寺庙三井贯通测量误差预计设计书

1 寺庙三井贯通测量误差预计设计书 一、 贯通测量方案设计 根据实际情况，竖直方向上的容许偏差不得超过 由于年代久远，国家等级控制点多有破坏，从测绘局收集来的已有平面控制点成果如下表 1，均为 1954 年北京坐标 3。带坐标，中央子午线 108 度。 表 1 已有平面控制点坐标 根据实地踏勘对已有资料进行分析，因本地面控制测量是为了满足贯通的要求而布设近井点，所以咀头源、鸭河湾、田家坡 均能满足起算点的要求，但因田家坡点实地踏勘时发现高标已有明显晃动，因而未采用点。仅用咀头源、鸭河湾作为平面控制的起算数据。 由于贯通距离较短，为此采用咀头源的四等三角高程作为水准基点的起算数据（其值见表 1），用四等水准观测近井水准基点的高程。 所以拟定两套贯通方案： 方案一 ： 平面控制网部分 ： 在地面布设 D 级 。在风井处采用钢丝法一井定向的方法进行联系测量，在井下采用导线测量。在主副斜井口直接敷设平均边长为 40m，的 7 秒导线，一直延伸至井下。 2 高程控制网部分 ： 地面高程控制部分采用布设四等水准进行往返 观测的方法进行。在风井处采用钢丝法导入高程。在主副斜井口乃至井下采用三角高程法进行高程控制。 方案二 ： 平面控制网部分 ： 在地面布设 D 级 。在风井处采用陀螺法一井定向的方法进行联系测量。在井下布设平均边长为 40m，的 7 秒导线。 高程控制网部分 ： 在地面布设四等水准，在主副斜井处直接用四等水准导入高程，在风井处采用钢丝法导入高程，在井下布设四等水准。 二、 贯通测量方法 方案一 ： 平面控制网部分： D 级 观测方法 在地面布设 D 级 。在主斜井、副斜井及风井周围选点，使得同一井口附近的点之间应相互通视，由于 主斜井和副斜井之间相距仅55m，考虑到 D 级 均边长为 0此在主斜井和副斜井附近布设三个相互通视的 ，点号分别为 风井附近也不设 3 个相互通视的 ，点号分别为 所选的 6 个点与已知的 3 个国家点进行联测。 收机 采用南方 收机进行观测，仪器的标称精度为5+5 件包进行基线解算。 平面控制按 D 级 的要求进行施测，以 为起算点，布设 6 个近井点构成贯通测量平面控制网。用 4 台 收机进 行同步观测，外业施测遵守 建设部 1997 年发布的“全球定位系统城市测量技术规程”。其主要技术要求为： (1) 基线边长相对中误差优于 22 )10()10( ； （式中 s 为基线长，单位 (2) 闭合环中最多包含 8 条边； (3) 有效观测卫星数 4 ； (4) 观测卫星总数 4 ； 3 (5) 观测卫星截止高度角 15 ； (6) 数据采样间隔 15 秒； (7) 同步图形的观测时间，对于基线长度小于 3 公里的图形不少于 30分钟；基线长大于 3 公里的同步图形不少于 60 分钟； (8) 同步环坐标分量闭合差和全长闭合差分别优于 (9) 复测基线长度较差优于 22 ； (10)异步环坐标分量闭合差和全长闭合差应优于 主副井及风井附近共布设 6 个 知点，加上原有 3 个国家点，共 9 个 。设计采用 4 台 收机进行施测，网图采用边连式，共设计观测时段数 5 个。 总基线数 30 必要基线数 8 独立基线数 15 多余基线数 15 据处理：采用 差处理软件先作基线解算和无约束平差，得到各点的 标。再根据表 1 中的已知点平面坐标与高程作三维约束平差，获得近井点的平面坐标。基线向量的改正数及基线边相对误差应小于规范要求。 方案一： 平面控制网部分： 联系测量 在风井处采用一井定向的方法进行联系测量。主、副斜井处可以直接用 7 秒导线直接将平面坐标导入到井下，而不必进行井下定向。在风井处采用一井定向，三角形法连接导入平面坐标，两钢丝之间距离为 深为 370m。 投点采用两次投点，两次互查不应超过 2于风井深度 370m,深度较大，所以采用 4 摆动投点的方法确定钢丝的稳定位置。 风井进行独立三次定向，最终取其均值作为方向值。 方案一： 平面控制网部分：井下控制测量 支导线法 本次贯通测量的任务主要是主斜井与副斜井 的贯通、主斜井与风井之间的贯通。针对本次贯通任务， 贯通测量井下控制初步设计布设24 个导线点，导线等级采用 7 秒导线。 在井下控制测量部分共布设四条导线：第一条是从主斜井口开始，以首级 数据为已知点，从井口一直延伸到第一个贯通点 体位置见附图：三井井贯通平面图。依次导线点分别是： 15 第二条是从副斜井口开始，以首级 数据为已知点，从井口一直延伸到第一个贯通点 体位置见附图：三井井贯通平面图。依次导线点分别是： 1 第三条是从主斜井口开始，以首级 数据为已知点，从井口一直延伸到第一个贯通点 体位置见附图：三井井贯通平面图。依次导线点分别是： 15 第四条是从风井口开始，以联系测量成果数据 已知点，从井口一直延伸到第一个贯通点 体位置见附图：三井井贯通平面图。依次导线点分别是：35 导线点应选择在稳定的位置，尽可能加大 导线长度边。实际布点时可根据井下情况作适当调整，不稳定地段可设置成临时点，稳定地段设置永久导线点，上述调整不会影响导线测量精度和贯通误差预计。 井下控制采用全站仪导线形式，按煤矿测量规程中井下平面控制测量基本控制中的 7级导线要求施测。全站仪测角精度为 2 秒， 5 测距精度为（ 5+5用 2级全站仪每次独立观测每测站两个测回，边长采用光电测距法，每边往返观测两测回。为保证贯通测量的可靠度，提高井下控制导线的测量精度，井下控制导线须进行一次独立复测，当两次测量的成果符合精度要求时，取其平均值作为最终观测成果，若两次观测的互差超过限差要求时，则应重新独立观测。根据煤矿测量规程确定井下导线测量的主要技术要求如表 4。 表 4 井下控制导线的主要技术指标 导线类别 仪器等级 观测方法 测回数（按导线边长分） 15m 以下 15m 以上 7 2级 测回法 3 2 同一测回中半测回互差 两测回间互差 一般边长（ m） 复测支导线全长相对闭合差 复测支导线坐标方位角闭合差（） 20 12 6 100m 1/6000 14 在边长测量中，测定气压 读至 100温读至 1C。每条边长往返 2 测回。其限差为：一测回读数较差不大于 10返观测同一边长时，化算为水平距离（经气象和倾斜改正）后的互差，不得大于1/6000。 对于巷道中边长小于 30m 的导线点及不稳定地段的临时导线点，可采用“三架法”观测，以减少对中误差和提高观测速度。用全站仪测定的边长观测值应加入温度和气压改正，以保证观测成果的精度。 测区距高斯投影带中央子午线较近，但测区平均高程超过 910 米， 6 井上下高差超过 200 米。按工程测量规范要求，实测边在经过温度和气象改正后，还应根据测距边 的平均高程及平均横坐标进行高程归化改正及高斯投影改正，改正方法如下： )2R 2 （ 式中 ： D 为保证观测成果的可靠性，有效地提高观测精度，贯通控制导线复测工作独立进行两次，当两次观测的成果符合精度要求时，取其平均值作为最终观测成果，若两次观测的互差超过限差要求时，则应重新独立观测，以保证成果的可靠性。 方案一： 高程控制网部分：地面高程控制部分 水准 在地面部分，为了保证精度，采用四等水准进行往返观测。将井口的 6 个 与 咀头源的四等三角高程控制点进行联测 ,形成闭合水准。地面四等闭合水准路线长度从图上量得约为 3四等水准测量技术要求如表 3。 表 3 四等水准测量技术要求 等级 仪器级别 视线长度（ m） 前后视距差（ m） 四等 00 5 7 黑红面读数差 (黑红面高差之差 (每公里高差中误 差 (环路或附合线路 长度（ 3 5 10 15 水准标尺 观测次数 往返互差或闭合差（ 平地（ L：公里） 山地（ n：测站数） 木质双面 往返各一次 20 L 6 n 方案一： 高程控制网部分：导入高程 采用钢丝法导入高程，在定向投点工作结束后，在钢丝上下做好标志，提升到地面后在进行丈量。导入高程独立进行两次进行，互差不得超过井深的 1/8000。 方案一： 高程控制网部分：井下高程控制部分 井下高程控制测量采用三角高程法。斜井中三角高程测量同导线 测量同 时 进 行 ， 每 条 导 线 边 两 端 点 往 返 测 高 差 的 互 差 不 得 大 0 。斜井与风井贯通测量时三角高程路线长度为 方案二 ： 平面控制网部分：地面控制部分 观测方法 具体方法同方案一中类似。 方案二： 平面控制网部分：联系测量部分 在风井处采用陀螺经纬仪进行一井定向。主、副斜井处可以直接用 30 秒导线直接将平面坐标导入到井 下，而不必进行井下定向。 采用7 秒级国产陀螺全站仪，进行井下起始边的方位定向。实际精度相当于15 秒级陀螺全站仪，所以在计算中按一次测定中误差 15 秒进行计算。陀螺定向一次测量陀螺方位角的中误差为 15。采用地面井口附近的 8 线边作为测定仪器常数的地面已知边，其方位角误差要求小于21。井下定向边长度一般不小于 50m，采用“地面 3 测回 井下 2 测回 地面 3 测回”的作业模式，用陀螺全站仪进行方位角测量。陀螺定向独立进行两次，取其平均值作为定向边的方位角结果，井下起始边方位角均值中误差为 10。 方案二： 平面控制 网部分：井下控制测量 支导线法 具体方法同方案一中类似。 方案二： 高程控制网部分 ： 在地面布设四等水准，在主副斜井处直接用四等水准导入高程，在风井处采用钢丝法导入高程，在井下布设四等水准。具体方法同方案一中类似。 三、 贯通测量误差预计 测量误差参数的确定 地面测量误差 ： 由于已知国家点距矿区较远，所以两个方案在地面平面控制部分均采用 D 级 作为测区的首级控制网。因此在地面部分仅有 产生的测距误差。根据本次所采用的 收机的校检证书可知，其测距精度为 5+5* D 级 的平均边长约为 3 公里，所以测距精度约为 5 地面高程部分采用四等水准观测的方法，按照规程计算得到四等水准测量路线每公里高程中误差为 7 联系测量误差 ： 由于该煤矿为新矿山，缺乏足够的实测资料，因此参考煤矿测量规程，根据我国二十多个矿务局提供的大量实测资料经综合分析后求得一下参数： 采用钢丝法进行一井定向时一次测量中误差为 35 秒。 陀螺定向一次测量中误差为 15 秒。 导入高程一次测量中误差为 h/22000，在该项目中 h 为风井深度 9 （ 370m），所以导入高程一次测量中误差为 井下测 量误差 ： 两个方案在井下部分共涉及到了测角、测距和测高差三个刚面的误差。井下采用全站仪导线法观测，平均边长为 40m，全站仪测角精度为 2 秒，测距精度为 根据煤矿测量规程，参考我国二十多个矿务局提供的大量实测资料经综合分析后求得利用测回法观测两测回测角中误差为 6 秒。 根据煤矿测量规程，参考我国二十多个矿务局提供的大量实测资料经综合分析后求得井下水准测量每公里高差中误差为 15 根据煤矿测量规程，参考我国二十多个矿务局提供的大量实测资料经综合分析后求得井下三角高程测量每公里高差中误差为 32 针对方案一进行贯通误差预计 主斜井与副斜井贯通点 x轴方向上的误差预计 0 0 0 0 22 / R 10 边 边长 /m 固定误 差 /a 比例误 差 /b 2222 10 5 5 0 5 5 0 5 5 0 5 5 0 5 5 5 5 5 5 00 5 5 11 5 5 22 5 5 33 5 5 44 5 5 2 2 地面部分采用 D 级 而引起贯通点 x轴方向上产生的误差为： 在井下采用导线引起的测角误差为： 0. 0 092 在井下采用导线引起的测距误差为： 1 3 8 mc o s 2 2 lx 由于导线测量引起贯通点 x轴方向上产生的误差为： o sC o 057)00)10(226212x 12 11 5 0 平 所以主斜井与副斜井在贯通点 在 x轴方向上产生的综合预计误差为： 2x 平总 若各项测量独立施测两次，并取二倍中误差作为预计误差则 在 x轴方向上产生的综合预计误差为： x 8 1 总预 主斜井与副斜井贯通点 方向上的误差预计 地面四等水准贯通点 方向上的误差为： 上 井下三角高程测量引起贯通点 方向上的误差为： 下 贯通点 方向上的预计误差为： 下上 若高程测量每次独立进行两次，并取二倍中误差作为预计误差则 方向上产生的综合预计误差为： 预 主斜井与风井贯通点 在 x轴方向上的误差预计 15 14 12 13 12 11 10 16 17 18 0 0 0 19 40 0 1600 0 20 80 0 6400 0 21 120 0 14400 0 22 160 0 25600 0 23 200 0 40000 0 24 240 0 57600 0 25 280 0 78400 0 26 320 0 102400 0 27 360 0 129600 0 28 400 0 160000 0 29 440 0 193600 0 30 480 0 230400 0 31 520 0 270400 0 32 33 4 5 22 / R 边长 /m 固定误差 /a 比例误差 /b 2222 150 5 5 0 140 5 5 0 120 5 5 0 120 5 5 0 110 5 5 0 100 5 5 0 160 5 5 0 13 170 5 5 0 18 5 0 0 5 5 0 190 5 5 0 200 5 5 0 210 5 5 0 220 5 5 0 230 5 5 0 240 5 5 0 250 5 5 0 260 5 5 0 270 5 5 0 280 5 5 0 290 5 5 0 300 5 5 0 310 5 5 0 32 5 3 5 4 5 2 2 地面 部分采用 D 级 而引起贯通点 x轴方向上产生的误差为： o sC o 32189)101 . 0 6 410(100)10(226212x 12 在井下采用导线引起的测角误差为： 5 0 m 在井下采用导线引起的测距误差为： 7 2 6 m mc o s 2 2 lx 由于导线测量引起贯通点 x轴方向上产生的误差为： 14 K 定向测量引起 在 x轴方向上产生的误差为： . 5 9 5 02 0 6 2 6 53500 0 各项测量产生的综合误差使得 在 x轴方向上产生的综合预计误差为： 22x 0 总 若各项测量独立施测两次，并取二倍中误差作为预计误差则 在 x轴方向上产生的综合预计误差为： x 7 2 总预 主斜井与风井贯通点 在轴方向上的误差预计 地面四等水准引起贯通点 在轴方向上的误差为： 上 导入高程引起贯通点 在轴方向上的误差为： 3 5 0 022 10 井下三角高程测量引起贯通点 在轴方向上的误差为： 下 各项测量引起的综合高程误差为： 8 下上总 若各项测量独立施测两次，并取二倍中误差作为预计误差则 在轴方向上产生的综合预计误差为： 15 y 7 8 总预 针对方案二进行贯通误差预计 主斜井与副斜井贯通点 x轴方向上的误差预计 主斜井与副斜井贯通测量方案在平面控制部分相同，主斜井与副斜井贯通点 x轴方向上的误差预计详见方案一。 主斜井与副斜井贯通点 y轴方向上的误差预计 地面四等水准贯通点 轴方向上的误差为： 上 井下四等水准测量引起贯通点 方向上的误差为： 下 贯通点 方向上的预计误差为： 2 7 下上 若高程测量每次独立进行两次，并取二倍中误差作为预计误差则 方向上产生的综合预计误差为： 1 预 主斜井与风井贯通点 在 x轴方向上的误差预计 在地面部分采用 D 级 而引起贯通点 x轴方向上产生的误差为： o sC o 32189)101 . 0 6 410(100)10(226212x 12 在井下采用导线引起的测角误差为： 16 5 0 m 在井下采用导线引起的测距误差为： 7 2 6 m mc o s 2 2 lx 由于导线测量 引起贯通点 x轴方向上产生的误差为： K 定向测量引起 在 x轴方向上产生的误差为： . 5 9 5 02 0 6 2 6 51500 0 各项测量产生的综合误差使得 在 x轴方向上产生的综合预计误差为： 22x 0 总 若各项测量独立施测两次，并取二倍中误差作为预计误差则 在 x轴方向上产生的综合预计误差为 ： x 3 3 总预 主斜井与风井贯通点 在轴方向上的误差预计 地面四等水准引起贯通点 在轴方向上的误差为： 上 导入高程引起贯通点 在轴方向上的误差为： 3 5 0 022 10 井下四等水准测量引起贯通点 在轴方向上的误差为： 下 17 各项测量引起的综合高程误差为： 下上总 若各项测量独立施测两次，并取二倍中误差作为预计误差则 在轴方向上产生的综合预计误差为： y 总预 四、 贯通测量方案选定 通过对贯通测量过程中各种误差产生的原因进行详细地分析和预计，得到两种不同方案的误差预计结果如下表： 方案 贯通井 X 方案一 主 副井贯通误差 主风井贯通误差 方案二 主副井贯通误差 主风井贯通误差 根据贯通工程的技术要求主井、副斜井在水平方向上的容许偏差都不得超过 竖直方向上的容许偏差都不得超过 从上表统计来看，两个方案都满