矿山测量

1.矿山测量学简介

1.1矿山测量的研究内容及任务

矿山测量学（Mine Surveying）是采矿科学的一个分支学科，是采矿科学的重要组成部分。它是综合运用测量、地质及采矿等多种学科的知识，来研究和处理矿山地质勘探、建设和采矿过程中由矿体到围岩、从井下到地面在静态和动态下的各种空间几何问题。因此，它是一门边缘学科。

矿山测量是开发矿业过程中不可缺少的一项重要的基础技术工作。在勘探、设计、建设、生产各个阶段直到矿井报废为止，都要进行矿山测量工作。

在矿床勘探阶段，要建立勘探区域的地面控制网，测绘1：5000比例尺的地形图，标定设计好的勘探工程，例如钻孔、探槽及探井、探巷等，并将它们测绘到平面图上。还要与地质人员共同测绘、编制图纸资料和进行储量计算。

在矿山设计阶段，需测绘比例尺为1：1000、1：2000的地形图，供工业广场、建（构）筑物、线路等设计用。还应进行土方量计算等工作。

在矿山建设阶段，主要是进行一系列施工测量。例如标设井筒或露天矿开挖沟道位置，工业与民用建（构）筑物放样，凿井开巷测量，设备安装测量及线路测量等。

在矿山生产阶段，需要进行巷道标定与测绘，储量管理，开采监督，岩层与地表移动观测与研究，参加采矿设计编制和环境保护与土地复垦的工作。

当矿山报废时，还须将全套矿山测量图纸、测量手簿及计算资料转交给有关单位长期保存。

综上所述，可将矿山测量任务归纳为以下几项：

（1）建立矿区地面和井下测量控制系统，测绘大比例尺地形图；

（2）矿山基本建设中的施工测量；

（3）测绘各种采掘工程图、矿山专用图及矿体几何图；

（4）对资源利用及生产情况进行检查和监督；

（5）观测和研究由于开采所引起的地表及岩层移动的基本规律，组织开展“三下”（建筑物下、铁路下、水体下）采矿和矿柱留设的实施方案；

（6）进行矿区土地复垦及环境综合治理研究；

（7）进行矿区范围内的地籍测量；

（8）参与本矿区月度、季度、年度生产计划和长远发展规划的编制工作。

2.井下平面控制测量

2.1井下导线的等级

井下导线的布设，按照“高级控制低级”的原则。我国《煤矿测量规程》规定，井下平面控制分为基本控制（表2-1）和采区控制（表2-2）两类，这两类又都应敷设成闭（附）合导线或复测支导线。

表2-1 基本控制导线的主要技术参数

表

车场的起始边开始，沿矿井主要巷道（井底车场，水平大巷，集中上、下山等）敷设，通常每隔1.5～2.0km应加测陀螺定向边，以提供检核和方位平差条件。

采区控制导线按测角精度分为±15〞和±30 〞两级，沿采区上、下山、中间巷道或片盘运输巷道以及其他次要巷道敷设。

2.2井下导线点的位置

井下导线点按照其使用时间长短和重要性而分为永久点和临时点两种。导线点应当选择在巷道顶（底）板稳固、通视良好且易于安设仪器观测、尽量不受来往矿车影响的地方。导线点之间的距离按相应等级导线的规定边长（表1-1及表1-2）来确定。

临时导线点可设在巷道顶底板岩石中或牢固的棚梁上。永久导线点应埋设在主要巷道中，一般每隔300～500m埋设一组三个永久点，以便用测角来检查其是否移动。

所有导线点均应做明显标志并统一编号，用红漆或白漆将点位圈出来，并将编号醒目地涂写在设点处的巷道帮上，以便于寻找。

3.巷道及回采工作面测量

3.1巷道及回采工作面测量的任务

巷道和回采工作面测量是在井下平面控制测量和高程控制测量的基础上进行的。它的任务是：（1）在实地标设巷道的位置。要根据采矿设计标定巷道掘进的方向和坡度，并随时检查和纠正。通常称此项工作为标定巷道的中线和腰线，简称给中腰线。

（2）及时准确地测定巷道的实际位置，检查巷道的规格质量和丈量巷道进尺，并把巷道填绘在有关的平面图、立面图和剖面图上。

（3）测绘回采工作面的实际位置，统计产量和储量变动情况。

（4）有关采矿工程、井下钻探、地质特征点、瓦斯突出点和涌水点的测定等。

3.2巷道中线的标定工作

井下主要巷道的位置是根据矿井的总体设计决定的，但在施工过程中还要根据实际情况作必要的修改。采区巷道更需要根据已有巷道的地质变化情况逐步作出施工设计。测量的任务是要把图上设计好的巷道，随着巷道的不断向前掘进逐步地标设于实地，也就是要在实地上标定出巷道的开切位置和给定巷道的掘进方向。

巷道水平投影的几何中心线称为巷道中线。标定出巷道中线就可控制巷道在水平面内的掘进方向。

新开巷道标定中线的过程大致如下：

（1）检查设计图纸。设计的巷道要和已有巷道保持一定的几何关系，或本身符合一定的几何条件。矿山测量人员在接到掘进任务书后，须首先了解该巷道的用途和与其他巷道的几何关系，检核设计的角度和距离是否满足这些几何条件，并检查设计图上的角度和长度是否与注记的数字相符合，巷道的各部分尺寸、角度、高程、坡度等是否相互协调。然后根据工程要求和现有测量仪器，决定测量的方法和精度要求。

（2）确定标设的必要数据。经检查确认设计资料无误后，便可利用所要标设的巷道附近的可靠已知点，来计算标设数据。

3）标定巷道的开切点和掘进方向，并检查其正确性

（4）随着巷道的不断向前掘进，标定和延长巷道中线和腰线。

（5）测绘已掘的巷道，并经常检查和纠正标定的方向。

3.2.1标定巷道开切点和掘进方向

标定巷道开切点和开掘方向的工作，习惯上称为“开门子”。在图3-1中，虚线表示新设计的巷道，AB为巷道的中线，4、5点为原有巷道内的导线点。标定前，应从图上量出（或算出）4点到A点的距离L1

和5点到A点的距离L2， L1+ L2要等于4-5导线边长，再量出（或算出）4-5边与AB间的夹角β。习惯上称β为指向角， L1 、L2和β即为所需的标定要素。

井下实地标设之前，应先检查原有导线点是否移位，只有在确认没有移位后，方可用作标定的基点。

巷道开切口和掘进方向的标定一般都采用经纬仪法。标定时在4点（见图3-1）安置全站仪（或经纬仪）照准5点，沿此方向由4点量取平距L1，在顶板上标设出开切点A，并丈量L2作为检核。然后将全站仪安置在A点，后视4点，拨指向角β，此时望远镜视线的方向就是新开巷道中线AB的方向。沿此方向在原有巷道的顶板上固定临时点2，倒转望远镜在其延长线上再固定临时点1.由1、A和2三点组成一组中线点，即可指示新巷道开切的方向。为明显起见，还可用白灰浆或白油漆在顶板上画出三点的连线。标定后应实测β角，作为检核。

3.2.2标定直线巷道的中线

巷道开掘后，最初标设的临时中线点常被放炮所破坏或移位，当巷