第十三章 矿 图
13-1 概 述
一, 矿图的概念和种类
为了满足矿井设计, 施工和生产管理等工作的
需要而绘制的一系列图纸, 统称为矿图 。 矿图是进
行矿井设计, 科学管理和指挥生产, 合理安排生产
计划, 预防和治理灾害等必备的基础资料 。
生产矿井必备的基本矿图可分为两大类:矿井
测量图, 矿井地质图 。
矿井测量图中, 根据测量成果直接展点绘制的, 称
为原图;根据原图复制的称为复制图 。 按照, 规程, 的规
定, 常用的矿井测量图有以下八种:
(1) 井田区域地形图, 比例尺为 1∶ 2000或 1∶ 5000;
(2) 工业广场平面图, 比例尺为 1∶ 500或 1∶ 1000;
(3) 井底车场平面图, 比例尺为 1∶ 200或 1∶ 500;
(4) 采掘工程 (分层 )平面图, 比例尺为 1∶ 1000或
1∶ 2000;
(5) 主要巷道平面图, 比例尺为 1∶ 1000或 1∶ 2000;
(6) 井上, 井下对照图, 比例尺为 1∶ 2000或 1∶ 5000;
(7) 井筒断面图, 比例尺为 1∶ 200或 1∶ 500;
(8) 主要保护煤柱图, 包括平面图和断面图, 比例尺
一般与采掘工程平面图一致 。
二, 矿图的分幅与编号
矿图的比例尺一般都不小于 1/5000,其分幅方法有正
方形分幅和自由分幅两种 。
1 正方形分幅与编号
正方形分幅是以纵横坐标的整公里数或整百米数作为
图幅的分界线, 图廓呈正方形 。 一幅 1∶ 5000的图分为四
幅 1∶ 2000的图;一幅 1∶ 2000 的图分为四幅 1∶ 1000的
图;一幅 1∶ 1000的图分为四幅 1∶ 500的图 。
采用正方形分幅时, 图幅按下述方法编号:比例尺
为 1∶ 5000的图幅的编号由该图幅所在投影带中央子午线
的经度与图廓西南角点的坐标 (以 km为单位 )组成, 如某幅
1∶ 5000的图, 所在投影带中央子午线的经度为 117°, 图
廓西南角点的坐标为 x=4426 km,y=548 km,则该幅图的
编号为,117° -4426-548。 比例尺为 1∶ 2000至 1∶ 500的
图的编号是在 1∶ 5000的图的基础上进行的,1∶ 2000的图
的编号是在其所在的 1∶ 5000 的图的编号后加甲, 乙,
丙, 丁; 1∶ 1000 1∶ 5000 的图的编
号后加 1,2… 16; 1∶ 500的图是在其所在 1∶ 5000的图幅
编号后加 (1),(2),( 3)… (64)。
2 自由分幅与编号
在实际应用中, 大部分矿图都是采用自由分幅的方法,
即图幅的大小可自由选定, 坐标格网线可与图边斜交 。 但
一般应符合以下要求:
(1) 便于长期保存;
(2) 便于绘制和使用;
(3) 在同一矿井中, 图幅的大小应尽量一致 。
自由分幅的矿图, 一般不进行统一的编号, 而是在规
定的图签中加注图名, 以便于查找和使用 。
三, 矿图绘制的基本原理
矿图实际上是反映矿区范围内地物,
地貌以及井下的巷道, 地质构造和煤层
空间赋存状态的图件 。 矿图一般都是根
据标高投影的原理绘制的 。 矿井的井筒,
钻孔, 测量的控制点等就是根据点的标
高投影原理而绘制的;巷道的中心, 煤
岩层面的交线等在局部可视为直线, 煤
层面, 断层面等在局部可视为平面, 因
此, 绘制和识读的基础就是要掌握点,
直线, 平面的标高投影的基本方法以及
它们间的相互位置关系 。
13-2 标高投影
采用水平面作为投影面, 将空间物体上各特征点垂直
投影于该投影面上, 并将各特征点的高程标注在旁边, 这
种投影方法称为标高投影 。
一, 点的标高投影
自空间的被投影点向投影面 (水平面 )作垂线并在垂足
处注明点的标高, 即得该点的标高投影 。 如图所示 。 由此
可见, 点在投影面上的位置仅由其平面直角坐标 x,y决定,
高程位置只能通过注记在旁边的标高数值来区分 。
二, 直线的标高投影
1 直线的标高投影表示方法
直线的标高投影可以用直线上两点的标高投影的连线
表示, 也可用直线上一点与标明该直线倾角 (或斜率 )的射
线表示 。 两种表示方法如图 。
2 直线的要素及其相互关系
直线的实际长度称为直线的实长, 以 L表示;直线在
水平面上投影的长度称为直线的水平长度, 也称平距, 以
D表示;直线与其在水平面上投影线的夹角称为直线的倾
角, 以 δ 表示;直线两端点的高程之差称为直线的高差,
以 h表示;直线的高差 h与其平距 D之比称为直线的斜率,
也称坡度, 以 i表示 。
3 空间两直线的相互位置
空间两直线的相互位置关系有平行, 相交和交错三
种 。 若空间两直线的标高投影彼此平行, 且倾斜方向一
致, 倾角相等, 则空间两条直线彼此平行;若空间两直
线的标高投影相交, 且交点的标高相同, 则空间两直线
相交;若空间两直线既不平行, 又不相交, 则必交错 。
交错有三种情况孩 投影相交, 交点的标高有两个; ②
投影平行且倾向相同, 但倾角不等; ③ 投影平行, 倾向
相反 。
三, 平面的标高投影
1 平面标高投影的表示方法
平面的标高投影是以平面上的两条等高线在水平面上
的投影来表示的 。
2 平面的三要素
平面的走向, 倾向和倾角统称为平面的三要素 。 平面
的三要素表示了平面的空间状态 。 等高线的延伸方向称为
平面的走向;倾斜平面内垂直于等高线由高指向低的直线,
称为平面的倾斜线, 倾斜线在水平面上的投影, 称为平面
的倾向线, 倾向线的方向称为平面的倾向;倾向线与倾斜
线间的夹角 (即图中的 β ),称为平面的倾角 。
运用标高投影表示平面, 也能反映出平面的三要素 。
等高线的箭头所指方向即为平面的走向;垂直于等高线,
由高指向低的方向即为平面的倾向;两条等高线间的高差
与对应平距之比的反正切即为平面的倾角 。
3 空间两平面的相互位置
空间两平面的相互位置关系有平行和相交两种 。 若空
间两平面的等高线相互平行, 倾向相同, 倾角相等则它们
彼此平行, 。 空间两平面相交有如下三种情况,(1) 两平
面的等高线平行, 倾向相反; (2) 两平面的等高线平行,
倾向相同, 但倾角不等; (3) 两平面的等高线相交 。
空间两平面相交时, 在标高投影图上求其交线的方
法是:第 (3)种情况, 两平面等高线的交点的连线即为其交
线;第 (1),第 (2)种情况, 由于两平面的等高线平行, 因
此, 它们的交线也必与等高线平行, 这时, 只要在标高投
影图上沿垂直等高线的方向作垂直剖面, 求出交线处的标
高即可 。
4 空间直线与平面的相互位置
空间直线与平面的相互位置关系有:直线位于平面内,
直线与平面平行, 直线与平面相交三种 。 若直线上有两点
位于平面内, 则直线位于平面内;若直线不在平面内, 但
与平面内的某条直线平行, 则直线与平面平行;若直线既
不在平面内又不与平面平行, 则直线与平面相交 。 直线与
平面相交时, 其交点可沿直线方向作垂直剖面求出 。
13-3 采掘工程平面图
一, 概述
采掘工程平面图是将开采煤层或其分层内的采掘工程
和地质情况, 采用标高投影的原理, 按一定比例尺绘制而
成的图纸 。
按照, 规定, 采掘工程平面图上应绘制以下内容:
(1) 井田技术边界, 保安煤柱及其他边界线, 注明名
称和批准文号;
(2) 本煤层以及与开采本煤层有关的巷道 (主要巷道
应注明名称和月末工作面位置, 斜巷应注记倾向和倾角,
巷道交叉口, 变坡以及平巷等特征点 ),在图上每隔 50
100 mm应注记轨面或底板的高程;
(3) 回采工作面和采空区, 注记工作面月末位置, 平
均采厚, 煤层倾角, 开采方法, 开采年度和煤层小柱状,
丢煤应注明丢煤原因和煤量;
(4) 永久导线点和水准点, 注明点号和高程;临时点
要根据需要注记;
(5) 钻孔, 勘探线, 煤层露头线, 风化带, 煤层变薄
区, 尖灭区, 陷落柱和火成岩侵入区, 煤厚点, 煤样点以
及实测的主要地质构造;
(6) 发火区, 积水区, 煤和瓦斯突出区, 冒流沙区等;
(7) 井田边界外 100 m以内的邻矿采掘工程和地质情
况, 井田范围内的小煤窑及其开采范围;
(8) 根据图面允许和实际要求, 还可加绘煤层底板等
高线, 地面重要工业建筑, 居民区, 铁路, 重要公路, 大
的河流和湖泊等 。
可分为设计图和测量图两种 。 设计图主要用于对采掘
工程的规划和设计;测量图主要用于实际指挥生产, 必须
随测随绘, 反映采掘工程的现状 。
采掘工程平面图一般都要求分煤层绘制 。
二, 采掘工程平面图的识读
搞清煤层的产状要素和地质构造以及井下各种巷道间
的相互位置关系 。
(一 ) 煤层的产状要素和地质构造的识读
主要是通过煤层底板等高线和有关矿图符号来识别 。
煤层的走向即煤层底板等高线的延伸方向, 煤层的倾向是
垂直于煤层底板等高线由高指向低的方向;煤层的倾角则
需要通过计算煤层底板等高线的等高距和等高线平距之比
的反正切来求取 。 煤层的地质构造则需要通过煤层底板等
高线结合有关矿图符号一起来识读 。
(二 ) 各种巷道间相互关系的识别
1 竖直巷道, 水平巷道和倾斜巷道的辨别
在采掘工程平面图上竖直巷道是用专门符号来表示的, 这时关
键是区分它们与钻孔符号间的差异, 钻孔符号一般是孤立的, 而竖
直巷道都是与其他巷道连通的 。 另外, 还可利用注记的巷道名称进
行区分 。 水平巷道和倾斜巷道主要是通过巷道内导线点的标高来辨
别, 也可利用巷道名称来辨别 。
2 煤巷和岩巷的辨别
煤巷和岩巷的辨别主要是通过巷道处煤层底板等高线的标高与
巷道内导线点的标高间的关系来区分 。 若二者标高很相近, 则为煤
巷, 否则为岩巷;也可通过巷道名称来区分一部分煤巷和岩巷 。
3 巷道相交, 相错或重叠的辨别
区分巷道相交和相错主要是通过两条巷道内导线点标高间的关
系 。
重叠巷道是指两条标高不同的巷道位于同一竖直面内 。 此时,
在采掘工程平面图上, 它们是重叠在一起的, 但通过巷道内导线点
的标高可区分出上部巷道和下部巷道;另外, 上部巷道是用实线绘
出的, 下部巷道则是用虚线绘制的 。
三, 采掘工程平面图的应用
采掘工程平面图是了解矿井采掘工程情况和地质构造
情况, 进行矿井采掘工程设计和采掘工作地质预报以及指
挥矿井生产的重要资料, 同时还可利用它来绘制生产计划
图, 通风系统图, 井上下对照图和, 三量, 计算图等图纸 。
除此之外, 采掘工程平面图还有以下用途 。
1 用于求巷道的长度和倾角
要求巷道 AB的实际长度 LAB和倾角 δ 。 首先用比例
尺量取 AB两点的水平长度 dAB并利用注记的标高计算出 A、
B两点间的高差 hAB, 再计算 LAB和 δ 。
2 计算煤炭产量
要求月煤炭产量,可按下述步骤进行计算:
(1) 计算四月份回采区域的水平面积 S′
(2) 计算实际回采面积 S
(3) 计算回采体积 V
(4) 计算四月份的煤炭产量 Q
13-4 其他矿井测量图
一, 井田区域地形图
井田区域地形图与一般地形图基本类似, 只不过加绘
了一些井田范围内的特别地物和境界线, 如井筒, 钻孔和
井田开采边界线等 。
二, 工业广场平面图
工业广场平面图的绘制内容和绘制方法与井田区域地
形图很相似, 但绘制范围要小, 一般只绘制工业广场 (包
括洗煤厂 )范围内的主要地物和地貌 。
三, 井底车场平面图
井底车场平面图是将井底车场内所有巷道和硐室, 按
照标高投影的原理, 投影到水平面上而绘制的 。
四, 主要巷道平面图
主要巷道平面图与采掘工程平面图基本相同, 不绘制
一些次要的巷道, 但要加绘水闸门, 水闸墙, 永久风门,
防火门, 突水点和抽放水钻孔等信息 。
五, 井上下对照图
井上下对照图是以井田区域地形图为基础加绘主要巷
道综合平面图上一部分信息以及井田开采边界和主要保护
煤柱边界绘制而成的 。
六, 井筒断面图
包括井筒垂直剖面图和横断面图两部分, 同时还要以
附表形式列出井中坐标, 井筒直径和深度, 井口和井底高
程, 提升方位, 开工与竣工日期以及施工单位等 。
七, 主要保护煤柱图
保护煤柱图是为了保护矿区地表的铁路, 建筑物和水
体免受地下开采影响所划定的煤层开采边界的综合图纸 。
主要保护煤柱图由平面图, 若干剖面图和附表组成 。