煤矿工程坑道施工中测绘放样的方法

郑险峰，胡洪涛

（登封市矿山技术研究服务中心，河南 登封 452470）

以物体的设计尺寸为依据，构建物体各部分特征点和控制点之间位置的几何关系被称为测绘放样。计算得出的距离、角度等为放样数据，所以放样的基本元素有角度、长度和高程等。角度、长度和高程的放样被称为基本元素放样。

1 在坑道内的工程点位进行放样

1.1 对计算放样数据的介绍

探矿的方法有很多，主坑道的布置通常是沿着矿体走向设计的，矿体的水平厚度一般有一定标准，常用的是用一定间距的穿脉来控制矿体。图1展示了某大型矿床的坑道布置。以图1为例，来说明工程点位放样的方法。

图1 工程点位放样展示图

现设的地表斟探线有 0#、8#、16#、24#、32#等级，0#为起始的勘探线，ym1到ymn为坑道内控制点或者称为沿脉点，cm1到cmn称为穿脉点，相邻勘探线的间距是d，斟探线方位角是α0.根据图1所示，要放样cm3的详细计算数据为：由设计可知，cm3到起始勘探线的间距为3d，ym4到0#勘探线的距离可用如下公式计算：

公式（1）适用于点位在起始勘探线右边的情况，公式（2）适用于点位在起始勘探线左边的情况。

公式中Xi、Yi为某点的平面坐标。

将X0、Y0作为起始探线上的某一点，这些点一般叫作剖控点。ym4是cm4附近的一个平面控制点，所以ym4到0#勘探线的间距 L4等于 Y4减去（Y0cosα0减去 X4减去 X0）sinα0，ym4 到掌子面方向的方位角为α，α能通过在ym4设站观察其水平角之后计算所得，如图1所示，cm4在24#上，且位于ym4到掌子面的连接线上。

cm3可以通过计算ym4到cm4的距离得出。如图2所示，ym4到cm4的距离可设为ΔS，沿长0#与ym4与cm4的沿长线的交角设为Δα，它等于α减去α0，因此：

1.2 cm4的放样方法介绍

①如图2所示，ym4的位置整置仪器，定向为ym3,然后以掌子面为基准得到水平角度称为β，之后再计算得方位角α.②使用公式3就可以计算出ym4到cm4的距离。③在方位角为α的方向线上经测量获取距离ΔStj cm4，然后只设置标志就可以了。

图2 计算简易图

2 在坑道内工程曲线进行定位放样

圆曲线与其他线型的主要连接形式有直线与圆曲线、圆曲线和圆曲线、回旋曲线与圆曲线等。一般设计院提供的逐桩坐标有：ZY、GQ、YZ、QZ以及20 m整桩号坐标等。一般情况下能满足中线控制的要求，在比较特殊的情况下，例如，为了更好地控制填、挖方路基或构筑物，施工就需要加密中线坐标，所以一般放线中使用圆曲线公式进行坐标计算。

2.1 计算方法介绍

以ZH点为原点，以切线方向设为X轴，垂直于切线的ZH点方向的为Y轴，依据整条曲线的方程式，可以得出变量为施工进度l的坐标值(x，y)，使用坐标反算放样元素各值。

从图3可得出，缓和曲线ZH→HY段的坐标方程如下：

图3 计算图示

公式中L0表示的是缓和曲线ZH→HY段的长度，R表示的是圆曲线半径。

可得圆曲线方程式为：

图4 计算图示

从图4可以计算得到另一段缓和曲线YH→HZ段的坐标方程。

接着求出P点在X′O′Y′坐标系中的坐标。

经旋转、平移求出P点在X′O′Y′坐标系中的坐标。

公式 6 中 T=m+（R+P）·tg（α/2）；公式 7 中 L=R·α·π/180°+L0.

α为线路转向角，直线段方程为：

2.2 对任意点的放样方法介绍

从公式（6）到公式（9）分别得出了地下工程施工过程中，施工进度的变量为L的一整条曲线的直角坐标方程式，得到任意点的坐标值，就可以置镜于任意点，还可以于任意点进行设站，就可以进行任意点的放样。根据上述方式可以编写函数程序，以L为变量，就可以求取曲线任意点的坐标。

3 放样中校核应符合的条件

施工放样的成果一般是交付后马上使用，无法再进行验证，所以放样的工作人员要有自觉意识，主动进行检查，处处进行核对，这样才能及时发现问题，解决问题。

校核的条件：主要轴线点的放样介绍，应用单三角形法、三点前方交会法、三边测距交会法等，特别注意避免使用二点测角交会法测定轴线的点位。

轮廓点的放样介绍：用测角前方的交会定点。一定要用3个方向，第三方向是用来校核。使用测角后才可交会定点，必须要做的是观测4个已知的方向位置。校核条件由这4组坐标为准。不论采用哪种方法放样建筑物的轮廓点，都要在放样定点后，进行现场测量间距，和理论相比较。采用光电测距及坐标法放样定点时，现场要有两个点，一个是放样点，一个是测试点，测量两点间的设计间距作为校核标准。比如，一些规则图形的精密放样点，就需要在施工现场检查放样点相互之间的几何关系。一些采用光电测距仪放样三角高程的操作，一定要进行往返观测。用水准仪放样高程时也是这个方式。用方向法放样：仪器在测站定向时，以后视的两个方向为依据，用来观察方位角是否符合情况。一些较简单、精度要求不高的放样要求，一般要做到水平角观测一回，例如，一些需要高程或作倾斜改正时，天顶距应最少观测一回，坚决禁止出现放样中只作半测回无校核条件的现象。

4 结束语

上述介绍的放样方法是在煤矿放样中普遍应用的方法，这种方法方便快捷且效果显著。测绘工作者都有专属的计算器用于工程操作，一般操作步骤是将程序编好，输入计算器，调试无误后便可操作，得到相应的数据。由于井下的工作环境较差，例如，井下潮湿、有害气体浓度高等，该方法的应用不仅在很大程度上提高了工程效率，而且还保护了施工人员的安全。

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