贯通工程测量基本方法培训课件

(3)贯通工程测量基本方法和限差要求

采用两个或多个相向或同向掘进的工作面掘进同一井巷时，为了使其按照设计要求在预定地点正确接通而进行的测量工作，称为贯通测量。井巷贯通一般分为一井内巷道贯通、两井之间的巷道贯通和立井贯通三种类型。

2)贯通测量的偏差

水平面内沿巷道中线方向上的长度偏差，这种偏差只对贯通在距离上有影响，而对巷道质量没有影响;水平面内垂直于巷道中线的左、右偏差和竖直面内垂直于巷道腰线的上、下偏差对于巷道质量有直接影响，所以又称为贯通重要方向的偏差;对于立井贯通来说，影响贯通质量的是平面位置偏差，即在水平面内上、下两段待贯通的井筒中心线之间的偏差。

2)贯通测量的偏差

井巷贯通的容许偏差值，由矿(井)技术负责人和测量负责人根据井巷的用途、类型及运输方式等不同条件研究决定。

第一节 概 述

一、 贯通和贯通测量

一个巷道按设计要求掘进到指定的地点与另一个巷道相通，叫做巷道贯通，简称贯通。采用两个或多个相向或同向掘进的工作面掘进同一井巷时，为了使其按设计要求在预定地点正确接通而进行的测量工作，称为贯通测量。

采用贯通方式多头掘进同一井巷，可加快施工进度，改善通风状况与劳动条件，有利于矿井开采与掘进的平衡接续，它是加快矿井建设的重要技术措施。



井巷贯通可能出现下述三种情况(图5-1)：

(1) 两个工作面相向掘进，叫做相向贯通，见图5-1(a);

(2) 两个工作面同向掘进，叫做同向贯通或追随贯通，见图5-1(b);

(3) 从巷道的一端向另一端的指定地点掘进，叫做单向贯通，见图5-1(c)。

井巷贯通时，矿山测量人员的任务就是要保证各掘进工作面均沿着设计的位置与方向掘进，使贯通后接合处的偏差不超过规定的限度，对采矿生产不造成严重影响。

贯通测量非常重要的测量工作，测量人员所负的责任是十分重大的。若发生错误而未能贯通，或者贯通后接合处的偏差值超限，都将影响井巷质量，甚至造成井巷报废、人员伤亡等严重后果。

要求矿山测量人员必须一丝不苟，严肃认真地对待贯通测量工作。 工作中应当遵循下列原则：一是要在确定测量方案和方法时保证贯通所必须的精度，过高的或过低的精度要求都是不对的;二是对所完成的测量和计算工作应有客观的检查校核，尤其杜绝粗差。

二、 贯通的种类、容许偏差

井巷贯通一般分为一井内巷道贯通、两井之间的巷道贯通和主井贯通三种。

贯通巷道接合处的偏差值，可能发生在三个方向上，即水平面内沿巷道中线方向上的长度偏差，这种偏差只对贯通在距离上有影响，而对巷道质量没有影响;水平面内垂直于巷道中线的左、右偏差Δx′;竖直面内垂直于巷道腰线的上、下偏差Δh ;后两种偏差Δx′和Δh对于巷道质量有直接影响，又称为贯通重要方向的偏差。

对于立井贯通来说，影响贯通质量的是平面位置偏差，即在水平面内上、下两段待贯通的井筒中心线之间的偏差(见图5-4)。

井巷贯通的容许偏差值，由矿(井)技术负责人和测量负责人根据井巷的用途、类型及运输方式等不同条件研究决定。以上三种类型井巷贯通的容许偏差见表5-1。

巷道贯通的容许偏差值，也可以用计算方法来确定。

(1)轨道运输平巷贯通时，中线和腰线的容许偏差值Δx′和Δh可用下式计算(见图5-4)：

Δx′=2lvs (5-1)

Δh=2li极限 (5-2)

式中l——由完全铺设好永久轨道的巷道到贯通相遇点的距离，即铺设临时轨道的距离，一般l=20~30m;

v——轨距与车轮间距之间的容许差值，一般v=20mm;

s——电机车头的轴间距;

i极限——贯通巷道的实际坡度与设计坡度之间的容许差值，一般i极限= 0.002~0.003

三、贯通测量的工作步骤及贯通测量设计书的编制

(一)贯通测量的工作步骤

(a) 调查了解待贯通井巷的实际情况，根据贯通的容许偏差，选择合理的测量方案与测量方法。对重要的贯通工程，要编制贯通测量设计书，进行贯通测量误差预计，以验证所选择的测量方案、测量仪器和方法的合理性。

(b) 依据选定的测量方案和方法，进行施测和计算，每一施测和计算环节，均须有独立可靠的检核，并要将施测的实际测量精度与原设计书中要求的精度进行比较。若发现实测精度低于设计中所要求的精度时，应当分析其原因，采取提高实测精度的相应措施，返工重测。

(c) 根据有关数据计算贯通巷道的标定几何要素，并实地标定巷道的中线和腰线。

(d) 根据掘进巷道的需要，及时延长巷道的中线和腰线，定期进行检查测量和填图，并按照测量结果及时调整中线和腰线。

(e) 巷道贯通之后，应立即测量出实际的贯通偏差值，并将两端的导线连接起来，计算各项闭合差。此外，还应对最后一段巷道的中腰线进行调整。

(f) 重大贯通工程完成后，应对测量工作进行精度分析与评定，写出总结。

(二) 贯通测量设计书的编制

重要的贯通工程开始之前，应编制测量设计书，其主要任务是选择合理的测量方案和测量方法。

1.井巷贯通工程概况

2.贯通测量方案的选定

3.贯通测量方法

包括所采用的仪器、测量方法及其限差规定。

4.贯通测量误差预计

5.贯通测量中应注意的问题和应采取的相应措施

第二节 一井内巷道贯通测量

凡是由井下一条起算边开始，能够敷设井下导线到达贯通巷道两端的，均属于一井内的巷道贯道。

不论何种贯通，均需事先求算出贯通巷道中心线的坐标方位角、腰线的倾角(坡度)和贯通距离等，这些统称之为贯道测量几何要素，即标定巷道中腰线所需的数据，其求解方法随巷通特点、用途及其对贯通的精度要求而异。

一、 采区内次要巷道的贯通测量

一般采区内次要巷道贯通距离较短，要求精度较低，可用图解法求其贯通测量几何要素，如图5-6所示。巷道贯通方向，在设计图上是用贯通巷道的中心线来表示的，测量人员只要在大比例尺设计图上把巷道的设计中心线AB用三角板平行移到附近的纵、横坐标网格线上，然后用量角器直接量取纵坐标(x)线与巷道设计中心线之间的夹角，即可求得贯道巷道中心线的坐标方位角(图5-6中所示为30°)。

 贯通巷道的坡度(倾角)与斜长，可用三棱尺和量角器在剖面图上直接量取，如图5-7所示，贯通巷道斜长L=50.8m，倾角δ=11°20′。

二、 在两个已知点之间贯通平巷或斜巷

设要在主巷的A点与副巷的B点之间贯通二号石门，即图5-8中用虚线所表示的

巷道，其测量和计算工作如下：

(1) 根据设计，从井下某一条导线边开始，测设经纬仪导线到待贯通巷道的两端，并进行井下高程测量，然后计算出CA、DB两条导线边的坐标方位角αCA和Αdb以 及A、B两点的坐标及高程。

(2) 计算标定数据：

① 贯通巷道中心线AB的坐标方位角αAB为：

αAB=arctg((yB-yA)/(xB-xA)) (5-4)

② 计算AB边的水平长度lAB为：

lAB=(yB-yA)/sinαAB=(xB-xA)/cosαAB=((xB-xA)2+(yB-yA)2)1/2 ( 5-5)

③ 计算指向角βA和βB。由于经纬仪水平度量的刻度均沿顺时针方向增加，所以在计算A点和B点的指向角时，也要按顺时针方向计算。

A点：βA=∠CAB=αAB-αAC

B点：βB=∠DBA=αBA-αBD (5-6)

④ 计算贯通巷道的坡度 i：

i=tgδAB=(HB-HA)lAB (5-7)

式中：HA、HB—分别为A点和B点处巷道底板或轨面的高程。

⑤ 计算贯通巷道的斜长(实际贯通长度)LAB：

LAB=lAB/cosδAB=(HB-HA)/sinδAB=((HB-HA)2+l2AB)1/2 (5-8)

三、贯通巷道开切位置的确定

第三节 两井间巷道贯通测量

两井间的巷道贯通，是指在巷道贯通前不能由井下的一条起算边向贯通巷道的两端敷设井下导线的贯通。为保证两井之间巷道的正确贯通，两井的测量数据必须统一，即采用同一坐标系统。所以，这类贯通的特点是两井都要进行联系测量，并在两井之间进行地面测量和井下测量，因而积累的误差一般较大，必须采用更精确的测量方法和更严格的检查措施。下面，通过一个典型例子来说明如何进行这类贯通测量工作。

两井之间贯通中央回风上山：

图5-14为某矿中央回风上山贯通立体示意图，该矿用立井开据，主副井在-425m水平开掘井底车场和水平大巷。风井在-70m水平开掘总回风巷。中央回风上山位于矿井的中部，采用相向掘进，由-425m水平井底车场12号石旋岔绕道起，按一定的倾角向上掘进，并同时由-125水平的2000石门处向下掘进。

从井巷布置条件来看，可能有两条贯通测量路线(两个方案)供选择。

第一条路线(第一方案)：由主副井向-425m水平进行联系测量。测得井下Ⅲ01-Ⅲ02边的坐标方位角及Ⅲ01点坐标和高程，由比敷设导线及高程测量到中央回风上山的下端。由风井向-70水平进行一井定向和导入高程测量，并向-70m水平车场的井下起始边Ⅰ0-Ⅰ1向2000石门敷设导线及高程测量到中央回风上山的上端。在地面上，主副井与风井之间进行连测。

第二条路线(第二方案)：由主副井向-425m水平进行联系测量，并由井下起始边Ⅲ01-Ⅲ02向中央回风上山的下端进行导线测量和高程测量，这一部分与第一方案相同。所不同的是不由风井向-70水平进行联系测量，而由副井向-125m水平进行一井定向和导入高程测量，并沿-125m水平大巷进行导线测量和高程测量到2000石门处的中央回风石门上端。这一方案因副井进行一井定向及-125m水平大巷中进行导线测量和高程测量的条件极差而未被采用。最终选用第一方案。下面，对第一方案进行介绍。

(一) 主副井与风井之间的地面连测

两井间的地面连测可以采用导线、独立三角锁或在原有矿区三角网中插点等方式，也可以采用GPS(全球定位系统)。该矿由于地面比较平坦，采用了导线连测。先在主副井附近建立近井点12号点，在风井附近建立近井点05号点，再在12号点与05号点之间测设导线，并附合到附近的三角点上，作为检核。在两井之间还要进行四等水准测量，求出近井点的高程。

(二) 主副井与风井分别进行矿井联系测量

主副井采用陀螺定向或两井定向方法，求出井下起始边Ⅲ01-Ⅲ02的坐标方位角和井下定向基点Ⅲ01的坐标。风井采用陀螺定向或一井定向法，求出井下起始边Ⅰ0 -Ⅰ1的坐标方位角和井下定向基点Ⅰ1的坐标。同时，通过风井和副井进行导入高程测量，求出井下水准基点的高程。矿井联系测量工作均须独立进行两次，以资检核。若在建井时期已经进行过精度能满足贯通要求的联系测量，而且井下基点牢固未动，可再进行一次，将两次成果进行对比，互差合乎要求，即可取加权平均值使用。

(三) 井下导线和高程测量

从-425m水平井底车场的井下起始边Ⅲ01—Ⅲ02敷设导线到中央回风下山的下口;再从风井井底的井下起始边Ⅰ0-Ⅰ1敷设导线到中央回风上山的上口。敷设导线要选择路线短、条件好的巷道。如果条件允许，导线应尽可能布设成闭合环形作为检核，支导线则必须独立施测两次。高程测量在平巷中采用水准测量。斜巷中采用三角高程测量，分别测出中央回风上山的上口及下口处腰线点的高程。

(四) 求算贯通巷道的方向和坡度，进行实地标定

根据中央回风上山的上口及下口处的导线点(导线点位于巷道的中线上)坐标及腰线点高程，反算出上山的方向和坡度，并与原设计值对比，当差值在容许范围之内时，则进行实地中线及腰线的标定。在中央回风上山的掘进过程中，应经常检查和调整掘进的方向和坡度，直至正确贯通。

两井之间的巷道贯通，由于涉及联系测量、地面和井下测量，积累的误差较大，尤其是两井间距离较大时更为明显。为保证贯通误差不超过容许值，对于大型重要贯通，要根据实际情况选择施测方案和测量方法，并进行贯通误差予计，这一问题将在后面加以论述。

5.2.3 立井贯通测量

立井贯通最常见的有两种情况，一种是从地面及井下相向开凿的立井贯通;另一种是延深立井时的贯通。下面分别加以介绍。

一、 从地面和井下相向开凿的立井贯通

如图5-19所示，在距离主副井较远处的井田边界附近要新开凿3号立井，并决定采用相向开凿方式贯通。一方面从地面向下开凿，另一方面同时由原运输大巷继续向三号井方向掘进，开凿完3号立井的井底车场后，在井底车场巷道中标出3号井筒的中心位置，由此向上以小断面开凿反井，待与上部贯通后，再按设计的全断面刷大成井，当然也可以全断面相向贯通，但这会对贯通精度要求更高，增大测量工作量和难度。

这时的测量工作内容简述如下：

(1) 进行地面连测，建立主、副井和3号井的近井点。地面连测方案可视两井间的距离和地形情况以及矿上现有仪器设备条件而定。

(2) 以3号井近井点为依据，实际标出井筒中心(井中)坐标，指示井筒由地面向下开凿。(3) 通过主、副井进行联系测量，确定井下导线起始边的坐标方位角及起始点的坐标。

(4) 在井下沿运输大巷测设导线，直到3号井井底车场出口P点。

(5) 根据3号井的井底车场设计的巷道布置图，编制井底车场设计导线(见第十一章立井施工测量)。由导线点P开始，按井底车场设计导线来标定出中、腰线，指示巷道掘进，并准确地标出3号井井筒中心O的位置，牢固地埋设好井中标桩及井筒十字中线基本标桩，此后便可开始向上以小断面再凿反井。

二， 延深立井时的贯通

在立井贯通中，高程测量的误差对贯通的影响甚小，一般可以采用原有高程测量的成果并进行必要的补测。最后可根据井底的高程推算接井的深度，当上、下两端井筒掘进工作面接近到10～15m时，要提前通知建井施工单位，停止一端的掘进工作，采取相应的安全技术措施。在这类立井贯通时，尤其是全断面开凿一次成井的相向贯通，立井中心线的贯通容许偏差较小，通常应事先进行贯通测量精度予计，做到心中有数，以免造成重大损失。

如图5-20所示，1号井原来已掘进到一水平，现在要延深到二水平。由于一水平已通过大下山到达二水平，故决定采用贯通方式延深，即上端由一水平掘进辅助下山，到达一号井井底下方，留设井底岩柱(通常高6～8m)，标定出井筒中心O2，指示井筒由上向下开凿;同时，在二水平开掘1号井井底车场，标定出1号井井筒中心O3，指示井筒由下向上开凿。当立井井筒上下两端贯通后，再去掉岩柱。从而使1号井由一水平延深到二水平。就图5-20所示的立井延深贯通测量来说，

其主要测量工作为：

(1)在一水平测出1号井井筒底部在该水平的实际中心O1点的坐标，而不能采用地面井中的坐标，更不能采用原来的设计井中坐标作为贯通的依据。因为井筒不可能完全铅直而且有可能变形，而延深的井筒是要和一水平的1号井井筒底部相接的。

(2)从一水平井底车场中的起始导线边开始。沿大巷和大下山测设导线到二水平，直到1号井井筒下方，并在二水平标定出井筒中心O3点，指示井筒由下向上开凿。

(3)从一水平井底车场的起始导线边开始，沿大巷和辅助下山测设导线到达1号井岩

柱下方，标定出井筒中心O2点，指示井筒由上向下掘进。辅助下山一般坡度较大，风速大，辅助下山的上端与一水平大巷相连接处，以及辅助下山的下端与岩柱下方的临时水平相连接处，通常都有小半经的弯道，导线边很短，必须十分注意经纬仪的对中。必要时，可采用“三联架”法，或者将导线点设置在巷道底板上，用经纬仪的光学对中器在点上对中。

(4)1号井筒延深部分的上、下两端相向掘进到只剩下10~15m时，要书面通知有关单位，停止一端掘进作业，采取相应安全指施。上、下两端贯通后，再去掉岩柱。最终使1号井由一水平延深到二水平。

第六节 贯通后实际偏差测定及中腰线调整

巷道贯通后，实际偏差的测定是一项重要的工作，它具有以下意义。

(1) 对巷道贯通的结果作出最后的评定;

(2) 用实际数据检查测量工作的成果，从而验证贯通测量误差予计的正确程度，以丰富贯通测量的理论和经验;

(3) 通过贯通后的连测，可使两端原来没有闭合或附合条件的井下测量控制网

有了可靠的检核和进行平差和精度评定;

(4) 作为巷道中腰线最后调整的依据。

所以《煤矿测量规程》中规定：井巷贯通后，应在贯通点处测量，贯通实际偏差值，并将两端导线、高程连接起来，计算各项闭合差。重要贯通的测量完成后，还应进行精度分析，并作出总结。总结要连同设计书和全部内、外业资料一起保存。

5.2.4.1 贯通后实际偏差的测定

(一) 平斜巷贯通时水平面内偏差的测定

(1) 用经纬仪把两端巷道的中心线都延长到巷道贯通接合面上，量出两中心线之间的距离d，其大小就是贯通巷道在水平面内的实际偏差，如图5-24所示;

(2) 将巷道两端的导线进行连测，求出闭合边的坐标方位角的差值和坐标闭合差，这些差值实际上也反映了贯通平面测量的精度。

(二) 平斜巷贯通时竖直面内偏差的测定

(1) 用水准仪测出或用小钢尺直接量出两端腰线在贯通接合面处的高差，其大小就是贯在竖直面内的实际偏差;

(2) 用水准测量或经纬仪三角高程测量连测两端巷道中的已知高程控制点(水准点或经纬仪导线点)，求出高程闭合差，它也实际上反映了贯通高程测量的精度。



(三) 立井贯通后井中实际偏差的测定

立井贯通后，可由地面上或由上水平的井中处挂下中心垂球线到下水平，直接丈量出井筒中心之间的偏差值，即为立井贯通的实际偏差值。有时也可测绘出贯通接合处上、下两段井筒的横断面图，从图上量出两中心之间的距离，就是立井贯通的实际偏差。此外，立井贯通后，应进行定向测量，重新测定下水平井下导线边的坐标方位角和用来标定下水平井中位置的导线点的坐标，与原坐标的差值Δx和Δy，以及导线点的点位偏差Δ=(Δx2+Δy2)1/2，它也反映了立井贯通的精度。

5.2.4.2 贯通后巷道中腰线的调整

测定巷道贯通后的实际偏差后，还需对中腰线进行调整。

(一) 中线的调整

巷道贯通后，如实际偏差在容许范围之内，对次要巷道只需将最后几架棚子加以修整即可。对于运输巷道或砌石旋巷道，可将距相遇点一定距离处的两端中心线A与B(图5-25)相连，以新的中线A—1′—2′—4′—3′—B代替原来两端的中线A—1—2和B—3—4，以指导砌筑最后一段永久支护和铺设永久轨道。

(二) 腰线的调整

若实际的贯通高程偏差Δh很小时，可按实测高差和距离算出最后一段巷道的坡度，重新标定新的腰线。在平巷中，若贯通的高程偏差Δh较大时，可适当延长调整坡度的距离。如图5-26所示。实测贯通高程偏差为60mm，由贯通相遇点向两端各后退30m，与该处的原有腰线点相连接。则得调整后的腰线，其坡度由原设计的4‰变为3‰。若由K点向两端各后退15 m，则调整后的腰线坡度为2‰。在斜巷口，通常对腰线的调整要求不十分严格，可由掘进人员自行掌握调整。

5.3 贯通测量的误差预计及方案选择

贯通测量误差预计，就是按照所选择的测量方案与测量方法，应用最小二乘准则及误差传播律，对贯通精度的一种估算。它是预计贯通实际偏差最大可能出现的限度，而不是预计贯通实际偏差的大小，因此，误差预计只有概率上的意义。其目的是优化测量方案与选择适当的测量方法，做到对贯通心中有数。在满足采矿生产要求的前提下，既不由于精度太低而造成工程的损失，影响正常安全生产，也不因盲目追求高精度而增加测量工作量。贯通误差预计分为一井内巷道贯通测量误差预计，两井间巷道贯通测量误差预计，立井贯通测量误差预计，以及井下导线加测坚强陀螺定向边后的巷道贯通测量误差预计。

5.3.1 一井内贯通误差预计

5.3.2 两井内贯通测量误差预计

5.3.3 立井贯通的误差预计

5.3.4 贯通方案优化与选择

5.3.5 贯通技术总结