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井下测量论文

湖南安全技术职业学院

设计（论文）题目：

浅谈井下测量的基本工作

学生姓名：

伍文超

专业班级：

测绘0902

指导老师：

李才甫

系主任：

甘孝君

评阅人：

2012年5月

摘要

矿山测量是矿山建设与生产时期全部测量工作的总称。

由于矿山测量工作涉及地面和井下，不仅要为矿山生产建设服务，而且更要为安全生产提供信息。

如何合理利用有限的矿山资源和保障安全生产，需要我们测量工作者对矿山测量研究的对象和任务，及其在矿山测量组织与施工上需要花大量的时间来探讨与研究。

关键词：

矿山井下测量、巷道中线、巷道腰线、贯通测量

目录

第一章矿山测量概况…………………………………………………

第二章井下测量主要工作…………………………………………

2.1井下测量工作简介……………………………………………………

2.2井下全站仪导线测量……………………………………………………

2.3巷道中线的标定及延伸巷道中线的标定………………………………

2.4巷道腰线的标定与延伸…………………………………………………

2.5井下贯通测量……………………………………………………………

第三章井下测量中遇到的问题及解决办法……………

结论…………………………………………………………………………

致谢…………………………………………………………………………

参考文献…………………………………………………………………………

引言

由于矿山测量研究的对象和任务是对于矿山的井筒、巷道、采场、工作面、台阶、剖面等的定位与描述。

因此，它与地形测量相比，在测量对象、工作条件以及精度分布等方面具有不同的特点。

井下测量的工作主要是负责巷道施工的据进工程、开拓工程和贯通工程等等。

在井巷开拓和采矿工程设计时，对巷道的起点、终点、方向、坡度、断面规格等几何要素，都有明确的规定和要求。

巷道施工时的测量工作，就是根据设计要求，将其标定在实地上，其中主要的测量工作就是给出巷道的中线和腰线。

中线是巷道在水平面内的方向线，通常标设在巷道顶板上，用于指示巷道的掘进方向。

巷道腰线是巷道在竖直面内的方向线，标设在巷道帮上，用于控制巷道掘进时的坡度。

同一矿井的腰线高于轨面设计高程应为一个定值，例如1m或1．5m。

巷道施工测量是生产矿井的日常测量工作，它是在井下平面控制测量和高程控制测量的基础上进行的，而且直接与生产联系。

所以在施工测量之前，应该认真、仔细审阅设计图纸，了解巷道的性质和用途，弄清新老巷道的几何关系，以及设计巷道周围的地质条件，水、采空区等情况。

必要时，应该用解析法或图解法检查设计要素；然后才能到现场进行标定。

在巷道掘进过程中，应及时给出中、腰线，随时检查并填绘矿图。

巷道施工测量直接关系着采矿工程的质量，关系到施工人员及矿井的安全，矿山测量人员必须认真、及时、细心地配合施工部门进行工作。

论文中指出了井下矿山测量测量工作的特点及工作策略为使测量技术人员适应井下矿山测量工作其不同第一章矿山测量的概况

矿山测量是矿山建设与生产时期全部测量工作的总称。

由于矿山测量工作涉及地面和井下，不仅要为矿山生产建设服务，而且更要为安全生产提供信息。

如何合理利用有限的矿山资源和保障安全生产，需要我们测量工作者对矿山测量研究的对象和任务，及其在矿山测量组织与施工上需要花大量的时间来探讨与研究。

由于矿山测量研究的对象和任务是对于矿山的井筒、巷道、采掘、工作面、台阶、剖面等的定位与描述。

因此，它与地形测量相比，在测量对象、工作条件以及精度分布等方面具有不同的特点。

矿山测量的对象与地形测量的对象在实质上并无区别，因为都是解决点位的问题。

但是，地形测量的对象具有一定的相对稳定性，而矿山测量的对象则在时间与空间上是不断变化的，测量工作必然受到时间与空间的限制。

因此要求矿山测量工作必须跟随采矿工程的发展而进行。

井下测量的空间是各种巷道与采掘场所，由于巷道狭窄，加之各种管道、车辆乃至行人、风流等都在其中通过或活动。

因此，必然对测量工作产生干扰或阻碍。

此外还有照明条件差，通视困难，因此要求在井下测量时，应尽量避开行人、车辆和管道，采用专门的照明设备和特殊的仪器工具，使之适应这样的工作条件。

甚至需要暂时停产，否则就无法工作。

地面测量，由于空间开阔，可以根据测量工作的原则，进行一次全面布设控制网并进行统一平差。

这样，测区各控制点的精度是基本相同的，同一比例尺图的精度分布也是均匀的。

而在井下测量，只能随着采掘工程的进展，从无到有，从小到大，逐渐延伸；所以测量精度的分布就不均匀。

矿山测量的主要任务是：

（1）建立矿区地面控制网和测绘l／500～l／5000的地形图；

（2）进行矿区地面与并下备种工程的施工测量和验收测量；

（3）测绘和编制各种采掘工程图和矿山专用图，以及矿体几何图（平、剖面图）；

（4）进行岩层与地表移动的观测及研究，为留设保护矿柱和安全开采提供资料；

（5）参加采矿计划的编制，并对资源利用及生产情况进行检查和监督。

第二章井下测量主要工作

2.1井下测量工作简介

井下测量的工作主要是负责巷道施工的据进工程、开拓工程和贯通工程等等。

在井巷开拓和采矿工程设计时，对巷道的起点、终点、方向、坡度、断面规格等几何要素，都有明确的规定和要求。

巷道施工时的测量工作，就是根据设计要求，将其标定在实地上，其中主要的测量工作就是给出巷道的中线和腰线。

中线是巷道在水平面内的方向线，通常标设在巷道顶板上，用于指示巷道的掘进方向。

巷道腰线是巷道在竖直面内的方向线，标设在巷道两帮上，用于控制巷道掘进时的坡度。

同一矿井的腰线高于轨面设计高程应为一个定值，例如我公司井下三采区轨道、胶带、回风巷腰线距底板（轨面）1.4m。

巷道施工测量是生产矿井的日常测量工作，它是在井下平面控制测量和高程控制测量的基础上进行的，而且直接与生产（建设）联系。

所以在施工测量之前，应该认真、仔细审阅设计图纸，了解巷道的性质和用途，弄清新老巷道的几何关系，以及设计巷道周围的地质条件，水、采空区等情况。

必要时，应该用解析法或图解法检查设计要素；然后才能到现场进行标定。

在巷道掘进过程中，应及时给出中、腰线，随时检查并填绘矿图。

巷道施工测量直接关系着采矿工程的质量，关系到施工人员及矿井的安全，矿山测量人员必须认真、及时、细心地配合施工部门进行工作。

本人自从事矿山测量工作以来结合实践经验总结了以下几点最常用、最基本的标定巷道中线和腰线的方法和步骤：

2.2井下全站仪导线测量

1、选点和设点

井下导线点一般设在巷道的顶板上。

选点时至少两人,在选定的点位上用矿灯或电筒目测,确认通视良好后即用我们准备好的钉子、水泥做出标志并用油漆或粉笔写出编号.在巷道交叉口和转弯处必须设点，导线边长一般为30～70m为宜.导线点设置在便于安置仪器的地方点位设置应牢固，以免井下放炮震动掉落。

2、方法和施工

矿井下以往主要是使用经纬仪测角、钢尺量边来进　行导线测量。

随着先进测量仪器的出现测量工作也发生　了很大的变化。

目前全站仪在地面测量工作中已得到了广泛的应用但在井下测量中由于受井下条件的影响其　应用受到了一定的限制。

　井下测量的特点　

井下测量受环境的影响与地面测量有很多不同之处其主要特点是：

（1）井下测量的主要对象是巷道其主要任务是确定巷道、硐室及回采工作面的平面位置与高程为煤矿建设与生产提供数据与图纸资料；　

（2）井下巷道测量的方式主要是导线测量导线的布设形式一般有闭合导线、符合导线和支导线三种但井下巷道施工测量中一般以支导线为主当巷道贯通以后进行联测时才可布设闭合导线或符合导线；　

（3）在巷道测量中工作环境黑暗、潮湿、视野狭窄行人、车辆较多巷道内又有各种管线障碍这些因素都会对测量工作带来一定的影响；　

（4）井下巷道测量对精度要求很高在井下平面控制测量及井下巷道贯通测量中导线测量精度的高低将对确定新老巷道及采空区之问的关系、巷道的贯通等产生直接影响在煤矿的安全生产及抢险救灾工作中也起着重要作用；　

（5）井下导线测量方法一般采用“后前前后”的测量方法导线点一般都布设在巷道顶板上对点号吊挂线绳进行对中测量。

导线测量所用到的工具是：

仪器是莱卡全站仪，脚架、对讲机、棱镜、3米的钢卷尺、油漆、手电筒。

根据所给的已知坐标，高程开始导线测量，采用全站仪进行测角和量边。

每次建立新导线点时，都必须检测前一个“旧点”确认没有发生位移后，才可以发展新点。

将全站仪安置在起始点（如B点），挂上垂球线，然后进行点上对中和整平并量取仪器高（从顶板测点往下量至仪器横轴中心）并初始化设置各参数。

分别将后视点，前视点挂上棱镜，量取觇标高（从顶板测点往下量至棱镜标志处）和棱镜至底板的距离。

因为井下条件恶劣，光线很暗再加上闷热水气很重使得仪器湿气很重所以必须将仪器的目镜、物镜上的水气擦干净，才可以开始测量以免发生很大的误差。

然后将所量的仪器高，棱镜高，已知坐标点高程输入仪器中开始测量，先照准后视棱镜的中心点，负责后视的人员要用手电筒照准棱镜上端的麻绳，以便观测人员照准棱镜中心，测完后视，然后再看前视。

也是用同样的方法。

然后将所测出的数据报给记录人员，记录人员必须回报听到的数据两个人相互核对没有错误再记录在记录本上以免发生不该的错误。

3、内业处理

合格之后从井下回到办公室后开始整理这天所测的数据。

首先将这次所测的中段数据本从数据库取出来，因为每次测完后就要将数据抄上去防止丢失。

这是必须得程序。

因为我们所测的数据不要算的，测出来就有坐标、高程、高差、方位角、平距、斜距、垂直角。

所以只要将仪器中的数据直接抄在中段数据本上，首先我们将仪器中的数据一一抄在中段数据本上，数据必须抄的清清楚楚不能有涂改的字迹，抄数据的人要认认真真的抄写不能抄错一个数字、一个符号。

数据从仪器中抄完之后，要和我们这次在井下记录的数据核对，核对时要一个一个数字的核对要保证和仪器中抄出的数据一样，核对完后签上今天的日期，测量者、计算者、复算者。

最后一项绘图，是将今天所测的数据点号一一绘在1:

500中段图纸上根据X纵坐标、Y横坐标，方位角所测的大概巷道的方向展出来，检查方向是否正确就可以了内业久处理完了。

2.3巷道中线的标定及延伸巷道中线的标定

1．内容与要求：

（1）标定直线巷道的方向并延伸中线。

（2）在井下巷道内根据图纸的设计要求，用全站仪（或经纬仪）标定新开巷道的位置和掘进方向，标定巷道中线。

（3）根据已知中线点，延长巷道中线。

2．方法和步骤

1）巷道开切位置、方向的标定

首先熟悉图纸，了解设计巷道与其他巷道的几何关系，检查图上给定数据。

（1）计算标定数据。

——设计巷道中线的坐标方位角；

——设计巷道的起点坐标；

——导线点坐标。

（2）标定巷道的开切地点和掘进方向。

A、经纬仪使用方法

①将经纬仪安置于4点（已知点），瞄准5点（已知点）垂球线，在此方向上量取定出A点并标设在顶板上。

再量取检查A点的正确性。

②在A点安置经纬仪，后视4点转β角值，此时望远镜视准轴所指的方向即为设计巷道掘进方向。

③一人手执矿灯沿巷道一帮移动，当矿灯移到视准轴方向线上时，即在帮上打一标记，过此标记划一铅垂线，即为巷道中线。

④根据仪器视准轴方向，在A点之前或后方顶板上再标定两个中线点，即由三点组成一组中线点，表示巷道掘进的方向。

B、全站仪使用方法

①、通过对中整平将全站仪安设于已知坐标点4。

②、同方法将棱镜安设于已知后视点5。

③、确认仪器已经整平对中的前提下打开电源开关（POWER键），然后按（MENU键）进入菜单下，按F1进入数据测量。

④、输入测站点坐标、仪高（注：

点下输负值，点上输正值），然后照准后视点，输入后视点坐标、镜高。

⑤、进入坐标效验测量，在两点间坐标效验准确后，得知真实坐标和方位角。

⑥、然后进入菜单内放样工具下，输入方样放点坐标，镜高（仪器上将显示角度差和高差，镜高可用对中杆加棱镜来确定）。

⑦、打开全站仪激光，扭动全站仪直到HR为0°0′0″时即为设计方位角，然后将棱镜置于激光上测出两点间距离，测距后仪器显示（+…或-…）根据仪器显示前后移动棱镜至HD为0时即确定位置。

⑧用钢钉在底板确定位置处标定点，然后再用无棱镜模式测量HR和HD，在两次测定均正确的情况下，在底板标定中线点的位置上架设棱镜。

⑨再棱镜架设完成，确保其整平对中的情况下测量放样点坐标，再均正确（误差在允许范围内时），将全站仪水平制动固定，然后上下扭动望远镜，调节望远镜焦距进行顶板中线点的布设。

注：

在进行中线放样时也可以不以坐标放样，可以用方位角方样的方法进行放样，此方法精度无坐标点方法高，矿平时一般不采用。

方法同上。

新开掘的巷道掘进6～9m后，应用经纬仪正式标出一组中线点，每组中线点不得少于3个点，点间距离不得小于2m。

（1）检查A点是否有位移或破坏。

（2）经检查认为A点无位移后，将经纬仪安置在A点，用盘左后视4点，在水平度盘转出β角值，在巷道顶板上距工作面5m左右给出2′点，用盘右再给出2″点，取其2′、2″两点中间点为2点，则2点即为巷道中线点。

（3）然后在2点挂垂球，用一个测回实测∠4A2，用以检查角β是否正确。

（4）经检查角β无误后，再用经纬仪瞄准2点，在此方向线上的顶板或棚顶上标出1点。

A、1、2三点即为一组中线点，在三点上挂上绳线。

一组中线点，可以指示巷道掘进30～40m。

随着巷道的掘进，巷道中线要向前延伸才能制导巷道的掘进。

（1）首先检查原中线点是否有移动，如B组中线点B、1、2是否在一条直线上。

若其中有三点在一条直线上，便使用这三个点延伸。

（2）经检查认为无误后将经纬仪安置在B点，用盘左及盘右后视A点，转180°沿视准轴方向定出一点，取其中间点C为新中线点。

也可用瞄直法或拉线法。

（3）用经纬仪瞄准C点，再于此方向上定出1、2点。

则C、1、2三点即为延伸的一组巷道中线点。

（4）在各组中线点中选出一点作为导线点，如A、B、C等点，以备进行采区导线测量时检查中线的正确性。

3．注意事项

（1）巷道中线是控制巷道水平方向的重要指向线，因此标定时一定要细心，要做检查，发现问题及时纠正，不因其简单而轻视。

（2）中线点要选在不易被爆破时岩块冲击的地方，而且岩石一定要坚固，若设在棚梁上，更要注意棚梁的稳固性。

全站仪使用方法可以用

（1）方法进行操作。

2.4巷道腰线的标定与延伸

我公司现井下使用仪器为全站仪，故主要论述用全站仪标定中腰线方法。

我公司井下现掘巷道主要为开拓和准备巷道，井下掘进巷道均安设有激光指向仪，为了掘进准确同时减少手拉白绳时风的影响，在矿委领导及技术科全员的共同研究下，利用全站仪测量，激光调坡的方法进行中腰线的标定。

具体方法见下：

①、首以在已知中线点往后20cm，左右10cm处打眼安设激光指向仪，（激光指向仪的安设略）

②、将全站仪架设于已知坐标的中线点上（注：

此点在激光和调坡时三角架中间），然后测量激光指向仪至全站仪的平距，然后将全站仪目镜调至垂直度盘90或270度，然后将踏尺垂直竖于激光指向仪下，利用全站仪读出水平面时踏尺的数据和计算出水平面同激光目镜的高差。

③、然后全站仪扭180度，将踏尺垂直竖于计划安设调坡时铁三角架的位置下面，测出平距。

④、根据平距、高差、坡度算出踏尺上计划坡度的位置，然后标出计划安设铁三角架的位置，并指定专人安设三角架（注：

三角架安设时在中线点两点各打一个眼，利用锚杆、锚固剂等固定三角架，具体情况略）。

⑤、在三角架安设完毕，且三角架中水平垂直白绳相交处调到指定位置（激光按坡度照射时相交的位置）后，再次测量确定位置准备。

⑥、最后调整激光水平、垂直制动螺旋，照定相交位置，即将激光调出坡度，掘进时按激光方向和坡度进行掘进。

2.5井下贯通测量

1、井巷贯通工程概况

工程任务：

要求在主副井与风井之间进行北翼轨道石门的贯通。

贯通长度1360.3米，工程限差要求水平重要方向允许偏差0.5米，竖直方向0.2米。

采区现有两个二等三角点S03和S09。

2、贯通测量方案的确定

在地面采用GPS单频接收机布设E级GPS平面控制网（精度相当于四等导线网,不考虑起算点点位误差），将近井点1，近井点2，近井点3同S03和S09联测。

定向测量。

主副井采用两井定向。

风井采用一井定向，三角形连接法。

主井副井连续独立定向2次，风井独立定向3次。

井下导线测量。

主副井从FUI-2边开始沿巷道测设导线，至掘进点。

风井从BFJ1-布设导线经北翼总回风巷北轨道回风上山采区岩石集中轨道巷掘进点K。

测角量边采用莱卡5”防爆全站仪实施，每条边各复测4次，读数较差不得超过10mm.

所有导线边均由不同观测者独立观测两次，取两次观测的角度和距离的平均值做为计算值．

地面水准测量．

风井与主副井之间的水准测量布设环线水准路线按４等水准的要求施测．

导入高程．

采用长钢丝法导入高程，在定向投点工作结束后，钢丝上下做好标志，提升到地面后进行丈量．导入高程独立进行两次，互差不能够超过井深的1/8000。

如井下已经有导入高程点，需要再次进行高程导入，导入值和已知值进行比较如果再限差要求范围内也可以取二者的平均值作为井下点的导入高程。

井下高程测量。

每隔300-500米设置一组高程点，在平巷中采用三等水准测量往返测，往返测高差较差不超过（km）。

斜巷中三角高程测量与导线同时始测，每条导线边两端点往返测高差互差不大于10mm+0.3mm为导线水平边长，以米为单位）,每段三角高程导线的互差不应大于（L为导线长度，以千米为单位）。

以上高程测量均独立进行两次。

3贯通测量方法

地面平面控制采用天宝GPS单频接收机布设E级导线施测。

主副井之间进行两井定向，独立定向两次。

风井采用一井定向，独立用三角形连接法进行三次。

井下导线采用5”莱卡防爆全站仪，两个测回，测距时每条边往返观测各四测回。

地面及地下平巷采用S3水准仪施策，斜巷采用三角高程测量用全站仪或经纬仪。

使用钢丝导入高程。

误差预计所需基本误差参数的确定

由于目前有较多的实测资料，小部分误差参数根据《煤矿测量规程》中的限差反算求得。

一部分根据理论误差求得。

4、贯通测量误差预计

根据所提供的误差预计图，k点为设计和生产部门共同确定的贯通点，过k点作x和y，y同贯通的方向一致且同x垂直，图上已经标绘出导线点的位置。

贯通相遇点k在水平重要方向x上的误差预计。

地面GPS控制测量近井点引起k在水平重要方向x上的误差。

按照四等网的精度计算如下：

M=0.021mM=0.0085m定向误差引起k在水平重要方向x上的误差。

主副井两次独立定向平均值的误差所引起的：

Mx主=Ry主=0.055m

风井一井独立三次平均值的误差所引起的：

Mx风=Ry风=0.065m井下导线测量引起的k在水平重要方向x上的误差。

测角误差引起的（角度独立测量两次）Mx下===0.111m

量边误差引起的（边长独立测量两次）：

Mx下==0.0144m贯通在水平重要方向x上的总中误差。

M==0.142449m

0.143m

贯通在水平重要方向x上的预计误差。

M=2M=0.142贯通相遇点k在高程上的误差预计地面水准测量误差引起的k点高程误差水准线路长度约为3.5kmM==0.0070.013m

导入高程引起的k点高程误差M=M=0.018m（根据以往经验资料）

井下水准测量引起的k点高程误差

M==0.0150.032m

井下三角高程测量引起的k点高程误差

M==0.032=0.029m

贯通在高程上的总中误差（以上各项高程测量均进行两次）

M==0.037m

贯通在高程上的预计误差

M=2M=2

从以上计算结果可以看出，在水平重要方向和高程上都未超过容许的贯通偏差值，此方案是可行的。

第三章下井测量中遇到的问题及解决方法

一、提前考虑测量作业环境井下测量作业应根据精度要求、下井人数的多少、工作量大小提前选用合适的仪器设备。

比如:

1在风流较大的巷道提前考虑采取挡风措施。

我们一般在进行工作时是先关下抽风机。

2在测量路线与繁忙的运输线路重合是要申请时间，以免在测量过程中造成临时中断甚至返工或因急躁而出现错误。

3、有些巷道由于季节原因都会有很大雾气，对于瞄准目标有很大影响，更影响全站仪测距，经常出现能瞄准目标却无法测出距离的情况。

在这样的巷道施测时导线应适当缩短导线边长。

如果缩短边长后造成测量精度不能满足要求时则要考虑改变测量路线或选择合适的时间段，一般夏季井下巷道空气湿度大，较易形成雾气，秋冬季节巷道较干燥。

2、下井所需工具、资料准备

1、工具准备：

仪器选定后还要对工具包进行检查，记录本、笔、钢尺、垂球、垂子是否齐全。

例如平时经过使用经纬仪放线在全站仪时要检查电池电量。

在日常仪器过程中发现2C超限、指标差超限、气泡不居中等问题应及时检校。

此外还应定期检查仪器的螺丝、旋钮是否牢固、可靠，否则一旦下井后在发现脚架不稳又无合手工具，将会相当麻烦。

2、资料准备时如：

拨门点与测点距离、挂线方向、起算点方位等。

要是需要坐标定向挂线的还要检查起算坐标挂线坐标超全没有，有无遗漏及错误。

以上这些虽然都是一些小问题，但是一旦出问题就得上井去取既费工费时又影响施工进度。

所以在井下测量工作前由测量小组的每个人根据测量分工清点各自应带的东西，同一个测量地点尽量使用同一个测量原始记录本，这样万一少带数据，也可能从记录本中找出来可用数据，保证测量工作能进行。

3、井下测点的使用：

1、无论前视、后视还是仪器站一定要保证测线可自由下垂，防止出现对点错误。

2、防止用错测点:

实例在鱼儿山坑口实习期间，在深部负125中段测导线点时。

由于巷道喷浆把测点覆盖后，由工人错误的写上。

虽然此事未造成后果，但吸取的教训是一定要严格执行规程，在复测检查角的同时也要认真检查距离。

以便检核所用导线点得正确与否。

同时，每次测量时前视人员应把所用导线点亲自指给给仪器观测者。

同样仪器观测者把测点指给后视人员。

这样可能避免用错测点，造成不必要的损失。

3、观测、记录、资料检校1由于井下观测条件较差，观测线路上人员、矿车多。

在观测时一定不能急躁，读数要清晰，记录要规范像一些数字0、6、9及7、1要写清楚。

2有些记录人员习惯在第一镜位读完后就提前把第二镜位的大数提前写好，认为这样可以节约时间，殊不知这样容易产生固定思维，在第一镜位读错后无法发现，从而使这一校核手段失去作用。

另外在校对记录本时也要细心，独立计算，避免因记录人员已计算数据的影响。

3粗心大意造成错误。

后检校人员受前检校人员计算结果的影响产生固定思维也没有检查出来。

因此在记录、检查、计算的过程中测量人员要始终保持高度责任心和严、细、实的工作作风。

结论

井下工程测量是指导井下矿业生产的重点，测量工作正确与否直接影响了工程质量和施工进度。

测量失误会给矿业生产带来重大损失，因此测量人员要有高度责任心，要有严、细、实得工作作风，要注意测量前及测量后的一些细节问题认真组织，选用先进的得测绘手段，这样会使我们的测量工作省时省力，测量结果可靠。

为井下矿业安全生产奠定坚实的基础。

参考文献

[1]中华人民共和国能源部制定.煤矿测量规程.北京:

煤炭工业出版社,1989.

[2]张国良.陀螺经纬仪定向.徐州:

中国矿业大学出版社,1981.

[3]张国良