建井工程测量

矿井建设是矿山建设中一项规模大且复杂的工程，建井测量是保证矿井建设工程质量的一个重要的环节。建井时期的主要测量内容有：地面测量、井筒施工测量、提升设备安装测量、井底车场施工测量和立井延深测量。

一、地面测量

矿井建设包括：矿井工业广场建设，井筒、井架塔、提升设备和井底车场建设等，它们之间都是相互联系、相互影响的。为了保证它们之间位置正确，设计部门通常选择主、副井筒的十字中线作为设计的主轴线进行总体平面设计，在设计图上给出了各建筑物、构筑物轴线与井筒十字中线间的尺寸。测量人员通常在矿井施工之前，将主、副井筒的十字中线标定于实地，以此为依据来标定矿区工业场地的各建筑物、构筑物的位置。因此井筒十字中线点的标定对保证矿井建设的施工质量是至关重要的。

图14-6 竖井井筒中心图

图14-7 斜井井筒中心图

（一）井筒中心与井筒十字中线

立井井筒中心就是立井井筒水平断面的几何中心。通过井筒中心且互相垂直的两个水平方向线称为井筒十字中线，其中一条与井筒提升中线相平行或重合的，称为井筒主十字中线，井筒提升中线是一条通过两根提升钢丝绳连线中点并垂直于绞车主轴中线的方向线。通过井筒中心的铅垂线称为井筒中心线，如图14-6所示。斜井井筒主要中线就是斜井的井筒中心线。斜井井筒中心（井口位置）是斜井中心线上的设计变坡点，如图14-7所示。

（二）井筒十字中线的标定

标定井筒中心线和井筒十字中线需依据如下资料： （1）矿井附近控制网资料和地形图。（2）矿井设计说明书中给出的井筒中心坐标、井筒十字中线方位角及井口设计高程以及标定所需的井口附近测量控制成果。 （3）矿井工业场地总平面布置图以及施工总平面图、场地平整设计平面图和断面图以及工业场地煤柱设计图。 （4）井筒横断面施工图。 （5）井口附近钻孔的坐标资料。此外，测量人员还应到施工现场进行实地调查，了解施工地区的地貌、地物和控制点的位置及保护情况等。在研究资料和现场调查的基础上，可编制1∶200或1∶500的大比例尺井筒十字中线基点设计图，在该图上绘出井筒中心、十字中线基点、临时的和永久的建筑物、构筑物以及各种管道、线路、测量控制点等。

1.井筒中心点的标定

井筒中心通常是根据近井点用极坐标法标定的。如果标定之前尚未测设近井点，可用支导线的方法引测。标定的井筒位置用大木桩固定，并在木桩上钉上小钉，作为井筒中心的标志，保证井筒破土施工之前此标志不受破坏。如用支导线的方法标定，则应抓紧建立永久性近井点，并重测井筒中心和井筒中线方位角，作为井筒中心位置的最后测量成果。

图14-8 井筒中心及十字中心的标定

2.井筒十字中线基点的标定

井筒十字中线基点的标定，是在标定了井筒中心后，根据十字中线基点设计图进行的，如图14-8所示。其具体标定方法如下：

①将经纬仪置于井筒中心O点上，根据控制点N，依次顺时针测设角度β，β+90°， β+180°， β+270°，其中β是根据设计给定的十字中线方位角和直线ON的方位角计算求得的。在各方向线上埋设一个大木桩，大木桩应埋设在设计的十字中线基点最外侧，桩位距井筒中心100m左右，以正倒镜在桩顶上精确标出井筒十字中线AA′和BB′。然后检测十字中线AA′和 BB′的垂直精度。如果误差超过30″时，则以归化法重新标定A、 A′、B、B′点，在大木桩上用小钉做出标志，并应再检查一次。

②在十字线方向上，按基点设计位置标出基点坑十字线。如图14-8中6号点十字线1′-2′、 3′-4′。以1′-2′和3′-4′为准，挖基点坑，浇筑混凝土基桩，在基桩上埋设铁心（即“点心铁”）。当基点稳定后，在O点安置经纬仪，分别瞄准A、 A′、 B、 B′，在各基点桩的点心铁上精确标出十字中线点，并以钻小孔或锯十字线作为基点标记。

③十字中线点标设之后，按1/8000导线的施测方法测量基点的实际位置，并绘制井筒十字中线基点的位置图。图上应绘出十字中线基点附近的永久性建筑物，注明点间距离、点的高程、设计和实际的井筒中心坐标及十字中线方位角等，并且编制基点坐标成果表，作为建井移交的资料。标定井筒中心和井筒十字中线允许偏差见表14-8。

表14-8 并筒中心和井筒十字中线允许偏差

二、井筒施工测量

井筒掘进和砌壁时的测量工作主要包括：标定井筒临时和永久锁口，标设指示掘进与砌壁的中心垂线，标设梁窝线和牌子线，以及定期丈量井筒掘进的深度等。

（一）竖井掘进时的测量工作

立井井筒施工时，先根据井筒中心和井筒毛断面半径，在实地上画出破土范围，进行破土施工。破土后，井筒中心被破坏，可以沿井筒十字中线拉两条钢丝交出井筒中心，也可用两台经纬仪交出井筒中心。然后，从交点处自由悬挂垂球线，指示井筒下掘。

当破土下掘3m左右时，应砌筑临时锁口的承托部分，以便安置临时锁口框架及井盖门等，固定井位，封闭井口。然后，根据井筒中心点下放的垂球线继续掘进，待掘进到第一砌壁段后，随即由下向上砌筑永久井壁，同时砌筑永久锁口。临时锁口、永久锁口的位置都应根据井筒十字中线标定。

图14-9 永久锁口图

（二）井筒中心垂球线位置的标定

井盖梁安好后，应将井筒中心标定在井盖梁上，以便悬挂垂球线，指示井筒下掘。标定井筒中心一般有两种方法。

①在井盖梁上，当提升吊桶不占用井筒中心位置时，用角钢做成定点杆，板上刻一小缺口（图14-9）。然后将角钢置于横梁上，用两台经纬仪校正缺口，使之位于井筒中心的位置，并固定角钢，这时即可过缺口悬挂垂球线。

②在井盖梁上，当提升吊桶占用井筒中心位置时，用角钢做成临时定点杆。施工前，应将角钢上缺口位置用经纬仪校正，然后用螺丝临时固定在横梁上。掘进过程中，施工人员随时可以将定点杆取下或安上，既不影响施工，又可以悬挂垂球线来检查掘进方向。

近年来，随着建井机械化、 自动化程度的迅速提高，为适应快速建井要求，往往采用激光投点仪代替垂球投点。当采用立井开拓时，用激光的光束代替原始的垂球线，可以提高施工效率。但是，在使用激光投点仪时，因为施工使仪器受震动或其他原因的影响，光束可能会改变方向，故要求经常检查，并用井筒中心悬挂垂球线的方法检查校正。

（三）立井砌壁时的测量工作

1.井壁高程点的标定

竖井施工通常是自上而下，分段掘进。井筒掘进完一段后，依据井筒中心线由下而上砌筑永久井壁。为了控制高程位置，每隔30～50m在永久井壁上建立高程点，并注记编号。高程点的标定步骤如下：

①在井盖上靠井壁处钻一小长方孔，并用水准仪测出小孔上沿高程。

②由小孔下放钢尺，放到约40m井深处，即可在井壁上设置第一高程点。

③井筒掘进过程中，从第一个高程点起，依次用钢尺向下转设高程点。

④在马头门和硐室上方，至少应设两个高程点，其高程应进行往返测量。

图14-10 梁窝点平面图

2.梁窝平面位置的标定

预留梁窝是井筒砌壁时一项主要测量工作。首先，应根据井筒施工平面图，预先计算出梁窝中心的放线点1、 2、3、 4等点（图14-10）的坐标，将放线点的平面位置标定在井盖上。然后，通过各点下放垂球线，按此垂球线在模板上确定预留梁窝的中线平面位置。

图14-11 垂线下放图

3.梁窝高程位置的确定

确定梁窝的高程位置，一般采用长钢丝牌子线法。首先，制作长钢丝牌子线，在地面上用规定的拉力将钢丝展平，按设计的梁窝层间距，在钢丝上焊上小铁牌，铁牌底缘表示梁窝层间距；其次，将制作好的钢丝牌子线沿主梁位置下放，或沿井筒十字中心线上的边垂线点下放，施以展平时的拉力，使第一块牌子对准第一层梁窝的设计高程；然后，固定牌子线，每个牌子的位置就是每层梁窝的高度，并把高程位置标定在井壁上。

三、提升设备安装测量

（一）立井剖面测量

井筒砌壁后，应进行井筒剖面测量，以便查明井壁的竖直程度，检查提升容器与井壁的最小距离，然后才能安装罐道梁。立井剖面测量自上而下，沿每层梁窝或每隔5～10m进行。测量时，首先靠近井壁梁窝下放4～6根垂球线O1、O2、O2、O4（图14-11），测量垂球线至井壁的距离以及各测点的高程；然后在室内按一定比例尺作剖面图，如图14-12所示。

图14-12 井筒剖面图

图14-13 第一层罐道梁剖面图

（二）罐道梁安装测量

罐道梁安装通常是由上而下进行，先安装第一层罐道梁，然后以其为基准，依次安装以下各层罐道梁。

1.第一层罐道梁的安装测量

第一层罐道梁又称基准梁，须格外精确地测量。第一层罐道梁是在地面组装好，并在梁上标出与井筒十字中线相应的记号A、 B、 C，如图14-13所示。在十字中线上拉直钢丝，挂上垂球，使梁上各点与相应的垂球尖对准，然后检查十字中线与各梁的间距a、 b、 c、 d、 e、 f、 g。梁面高程位置应按高程点找平，使第一层梁的高程与设计高程相符；经核查平面与高程位置均合乎要求后，才可浇注混凝土。

2.各层罐道梁的安装

第一层罐道梁安装完毕之后，应把垂球线移设在第一层梁上，并固定好。然后将垂球线直接放到井底，而且在井底安装两根临时罐道梁，使垂球线稳定后，用卡线板固定在梁上，则垂球线即作为安装各层罐道梁的依据。

四、井底车场施工测量

（一）马头门的开切

井筒掘进到设计水平后，开始掘进马头门和井底车场。井下马头门的开切，通常是沿井筒主要十字中线方向进行的，如图14-14中I-I线。在井筒内该方向线上，悬挂两根垂球线A和B，并用瞄线法在稍高于马头门的井壁上设立两点M、 N，悬挂垂球线M、 A、 B、 N，且它们都在井筒主要十字中线上，用瞄线法指示马头门的开切方向。

当井底车场巷道掘进10m左右时，应进行传递高程的检查；当巷道掘进20m左右时，应进行矿井联系测量，将地面控制点的坐标和高程传入井下，以便精确地给出井底车场的巷道中线与腰线。

图14-14 马头门立面图

图14-15 马头门开切后巷道中线的标定

（二）马头门开切后巷道中线的标定

通过矿井联系测量，得到井下起始点C、D的坐标与CD边的方位角。由此标定巷道掘进中线，其步骤是：

①根据井底车场的设计平面图，在巷道中线上选定a、 b两点，并量出井筒中心到a、b点距离S1和S2（图14-15）。

②计算ab、两点的坐标：xa =xo+S1cosαoa， ya=yo + S1 sin αoa

式中xo、 yo为井筒中心坐标；αoa、 αob为设计巷道中线的正、反方位角。

③分别在C点和D点安置经纬仪，用极坐标法定出巷道的中线点a和b。

（三）井底车场的导线测设

井底车场是井下的总枢纽站，它是由若干曲线巷道和直线巷道组成的（图14-16）。这些巷道通常采用相向掘进，要求将其平面与高程位置比较精确地在实地上标定出来以指导施工。为此，需要先检查图上设计巷道的几何关系和注记尺寸是否正确，再在设计图上设计导线点的位置，在施工中随着巷道的开挖不断按照设计的位置布设导线点，然后进行导线测量。设计导线一般都沿轨道中心线布设，其优点是不受巷道断面变化的影响，当巷道铺轨道时，无需再给轨道中线。设计时应使导线点数目尽可能少，点位便于测量，使导线成闭合或附合形式。

图14-16 井底车场导线图

五、立并延深测量

矿井开采时，一般按开采深度分几个开采水平。在上一水平开采到一定程度时，就要进行下一水平的开拓。开拓下一水平常采用两种方式：一种是打暗井或下山；另一种是将原井筒向下一水平延深。

打暗井时的测量工作，虽然有它的特点，例如打一些硐室（绞车房、绳道、天轮间等），要将井筒中心线和提升中心线标设到硐室、绳道、天轮平台的相应位置上，但其基本的测量工作和打新井是相同的，故不再讨论。

原井筒向下延深，为了不影响或少影响原井筒的生产，一般采用打辅助斜井（或小竖井）和平巷到原井筒岩柱的正下方，然后进行延井工作。为了加快延井速度，在有条件时可以采用贯通的方式。不论采用哪种方式延井，其工作内容的核心是：均应使延深井筒的中心和中线方向与原井筒一致，为此就要把原井筒中心和井筒中线的方向标设到延深间。