[摘 要]本文总结了矿山测量工作的内容，简要概述各测量内容的重点和方法，并对重点环节进行了分析介绍。
[关键词]矿山测量 内容概述 控制测量
中图分类号：TD176 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）21-0049-02
矿山测量的主要任务是为矿山生产提供基础数据（即属性数据和图形数据，为矿山经济建设服务。准确的矿山测量工作能够确保矿山各种工程设计按照预期目标顺利施工。由于矿山的开拓、采准和回采是经常进行的作业，矿山巷道不断延伸，采场不断扩大，作业面的空间位置不断改变，为保证巷道开门位置的正确性及巷道贯通的高精度，及时准确的进行中、腰线标定，能够有效地促进采掘施工质量，减少矿井的安全隐患，促进煤矿安全生产的长远发展。矿山测量是矿山资源开发中的一项重要技术基础工作，它所提供的信息产品、成果数据，在矿山勘探、设计、建设、生产和安全等各个方面都是不可缺少的。矿山测量在煤矿安全生产中发挥着及其重要的作用，为巷道掘进指明方向。因此，矿山测量被矿山工人形象地比喻为“矿山的眼睛”。
1、井下平面控制测量
井下平面控制测量，是建立井下平面控制系统的测量，在井下建立统一的平面坐标系统，以提供可靠的数据。由于受井下巷道条件的限制，不能像在地面上那样可以用测角网、测边网等方法进行井下平面控制，而只能以导线的形式沿巷道布设进行导线测量，建立井下平面测量的控制，作为测绘和标定井下巷道、硐室、回采工作面等的平面位置的基础，也能满足一般贯通测量的要求。
井下导线的布设，按照“高级控制低级”的原则进行，按测角和量边的精度要求分为两类：基本控制和采区控制导线。基本控制导线精度较高，又可以分为7″和15″两级，是矿井的首级控制导线。一般敷设在斜井、暗斜井、平硐、运输巷道、总回风道、主要采区的上下山及石门等主要巷道内，各矿可根据井田范围的大小，选用其中一种作为本矿的基本控制导线，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；采区控制导线也按测角精度分为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。
1.1 导线点的选择和设置
导线点应尽量设在巷道稳定、安全便于观测的地方，最好是碹顶，棚梁或顶板的岩石中，选择能避开电缆和淋水且不影响运输之处，以便保存和观测。相邻导线点应通视良好，间距尽量大而且均匀，基本控制导线边长不小于60m，采区控制导线的边长应不小于30m。选点时应综合考虑各种情况，如在巷道分岔、拐弯、变坡点等处均应设点，且应当注意调整其边长，避免出现较长边与较短边相邻情况。对于永久点，应在施测前1～2天设置完毕，临时点和次要巷道的点也可边选边测。井下导线均随巷道掘进而分段测设，即逐段向前延伸测设。一般规定，基本控制导线每隔300～500m延测一次；采区控制导线每30～100m延测一次。
1.2 井下控制测量基本方法
井下导线测量多采用经纬仪测角，钢尺量边的“经纬仪+钢尺导线”方法。现在已逐步采用光电测距导线，即用光电测距仪测量边长的导线；“全站仪导线”，即用全站仪测量角度与边长或直接测定坐标的导线；另外还有“陀螺定向+光电测距导线”，是指用陀螺经纬仪测定每条边的方位角，用测距仪测量导线边长的导线。
1.3 井下经纬仪导线测量的内业
井下经纬仪导线测量的内业， 是在外业工作全部完成之后进行的，在内业计算前，应根据《煤矿测量规程》要求，对外业记录和计算进行严格的检查：检查数据是否齐全，有无记错、算错、成果是否符合精度要求、起算数据是否准确。确保准确无误后，方可进行计算。通过内业计算，求得各导线边的方位角和各导线点的坐标，并展点绘图，以便为后续测量及施工提供准确的资料。导线测量的内业计算，就是根据起始点的坐标和起始边的坐标方位角，以及所测得的导线边长和转折角，计算各导线点的坐标，其步骤如下：
（1）计算角度闭合差，并将其以相反符号平均分配到各个观测角。
（2）各边坐标方位角的推算。根据起始边已知坐标方位角和改正角逐边推算坐标方位角，最后算出的终边坐标方位角，应与已知的终边坐标方位角相等，否则应重新检查计算。
（3）坐标增量的计算与调整。根据已推算出的导线边的坐标方位角和相应边的边长，按公式计算各边的坐标增量。调整的原则是：将闭合差以相反符号按与边长成正比例分配到相应纵、横坐标增量中去。
（4）计算坐标值。
2、井下高程测量
井下高程测量，就是通过测定井下各测点高程，建立一个与地面统一的高程系统，确定各种采掘巷道、铜室、车场、矿体等在竖直方向上的位置及相互关系。井下高程控制网可运用水准测量方法或三角高程测量方法布设。在主水平运输巷道中，通常应采用精度不低于S10级的水准仪和普通水准尺进行水准测量；在其他巷道中，虽然水准测量的精度为最好，但其作业量较大，工作效率较低且受地形起伏的限制，有时很难甚至无法施测，可依具体巷道坡度大小、工程的要求等情况，采用三角高程测量测定。
2.1 水准点的设置
水准点可设在巷道的顶板、底板或两帮上，也可以设在井下固定设备的基础上，设置时应考虑使用方便并选在巷道不易变形的地方。井下所有高程点应统一编号，并做好标记。从井底车场的高程起算点开始，沿井底车场和主要巷道逐段向前敷设，每隔300～500m设置一组高程点，每组高程点至少应由3个点组成，其间距以30～80m为宜，永久导线点也可作为高程点使用。
2.2 外业测量
主要是测定出相邻测点间的高差。一般情况下，当巷道倾角小于8°时，宜采用水准测量方式，主要采用仪器高法施测；对于倾角大于8°的主要倾斜巷道，采用井下三角高程测量，通常是与导线测量同时进行。 2.3 巷道纵断面图的测绘
为了检查平巷的铺轨质量或为平巷改造提供设计依据，需进行巷道纵断面图的测绘，这一工作一般是在水准测量过程中同时完成的，具体做法是：先用皮尺沿轨面（或底板）每隔10m或20m标记一个临时测点（中间点），并将此点标设在巷道两帮上，以便调整坡度放腰线时使用；这些测点要统一编号，施测时在每一测站上先用两次仪器高测出转点间的高差，符合要求后，再利用第二次仪器高，一次读取中间点上水准尺的读数；内业计算时，先根据后视点的高程和第二次仪器高时的后视点水准尺读数，求出仪器视线高程；再由仪器视线高程减去各中间点上的水准尺读数，即为各中间点的高程，并依此绘制巷道纵断面图。
3、矿井联系测量
矿井联系测量是将矿区平面坐标系统和高程系统传递到井下的测量，其目的是使地面和井下测量控制网采用同一坐标系统，其精度将直接影响到矿井生产过程中进行的重大开拓工程的质量，如井下控制测量和贯通测量，所以联系测量工作不容忽视。主要分为矿井平面联系测量和矿井高程联系测量。
3.1 平面联系测量平面联系测量的任务是根据地面已知点的平面坐标和已知边的方位角，确定井下导线起算点的平面坐标和起算边的坐标方位角
由于起算边坐标方位角误差对井下导线的影响较之起算点坐标误差的影响大得多，因此，把确定井下导线起算边坐标方位角的误差大小作为衡量平面联系测量的精度标准，并把平面联系测量简称为定向。其方法主要分为几何定向（分为一井定向和两井定向）和物理定向（陀螺定向）。几何定向的工作主要分为投点（由地面向定向水平投点）和连接测量两部分。连接测量又分为：①地面连接测量，地面测定两钢丝的坐标及其联系的方位角；②井下连接测量，在定向水平根据两钢丝的坐标及其连线的方位角确定井下导线起始点的坐标与起始边的方位角。陀螺定向是运用陀螺经纬仪直接测定井下起始边的方位角。由于其不受时间等条件的限制，占用井筒时间短，而且只须下放一根钢丝就可以进行；且此方法确定的起始边坐标方位角精度高，被广泛地应于现代的矿井联系测量中。
3.2 高程联系测量
高程联系测量的任务是确定井下水准基点的高程，通常称为导入高程（标高），即建立井上、井下统一的高程系统。平硐或斜井开拓的矿井，高程联系测量采用水准测量或三角高程测量，将地面水准点的高程传递到井下；对于竖井开拓的矿井则需要采取专门的方法来传递高程，常用的竖井导入标高的方法有钢尺法、钢丝法和光电测距仪法。
4、巷道及回采工作面测量
巷道及回采工作面测量，是指巷道掘进和工作面回采时的测量工作。在现代矿井，为了保证矿井均衡、安全生产和不断提高劳动生产率，需要按采矿设计，在井下掘进大量巷道，并同时在多个回采工作面进行回采工作。这就要求矿山测量人员及时提供反映矿井生产状况的图纸资料，从而带来了大量的井下测量工作，它是矿井日常测量工作的重要内容。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、立体图和剖面图上。
（3）测绘回采工作面的实际位置，统计常量和储量变动情况。
（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。
上述任务关系着采矿工程的质量和采矿计划的实现，矿山测量人员必须准确、及时地配合生产细心进行上述测绘工作，如果掉以轻心，将造成重大的损失。例如：报废巷道，延误工期，增加巷道维修工作量，甚至是发生透水等危及人身安全的重大事故。矿山测量人员必须以高度的责任心，认真负责地做好这些日常矿山测量工作。回采工作面测量关系到采矿工程的质量和计划的实现，提高测绘工作效率，可保证采矿生产的正常进行。回采工作面应在规定的日期进行填图测量。每月的测量次数，取决于工作面长度、推进速度、煤层埋藏要素和厚度变化情况，且应能满足生产和回采率计算等要求，至少每月一次。停产时必须进行测量。回采工作面测量应以各级导线点为基础，采用低精度经纬仪、测角仪、卷尺等进行测量。
5、贯通测量
贯通测量，就是为加快巷道掘进的速度，缩短巷道内通风的距离，改善工人的劳动条件，常在同一巷道的不同地点增加工作面，分段相向或同向掘进，最后使各分段巷道按设计要求在预定地点正确接通而进行的测量工作。井巷贯通可能出现下述三种情况：
（1）相向贯通，两个工作面相向掘进；
（2）同向贯通，两个工作面同向掘进，又称追随贯通；
（3）单向贯通，从巷道的一端向另一端的指定地点掘进。
贯通测量是矿山建设和生产过程中的一项非常重要和经常性工作，贯通测量人员所负的责任是十分重大的。如果因贯通测量过程中发生差错而未能贯通，或者贯通后结合处的偏差值超限，都将严重影响巷道质量，甚至造成废巷等后果，在经济和时间上都会给国家和矿山造成很大损失。因此能否实现井巷贯通是衡量测量工作质量的一个重要标志。由于在贯通测量中不可避免的存在贯通误差，这里所指的误差包括地面与地下的控制测量误差以及联系测量的误差等，最终使各掘进的工作面能准确无误的实现贯通，而不可避免的出现贯通误差。贯通误差发生在空间的三个方向，沿巷道中心线方向的误差，称为纵向贯通误差；在水平面内垂直于巷道中心线方向的误差称为横向误差；高程方向的贯通误差称为竖向误差。其中横向误差和竖向误差直接影响巷道的质量，又称为重要贯通方向的误差。贯通误差预计则是在贯通工程允许的偏差内选择合理的测量方案和测量方法的有效手段，对贯通测量工作非常重要。通过误差预计，对井巷贯通做到心中有数，在满足工程要求的前提下，既不能由于精度太低而造成工程的损失，影响正常安全生产，也不能因盲目的追求高精度而增加测量工作量。贯通测量的工作步骤为：
（1）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。
（2）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。
（3）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。
（4）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。
（5）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。
（6）重大贯通工程完成后，应对测量工作进行精度分析与评定。
煤矿测量工作是煤矿生产建设的基础工作，它贯穿于煤矿设计、基本建设和生产的全过程，由于煤矿测量工作涉及地面和井下，它不但要为煤矿生产建设服务，还要为安全生产提供信息，以供领导对安全生产做出各种相应的决策，由煤矿测量产生的任何疏忽都有可能导致严重的事故发生，给矿山生产建设带来巨大损失。杜绝测量工作失误，不仅是一个技术问题，也是一个管理问题。如何将先进有效的管理方法在测量工作中进行推广应用，是做好矿山测量工作的一个重要方面。
