值，则应从B点向下量出hAB 用水准仪给腰线虽然很简单，但容易出错误。放线时，应该特别注意前后视点上向上量或向下量的值是多少。,图1 水准仪标定腰线,三、用经纬仪标定腰线,在主要倾斜巷道中，通常采用经纬仪标定腰线，其方法较多，这里只介绍三种。1.利用中线点标定腰线 图1a所示为巷道横断面图，图1b所示为巷道纵断面图。标定方法如下：（1）在中线点1安置仪器，量取仪高i（2）是竖盘读数为巷道的设计倾角，此时的望远镜视线方向与腰线平行。然后瞄准掘进方向已标定的中线点2、3、4的垂球线，分别做临时记号，得到2、3、4。倒镜在测一次倾角作为检查。（3）由下式计算K值K=H1-（H1+h）-i 式中 H11点出的高程；H11点出轨面设计高程；h轨面到腰线点的铅垂距离；（4）由中线点上的记号2、3、4分别向下量K值，得到2、3、4即为所求的腰线点。（5）用半圆仪分别从腰线点拉一条垂直中线的水平线到两帮上，把中线上的腰线点转设到两帮上，如图1a所示。（6）用测绳连接帮壁上的2、3、4点，并用石灰浆或油漆沿测绳划腰线。,图1 利用中线点标定腰线,2.用伪倾角标定腰线,如图所示，如果AB为倾角倾斜巷道中线方向，巷道的真倾角为，BC垂直于AB，C点在巷道左帮上，与B点同高，那么，水平距离AC大于AB，则AC的倾角（巷道伪倾角）小于AB倾角。可如下计算 因为 ACtan=ABtan tan=AB/ACtan cos=AB/AC 所以 tan=costan,伪倾角与真倾角的关系,式中，角为AB与AC的水平角，该角用经纬仪测得;为设计巷道的真倾角。为了方便使用，将水平角、真倾角、伪倾角三者之间的关系编制成表，标定时，以水平角为引数，从表中直接查得伪倾角，亦可用电子计算器迅速算出。,图1a所示为巷道纵断面图。图1b所示为巷道平面图。用伪倾角标定腰线的方法如下：（1）在B点安置仪器，测出B点至中线点A及原腰线点1之间的水平夹角1，如图1b所示。（2）根据水平角1和真倾角1，按tan=costan计算得伪倾角1（3）瞄准1点，固定水平度盘，上下移动望远镜，使竖盘读数为1，在巷道帮上做记号1，用小钢卷尺量出1到腰线点1的铅垂距离K，如图1a所示。（4）转动照准部，瞄准新设的中线点C，然后松开照准部瞄准在巷道帮上拟设腰线点处，测出2角，如图1b所示。（5）根据水平角2和真倾角2，计算得伪倾角2。（6）望远镜照准拟设腰线处，并使竖盘读数为2，在巷道帮上做记号2，用小钢卷尺从2向上量出距离K，既得到新标定的腰线点2。（7）用测绳连接1、2两点，用灰浆或油漆沿测绳划出腰线。,图1 利用伪倾角标定腰线,3.靠近巷道一帮标定腰线,将经纬仪安置在靠近巷道一帮处标定腰线时，其伪倾角与巷道的真倾角相差很小，可以直接用真倾角标定巷道腰线。图1a所示为标定时巷道横断面图，图1b所示为标定时的巷道纵断面图，标定方法如下：（1）将仪器安置在已设腰线点1、2、3的后面，并靠近巷道一帮，如图1所示（2）使竖盘读数为巷道的设计倾角，然后瞄准1、2、3点上方，作1、2、3；同时，沿视线方向在掘进工作面附近巷道帮上标定点4、5、6。（3）用小钢卷尺分别向下量1、2、3点到1、2、3点铅垂距离K，如图1b所示（4）用小钢卷尺分别从4、5、6点向下量出铅垂距离K，得到4、5、6腰线点。（5）以测绳连接两组腰线点，用灰浆或油漆沿测绳划出腰线。,图1 靠近巷道一帮标定腰线,四、平巷与斜巷连接处腰线的标定,如图1所示，平巷与斜巷连接处是巷道坡度变化的地方，腰线到这里要改变坡度。巷道底板在竖直面上的转折点A称为巷道变坡点。它的坐标或它与其他巷道的相互位置关系是由设计给定的。,图1 平巷与斜巷连接处腰线的标定,在图1中，设平巷腰线到轨面（或底板）的距离为a，斜巷腰线到轨面（或底板）的法线距离也保持a，那么，在变坡点处，平巷腰线必须抬高h，才能得到斜巷腰线起坡点，或者自变坡点处向前(如图1a所示）或（如图1b所示）量取距离L，得到斜巷腰线起坡点，由此标定斜巷腰线。h和L值按下式计算 h=a/cos-a=a(sec-1）L=hcot 标定时，测量人员首先应在平巷的中线点上标定出A点的位置，然后在A点垂直于巷道中线的两帮上标出平巷腰线点，再从平巷腰线点向上量取h（也可向前或向后量取L），得到斜巷腰线起坡点位置。斜巷掘进的最初10m，可以用半圆仪在帮上按角划出腰线；主要巷道掘进到10m之后，就要用经纬仪从斜巷腰线起点开始，重新给出斜巷腰线。,谢谢欣赏,