地质罗盘的使用方法.doc

地质罗盘的使用

地质罗盘仪是进行野外地质工作必不可少的一种工具。借助它可以定出方向，观察点的所在位置，测出任何一个观察面的空间位置(如岩层层面、褶皱轴面、断层面、节理面……等构造面的空间位置)，以及测定火成岩的各种构造要素，矿体的产状等。因此必须学会使用地质罗盘仪。
一、地质罗盘的结构：

地质罗盘式样很多，但结构基本是一致的，我们常用的是圆盆式地质罗盘仪。由磁针、刻度盘、测斜仪、瞄准觇板、水准器等几部分安装在一铜、铝或木制的圆盆内组成。
（一）磁针——一般为中间宽两边尖的菱形钢针，按装在底盘中央的顶针上，可自由转动，不用时应旋紧制动螺丝，将磁针抬起压在盖玻璃上避免磁针帽与项针尖的碰撞，以保护顶针尖，延长罗盘使用时间。在进行测量时放松固动螺丝，使磁针自由摆动，最后静止时磁针的指向就是磁针子午线方向。由于我国位于北半球磁针两端所受磁力不等，使磁针失去平衡。为了使磁针保持平衡常在磁针南端绕上几圈铜丝，用此也便于区分磁针的南北两端。
（二）水平刻度盘---水平刻度盘的刻度是采用这样的标示方式：从零度开始按逆时针方向每10度一记，连续刻至360度，o度和180度分别为N和S，90度和270度分别为E和W，利用它可以直接测得地面两点间直线的磁方位角。
（三）竖直刻度盘----专用来读倾角和坡角读数，以E或W位置为0度，以S或N为90度，每隔10度标记相应数字。
（四）悬锥---是测斜器的重要组成部分，悬挂在磁针的轴下方，通过底盘处的觇板手可使悬锥转动，悬锥中央的尖端所指刻度即为倾角或坡角的度数。
（五）水准器---通常有两个，分别装在圆形玻璃管中，圆形水准器固定在底盘上，长形水准器固定在测斜仪上。
（六）瞄准器——包括接物和接目觇板，反光镜中间有细线，下部有透明小孔，使眼睛，细线，目的物三者成一线，作瞄准之用。
二、地质罗盘的使用方法
在使用前必须进行磁偏角的校正。
因为地磁的南、北两极与地理上的南北两极位置不完全相符，即磁子午线与地理子午线不相重合，地球上任一点的磁北方向与该点的正北方向不一致，这两方向间的夹角叫磁偏角。
地球上某点磁针北端偏于正北方向的东边叫做东偏，偏于西边称西偏。东偏为(+)西偏为(-)。
地球上各地的磁偏角都按期计算，公布以备查用。若某点的磁偏角已知，则一测线的磁方位角A磁和正北方位角A的关系为A等于A磁加减磁偏角。应用这一原理可进行磁偏角的校正，校正时可旋动罗盘的刻度螺旋，使水平刻度盘向左或向右转动，(磁偏角东偏则向右，西偏则向左)，使罗盘底盘南北刻度线与水平刻度盘0--180度连线间夹角等于磁偏角。经校正后测量时的读数就为真方位角。
（二）目的物方位的测量
是测定目的物与测者间的相对位置关系，也就是测定目的物的方位角(方位角是指从子午线顺时针方向到该测线的夹角)。
测量时放松制动螺丝，使对物觇板指向测物，即使罗盘北端对着目的物，南端靠着自己，进行瞄准，使目的物，对物觇板小孔，盖玻璃上的细丝，对目觇板小孔等连在一直线上，同时使底盘水准器水泡居中，待磁针静止时指北针所指度数即为所测目的物之方位角。(若指针一时静止不了，可读磁针摆动时最小度数的二分之一处，测量其它要素读数时亦同样)。
若用测量的对物觇板对着测者(此时罗盘南端对着目的物)进行瞄准时，指北针读数表示测者位于测物的什么方向，此时指南针所示读数才是目的物位于测者什么方向，与前者比较这是因为两次用罗盘瞄准测物时罗盘之南、北两端正好颠倒，故影响测物与测者的相对位置。
为了避免时而读指北针，时而读指南针，产生混淆，放应以对物觇板指着所求方向恒读指北针，此时所得读数即所求测物之方位角。
（三）岩层产状要素的测量
岩层的空间位置决定于其产状要素，岩层产状要素包括岩层的走向、倾向和倾角。测量岩层产状是野外地质工作的最基本的工作方法之一，必须熟练掌握。
1.岩层走向的测定
岩层走向是岩层层面与水平面交线的方向也就是岩层任一高度上水平线的延伸方向。
测量时将罗盘长边与层面紧贴，然后转动罗盘，使底盘水准器的水泡居中，读出指针所指刻度即为岩层之走向。
因为走向是代表一条直线的方向，它可以两边延伸，指南针或指北针所读数正是该直线之两端延伸方向，如NE30度与SW210度均可代表该岩层之走向。
2.岩层倾向的测定

图4—1—2岩层产状及其测量方法
岩层倾向——是指岩层向下最大倾斜方向线在水平面上的投影，恒与岩层走向垂直。
测量时，将罗盘北端或接物觇板指向倾斜方向，罗盘南端紧靠着层面并转动罗盘，使底盘水准器水泡居中，读指北针所指刻度即为岩层的倾向。
假若在岩层顶面上进行测量有因难，也可以在岩层底面上测量仍用对物觇板指向岩层倾斜方向，罗盘北端紧靠底面，读指北针即可，假若测量底面时读指北针受障碍时，则用罗盘南端紧靠岩层底面，读指南针亦可。
3．岩层倾角的测定
岩层倾角是岩层层面与假想水平面间的最大夹角，即真倾角，它是沿着岩层的真倾斜方向测量得到的，沿其它方向所测得的倾角是视倾角。视倾角恒小于真倾角，也就是说岩层层面上的真倾斜线与水平面的夹角为真倾角，层面上视倾斜线与水平面之夹角为视倾角。野外分辨层面之真倾斜方向甚为重要它恒与走向垂直，此外可用小石于使之在层面上滚动或滴水使之在层面上流动，此滚动或流动之方向即为层面之真倾斜方向。
测量时将罗盘直立，并以长边靠着岩层的真倾斜线，沿着层面左右移动罗盘，并用中指搬动罗盘底部之活动扳手，使测斜水准器水泡居中，读出悬锥中尖所指最大读数，即为岩层之真倾角。
岩层产状的记录方式通常采用下面的方式：
既方位角记录方式，如果测量出某一岩层走向为3100，倾向为2200，倾角350，则记录为NW3100／SW∠350或3100／SW∠350或2200∠350。
野外测量岩层产状时需要在岩层露头测量，不能在转石(滚石)上测量，因此要区分露头和滚石。区别露头和滚石，主要是多观察和追索并要善于判断。
测量岩层面的产状时，如果岩层凹凸不平，可把记录本平放在岩层上当作层面以便进行测量。

矿山挂罗盘仪测量

一、角度测量
矿山罗盘仪包括挂罗盘仪和测斜仪两部分。
1、挂罗盘仪主要由罗盘盒、罗盘框和磁针三部分组成。罗盘盒底部有四个拉丁字母E、S、W、N，分别代表东、南、西、北方向，N正对分度圈上的O°（或360°），S正对180°，E正对90°，W正对270°。
磁针在自由状态下永远一端指北，一端指南。为了便于分别南北极，磁针北端涂上蓝色，为了使磁针保持平衡，在南端绕上一些细铜丝。

使用矿山罗盘仪进行测量的操作步骤如下：
（1）在井巷前后两帮支柱上打一小钉，用细麻绳拴在两个小钉上，前后两点距离一般不超过20米；
（2）把罗盘仪挂在绳上，上面的零度（N或北）应朝前进方向；
（3）等磁针稳定后，读出北针指的度数就是测线的磁方位角。
关于磁偏角
罗盘仪测量，主要是根据磁针指出的磁子午线为标准方向来进行。由于磁针受着多方面的影响，指出的南北方向是存在着偏斜的，且不同地区偏斜值不同。为了获得比较准确的结果，测量前应当先测定磁针的偏斜值即磁偏角。测定时，先在地面上固定两个标志，精密地测量出这两点的坐标方位角，把这两点连成的直线叫定向线。以定向线为标准求出罗盘仪的磁偏角。有时可以用经纬仪导线的一边来定向，也可以根据有关资料查得本地区的磁偏角，但必须在每一个实测的读数中减去偏斜值，才能得出坐标方位角。
二、高差测量
测斜仪
测斜仪是测量倾斜角度的简单仪器，由半圆形的扁环和小垂球组成，从扁环圆心处的小孔悬挂小垂球，半圆形边上刻着度数，中央是0°，分向两头增大到90°为止。用测斜仪测量直线倾斜角的时候，先在前后两点上拴一根细绳，将测斜仪挂在绳上。这时，测斜仪上的小垂球沿铅垂方向下垂，垂球线切着测斜仪边缘上的度数，就是这一直线的倾斜角度，如测量方向是上坡，倾斜角为仰角，下坡则为俯角。记录时测量数据时，通常用δ代表倾斜角，用符号“+”代表仰角，用符号“-”代表俯角。

三、巷道测量：
煤矿小范围的巷道和回采工作面测量，可以使用矿山罗盘仪。矿山罗盘仪测量同其它测量一样，先作外业，后作内业。外业分导线测量和碎部测量两个步骤。下表说这种测量中多项工作的主要内容和相互关系：

（1）、碎部导线测量：碎部导线测量的目的，是在巷道和回采工作面建立控制点，控制巷道和回采工作面的平面位置和高程，然后根据导线点测绘巷道和回采工作面平面图。下面分述碎部导线测的的方法。
导线测量工作分为选点、测定方位、量距和记录四项：
①、选点：在巷道两帮适当位置选定点，用桩或铁钉等作为标志，写明点号。为了便于悬挂仪器，导线采用对角线的形式，左帮选一点，右帮选一点。前后两点间必须畅通无阻，距离不要大于20米。导线的第一点必须是井下的高级控制点，如果井巷中有经纬仪导线点，必须与它相连接。
②、测定方位：用挂罗盘仪测量导线边的磁方位角时，先用细线绳拴在前后两点的铁钉上，挂好仪器，使仪器0°指向线路的前进方向。等磁针静止后，从磁针北端读出测线的磁方位角值。一般应在绳的两端各测一次，取其平均值。
③、量距：两个测量点间的距离，通常用皮尺丈量，量到厘米为止。距离也应当丈量两次，取其平均值。
④、坡度（高程）测量：用测斜仪测坡度时，先在前后两点拴紧细绳，把测斜仪分别挂在绳的两端1／3处各测一次，读出倾斜角度，取其平均值，当场记录在测量记录表倾角栏内。
⑤、量点高：用钢尺测量测点小钉（桩）到煤层（或巷道）底板的垂高。
⑥、记录：按测量记录表的格式当场把实测数据详细记录下来。

挂罗盘导线测量测量记录计算表
煤矿名称：
测量地点：
测量日期： 年 月 日 施仪： 记录：
测站号
测点号
导线边长(米）
磁方位角
θ(°)
倾斜角
δ（°）
点高(米)
点位
方位角
（°）
平距
(米)
高差
(米)
高程
(米)
备注和草图

(2)、碎部测量：碎部测量是根据井下控制点、测量巷道的特征点、地质构造特征点、取样点、钻孔位置点、井下各种固定设备和硐室位置点等。根据这些资料，可以绘制出井下巷道图 和其它有关的图纸。碎部测量可以同导线侧量同时进行。进行碎部测量前，应当先绘出草图，把各个特征点编号，然后根据导线点逐一测量，把测量资料当场记录下来。
(3)外业资料整理。
①、外业测定方位，量距记录应详细当场校核。《煤矿测量试行规程》有关规定：磁方位角应用挂罗盘在导线边的两端观测，两端测得磁方位角的差值，不得超过1度；“碎部导线的边长可用钢尺或检查过的皮尺丈量两次，读数可取至厘米，同一边长两次丈量结果的差值不得超过边长的1／200。”
②、碎部导线边大都倾斜的，丈量得到的长度也是倾斜长度。在绘制平面图以前，必须把倾斜长度换算成水平长度。
③、计算高程：标高程的计算，可分两步进行。第一步根据斜长和倾斜角计算高差，第二步根据已知点的高程和求得的高差及测点点高计算测点的高程。
(4)、展绘碎部导线：罗盘仪测量成果，通常不计算坐标，直接利用量角器和三棱尺按测量成果进行展绘。下面介绍这种展绘的方法。假设某一工作面的罗盘仪导线测量外业资料已经校核，可按下列程序进行展绘：
①、通过起点作一条子午线，子午线是根据图纸上方格网的纵线，用三角板推平行线的方法求得；
②、把量角器的圆心对准起点，使量角器的直径同过起始点的子午线重合；
③、根据实测成果，在量角器上找出第一点方位角的度数，用铅笔在图纸上轻刺—点并同起点连成直线，这一直线就是导线第一点在图纸上的方向；
④、根据实测平距按图纸的比例尺缩小，从起点量出第一点在图上位置，然后以第一点作起点展会第二点，依此类推，直至展完全部测点。
(5)、展绘碎部点和成图：导线点展绘后，只有一幅导线网图，还看不出地物形状，还须根据碎部测量草图，和测点位置绘出巷道。按上述方法展绘地物点，最后按草图上的地物形状连线成图。
（6）、挂罗盘仪测量时，应注意事项：
①、应远离铁器，电缆等磁性等物质。
②、挂线以后，要用手试拉绳是否牢固，避免打坏仪器。
③、仪器挂好后，要用手在下方保护，以防线绳万一折断，造成事故。
④、悬挂仪器时，一定要将0°朝向前进方向。读角时，必须认准磁针的北端。
⑤、挂线后，可以先测倾斜角，读角的时候，必须搞清仰角、俯角。
⑥、测量完毕后，应把磁针固定起来，以免震动，失去磁性，减低灵敏度。