永定庄矿西风三井贯通测量方案设计与误差预计毕业论文.doc

山西大同大学工学院2010届本科毕业设计说明书永定庄矿西风三井贯通测量方案设计与误差预计毕业论文第一部分 基础篇第一章 绪论6第二章 永定庄煤业公司简介7第一节 井田概况7第二节 地质特征8第三节井田境界10第四节矿井设计生产能力及服务年限10第三章 贯通测量技术与作业要求12第一节 巷道贯通测量的步骤和要求12第二节 井巷贯通测量工作应遵循的原则12第三节 贯通测量的误差来源13第四章 贯通测量方案设计技术要求15第一节 平面控制测量15第二节 联系测量15一 矿井联系测量的目的和任务及分类15二、投点定向16第三节 井下平面控制测量23一、井下导线的等级及限差要求23二、提高井下导线测量精度的方法26第四节 高程控制测量27一 地面高程测量27二、导入高程29第五节 巷道及回采工作面测量31二、采区测量34第二部分 专题篇第五章 永定庄矿985大巷贯通方案设计36第一节 贯通巷道情况36第二节 仪器及参数36第三节 方案设计37一、误差预计所需基本参数的确定37二、A方案38三、B方案设计44第三节 方案的确定51第五章 985大巷贯通测量工作量估算及经费预计53第一节 工作量估算53第二节 经费预计53第六章 总结提高巷道贯通精度的技术方法54一 总结54二 结束语56【参考文献】57致 谢59 永定庄矿985大巷西风一井-西风三井贯通测量方案设计与误差预计摘要煤矿测量工作是矿山生产建设的重要环节，也是矿山建设、生产、改造和编制长远发展规划等各项工作的基础。在勘探、设计、建设、生产各个阶段直到矿井报废为止，都要进行矿山测量工作。“贯通测量作指导，监督、保证巷道正常贯通的重要技术与生产手段，是矿山测量的重要部分。为了实现煤矿测量工作标准化，进一步提高工作质量，使煤矿测量更好地为煤矿安全生产和合理开采煤炭资源服务，不断提高煤矿企业的经济效益和社会效益 本课题借鉴许多大型贯通工程高质量完成的成功经验，对大型巷道贯通工程，测量精度要求高，测量误差积累大等特点，就如何减小测量误差，提高贯通精度这一问题进行论证。课题的第一部分介绍贯通测量任务、要求及贯通各工作。第二部分通过实例对贯通测量在矿山测绘中的应用及方案制定的原则、误差预计和误差实分析等讨论了建立地面专用控制网和提高井下导线测量精度的必要性和可行性。分析了影响贯通精度的主要误差来源及削弱误差的方法，并得出结论。提出了提高测量精度的有效方法特别是在大型贯通测量的误差控制。由贯通预计确定测绘方案和测量方法 , 并根据预计结果修改完善实测方案。关键词：贯通测量、控制网、贯通精度、误差预计ABSTRACTCoal mine surveying work is the important mine production to links, is mine construction, production, transformation and the establishment of long-term development planning, together with the Foundation. In exploration, design, construction, production of the various stages up until the mine scrap, all mine surveying work. Through survey for guidance, monitoring and ensuring that important roadway normal through technology and production methods, is an important part of the mine surveying. In order to achieve standardization, coal mine survey work to further improve the quality of the work, make mine surveying for the safe production and mining of coal resource services, constantly increasing economic and social benefitsThis subject reference many large through engineering high quality finish, on the successful experience of major roadway through engineering, measurement accuracy requirements are high, the measurement error accumulation characteristics, how to reduce errors and improve the accuracy of this issue through. The first part describes subject through survey tasks, requirements, and through work. The second part by instance on through survey in mine survey application and develop principles, error and error in real analysis, discusses the establishment of ground dedicated control network and improve underground measurement accuracy of the necessity and feasibility. Analysis of the impact through precision errors and weaken the error of the method, and a conclusion. Paper measuring accuracy of valid methods especially in large error control through survey. By connecting is expected to determine the mapping programme and methods of measurement, and according to the estimated result perfect measured scheme.Key words: through survey and control network, through accuracy, errors expect第一部分 基础篇第一章 绪论大学四年的学习生活即将结束，为了检核四年的学习成果，本次设计以永定庄矿985大巷贯通为例，设计贯通方案。它将设及矿山测量的各项工作，以及各项测量工作的误差分析。贯通方案设计包括地面控制网的布设及测量，联系测量，井下平面控制测量，井下高程测量等。贯通测量工作的重点就是保证隧（巷）道按照预先设计的要求准确贯通。因此，在煤矿生产和建设中，根据矿井特殊的地质地理条件，选择合适的贯通方案，是确保贯通工作正常进行的前提。 本课题借鉴许多大型贯通工程高质量完成的成功经验，对大型巷道贯通工程，测量精度要求高，测量误差积累大等特点，就如何减小测量误差，提高贯通精度这一问题进行认证。从地面控制网的布设及测量方法的选择，投点和定向方法的选择，井下导线等级及测量方法的选取，各高程控制网布设和测量等方面，来提高测量精度和贯通精度。如何提高巷道贯通的精度和质量一直是测量工作者研究的问题，随着科技水平的发展和理论水平的深入研究，测量工作者不断地尝试用新的方法以提高巷道贯通的精度和质量。主要从以下几个方面来考虑：使用的仪器，防爆型全站仪、电子经纬仪、电子测距仪、陀螺经纬仪等的投入使用，不仅提高了测量的精度，而且提高了工作人员的工作效率。测量方法的改进，从简单的单架单次测量变成了三架、四架的连续测量，节约了仪器在换站时浪费的时间，且同时设架安置仪器可以有效地控制误差的积累。使用陀螺定向提高定向精度等。本次设计将从这几方面进行研究。第二章 永定庄煤业公司简介第一节 井田概况一、交通位置永定庄石炭二叠系井田位于大同市西南约20km，居大同煤田北东部。其地理座标为东经1125829至1130809，北纬395740至400554。属大同市南郊区所辖。区内有大同至王村铁路专线，另外公路纵横交贯，本区交通十分便利。京大高速公路已建成通车，大运高速公路也已建成通车。二、地形地貌本区位于大同煤田北东部，地表为丘陵地带，大部分为黄土所覆盖，仅沟谷及山脊地区有岩层出露，位于东南边缘的口泉山脉地形较高，最高标高约1550m，最低标高在口泉沟口河床处，约1100m，一般标高约1300m，相对高差450m。三、河流流经本井田的河流仅有口泉河，流域面积600km2，全长50km，河宽20150m，为树枝状水系，间歇性河流，径流量甚少，平时以矿坑排水补给及大气降水为主，河床潜水位很深，是地表水补给地下水的渗透性河谷。日径流量00.22m3/s，1988年7月12日洪峰流量600m3/s。四、气象及地震本区属中温带大陆性气候，冬季严寒、夏季炎热、气候干燥、风沙严重。历年年平均气温6.88.8，年极端最高及最低气温分别为37.2及-26.5。季温和昼夜温差显著。历年年降水量28.08431.5mm，其中69月份降水量最多，占全年80。历年年蒸发量1885.12386.3mm，其中57月份蒸发量最大，占全年蒸发量的5060%。主导风向西北，最大风速18m/s。历年年平均相对湿度4652。冻土期为每年11月至第二年3月份，最大冻土深度179cm。本区地震烈度为度。五、煤田开发现状 大同煤田为“双系”煤田，上部赋存侏罗系煤层，下部赋存石炭二叠系煤层。侏罗系赋存层数多，储量大、埋藏浅、煤质好、开采历史悠久。 口泉沟侏罗系各矿井设计生产能力为13.50Mt/a,沟内大多数矿井均处于衰减阶段。本区石炭二叠系煤层目前尚无大井开采，但有多处小窑开采。井田南部边缘煤层露头一带现有黄龙洞、玉龙洞、胡振沟、大石头沟和料炭沟等5处地方小窑，开采35#及8#煤层，年产量在312万t。第二节 地质特征一、地质构造(一)区域地层 大同煤田区域地层由老至新为：上太古界集宁群；古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系；中生界侏罗系、白垩系；新生界第三系、第四系。(二)井田地层 井田内地层由老至新为：上太古界集宁群；古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系；中生界侏罗系；新生界第四系。(三)地质构造 大同煤田为一个开阔的北东向的不对称向斜构造，东南翼陡、西北翼缓。东南翼倾角2060，局部直立倒转，北西翼倾角515，内部地层趋于平缓。受东西向构造体系的影响，其主干构造线呈北东向。 本勘探区位于大同煤田的北东部，属大同向斜的东翼。构造形态为一走向N1055E，倾向北西，东高西低的单斜构造。地层倾角一般310，东南及南部靠煤层露头处地层倾角陡峻，一般为3080，局部直立、倒转，向西北方向很快变为平缓。二、煤层 井田内赋存有侏罗系和石炭二叠系两套含煤建造。侏罗系大同组为上部含煤建造，其煤层大部分已采完，矿井处于衰减阶段。二叠系下统山西组和石炭系上统太原组为下部含煤建造，地层总厚度13.44157.24m，平均95.8m，共含煤14层，煤层总厚度21.8m，含煤系数23。其中，二叠系山西组含煤地层厚075.37m，平均23.41m，含煤4层，煤层总厚度平均0.96m，含煤系数为4，仅山4#煤层为局部可采，其它煤层不可采。石炭系太原组含煤地层厚13.4492.46m，平均72.39m。含煤10层，自上而下依次为1、2、35、6、71、7、8、9、10、11#煤层，煤层平均总厚20.84m，含煤系数29，其中2、35、8#煤层为可采煤层，可采煤层平均总厚度为20.28m，其余煤层赋存极不稳定，零星分布，个别点可采，无工业价值。 三、瓦斯、煤尘、自燃及地温（一）瓦斯 各煤层均处于瓦斯风化带，瓦斯含量随深度的增加而递增，随煤的变质程度的增高而增大。并与构造、火成岩侵入，顶板岩性及水文地质条件等有关。据对各煤层解吸瓦斯结果，每克可燃物质中甲烷的平均含量最大是山4煤层为1.58mL，二氧化碳含量平均值最高是35#煤层为0.53mL。同时据对相邻现有石炭系生产矿井调查表明，各矿井均为低瓦斯矿井，瓦斯相对涌出量最大的在6m3/t以下。故根据矿井解吸瓦斯结果及邻近生产矿井情况，推断本矿井为低瓦斯矿井。（二）煤尘 各煤层均存在煤尘爆炸危险。（三）煤的自燃 按煤的自燃倾向性等级评定，除2#煤层属不易自燃外，其余煤层均为易自燃。（四）地温 据测温结果，井田范围内不存在高温热害。但靠近西部的同忻井田有高温区，矿井开采接近该区域时应加强通风及监控，必要时采取降温措施。四、水文地质 本井田内除第四系冲积层和基岩风化壳含水量相对较大外，其下伏中生界、古生界地层，岩石固结坚实，裂隙、岩溶不甚发育，岩石一般不含水或含水微弱。大气降水为本区地下水的主要补给来源，但由于区内地表径流条件较好，一般不利于降水入渗，使地下水缺乏充分的补给来源，水量严重不足。总体来看大同煤田属水文地质条件简单地区。第三节井田境界 依据同忻井田初步设计和永定庄井田延深方案，永定庄井田的境界东、南边界与同忻井田界限相同，即以同忻井田煤层露头和风化带为界；西部以同忻矿井开拓平硐及大巷留设的保护煤柱为界；北部以永定庄原侏罗系915大巷煤柱为界。井田境界由12个拐点坐标连线闭合构成，东西长平均为4.5 Km，南北宽平均为2.3 Km，井田面积为9.30 Km2。拐点坐标见表1-1。 井田境界拐点坐标表（2#、3-5#、8#层） 表1-1拐点编号矿区坐标国家6带坐标经距（Y）纬距（X）经距（Y）纬距（X）1553000.0004430000.00019681095.3954431969.3162549817.5944430000.00019677912.8814431915.7333549206.0414431289.86419677279.5914433195.3364549544.0544432806.55119677592.0684434717.7575551923.6894432057.16119679984.4014434008.4286552709.2004431809.78919680774.1074433774.2777552785.7964432053.01319680846.6094434018.8018553239.7224431910.06319681302.9614433883.4919553316.3184432153.28819681375.4634434128.01610553728.7734432019.27319681790.1924434000.94311553799.9774432238.42619681857.7074434221.30412554101.4424432125.33419682161.0904434113.285第四节矿井设计生产能力及服务年限一、矿井工作制度 矿井设计年工作日为300d，每天3班作业，其中2班生产，1班准备，每天净提升时间为14h。二、矿井设计生产能力根据永定庄井田资源赋存条件、市场需求及技术经济效益等因素综合分析，确定本井田设计生产能力为120万t/年。三、矿井服务年限矿井服务年限：TZ/KA式中：T矿井服务年限，a；Z矿井可采储量，万t；A矿井设计生产能力，万t/a；K储量备用系数。由于永定庄井田煤层多为边角煤、煤层风化带、露头、火成岩侵入体、边缘带倾角陡峭，山4#及2#煤层赋存不稳定且煤层较薄等因素，取储量备用系数K1.5，按矿井生产能力120万t/a计算，矿井服务年限为50a，计算如下式：T 服务年限较规范规定服务年限略短，考虑进行三下开采试验而回收煤柱，可增加矿井服务年限达到69a。第三章 贯通测量技术与作业要求第一节 巷道贯通测量的步骤和要求 重要(巷道)贯通工程测量，必须做到工作有计划，测量、计算有检查，精度有保证。所以，贯通测量工作一般按下述步骤和要求进行。 第一，根据贯通测量的允许偏差，选择合理、可行的测量方案和方法。对重要贯通工程编制贯通测量设计书：进行贯通误差预计，说明采用的仪器、测量方法和作业时的各种测量限差等。贯通误差预计一般取中误差的两倍。当误差预计结果超过允许偏差时，应尽量采用提高测量精度的办法，如仍不能满足要求时，应请求矿总工程师研究采取其它技术措施。 第二，按选定的测量方案和方法进行实测和计算，每行一步均须有可靠的检核，并与设计书中要求的精度进行比较，必要时进行重测。 第三，根据实测资料计算贯通巷道的标定要素，并于实地标设贯通巷道的中线和腰线。 第四，随着巷道掘进，及时延设、检查中线和腰线；及时测量进度和添图；及时按实测点的平面坐标和高程，调整中线和腰线。在贯通前必须按煤矿安全规程的规定，及时报告矿井总工程师和有关部门技术负责人。 第五，巷道贯通后，应立即测量实际偏差，并将两侧导线连接起来，计算各项闭合差。还应对最后一段的中线和腰线进行调整。 第六，重大贯通工程完成后，应对测量工作进行精度分析，提交技术总结。第二节 井巷贯通测量工作应遵循的原则 一条井巷(井筒、巷道)按设计的要求和计划的安排掘进到指定地点与另一井巷相通，称为井巷贯通。进行井巷贯通时，测量人员的基本任务是保证掘进工作面沿着设计的方向掘进，使贯通接合处的偏差不超过某一限度。因此，在进行贯通测量工作时，应遵循下列原则： 第一，在确定测量方案和方法时，应保证贯通所必需的精度，过高或过低的精度要求都是不可取的。 第二，对完成的测量和计算工作，均应有客观的检查，如：进行不少于两次独立测量；计算由两人分别进行或采取不同的方法、不同计算工具等。测量误差是不可避免的，贯通时总是存在偏差，并发生在空间的三个方向上，即：贯通距离上的偏差；垂直于巷道中线的左右偏差；上、下的偏差。所以，要根据一般采矿工程的要求和测量手段的可能，给出了贯通测量允许偏差的参考值(见表)。对某一贯通工程的允许偏差值，一般应由技术人员提出，由总工程师与测量负责人研究后确定在贯通面上的允许偏差(m)贯通种类 贯通巷道名称两中线之间 两腰线之间：第一种 沿导向层开凿的水平巷道 02 第二种 沿导向层开凿的倾斜巷道 03 第三种 在同一矿井中开凿的倾斜巷道或水平巷道 03 、02 第四种 在两矿井中开凿的倾斜巷遒或水平巷道 05、 02 第五种 用小断面开凿的立井井筒 05第三节 贯通测量的误差来源 贯通测量的误差主要来源于贯通方案的选定和仪器的选择。应从地面控制测量，投点，联系测量，井下导线测量，以及各部分的高程测量来控制误差和提高贯通精度. 对于贯通测量，影响贯通精度的误差主要是测角误差和量边误差，在巷道掘进过程中，控制这两种误差的积累可以有效地提高贯通的精度。从地面测量到井下贯通点位置，误差的来源有以下几个方面：1、地面测量的误差。在测量地面控制网的时候，主要是观测控制点测角误差和量边误差，以及水准测量误差。2、井上、下联系测量误差。主要是定向误差和投点误差。3、井下测量误差。如同地面测量。此外，就是仪器设备方面的误差，如对中误差，整平误差，照准误差，投向误差等。分析误差的来源，在施测的各个环节逐一以减小误差的产生及积累是必要的。贯通测量方案的制定首先根据贯通工程通知单提出的贯通工程的施工方案及贯通的限差要求，制定贯通测量方案的初步设计。制定方案的原则是:精确性网中各元素要达到或高于预定的精度,如点位误差、边长限差、方位角精度等；经济性在实现网的精度的同时使用最少的人力、物力及时间；技术先进性有效利用现有新技术来施测，不仅可以提高精度，还可以节约时间提高效率，如用GPS技术建立地面控制网，激光导向仪定向，井下加测陀螺定向边；可靠性要有检测点及多余观测,保证控制网有较高自检功能,避免粗差。在比例尺为1:2000 的采掘工程平面图上，设计贯通联络导线，高程测量路线，并将预计的导线或高程点位在图纸上标出，并量出导线点的概略坐标、导线或高程路线长度，并确定导线或水准测量的等级。选择先进的测量仪器和易测得测量方法。提高贯通测量的精度首先必须以煤矿测量规程、煤矿测量手册为基础，培训出一组技术素质过硬、工作扎实的测工队伍，然后要严格要求导线点的设置，顶板能打跟的必须打眼，要保证所设的导线点牢固、稳定、唯一、自由悬空、便于保护、便于寻找，于其它点区别要醒目。其二：对测量仪器、工具必须进行定期性检校。或在每次大型贯通及重要测量工程开始前对仪器、工具进行全面检校，当仪器、工具受损时必须停用待修理并检校后继续使用。每次下井标定巷道开口或延长中、腰线、导线时必须制定出可靠的检核条件。其三：在较大型贯通测量中除了认真用常规的方法计算外，再用另一种计算方法进行检校。 第四章 贯通测量方案设计技术要求第一节 平面控制测量 控制测量的目的是在整个测区范围内用比较精密的仪器和严密的方法测定少量大致均匀分布的点位的精确位置，包括平面控制测量和高程控制测量。水平控制网的布设方法：测角网、边角网、测边网、导线网、 GPS网。目前，由于GPS技术和光电测距仪的逐步推广和普及，使用GPS和导线 测量方案在贯通测量得到愈来愈多的应用。这里只对这两种方案作介绍。 在使用GPS用于两间巷道贯通测量时，可选用E级或D级精度来测设两井井口附近的近井点，根据地面GPS测量误差所引起的K点的在x轴方向上的贯通误差估算公式： 。GPS网的误差主要是从两近井点的距离和它们连线与贯通 重要方向上的夹角。因此，在地面布设GPS网只要确保两近井点的坐标精度即可。提高两近井点的测量精度，可从布网形式工、等级、GPS接收机的精度、测量参数的选择来控制。GPS布网可根据矿区原有点布设E级或D级网，再与国家三等三角网联测，以提高近井点的精度。GPS网的测量可减少测量误差的积累。在大型贯通中是很好的选择。如果地面控制测量使用导线测量，除了测量仪器误差，还有测角量边的累积误差，导致误差预计时各导线点与重要方向的误差累积会加大。所以，在本次方案设计中将不采用地面导线测量。GPS测量的技术标准如下：表3-1等级平均边长/km仪器要求精度指标/图形强度(PDOP)观测时段个数时段长/min卫星高度角限值/abD10-5单频或双频1010E5-2单频或双频1020第二节 联系测量一 矿井联系测量的目的和任务及分类 为了井上、下采用统一的平面坐标系统和高程系统，应进行联系测量.联系测量应至少独立进行两次，在互差不超过限差时，采用加权平均值或算术平均值作为测量成果.将地面平面坐标系统传递到井下的测量称平面联系测量，简称定向。将地面高程系统传递到井下的测量称高程联系测量，简称导入高程。矿井联系测量的目的是使地面和井下测量控制网采用同一坐标系统。 联系测量的任务在于： 1.确定井下经纬仪导线起算边的坐标方位角； 2.确定井下经纬仪导线起算点平面坐标 x和y； 3.确定井下水准基点的高程H； 矿井定向概括可分两类：一是几何定向；一是物理定向。 几何定向分为： （1） 通过平硐或斜井的几何定向； （2） 通过一个立井的几何定向（一井定向） （3） 通过两个立井的几何定向（两井定向） 物理定向可分为： （1） 用精密磁性仪器定向 （2） 用投向仪定向; (3) 用陀螺经纬仪定向； 通过斜井或平硐的几何定向，需通过平硐或斜井敷设经纬仪导线，对地面和井下进行联测即可。 煤矿测量规程规定采用几何定向测量方法时，从近井点推算的两次独立 定向结果的互差，对两井和一井定向测量分别不得超过1和2.当一井定向测量的外界条件较差时，在满足采矿工程的前提下，互差可放宽至3.井田一翼长度小于300m的小矿井，两次独立定向结果的互差可适当放宽，但不得超过10二、投点定向 1 钢丝投点 为了减少定向投点误差，投点和连接测量期间应停止风机运转，否则应采取隔离或降低风速的措施.定向投点用的设备应符合下列要求： 1.绞车各部件必须能承受投点时所承受负荷的三倍，滚筒直径不得小于250mm并必须有双闸； 2.导向滑轮直径不得小于150mm. 3.钢丝上悬挂的重铊，其悬挂点四周的重量应互相对称. 投点用的钢丝应尽可能采用小直径的高强度钢丝.但必须保证足够的抗拉强度.钢丝上悬挂重铊的重量应是钢丝极限抗拉强度的6070%.垂线下放后，必须检查重铊与桶壁、桶底之间及垂线与井壁、井筒设备之间有无接触后，方可进行连接测量.摆动垂线的稳定位置可采用标尺法、定中盘法或其他方法确定.采用标尺法或定盘法确定摆动垂线稳定位置时，应按垂线的最大摆幅在标尺上的位置，必须连续读取13次以上（次数为奇数）的读数，并取左、右读数平均值的中数作为垂线在标尺上的稳定位置.按上述方法连续进行两次，两次结果的互差不得超过1mm.取其平均值作为最终结果.如果垂线摆幅很小，可采用仪器直接观测垂线的方法进行连接测量.2激光投点当使用激光垂直投点仪设点时，要考虑立井的深度、井筒淋水、尘雾大小等因素。当井深小于500m，淋水不大，尘雾小是可以使用激光垂直投点仪投点。本课题将在B方案中使用此方法。3 几何定向一井定向的两垂线间井上、下量的距离的互差，一般应不超过2mm.一井定向一般采用三角形连接法(图3-1).如条件受限制,也可采用其他连接法. 井上、下连接三角形的图形应满足下列要求; 1.两垂线间的距离应尽可能的大 2.三角形的锐角r应小于2 3.a/c值应尽量小一些.CD边长应尽量大.CD边小于20m时,在C点进行水平角观测,其仪器必须对中三次,每次对中应将照准部(或基座)位置变换120.一井定向所使用的仪器、测回数和限差应符合表3-2规定.表3-2仪器级别水平角观测法测回数测角中误差限差半测回归零差各测回互差重新对中测回间互差DJ2全圆方向观测法36121260DJ6全圆方向观测法66303072 丈量连接三角形的各边长度时,应对钢尺施以比长时的拉力,并记录测量时的温度.在垂线稳定情况下,应采用钢尺以不同起点丈量六次,取其平均值作为丈量结果,同一边长各次观测值互差不得小于2mm. 在垂线摆动情况下,应将钢尺沿所量测三角形的各边方向固定,然后用摆动观测的方法(至少连续读取六个读数)确定钢丝在钢尺上的稳定位置,以求得边长.每边均须用上述方法丈量两次,取其平均值作为丈量结果,两次丈量差不得大于3mm. 为了检查连接三角形各边长丈量的结果,应将解算得的C边长度与实际丈量结果进行比较,其互差在井上连接三角形中不得超过2mm;在井下连接三角形中不得超过4mm. 在进行两井定向测量前,应根据一次定向中误差不得超过20的要求,用预计方法确定井上、下连接导线的施测方案.两井定向计算所得的井上、下两垂线距离之差,经投影改正后,应不超过井上、下连接测量中误差的两倍. 4 陀螺定向 用陀螺经纬仪进行定向测量，需要投点传递坐标时，可采用钢丝投点或激光投点.投点的误差不得大于20mm.用陀螺经纬仪定向，可采用跟踪逆转点法、中天法或其它方法进行。陀螺经纬仪精度级别是按实际达到的一测回测量陀螺方位角的中误差确定的，分为15和25两级。并应依此规定陀螺经纬仪定向的各项限差。 同一边任意两测回测量陀螺方位角的互差，对15级和25级仪器分别不得超过40和70；井下同一定向边两次独立陀螺经纬仪定向平均值的中误差对15和 25级仪器分别为10和15，其互差分别不超过40和60；井上.下观测应由同一观测者进行，仪器在搬运时，要防止颠簸和震动 观测限差规定如下”1)测前与测后零位值的互差,对15级仪器不得超过0.2格,对其它仪器不得超过0.4格;2)采用三个陀螺摆动中值.相邻和间隔摆动中值的互差应符合表3-3的限差规定;表3-3陀螺经纬仪精度等级逆转点观测的限差中天法观测的限差相邻摆动中值的互差间隔摆动中值的互差相邻时间差的互差间隔时间差的互差1525203030550.4S0.6S0.6S0.8S注:S为时间单位秒.摆动中值N,可按对称平均值或舒勒平均值法计算.3)采用中天法观测时,应连续观测五个中天时间,计算萨那个”两侧摆动”的时间差.时间差互差的限差应符合表23规定;4)井上、下零位变化超过0.3格时,应加入零位改正.5陀螺边最佳位置的确定：经过理论探讨和多次实践证明，在导线中加测陀螺边可以减少k点在x方向上的误差。加测陀螺边条数相等，但是位置不同，提高的精度也不同，所以，陀螺边加在什么位置，加几条最好，是重点讨论的问题。.最佳位置 这里以等边直伸形导线为例探讨加测陀螺边的最佳位置。贯通测量井下导线的起始位置，都是由定向测量已知边开始，以贯通一侧为例，在起始边与k点加测m条陀螺边，如图3-2所示。 图3-2 加测m条陀螺边的井下导线则k点在x方向上的误差预计公式为 公式3-1陀螺边对k点在x方向上的误差预计公式为 公式3-2式中：为第i段导线内重心与起点连线在y轴上的投影长的平方；为第i段导线内重心与终点连线在y轴上的投影长的平方。由图1可知，若把每段附合导线以重心所在轴的分成两段，则可以看出，式中：为每段附合导线左侧最大值；为每段附合导线右侧最大值。把式1写成 公式3-3式中：为每段附合导线重心左侧值平方和；为每段附合导线重心右侧值平方和。设一比例系数式中：为每段导线重心一侧的值平方和，为每段附合导线起点（左侧）和重心的连线在y轴的投影长（对于右侧就是导线终点与重心的连线在y轴的投影长）；对于支导线A为设，并暂不考虑量边误差，由公式3-2和3-3，贯通点k在x方向的误差预计公式为 公式3-4下面讨论最佳位置的理论依据：设有一段长为L线段，把它分成n段，每段长，则.根据拉格朗日条件极值在时，其平方和最小。陀螺边最佳位置模型在式9中，要使最小，根据上述理论依据，则必须 公式3-5由公式3-4、3-5与3-2结合可以得出：若加测m条陀螺边，设加测陀螺边的序号为i，则加测陀螺边的最佳位置为.陀螺边的最佳条数由式3-5把式3-4简化. 公式3-6则，由式3-5可知：井下无加测陀螺边时， 公式3-7井下加测1条陀螺边时， 公式3-8井下加测2条陀螺边时， 公式3-9井下加测3条陀螺边时， 公式3-10井下加测4条陀螺边时， 公式3-11以规程规定的允许偏差为例，取，当加测1条陀螺边时，；加测2条陀螺边时，；加测3条陀螺边时，；加测4条陀螺边时，。通过上述计算可以看出，当井下加测1条陀螺边时，精度比未加测时提高42%，精度提高幅度显著；井下加测2条陀螺边时，精度比加测1条时调高23%，精度提高还很明显；当井下加测3条陀螺边时，精度比加测2条时提高17%，可以看出，精度提高幅度就不明显了；井下加测4条陀螺边时，精度比加测3条时提高12%，精度提高幅度非常不明显。因此，在一般的大型贯通测量加测陀螺边以13条为宜。第三节 井下平面控制测量一、井下导线的等级及限差要求 井下平面控制分为基本控制和采区控制两类.两类控制导线都应敷设成闭(附)合导线或复测支导线.基本控制导线按测角精度分为7、15两级,采区控制导线亦按测角精度分为15、30两级.各矿井可根据采掘工程的实际需要,依矿井和采区开采范围的大小选定.基本控制导线的主要技术指标参照表3-4选定.基本控制导线应沿矿井主要巷道(包括:斜井,暗斜井,平硐、井底车场、水平(阶段)运输巷道,总回风道,集中上、下山,集中运输石门等)敷设. 采区控制导线应沿采区上、下山,中间巷道或片盘运输巷道以及其它次要巷道敷设 表3-4井田一翼长度(Km)测角中误差()一般边长(m)导线全长相对闭合差闭(附)合导线复测支导线5571560200401401/80001/60001/60001/4000采区控制导线的主要技术指标参照表3-5选定.表3-5采区一翼长度(Km)测角中误差()一般长度(m)导线全长相对闭合差闭(附)合导线复测支导线11153030901/40001/30001/30001/2000注:30导线可作为小矿井的基本控制导线.表中复测支导线相对闭合差计算中的导线长度采用两次施测导线之和.在布设井下基本控制导线时,一般每隔1.5-2.0Km应加测陀螺定向边。7、15级基本控制导线的陀螺经纬仪定向精度分别不得低于10和15.对于已建立井下控制网的矿井,在条件允许时,应用加测陀螺定向的方法改建井下平面控制,以提高其精度.在井下使用陀螺经纬仪时,应严格遵守煤矿安全规格的有关规定.表3-6导线类别最大闭合差闭合导线复测之导线附和导线7导线15导线30导线143060143060 注：n为闭（附）合导线的总站数；n1、n2分别为复测附和导线起始边和附和边的坐标方位角中误差；为导线测角中误差。井下导线的坐标方位角闭合差不应超过表30的规定。角度闭合差不得超过表3-6规定时，可进行简易平差。井下经纬仪导线如敷设成相互联系的多个导线环，可根据实际需要进行整体平差和精度评定。 （一） 导线点设置井下经纬仪导线点分永久点和临时点两种.永久点应设在巷道顶底板的稳定岩石中.临时点可设在顶板岩石或牢固的棚梁上,所有测点应统一编号,并将编号明显地记在点的附近.永久导线点应设在矿井主要巷道中,一般每隔300-500m设置一组,每组至少应有三个相邻点.有条件时,也可在主要巷道中全部埋设永久导线点. （二）、 水平角观测井下经纬仪导线水平观测，所采用的仪器和作业要求应符合表3-7规定。表3-7导线类别使用仪器观测方法按导线边长(水平边长)15m以下1530m30m以上对中次数测回数对中次数测回数对中次数测回数7导线DJ2测回数33221215导线DJ6测回法或复测法22121230导线DJ6测回法或复测法111111注:1.如不用表3-7所列的仪器，可根据仪器级别和测角精度要求，适当增减测回数； 2由一个测回转到下一个测回观测前，应将度盘位置变换180/n(n为测回数) 3多次对中时，每次对中测一个测回。若用固定在基座上的光学对中器进行点上对中，每次对中应将基座旋转360/n。 在倾角小于30的井巷中，经纬仪导线水平角的观测限差应符合表3-8规定。表3-8仪器级别同一测回中半测回互差检验角与最终角之差两测回间互 差两次对中测回（复测）间互差DJ2DJ62040-4012303060 在倾角大于30的井巷中，各项限差可为表3-8中规定的1.5倍。 在倾角大于15或视线一边水平而另一边的倾角大于15的主要井巷中，水平角宜用测回法。在观测过程中水准气泡偏离不得超过一格，否则应整平后重测。 （三）边长测量 由于钢尺量边的尺长等因素的限制，本次方案设计，将不采有钢尺量边，这时里将不作介绍。在井下采用光电测距的作业要求下井作业前，对测距仪进行检验和校正；测定气压读至100Pa,气温读至1C；每条边的测回书不得少于两个。采用单向观测或往返（或不同时间）观测时，其限差为：一测回读数较差不大于10mm，单程测回间较差不大于15mm；往返（或不同时间）观测同一边长时，化算为水平距离（经气和倾斜改正）后的互差，不得大于1/6000；表3-9等级符(闭)合导线长度(Km)一般长度/km测距相对中误差测角中误差()导线全长相对闭合差三等导线四等导线一级导线二级导线1510532-51-20.50.251/1000001/1000001/300001/200001.82.5501/600001/400001/200001/10000光电测距的参数如下：3-10等级采用仪器等级往返次数时间段总测回数一测回最大互差（mm）单程测回间最大互差（mm）往返测或不同时间段互差（mm）三级 126 85 107 15四级 124-64-8 5 107 15一级 12 410 2015 30二级 12 210 201530注：1.测回的含义是照准目标一次,读数四次; 2.时间段是指不同的观测时间,如上午.下午或不同日期测同一条边； 3.往返测量时,必须将斜距化算到同一水平上方可进行比较; 4.(A+BD)为测距仪的标称精度.其中:A为固定误差,单位mm;B为比例误差,单位mm/Km,D为测距边长度;单位Km.二、提高井下导线测量精度的方法 井下导线测量的主要误差来源于测角和量边。测角误差来源有对中误差和瞄准误差等，因此，可采用“三架法”、“四架法”、“省点法”的方法来减少对中而引起的误差和测量方法累积误差，也可用增加测回数来减小误差的积累。 量边误差主要是钢尺的各改正项而引起的，可用增加各项改正来减小钢尺量边的误差。也可用光电测距的方法来改进量边的测量方法，以达到减小误差的结果。第四节 高程控制测量一 地面高程测量 矿区地面高程控制网