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第一章 矿图基本知识 矿图是矿山企业和相关管理部分对矿山地质测量图和其它矿用图的简称。它是采矿工业中必不可少的重要图纸，是地质、采矿和测量的信息库，没有这些信息，采矿工作就无法进行。 种类很多金属矿山开采中有矿区地形地质图、中段开拓图、采矿方法图等；煤矿开采中有煤层底板等高线图、工业广场平面图、开拓系统图、采掘工程平面图、通风系统图、排水系统图、水文地质图、井上下对照图，部分高瓦斯矿山还有瓦斯抽放系统图等。 矿山设计人员、管理人员和工程技术人员，为了正确的进行矿山设计与指挥生产，必须准确了解矿床的埋藏条件、矿物的质量和数量，采准生产情况，而矿图是获得这些信息的基本和首要途径。 第一节 矿图比例尺 比例尺（缩尺）矿区地面上的地物形状、位置以及矿床的地质构造、为生产服务的地下工程等信息要清楚准确地表示在矿图中，而矿图中不可能也没有必要将这些图形画成和实物一样大小，因此必须缩小多少倍才能进行绘图。这个缩小的程度叫做比例尺或缩尺。 表示方法分数，分子是1，分母是几十、几百或几千，例如11000、1/1000，分子表示图上的长度，分母表示实际长度，即绘图时的缩小倍数。（教材举例图1、图2、图3）。比例尺越大，图中的单位尺寸表示的实际尺寸越小。 有了比例尺，就可以准确地掌握图中尺寸和实际尺寸的关系。 例题在一张12000的图纸上量得某一巷道A、B两点间的长度是124.5mm，求A、B两点间巷道的实际水平长度 三棱比例尺（三棱尺、缩尺）图4专门用于简便迅速量图用的尺子，尺上刻度按一定的尺寸缩小，刻有六种比例。 三棱比例尺使用方法从尺上找出和图纸比例尺相同的一面进行度量，直接从尺上读出实际水平长度。不同时，采用大（或小）十倍、百倍的尺面去量，然后把度量的长度放大（或缩小）相同倍数即为实际长度。 常用比例尺1500；11000；12000；15000等，有时1200；1100；150等 例题在一张110000的图纸上用比例尺为11000的尺面量得某一巷道A、B两点间的长度是150.5m，则A、B两点间巷道的实际水平长度150.5*10150.5m。 14 第二节 矿图的主要投影方法 图5木箱立体图形象地在头脑中再现了物体的形状，但歪曲了物体的表面形状，很难表示物体的实际尺寸。 图6木箱三试图表示了木箱表面的原形与尺寸，但是没有立体感，读图相对复杂。 矿山图纸中，为便于设计和施工，各种图纸的画法都和图6一样，图形和实物相应部分成比例。所以说，看矿图过程中，头脑中立体概念的形成，是读图的难点。为解决这个问题，一方面，我们要学会绘制矿图的投影方法，另一方面，我们要在学习和实践中，通过看图多积累实践经验，多看多想，熟能生巧，逐步提高看图能力，这也是矿山工程技术人员从事工作的基本要求。 矿图的两种主要投影方法正投影和标高投影。 一、正投影 图7桌面叫投影面，光源叫投影中心，光线叫投影线。砖的投影随砖、灯和桌面的相对位置变化而变化。 图8投影中心处于无限远，投影线相互平行，并且和投影面垂直，这种投影叫正投影（平行直角投影），所得的投影图叫正投影图。 1.点、线、面的正投影 （1）点对投影面的关系总是一点，只有远近和高低的不同。 （2）直线与投影面的关系平行、垂直、斜交。 平行直线的正投影与实际长度一致，长度相等； 垂直正投影为一点，失去原来的形状； 斜交投影长度较实际直线短，直线越陡，正投影越短。数学关系如下式 投影规律（1）直线的正投影与直线等长，说明直线与投影面平行；（2）正投影是一点，说明直线和投影面是垂直关系；（3）正投影短于实际长度，可知直线与投影面斜交；（4）平行直线投影后仍旧平行；（5）直线经过投影后，直线上原来各线短之比与投影后对应线段之比相等。（教材2P17） （3）平面图形的正投影相交直线、平面曲线等。 图11中，弧形曲线、波浪形曲线在水平面上的正投影为同一直线，说明它们在同一竖直平面内。水平投影显示不出它们的形状，这样，我们采用竖直投影面，即与曲线所在平面平行的竖直面，该投影面上的投影与原曲线大小、形状完全一致，叫竖直面投影或垂直面投影。 各种不同的线条组成了不同的平面，它们的正投影是围成图形的轮廓线的正投影组成的，与投影面的相互位置不同，投影也不同。图12中的长方形分别表示了平行、垂直和斜交三种关系。 平行时正投影与实际平面的形状大小一致，圆仍旧是相等的圆，三角形仍旧是原来一样的三角形，正方形是等大的正方形，如此等等； 垂直时投影为一直线，失去平面形状； 斜交时正投影比实际平面小。数学关系如下式 这样，了解了平面图形的正投影，就可以确定平面图形的空间位置与形状。 绘图时，一般选用与平面图形平行的投影面，所得的正投影按比例显示了实物的真实尺寸。 正投影中，投影线与投影面的垂直关系、投影线间的平行关系不变，实物投影的不同与变化，说明了点、线、面与投影面的相互关系的变化。水平面投影图是正对着水平面由上而下投影得到的，垂直面投影图是对着竖直面由前向后得到的。 2.简单物体的正投影 从几个方向画出物体的一些平面或曲面的正投影图，就可以完整准确的表示出物体的形状和大小，这些投影图主要有三视图（三面图）、剖面图、剖视图，必要时还有右视图、后视图等。 （1）三视图 由前向后看，在正投影面上画出的正投影图叫正投影图，在水平投影面上画出的正投影图叫俯视图，在侧投影面上画出的正投影图叫侧视图。 注三视图不在一张图纸上，要标明是哪一种试图。 三视图的尺寸关系正、俯两图长对正，正、侧两图高对齐，侧、俯两图宽相等。 虚线表示在相应投影方向上看不见的棱线、轮廓线和边沿等。 （2）剖面图和剖视图 区别剖面图只画剖面形状和剖面所见内部构造，剖视图画上剖面形状和其余部分，兼有剖面图和试图的内容。 剖面线是绘制剖面图的基线。 上面介绍的是三试图、剖面图和剖视图的绘制与阅读的基本原则，实际运用中，由于各种工程设计标准和施工要求的不同，都有各自的特点和画法，矿图也不例外。实际应用中，要活学活用，把这些基本原则和现场实际结合起来，准确便捷地指导设计、施工和生产。 二、标高投影 一点相对于水平投影面的高度，称为此点的标高。正标高数越大，表示该点的位置越高；负标高数越大，表示该点标高越低。 标高投影采用水平面作为投影面，将空间物体垂直投影于水平面上，然后把物体各点的标高（高程）注于各点投影的旁边，用以说明各点高于或低于水平面的数值，这就叫标高投影。不仅可以表示直线的投影形状，而且可以表示直线的空间位置关系。 作图法求直线长度，图24。计算法公式 例题图25（可显示上下平巷的坡度） 后续第二章中将要学习的底板等高线就是用标高投影表示相应投影地区高低起伏的一种方法。 第三节 矿图的特点和习惯画法 矿业工程所研究的矿体和岩层以及巷道、硐室均在地面以下，我们不能直接看到它们的整体情况，这就决定了正投影和标高投影绘制的矿图不同于其它工程图。之所以这么说，是因为我们在设计、施工、生产过程中，随着对矿体勘探和揭露程度的加深，勘探和开采工程的进行，要对现有的表征矿体形态变化、各种地质显现和巷道布置的矿图不断进行修改和补充。 图27表示巷道系统的三面图。 图28（甲）根据水平投影绘制的俯视图，叫平面图，它包括两个中段巷道，又叫多中段平面图（或重叠图），但当矿体倾角较大时，沿脉巷道穿脉重叠，难以用图纸清晰显示巷道和矿体的情况，就要绘制单一中段平面图，图28（丙、丁）。 图28（乙）根据正投影绘制的正视图，投影面总是立在矿体的下盘并与矿体的平均走向平行。 实际应用中，由于穿脉巷道重叠较多，难以反映巷道布置情况，一般不画侧视图，而如切西瓜一样绘制剖面图，来反映矿山工程。 由此可见，平面图、剖面图和纵投影图，是成套矿图组成的基本图纸。 一、平面图 地位矿山生产过程中的主要图纸，绘制其它采矿图纸的基础。 坐标线、纵投影线和剖面线是绘图和看图的基准线。特点是在各中段投影图中位置不变。图30以它们为准则，可判断天井的竖直与否和矿体的倾向和倾角的大小。 图30中，由巷道所揭露的矿体边界画实线，根据矿体变化情况推定的边界画点线或虚线。 图31（下中段平面图）长条双线表示沿脉和穿脉平巷，巷道线表示从巷道底板算起高一米处的两帮轮廓，天井符号表示天井位置。中段平面图上的矿体宽度是水平厚度，比正厚度大。虚线表示计划中的设计巷道，实线表示表示已掘或完工的巷道。 图32为铁矿缓倾斜矿体多中段平面图，斜井开拓，包括三个中段采矿巷道和中段运输巷道。对上下中段巷道的相互关系和采场情况表示的比较清楚，但几个中段巷道不易分清。解决方法 1.各中段沿脉巷道标注有中段名称； 2.用不同颜色区分各中段巷道，上浅下深； 3.用不同线条表示； 4.用测点标高或交叉情况来表示，来区分巷道层次。 二、剖面图 图33剖面线即勘探线3，纵投影线的空间关系不同于图30；矿体边界是高于巷道底板一米处的矿体水平轮廓，揭露部位画视线，推断部位画虚线。 剖面图一般切到什么就画什么，但矿图则有所不同探采工程揭露的地质资料是绘图的依据，而绘好的剖面图又是布置采准巷道、进行巷道施工、检验巷道施工质量和效果的重要资料。因此，根据矿业工程的实际需要，一般剖面附近的采准巷道也要绘制。 图34图31（10米水平）和对应上中段平面图（50米水平）绘制，绘图基点，X600与y1500与13、14剖面线的交点。 图35预想平面图的绘制，由剖面图到平面图。 三、纵投影图 绘图时，将巷道轮廓点和矿体边界点投到纵投影线上，再以纵投影线为基线，将其上各投影点，用绘剖面图的方法转绘到纵投影图上。 步骤 1.在纵投影图中以中段标高绘制中段水平线和以勘探线间距绘出竖线，这些线为基线，纵投影线和勘探线交点为绘图基点；（图36乙） 2.中段平面图中绘制巷道轮廓点和矿体边界点在纵投影线上的投影；（图36甲） 3.将各投影点转绘到各对应水平线上，根据测点标高、巷道高度绘制各条巷道，纵投影图即告完成。（图36丙） 注两种图中剖面线有所不同，一为水平线，剖面和水平投影面的交线，一为竖直线，剖面和纵投影面的交线。 图37解释。 纵投影图主要用于补充中段平面图的不足，在垂直方向上说明上下中段巷道布置、矿体边界及采场情况。上下表示中段高度，左右表示沿脉巷道、矿体和矿块的长度。急倾斜矿体中，主要图纸采掘现状、计划开拓和回采三级矿量图纸均采用纵投影图。 当一条矿体布置有两条以上沿脉巷道时，图中只画主要沿脉运输巷道和相通的穿脉巷道；多条矿体时，每条矿体单独绘制；上下天井的习惯画法，上口封闭，下口断开。 第四节 矿图坐标方格网 矿图进行绘制首先要在图上确定特征点，如地形测量中要确定房屋的拐角点、道路的交叉点、河流的拐弯点，井下矿脉或地质构造的观测点，硐室的轮廓点等。而这些点位要通过具体的坐标来确定。 电影院和娱乐场所要通过排号和座号来确定，即用纵横两个数字指定位置。矿图坐标方格网即是用纵横两个数字定点的坐标网。 一、平面坐标 我们在初中地理和地质学课程中学过地理坐标的知识，在此，我们简单回顾一下。 地球按照经线和纬线构成经纬网，相应引申出经圈和纬圈。通过英国格林威治天文台的真子午面叫首子午面，其经线叫首子午线，它是世界上供认的经度起算点，经度为零。东边叫东经，西边叫西经。纬度由赤道算起，北边叫北纬，南边叫南纬。 横坐标由首子午线算起，采用高斯投影的方法，每隔6分投影带展成平面，每带的中央子午线投影线即为坐标轴，向东为正，向西为负，为避免出现负数，常把坐标轴西移500公里（经差3的弧长为300多公里，取整数500公里）。有时图中为了将不同投影带相同坐标的点加以区分，即矿图区域跨投影带，要加投影带的编号。 纵坐标自赤道算起，向南为负，向北为正。我国位于北半球，纵坐标均为正。 例题某点位于46带中央子午线以西128公里，那么该点的横坐标是46（500-128），也就是46372公里，若在子午线以东128公里，则该点的横坐标为46500128，也就是46628公里，坐标以米为单位表示。 图38中矿图方格网没有带号，说明区域没跨带。 二、标高 黄海平均海水面为标高零点，确定点的标高。 由平面坐标，标高，就可以确定一点的立体坐标。图38中1点假定标高为-47米，则该点的立体坐标为 利用坐标系统，就可以将图中点坐标与该点的实际位置一一对应起来。 三、方位角 采用平面直角坐标系中的纵轴，即中央子午线投影作为推算方位角的起始方向，由北顺时针推算直线的方位，即为坐标方位角，简称方位角。 方格网一边与东西方向一致，一边与南北方向一致，利用方格网还可以说明巷道和矿体的分布方向等。图39。 磁针在某点静止时所指的南北方向线，叫磁子午线，由它推算的方位角叫磁方位角。 两个方位角相差的角度即磁子午线与真子午线的夹角，各地并不一致，各矿矿图下面注有这一偏角值。 图中坐标标注原则字头对着坐标增大方向。 有时，为了便于设计和施工，假定井筒中心为坐标原点，井筒十字中心线为坐标轴，靠矿区统一坐标系统标明井筒中心位置和十字中心线方向。 各中段平面图中的网格线是同一平面坐标系统，图42、图44，比例尺相同，可对齐方格网重叠读图。在图42三中段平面图中确定天井位置后，绘制以有巷道到天井口的最短巷道，定出掘进时的巷道中线方位角和巷道长度。 第五节 看图注意事项 一、看清图名 矿图的图名说明矿图的地名、主要内容和图纸种类，看图时，首先要看清图名，查找是否是所需要的图纸。 如矿开拓系统图，矿通风系统图，矿采掘工程图。 二、图幅和编号 矿区井上下的范围很大，不可能也没有必要用较大的比例尺将整个矿区包括在一张图纸中。因此，必须将矿区划分为多个大小相等的区域，分别绘制多幅图纸。 目前图幅的大小有统一规定，但矿图的编号还不统一。 图45首先划分为甲、乙、丙、丁四区，竖向用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ编号，横向用1、2、3、4编号，画斜线的图幅，编号为甲Ⅱ3。每幅图下还有一接图表，以说明该图的位置及编号。 煤矿12000和15000比例尺图幅编号规定425250483 1.图幅所在地带的中央子午线的经度； 2.以公里表示的图廓西南点的坐标（纵座标横坐标）。 煤矿11000和1500图幅编号为12000图幅编号和本图幅在12000图幅中的编号组成，例如425250483Ⅳ 问题上面所谈的图幅划分和编号对于地面测量图纸是可行的，但实践表明，这种分幅方法对矿井测量图纸是不甚适宜的。矿体的走向、地质构造的方位以及采区的布置不可能按照图幅的正南正北划分，有的采区要分散在几张图幅上，有的图幅只用一角，既浪费又不方便和协调。目前，我国多数矿井，特别是煤矿根据采区大小制定图幅尺寸，根据煤层分布和采区布置进行分幅和编号。 三、看比例尺 图中一般注有比例尺，不是在图名附近，就是在图纸右下角的图记（图签、责任表）中。有了比例尺，就可以了解图中的范围大小，矿体的宽窄和巷道的长短、各采掘工程的远近等。 没注明，可根据坐标方格网的座标数字定出图的比例尺。图45中方格线的图中长度与坐标差之比即为矿图比例尺 四、识别图的方向 图上一般都有指北线，表示图的方向，借以了解矿体、地质构造及采掘工程的方位。 没有，可根据坐标东大西小、北大南小的规律判定，两个增大的方向一个向上，一个向右，即可判定上北右东。图47、图48。 五、识别图例 矿图需要用一套形象、简明、易画的图例来表示巷道、矿体、地质构造、主要边界等对象，分比例尺符号（实际轮廓按比例尺绘制）、非比例尺符号（轮廓较小但很重要）和说明标记（对符号的说明和补充）三种。井下巷道和采区轮廓要安比例绘制，井下测点则用非比例尺符号，井筒、巷道、钻孔要标记名称、标高等。 一般矿图中都附有主要图例，但各种图纸有一般习惯，有些常用图例有时不附，这就需要记住一些常用图例，以提高看图和用图能力。 六、基线关系 平面图中有坐标线、勘探线和剖面线、纵投影线等基线，剖面图和纵投影图中有竖线、标高水平线等基线，弄清这些基线的关系，是读图的前提。 这些基线间的相互关系前面已分别介绍，下面总结一下 1.平面图中基线的位置和方向不变，根据这些可判定矿图其他对象的相互位置，方位，产状等。 看剖面图和纵影图时，应该找到平面图中对应的勘探线和纵剖面线。 2.从图名中找到平面图上同名勘探线位置，多张剖面图立在平面图上，矿体和巷道的形状和空间位置关系就逐步清晰了。 3.牢记线对线、点对点以及纵投影面与水平面的相互关系。