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第九章 巷道测量
第一节、巷道平面测量
一、巷道平面测量概述
二、巷道平面测量的外业
（一）井下导线测量外业
（二）碎部测量
第二节 巷道高程测量
一、概述
二、井下水准测量
三、井下三角高程测量
第一节、巷道平面测量
井下测量的主要对象是巷道，巷道测量和地面测量工作一样，应遵循“从高级到低级，从整部到局部”的原则。巷道测量的主要任务是确定巷道、硐室及回采工作的平面位置与高程，为煤矿建设与生产提供数据与图纸资料。井下巷道测量中各项规定应按《煤矿测量试行规程》中的规定执行。
一、巷道平面测量概述
表 井下平面控制导线测量分别
在主要巷道中，为了配合巷道施工，一般应先布设15″或30″导线，用以指示巷道的掘进方向。巷道每掘进30~200m时，测量员应按该等级的导线要求进行导线测量。完成外业工作后即进行内业计算，将计算结果展绘在采掘工程平面图上，供有关部门了解巷道掘进进度、方向、坡度等，一便作出正确的决策。若测量人员填绘矿图之后，发现掘进工作面接近各种采矿安全边界，例如：积水区、发火区、瓦斯突出区、采空区、巷道贯通相遇点以及重要采矿技术边界等，应立即以书面形式向矿领导和负责人报告，同时书面通知安全检查，施工区、队等有关部门。避免发生事故。
每当巷道掘进300~800m时，就应布设基本控制导线，并根据基本控制导线成果展绘基本矿图。这样做，不仅可以起检核作用，而且能保证矿图的精度，提高巷道施工的质量。
在煤矿建设中，当井田一翼长超过5km时，应布设7″导线作为基本控制，布设15″或30″导线导线作为采区控制；当井田一翼小于5km时，根据矿区井田范围大小等具体条件，可以选择7″或15″导线作为基本控制，布设15″或30″导线作为采区控制；井田一翼长度小于1km的小煤矿，则布设15″导线作为基本控制，相应的采区控制等级更低。由此可见，井下巷道平面控制测量的等级是根据井田范围的大小来决定的。不仅如此，井下巷道测量精度还必须与工程要求相适应，例如上述导线不能满足工程要求时，应另行选择更高的导线等级，这样才能保证井下巷道的正确施工，避免不必要的返工浪费。井下平面控制导线测量的技术规格和精度要求见上表
二、巷道平面测量的外业
井下巷道平面控制测量的方式是导线测量，井下导线的布设形式和地面一样，有闭合导线（交叉闭合导线）、附合导线和支导线三种。当布设支导线时，应进行往、返测量，亦称复测支导线。
（一）井下导线测量外业
井下导线测量的外业步骤与地面导线一样，包括选点、埋点、测角、量边，其基本原理与地面经纬仪导线相同。
1·选点、埋点
选点、埋点时应注意：通视良好，边长不宜太短，便于安置仪器，测点易于保存，便于寻找（通常设在坚硬岩石顶板上，巷道分岔处必须投点）。
井下导线分为永久点和临时电两种，在木棚梁架的巷道中，可用弯铁钉钉入支架，作为临时测点。永久点一般埋设在主要巷道的顶板上，每间隔300~800m设置一组，每组由相邻的三点组成。有条件时，也可以在主要巷道中全部埋设永久点。永久点应在观测前一天选埋好，临时点可以边选边侧。
2·水平角观测
经纬仪安置方法与地面测量相同，由于导线点设在顶板上，仪器安置在导线点之下，故要求仪器有镜上中心，以便进行点下对中。对中时，望远镜必须处于水平位置，风流较大时，要求采取挡风措施；如果边长较短（例如小于30m），为了提高测角精度，应按规程要求增加对中次数和测回数。
观测水平角时，在前、后视点上悬挂垂球，以垂球线作为觇标，如果需要测量倾角，还要在垂球线上做临时标志（如插小铁钉），在矿灯上蒙上一层透明纸，在垂线后面照明，以便观测。在整个测角过程中，用“灯语”进行指挥。测角方法可采用测回法或复测法，观测导线的左转角，当方向数超过两个以上时，采用方向观测法测角。测量水平角时，为了将导线边的倾斜距离换算成水平距离，还应同时观导线边的倾角。当各项限差附合下表中的规定时，方可迁往下一个侧站。
表 井下观测水平角各项限差表
3·边长丈量
在井下导线测量中，边长丈量通常在测角之后进行。量边工具uou钢尺、拉力计和温度计。量边方法有悬空丈量和沿底板丈量两种。基本控制导线的边长必须用经过比长的钢尺丈量，同时用拉力计对钢尺施以比长时的拉力，并测定温度。丈量时，每尺段应于不同的位置读数三次，都至毫米，三次测得长度互差不得超过3mm。计算一条的正确长度应加入比长、温度、垂曲及倾斜改正数，当加入各种改正数之后的往返水平边长互差不大于平均长度的1/6000时，取其平均值作为最后结果。丈量采区控制导线的边长可凭经验施加拉力，不测温度，但必须往返丈量或错动钢尺位置1m以上丈量两次，其互差不大于边长的1/2000时，取其平均值作为最后结果，否则重新丈量。
当边长超过一尺段时，可用经纬仪进行定线。如图所示，经纬仪设置在A点，望远镜照准B点垂球线上的标志b′，将望远镜制动，在略小于钢尺一整尺段的距离处设置临时点C、D，挂上垂球线，使A、C、D、B在一条直线上。然后，在C、D垂线上设置标志c′、d′，使c′、d′、b′与望远镜里的十字丝交点重合，定线便完成了。此后即逐级丈量，最后累加得到总的倾斜长度。测出倾角δ后，按下式计算边长水平长度，即
S=Lcosδ
式中 S——水平长度；
L——倾斜长度；
δ——倾斜角。
（二）碎部测量
为了将巷道、硐室、回采工作面的水平投影轮廓展绘在矿图上，应在平面控制测量的基础上，进行碎部测量。
在测角过程中，前视司光者应用小钢尺量出前视照准点到测点的铅直距离，称为量上高；量出照准点到底板的铅直距离，称为量下高；量出照准点至巷道左、右帮的距离，称为量左和量右。丈量结果记入手薄，以便计算导线点的高程和展绘矿图。
测量巷道、硐室和回采工作面的碎部点，可以用支距法或极坐标法进行。无论用支距法或坐标法，都必须用经纬仪导线或罗盘仪导线作为控制。
支距法多用巷道与工作面碎部测量中。如图1所示，以导线边为基准线，量取巷道或工作面的特征点至导线边的垂距，并量出其垂足至测点的距离，然后绘制草图。
极坐标法多用在硐室碎部测量中。如图2所示，导线测至硐室，在导线点上用仪器测出测点至各特征点方向线与导线边之间的夹角，并丈量出仪器至特征点的水平距离，同时绘出草图，根据所测数据展绘矿图。
第二节 巷道高程测量
一、概述
为了检查和标定巷道的坡度，确定巷道即矿体在竖直面上的投影位置，以及绘制各种竖直面投影图与纵剖面图，必须进行巷道高程测量。如图所示井下巷道竖直面投影图，即根据巷道的高程绘制的。
巷道高程测量通常分为井下水准测量和井下三角高程测量。当巷道的坡度小于8°时，用水准测量；坡度大于8°时，用三角高程测量。
巷道水准测量按精度不同，可分为两级：Ⅰ级水准和Ⅱ级水准测量。
井下Ⅰ级水准测量精度要求较高，是矿井高程测量的基础，主要作为井下首级高程控制。井下Ⅰ水准由井底车场的水准基点开始，沿主要运输巷道向井田边界测设；井底车场内的水准基点称为高程起算点，它的高程时通过高程联系测量得到的。
井下Ⅱ级水准基点均布设在Ⅰ级水准基点之间和采区的次要巷道内。Ⅱ级水准测量的精度低，主要用于日常采掘工程，例如检查巷道的掘进坡度，以及测绘各种纵剖面图等。对于井田一翼小于500m的煤矿，Ⅱ级水准测量可以作为首级高程控制。
井下高程点的设置方法与导线点相同，无论永久点或临时点，都可以设在巷道顶板、底板或两帮上。井下高程点也可以喝导线点共用，永久水准点没隔300~800m设置一组，每组埋设两个以上水准点，两点间距以30~80m为宜。
井下水准路线随着巷道掘进不断扩展，一般用Ⅱ级水准测量指示巷道掘进坡度，，每掘进30~50m时，应设临时水准点，测量出掘进工作面的高程；每掘进800m时，则应布设Ⅰ级水准，用以检查Ⅱ级水准，同时建立一组永久水准点，作为继续进行高程测量的基础，如此不断扩展，形成井下高程控制网。
二、井下水准测量
井下水准测量路线的布设形式、施测方法、内业计算以及仪器、工具等，均与地面水准测量相同，只是井下工作条件较差，观测时需要用灯光 照明尺子，水准尺较短，通常是2m长的水准尺。井下水准测量的测站检核和地面一样，用双仪高法或双面尺法进行，变动两次仪器高或红、黑面尺所测得的两次高差之差，对于Ⅰ级水准测量不应超过4mm，对于Ⅱ级水准测量不应超过5mm。《煤矿测量试行规程》还规定闭合、附合及支水准路线的高差闭合差：Ⅰ级水准测量不超过 ，Ⅱ级水准测量不超过 ，式中的R为水准路线单程长度，以百米为单位。
井下水准测量原理与地面基本相同，但由于井下水准点大多数埋设在顶板上，观测时要倒立水准尺，所以计算立尺点之间的高差可能出现下图所示的四种情况，分别说明如下
（1）前后视尺点都在地板上，如测站（1），有
h1=a1-b1
（2）后视立尺点在地板上，前视立尺点在顶板上，如测站（2），有
h2=a2+b2=a2-（-b2）
（3）前后视立尺点都在顶板上，如测站（3），有
h3=-a3+b3=（-a3）-（-b3）
（4）后视立尺点在顶板上，前视立尺点在地板上，如测站（4），有
h4=-a4-b4=（-a4）-b4
在上述四种情况中，不难看出：凡水准尺倒立于顶板时，只要在读数前冠以负号，计算两点间的高差，仍然和地面一样，等于后视读数减去前视读数，即h=a-b。因此，当尺子倒立在顶板时，立尺员应将此中情况告诉记录员，使之在记录薄上注记清楚。用符号“┳”表示立尺点位于顶板上，符号“┻”表示立尺点位于地板上，“┣”或“┫”表示立尺点位于左、右帮上。外业工作完成之后，即可进行内业计算，其计算方法与地面水准测量相同。井下水准测量的外业记录格式略。
三、井下三角高程测量
井下三角高程测量由水准点开始，沿倾斜巷道进行。它的作用是把矿井各水平的高程联系起来，即通过倾斜或急倾斜巷道传递高程，测出巷道中导线点或水准点的高程井下三角高程测量通常与导线测量同时进行。
如图所示，安置经纬仪于A点，照准B点垂线上的标志，测出倾角δ，并丈量测站点A的仪器中心至B点标志的倾斜距离L，量出仪器高i和觇标高υ，然后按地面三角高程测量公式计算两点之间的高差，即
h=Lsin+i-υ
由于井下测点有时设在顶板或底板上，因此在计算高差时，也会出现和井下水准测量相同的四种情况。所以在使用上式时，应注意：测点在顶板上时，i和υ的数值之前应冠以负号，δ为仰角时函数值符号为正，俯角时为负。如图中h=Lsinδ-i+δ。
三角高程测量的仰角观测，一般可用一个测回，通过上山传递高程应不小于两测回，仪器高和觇标高用小钢卷尺在观测开始前和结束后各量一次，两次丈量的互差不得大于4mm，取其平均值作为丈量结果，基本控制导线的三角高程测量应往返进行，相邻两点往返测高差的互差及高程闭合差不超过下表的规定时，按边成正比例进行分配，然后算出各点高程。
表 三角高程闭合差的规定
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