矿山测量(卷名：固体地球物理学 测绘学 空间科学)
mine survey
在矿山建设和开采过程中，为获得各种矿图和解决各种几何问题所进行的测绘工作。主要内容有矿区地形图测绘、施工测量、地表移动观测和矿体几何图绘制等。
矿区地形图测绘 先在矿区地表建立三、四等三角网和水准网，作为测图的平面控制和高程控制，然后测绘比例尺为1:500～1:5000的地形图。对于露天矿，常采用短边三角网、三角锁或导线网作为平面控制，并据此测绘采掘工程图。
矿山施工测量 矿山建设和开采中各种工程施工阶段所进行的测量工作。主要包括地面土建工程测量、井下测量、竖井联系测量及贯通测量。
地面土建工程测量 开掘井筒时，应在井口地表埋设井筒十字中心线桩，测设井筒中心吊锤线，或安置激光垂线仪作为掘进和砌壁的依据。此外，还要进行提升设备安装的测量及地面各建筑物和路线的放样。
井下测量 井下巷道掘进时，施测不同等级的导线作为井下测量控制网。导线点一般设在顶板上，并兼作水准点。在导线测量和高程测量的基础上，计算放样元素，测设指示巷道掘进的中线和腰线，或安置激光指向仪指示掘进方向。巷道内水准点的高程，在平巷中用水准测量方法测定，在倾斜巷道中用三角高程测量方法测定。当巷道开掘到一定长度后，以导线边为基准，每隔一定间距量出巷道轮廓点到导线边的垂线长度，绘制巷道平面图。为了计算产量，还要在回采工作面用低精度导线或挂罗盘导线测设和测定采准巷道及采场轮廓。对金属矿还要进行测设和测定深炮孔等工作。
竖井联系测量 通过竖井将地面和地下控制网联系在同一坐标系统和高程系统中的测量工作。包括平面联系测量和高程联系测量两部分，前者称为竖井定向测量，后者称为竖井高程传递。目的是为了解决井上、井下相互关系的各种问题。
①竖井定向测量
通过竖井向地下传递坐标与方向的测量工作。通常采用一井或两井定向。一井定向是，在井筒中自由悬挂两根吊锤线A、B（图1），它代表一铅垂面，面上的任一条直线都具有相同的方位角，然后通过近井点C和C′用经纬仪以联系三角形法将地面已知点D和井下导线点D′分别与吊锤线进行联测，通过计算求得井下导线起始边D′E′的方位角和起始点 D′的坐标。当两个竖井之间有巷道相通时，应采用两井定向法。即在两竖井中各挂一根吊锤线，在地面测定两吊锤线的平面坐标，在井下用导线在两吊锤线间进行联测，通过计算求出井下导线点的坐标和导线边的方位角。两井定向的精度比一井定向高。但是一井定向和两井定向都要占用井筒，操作费时费力，当井筒深、井内风速大时，难于达到要求的精度。因此多采用陀螺经纬仪定向。陀螺经纬仪是经纬仪和陀螺仪结合为一体的定向仪器（见彩图）。陀螺实质上是一个绕其质量对称的超高速旋转的匀质转子。三自由度陀螺仪，在没有外力矩作用的情况下，旋转轴具有保持恒定方向的特性（定轴性）。悬挂陀螺在地球自转的影响下，陀螺轴与子午面会发生相对运动，在重力的作用下，陀螺旋转轴向子午面方向运动（进动性）。当陀螺轴运动到子午面后，由于惯性，陀螺轴继续摆动，以致偏过子午线方向，这样陀螺轴就会向着测站天文子午面两侧作往复摆动的简谐运动。通过对陀螺轴摆动的观测，可以确定真北方向。陀螺经纬仪的定向精度，按一次定向中误差来分，有 ±5″以下，±(5″～30″)和±(30″～2′)三等。此外，还有自动跟踪观测及自动数字显示的陀螺经纬仪。用陀螺经纬仪定向的方法是：在一条已知真方位角Ao的CD边上测定陀螺方位角Aó，求出仪器常数Δ=Ao-Aó。在待定向的C′D′边上测定该边的陀螺方位角A′，计算待定向边的真方位角A=A′+Δ，即A=Ao+(A′-Aó)（图2）。
要求待定向边的坐标方位角 α，必须顾及两地的子午线收敛角，这时
α =αo+(A′-Aó)+γo-γ，式中α0为已知边CD 的坐标方位角，γo和γ分别为C和C′两地的子午线收敛角。
用陀螺经纬仪进行定向，可以提高地下导线测量的精度。
②竖井高程传递 通过竖井将地面控制点的高程传递到井下的测量工作（图3）。通常采用长钢尺法或长钢丝法进行。长钢尺法是在井筒中悬挂长钢尺，用两台水准仪分别在地面和井下照准竖立在水准点A、B上的水准尺，读取尺上读数ɑ、b，同时照准长钢尺，读取读数m和n，从而由地面已知点A的高程算出井下水准点B的高程。
贯通测量 为确保掘进的巷道或井筒按设计要求准确衔接而进行的测量工作。图4 为某中央回风上山的贯通示意图。首先通过平巷、斜巷、竖井和地表联测两端点的平面位置和高程，计算出上山应该掘进的方向和坡度，并在实地进行放样。为了使测量误差不超过允许值范围，必须求得所用测量方法的精度指标，通过贯通误差预计，确定经济合理的测量方案。
地表移动观测 为研究由于地下开采而产生的岩层和地表移动规律所进行的观测工作。矿体采出后，上覆岩层和地表产生沉降，在地表形成洼地，称为移动盆地。地表移动观测的主要内容有：①在采区地表沿矿体走向和倾向埋设由测点组成的观测线，在移动过程中定期测量各点的高程和平面位置，从而计算出地表的下沉、水平移动、倾斜变形值、曲率和水平变形值，并绘制相应的曲线，求出各种移动参数。通过不同地质采矿条件的大量观测，可掌握地表移动变形的大小和分布规律。在建筑物、铁路和水体下开采，可根据上述规律，在开采前预计出地表将产生的变形大小，为合理开采提供可靠数据。②向岩层内部打深钻孔设点，以观测岩层内部的移动。③观测建筑物、铁路路基的移动和变形。④监测露天矿边坡的稳定性。
矿体几何图绘制 在矿体、岩层和结构面内测定表征形状和物理化学性质的各种标志值，将所得数据进行数理统计分析，并用点和注记精确地描绘在图上，再用符合实际的内插、外推法，以等值线描绘出该标志值在整个平面和空间范围内的变化规律。这种图称为矿体几何图。表示形态的为构造图，表示矿石品质的为性质几何图等。
参考书目
中国矿业学院测量教研室编：《矿山测量学》，上、下册，煤炭工业出版社，北京，1979。