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矿山测量学矿山测量目录第一章 井下平面控制测量2第一节 井下平面控制导线的布设与等级2第二节 井下经纬仪导线角度测量5第四节井下经纬仪导线测量外业12第五节 井下经纬仪导线测量内业14第六节 井下测量水平角的误差22第七节 井下钢尺量边的误差25第一章 习题27第二章 井下高程测量28第一节概述28第二节 井下水准测量30第三节井下三角高程测量33第四节井下高程导线的平差34第五节 井下水准测量的误差36第六节 井下三角高程测量误差39第二章 习题40第三章 矿井联系测量41第一节 联系测量的作用和任务41第二节 矿井定向的种类与要求42第三节 地面近井点、井口水准基点及井下定向基点的测设43第四节 立井几何定向46第五节 陀螺经纬仪定向53第六节 导入高程61第七节 用垂球线投点和投向的误差66第八节 两井定向的误差68第九节 陀螺经纬仪定向的误差分析及导线平差70第三章 习题72第四章 巷道及回采工作面测量75第一节 巷道及回采工作面测量的任务75第二节 巷道中线的标定工作75第三节 巷道腰线的标定工作79第四章 习题83第五章 贯通测量83第一节 概述84第二节 一井内巷道贯通测量工作91第三节 两井间的巷道贯通测量工作97第四节 立井贯通测量99第五节 贯通后实际偏差的测定及中腰线的调整101第五章 习题105第六章 矿图107第一节 概述107第二节 标高投影109第三节采掘工程平面图114第四节 其他矿井测量图117第六章 习题118117矿山测量矿山包括煤矿、金属矿、非金属矿、建材矿和化学矿等等。矿山测量是矿山建设时期和生产时期的重要一环。由于矿山测量工作涉及地面和井下，不但要为矿山生产建设服务，也要为安全生产提供信息，以供领导对安全生产做出决策。矿山测量的任何疏忽或粗率都会影响生产或有可能导致严重事故发生。因此，矿山测量在矿山开采中的责任与作用都是很大的。它的主要任务是：（1）建立矿区地面控制网和测绘1：5001：5000的地形图和矿图；（2）进行矿区地面与井下各种工程的施工测量和竣工验收测量；（3）测绘和编制各种采掘工程图及矿体几何图；（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。 此外，在矿山开采阶段还有许多复杂的技术问题需要矿山测量来解决。如主巷道的定向与测量，掘进时中、腰线的给定，井下巷道贯通，弯道设置、竖井联测、斜洞布设，井下场地开拓，回采定水平，矿量计算，井上下对照等等，处处都离不测绘。比如巷道贯通如果不经过精确测量，就不能随意开挖，否则将造成大量巷道作废，不仅浪费大，而且影响生产甚至会发生事故。第一章 井下平面控制测量本章重点本章主要讲解井下经纬仪导线测角的方法和要求；井下经纬仪导线量边的方法和要求；井下导线量边的各项改正计算方法；井下测量与地面测量的相同点 与不同点；井下导线测量的注意事项；井下角度测量的误差分析；井下量边的误差分析；井下经纬仪支导线的误差分析。技能要求具备在井下环境中导线测量、井下角度测量的误差计算、井下导线量边改正的计算；井下边长测量的误差计算、井下经纬仪支导线的误差计算等技能。第一节 井下平面控制导线的布设与等级一、井下导线的等级井下导线的的布设，按照“高级控制低级”的原则进行。我国煤矿测量规程规定，井下平面控制分为基本控制（表一）和采区控制（表二）两类，这两类应敷设成闭（附）合导线或复测支导线。表 1-1 基本控制导线的主要技术指标井田一翼长度 /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表 1-2 采区控制导线的主要技术指标采区一翼长度 /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11153030901/40001/30001/30001/2000注导线可作为小矿井的基本控制测量 基本控制导线按照测角精度分为 7 和 15 两级。 采区控制导线也按测角精度分为 15 和 30 两级。 二、 井下导线的发展与形式 井下导线往往不是一次全面布网，而是随井下巷道掘进而逐步敷设。如图 1-1 ，当由石门处拉门开始掘进主要运输大巷时，随巷道掘进而先敷设低等级的 15 和 30 导线（如图 1-1 中虚线所示），用以控制巷道中线的标定和及时填绘矿图，随巷道掘进每 30 100m 延长一次。图1-1 井下导线的发展当巷道掘进到 300 500m 时，再敷设 7 和 15 级基本控制导线，用来检查前面已敷设的低级采区控制导线是否正确。 当巷道继续向前掘进时，以基本控制导线所测设的最终边为基础，向前敷设低等级控制导线和给中线。当巷道又掘进300500m时，再延长基本控制导线。这样不断分段重复，直到形成闭（附）合导线，如图1-2所示。图1-闭合导线三、特殊形式的井下导线（）交叉闭合导线（图 1-3(a)）图1-3（a） 交叉闭合导线（）坐标附合导线（图 1-3(b)） 图1-3（b） 坐标附和导线（）方向附合导线（图1-3(c） 图1-3（c） 方向附和导线四、按所使用的仪器来划分导线类型（）经纬仪钢尺导线（）光电测距导线（）全站仪导线（）陀螺定向光电测距导线五、井下导线的设置井下导线点按照其使用时间长短和重要性而分为永久点和临时点两种。导线点应当选择在巷道顶(底)板稳固、通视良好且易于安设仪器观测、尽量不受来往矿车影响的地方。永久导线点应埋设在主要巷道中，一般每隔 300 500m 埋设一组三个永久点，以便用测角来检查其是否移动。永久点的结构应以坚固耐用和使用方便为原则。第二节 井下经纬仪导线角度测量一、井下测角与地面测角的不同点由于井下的特殊环境条件,而使井下测角与地面测角具有以下不同点（）井下测点多设于巷道顶板上,因此经纬仪要在测点下对中（）倾角较大的巷道时，用弯管目镜。（）仪器密封性好，有良好的防暴照明设备。二、矿用经纬仪的检验与维护井下各级经纬仪导线水平角观测所采用的仪器和作业要求，见表 1-3 表1-3井下经纬仪导线水平角观测所采用的仪器及作业要求导线类别使用仪器观测方法按导线边长分（水平边长）15m 以下15 -30m 以下30m 以上对中次数测回数对中次数测回数对中次数测回数7 DJ2测回法23221215 DJ6测回法或复测法22121230 DJ6测回法或复测法111111（一）矿用经纬仪的检验1 、 望远镜的镜上中心位置应正确，即当望远镜水平时，镜上中心应位于仪器竖轴上。 2 、光学对中器的视准轴应与竖轴重合。 检验方法分为以下三种： （ 1 ）、光学对中器安装在望远镜上。 （ 2 ）、光学对中器安置在照准部上。 （ 3 ）、光学对中器安置在经纬仪基座上。 校正方法：调整光学对中器的校正螺旋，使光学对中器的中心对准 A 、 B 两点连线的中点。这项检验与校正应当变更经纬仪至投影白纸的距离后再进行一次，直到 A 、 B 两点之间的距离小于 0.5 mm为止 . ( 二 ) 矿用经纬仪的维护 经纬仪是精密贵重的测量仪器，应当对其精心爱护。针对井下特殊的环境条件，在安置仪器和进行观测时，应当注意以下几点： （ 1 ）在井下安置仪器之前，应对巷道两帮及顶板进行仔细检查，即“敲帮问顶”，确认无浮石、无冒顶和片帮危险后，再安置仪器。 （ 2 ）井下黑暗，巷道中过往矿车及行人很多，因此，在安置好经纬仪之后，必须有专人看护，不得离人。 （ 3 ）由于井下潮湿，有的巷道有淋水，上井后必须擦干仪器，或将仪器直于通风处凉干后再装入仪器箱内。 （ 4 ）仪器在下井、上井搬运时，要防止剧烈震动，必要时可把以前抱在怀中，切忌做着仪器箱乘做罐笼或人车。 （ 5 ）冬季地面与井下温度相差较大时，在有地面到达井下观测地点之后，要稍等片刻，待仪器温度与周围巷道内温度接近后再开箱( 三 ) 井下测角方法与限差规定 井下测角一般用测回法，如图 1-4 ，测量角度 =ACB 时，在 C 点安置经纬仪，整平对中，在后视点 A 和前视点 B 悬挂垂球钱作为觇标，并用矿灯蒙上白纸照明垂球线。瞄准时，应先用望远镜筒外的准星大致照准觇标处的灯光，再调焦对光，并用矿灯照明十字丝和读数窗，才能精确瞄准和读数。 图-测回法用测回法同时测量水平角和竖直角的步骤如下； （ 1 ）正镜瞄准后视点 A, 使水平度盘读数大致对于 0，读取水平度盘读数 a ，并使十字丝的水平中丝照准垂球线上的标志使竖盘指标水准器的气泡居中后读取竖盘读数 LA ； （ 2 ）正镜顺时针方向旋转照准部，照准前视点 B 读取水平度盘读数 b1 和竖盘读数 LB ； （ 3 ）到镜后逆时针旋转照准部，照准前视点 B ，读取水平度盘读数 b2 和竖盘读数 RA ； （ 4 ） 到镜逆时针旋转照准部，照准后视点 A ，读取水平度盘读数 a2 和竖盘读数 RA。 第三节 井下经纬仪导线的边长测量一、 钢尺量边工具 井下用钢尺量边时所采用的工具包括有钢尺、拉力计（弹簧秤）和温度计等。钢尺长度宜采用 30m 或 50m 的，最好整尺全长均有毫米刻划。二、 钢尺丈量边方法 1、水平巷道中要丈量水平距离方法：利用经纬仪的水平视线瞄准在前后视点所挂垂球线上，用大头针在绳上标出十字丝交点，然后用钢尺丈量仪器镜上中心与大头针之间的距离，丈量时钢尺末端的整厘米对准经纬仪镜上中心，另一端加钢尺检定时的标准拉力 P0 两端同时读数，每条边读数三次，每读一次后移钢尺 23cm 同时测记温度。 2、倾斜巷道中丈量倾斜距离： 方法：丈量方法一水平巷道丈量基本相同。在测水平角时候同时测量倾角。 3、丈量边长大于尺长时，先分段丈量，为此应进行定线。 图 1-5 悬空丈量边长（三） 钢尺量边改正 用钢尺量得的边长，还要视具体情况加入比长、温度、拉力、垂曲及倾斜等项改正。 1、比长改正它是由钢尺比长检定而求得的,比长方法将在本节后面专门介绍.若对钢尺的整尺长作了比长检定,求得其在标准拉力p0和标准温度t0时的真实长度为LM ,而尺面的名义长度为LM(通常LM为50m或30m)，则整钢尺长的比长改正数为：若用此钢尺区丈量某一边长L ，则此边长L的比长改正数为：2、温度改正所量边长L的温度改正数为：式中 钢的线膨胀系数，即温度变化1时，1m长度钢尺的变化量； 钢尺比长时的标准温度；t 丈量边长L时的钢尺温度.3、拉力改正井下量边时，应以拉立计对钢尺施加在比长时的标准拉力，所以你不必介入拉力改正。若所加拉力p不等于时，则需加入拉力改正：式中 E 钢尺的弹性系数，; F 钢尺的横断面积，以为单位。4、垂曲改正钢尺悬空丈量边长时，尺身受自重而下垂呈悬链状而非一直线，使所测的边长大于实际边长，因此要加入垂曲改正，其符号永远为负。垂曲改正的计算公式为：式中 整钢尺长；L 所量的边长； 整钢尺长；（）的松垂距，其理论计算公式为：式中 q 每米钢尺的重量；拉力。松垂距也可以通过实测求得算例已知711号钢尺名义长度为50m，在=98N、=20时的比长改正数=+0.00694m，整尺子的垂曲改正读数为（钢尺的单位长度重量q=0.024175kg/m），求在t=15，p=98N，L=40.153m时的三响改正数及改正后长度。解 比长改正数 温度改正数 垂曲改正数加入三项改正后的边长为： 40.153+0.0056-0.0023-0.0073=40.149m、倾斜边长化算为水平边长如果所量边长是倾斜边长L，则在加深入上述三项改正数之后，还应将其化算成平距l以便于计算平面坐标。所采用的计算公式为： =Lcos式中 测倾斜边长的倾角。如果已知倾斜边长L的两端点之间的高差，则平距为： 第四节井下经纬仪导线测量外业井下经纬仪导线测量的外业，与地面导线基本相同，但由于井下环境的特殊性，也使井下导线测量外业具有一些特点，如导线不是一次全面布设，而是随巷道掘进而不断延长，每次延长之前都要对上次测设的最后一个导线角度进行检查；井下导线点多设于顶板，仪器要在点下对中；井下黑暗，仪器及觇标均需照明；井下巷道狭窄，运输繁忙，观测条件不利等。下面针对井下特点对导线测量的外业工作步骤加以说明。 一、 选点和埋石 选择导线点的位置时，应当全面综合考虑以下几个方面： （1）相邻导线点之间通视良好，并应尽可能使点间距离大些，各级井下导线的边长要求见表 1-1 及表 1-2 ，在巷道的连接处和交叉口处，应当埋设导线点。 （2）为了避免运输干扰，应尽量将点设在远理运输轨道的一侧。 （3）导线点应当选在巷道稳定、安全、便于安置仪器进行观测的地方，避开淋水、片帮落石和其他不安全因素。 二、井下测角和量边 井下测角与量边方法，在前面第一节及第三节已经分别介绍过，下面重点介绍工作组织与记录手薄等。测角和用钢尺量边时的劳动组织与记录手簿（一）工作组织 井下测角一般需要4人：一人观测，一人记录，前后视照明各一人。 量边需要5人：两人拉尺，两人读数，一人记录并测定温度。（二）“三联架”法导线测量 仪器：采用经纬仪和测距仪或全站仪测角量边 三联架”法：仪器头和棱镜觇标可以共用相同的基座与三脚架，每个三脚架连同基座可整平对中一次，在搬站时，只需移动仪器头和棱镜觇标，不必移动三脚架和基座。 1、三架法 欲从已知导线点 A 和 B 开始施测导线 A-B- 1-2-3 ., 首先在 B 点安置全站仪整平对中，在后视点 A 和前视点 1 安置觇标整平对中。测完 B 站后， B 点及 1 点的三脚架和基座保持不动，将 B 点的仪器头移到 1 点，直接插入原已安置好的三脚架基座中，将 A 点的棱镜觇标直接插入 B 点的三脚架基座中，而将 A 点的三脚架和 基座移到 2 点整平对中，并将 1 点的 棱镜觇标插入 2 点已整平对中的基座中，即可开始第二站（即 1 点的观测）。2、四架法 （二） 碎步测量 碎部测量的目的：测得井巷的细部轮廓形状，获得填图资料。 碎部测量包括丈量仪器中心到巷道顶板、底板和两帮的距离（简称量上、量下、量左、量右），测量巷道、硐室的轮廓。 碎部测量的方法：支距法 图1-6 巷道碎部测量（三）导线的延长及检查 井下导线是随巷道掘进分段测设的，逐段向前延长的。为了检查在导线延长时所依据的已知起始点的可靠性，在接测前应对上次所测设的最后一个水平角及最后一条边长进行检查测量。 重新测得的水平角和上次观测的该水平角之差d容22m重新丈量最后一条边长与原丈量最后一条边的结果之差不得超过各级导线边长往返丈量互差的规定。 第五节 井下经纬仪导线测量内业内业计算的目的，是求出导线各边的 坐标方位角及各导线点的平面坐标，并填绘矿图。一般是按照以下顺序进行的。 一、检查和整理外业观测记录手簿在井下测角量边的过程中，都应随时按照，煤矿测量规程的要求进行检核，如果不符合，必须当场重测，直到满足要求为止。在内业计算开始之前，要重新仔细检查外业观测记录，如往、返丈量边长之差是否达到精度，测回间互差是否超限等，是否有漏测、漏记、记错、算错等问题。二、计算边长改正和平均边长井下基本导线用钢尺丈量的边长应加入比长改正、温度、垂曲等改正后化算为水平边长。往、返测边长分别加改正后，如果互差不超过边长的1/2000，则可取其平均值作为最终边长。三、角度闭合差（一）闭合导线闭合导线的角度闭合导线的角度闭合差是按下式计算的：式中 分别是闭合导线的内角总和与外角总和； n 闭合导线的角度个数。（二）空间交叉闭合导线在前面介绍井下导线的形状时，有一种交叉闭合导线(图1-(a),当这种导线沿着前进方向测左角时,则经过交叉点后,便由内(外)角变成了外(内)角,内角图形与外角图形的角度总和，即：式中 每个内角图形中的角度个数； 每个外角图形中的角度个数。这些图形的角度个数包括交叉点上的虚拟角度，但每个交叉点上的两个虚拟角度对与相邻两个对顶图形来说总是+= 360，所以，应当从上式的中间去这些虚拟角度，即实测的角度总和应为：式中 n实测角度总个数； p内角图形的总个数； k外角图形的总个数。上式实测角度总和的理论值，而角度闭合差为:（三）附和导线设附和导线起始边和最终符合边的坚强坐标方位角值为和测角总个数为 ，则角度闭合差为：（四）复测支导线复测支导线的角度闭合差是按照最末公共边的第次和第次所得的坐标方位角和之差来计算的，即（五）角度闭合差的分配即将反号平均分配给各观测角值，每个观测角值的改正数为：改正后的角值为： 表角度闭合差容许值导线类别最大闭合差闭合导线复测支导线附合导线7 导线15 导线30 导线 14 30 60 14 30 60 2 四、坐标方位角的推算各条导线边的坐标方位角时按下式计算的：式中 分别为i边（待求边）与第i-1边的坐标方位角； 改正后的角值在闭合导线中，从第一边开始，经各导线边在推算回到该边的坐标方位角应相同：附和导线（含方向附和导线）中，推算出的最后一边的坐标方位角应与原最终坚强边的坐标方位角相同；复测支导线两次推算得到最后一条公共边的坐标方位角应当相等。及时改正。五、坐标增量闭合差的计算及调整为了计算坐标增量闭合差，必须先计算各条导线边的坐标增量：式中 各边的水平边长 各边的坐标方位角对闭合导线来说，其坐标增量的总和和均应为零，则闭合导线的坐标增量闭合差为：附和导线的坐标增量闭合差为：式中 分别为附和导线起始点1的已知x和y坐标； 分别为附和导线最终坚强点n的x和y坐标对于复测支导线和方向附和导线，其坐标增量闭合差为：式中 分别为第次测量所得的与坐标增量总和； 分别为第次测量所得的与坐标增量总和导线的精度是用相对闭合差来表示的，即式中 导线的线量闭合差 导线的总长度，复测支导线为其两次测量的水平边长总和；导线的相对闭合差不得超过表1-2的规定，否则，应该检查原因，进行冲算或重测，直到满足要求为止。如果导线的相对闭合差不超限，则可用下述两种方法之一进行简易平差。按下式计算各导线点的坐标：如为闭合导线，则由起始点起算，经各个导线点再算回到起始点的坐标应相等；附和导线的起始点开始起算，推算到最终已知坚强点坐标应相等；而复测支导线和方向附和导线则两次算得的末点坐标应相等。第六节 井下测量水平角的误差一、井下测量水平角的误差来源井下用经纬仪测角也和地面一样，不可避免地存在着以下几种来源：（1）由于所使用的的仪器不完善而产生的误差，通常称为仪器误差；（2）由于瞄准和读数不正确所引起的误差，因为瞄准和读数随测角方法不同而不同，故称之为测角方法误差；（3）由于觇标和仪器的中心与测点中心没有在同一铅垂线上所产生的觇标对中误差和仪器对中误差；此外，由于外界环境条件，如井下湿度、温度、矿尘量、照明度等的变化因素，也会给测角带来误差。但由于井下条件较为稳定，不像地面那样受季节、天气的变化影响，在短暂的测角时可内可以认为是基本稳定的，故不考虑。二、仪器误差对井下测量水平角的影响仪器误差是由于仪器各部件加工制造的公差及装配校准不完善、仪器结构的几何关系不正确和仪器的稳定性不良所引起的。（一）视准差的影响视准差C对于用一个镜位所观测的水平方向值的影响的计算公式为：式中 观测方向的倾角。有上式可知，值的大小除与C有关外，还与观测方法的倾角有关。当视线接近水平时，。此时，对同一目标正倒镜观测读数之差称之为2C值。取正倒镜观测的平均值可消除视轴差C的影响。测量水平角时视轴误差对于半测回（即只用正镜或值甬倒镜）角值的影响按下式计算：式中和为前后视点的倾角。由上式可知，在平巷或倾角大致相同的斜巷中测角时，值很小；在平巷与斜巷相交处测角时，随着斜行倾角的增大，值增大。（二）水平轴倾斜误差i的影响水平轴与竖轴垂直的误差，称为水平轴倾斜误差.它是由于水平轴倾斜误差两端支架不等高和轴径不同等原因引起的。水平轴倾斜对于用一个镜位所观测的水平方向值的影响位：式中i水平轴倾斜误差；观测方向的倾角。三、测角方法误差测角方法误差是由于瞄准误差和读数误差引起的，与测角方法也有关。（一）瞄准误差 确定瞄准误差的方法有以下两种1、以人眼的最小视角为依据确定用放大率为V倍的望远镜瞄准觇标，人眼的鉴别的能力也提高V倍，即最小视角可比人眼的原最小视角缩小V倍。取中误差为极限误差的1/2，则用望远镜观测时，人眼的瞄准误差为：2、以人眼确定十字丝纵丝与垂球线重合或相对称的精度来确定（二）读数误差1、显微带尺的读数误差读数误差为为：2、光学测微器的读数误差设读取整数部分的误差为，读取小数部分的误差为，则总的读数误差为：（三）测角方法的误差主要讨论测回法测角时的测角方法误差。用n个测回测角时，其最终角值是n个测回的平均值。测回法测角时，测角方法误差为：四、觇标及仪器的对中误差（一）觇标对中误差（二）仪器对中误差五、井下测水平角总中误差由以上分析可得出：由于仪器不完善的测角误差（仪器误差），一般可用适当的观测方法加以消除或较少到最低限度。井下测量水平角的总中误差便由测角方法和对中误差构成，即第七节 井下钢尺量边的误差一、井下钢尺量边时的误差来源井下用钢尺悬空丈量导线边长时，会产生一系列不可避免的误差，这些误差的主要来源有：（1）钢尺的尺长误差；（2）测定钢尺温度的误差；（3）确定钢尺拉力的误差；（4）测定钢尺松垂距的误差；（5）定线误差；（6）测量边长倾角的误差；（7）测点投到钢尺上的误差；（8）读取钢尺读数的误差；（9）风流的影响。以上误差按其性质可以分为三类。（一）系统误差最主要和最典型的量边系统误差是钢尺的尺长误差。（二）偶然误差这类误差对量边的影响是偶然性的，即这类误差的大小及符号均不定。（三）其符号是系统性的，而其大小是偶然性的定线误差和风流将钢尺吹得弯曲都会使所测边长大于真正边长，因此他们对量边的影响其符号是系统性的，但其大小却随定线的精度和风流的大小而变化，因而是偶然的。二、量边误差的积累由上知，量边误差按其性质可分为系统误差、偶然误差及大小为偶然而符号为系统得三类。（一）量边偶然误差的积累设为所量的导线边长，以长度为的钢尺丈量了段，即若每段丈量的偶然误差为，则按偶然误差传播律可得出量边偶然中误差为：令，则最后得由上可得出：（）由偶然误差引起的量边误差与边长的平方根成正比；（）量边的偶然误差与边长之比，随边长的增加而减小。（二）量边系统误差的积累设为每尺段丈量的系统误差，为所丈量边长的系统误差，则另，称为系统误差影响系数。则（三）量边的总误差三、量边误差估计公式中、系数的确定方法（一）按实测资料求、系数（二）用实验方法求、系数第一章 习题一、填空题1、井下平面控制分为 和 。2、井下钢尺量边的方法是 。3、钢尺量边视具体情况应加 、 、 、 、 等项改正。4、根据比例尺精度，对于1:1000的地形图测量，地物边长的测量精度主要精确到 米。 5、用测回法观测水平角，可以消除仪器的误差对角值的影响，但不能消除仪器的 误差的影响，因此观测时要注意 。6、平面控制测量的主要形式有 。7、在钢尺量距中 误差属于系统误差，而 则属于偶然误差。二、问答题1、井下碎部测量的目的？2、什么叫视差？产生视差的原因是什么？如何消除视差？3、井下导线测量的的目的、方法和精度要求？4、影响钢尺量距精度的因素有哪些？如何消除或减弱这些因素的影响？三、计算题1、已知71-1号钢尺名义长度为50m,在p0=98N、t0=200C时的比长改正数=+0.00694m，整尺长的垂曲改正数为（钢尺的单位重量q=0.02475kg/m），求在t=150C,p=p0=98N,L=40.153m时的三项改正数计改正后长度。2、有一把20米的钢尺，在温度为时的检定为20.009米，今用该钢尺在20的气温下，量得一段名义距离为175.460米，求该段距离的实际长度（1.25105/1）。3、有一钢尺检定厂，两标志间的名义长度为120米，用精密测距得的实际长度为119.9648米，现在将一把30米钢尺在此做检定，量得两标志间的平距为120.0253米，检定时的温度为26，拉力为10kg，求该钢尺在检定温度取为时的尺长方程。第二章 井下高程测量本章重点本章主要讲解井下高程测量的目的和任务；井下水准测量的外业及内业计算方法；巷道纵剖面图的测绘方法和要求；井下三角高程测量的方法和要求；井下高程导线的平差方法；井下水准和三角高程测量的误差分析。技能要求通过本章的学习使学生具备井下水准测量及三角高程测量外业施测内业计算、井下巷道剖面图测量、井下水准测量的误差分计算技能。第一节概述一、水准测量原理利用水准仪提供水平视线，读取水准尺的读数，测定两点间的高差，由已知点高程推求未知点高程。二、井下高程测量的目的和任务井下高程测量是测定井下各种测点高程的测量工作。其目的是为了建立一个与地面统一的高程系统，确定各种采掘巷道、硐室在竖直方向上的位置及相互关系，以解决各种采掘工程在竖直方向上的几何问题。其具体任务大体有以下几项：（）在井下主要巷道内精确测定高程点和永久导线点的高程，建立井下高程控制；（）给定巷道在竖直面内的 方向；（）确定巷道底板的 高程；（）检查主要巷道及其运输线路的坡度和测绘主要运输巷道纵剖面图。三、井下高程测量的基本要求1、井下高程控制网，可采用水准仪测量法或三角高程测量法敷设。在主要水平运输巷道中，一般应采用精度不低于S10级的水准仪和普通水准尺进行水准测量；在其他巷道中，可根据巷道坡度的大小、采矿工程的要求等具体情况，采用水准测量或三角高程测量测定。、从井底车场的高程起算点开始，沿井底车场和主要巷道逐段向前敷设，每隔300500m设置一组高程点，每组高程点至少应由三个点组成。、水准点可设在巷道的顶板、底版或两帮上，也可以设在井下固定设备的基础上。第二节 井下水准测量一、井下高程测量的种类 矿区高程控制测量：是指在国家一、二等水准网的基础上，在矿区建立的三、四等水准网。 现以图2-1的矿井为例说明井下高程测量的种类图2-1井下高程测量的种类综上可见，井下高程测量分为三种类型，即（1）通过立井导入高程 （2）水准测量 （3）三角高程测量 二、井下高程测量的基本要求 1、井下高程控制网，可采用水准测量方法或三角高程的方法敷设。 50时，水准测量5080时，用三角高程测量 2、从井底车场的高程起算点开始，每隔300500米设置一组高程点，每组高程点至少应由三个点组成。 3、水准点可设在巷道的顶板、底板或两帮上，也可在井下固定设备的基础上。 三、井下水准测量的外业 1、井下水准测量的观测方法 变换仪器高法 注意：当水准点设在巷道顶板上时，要倒立水准尺，尺底（零刻度）端顶住水准点。2、井下水准测量的限差要求 两水准点之间往返测高差较差不大于50R mm闭合、附合水准路线单程测量，闭合差不大于50L mm 四、水准测量的内业1、水准测量的内业的目的计算各测点之间的高差，经平差后，求出各测点的高程。 2、水准测量的内业计算 由于井下的高程点有的设在顶板上，有的设在底板上，可能出现如下所示的四种情况。五、巷道剖面图的测绘 1、目的：为了检查平巷的铺轨质量或者为平巷改造提供依据 2、具体做法：先用皮尺沿底板每隔10米或20米标记一个临时点，并且将此点标记在巷道两帮上，以便调整坡度放腰线时使用 3、巷道剖面图绘制要求： （1）水平比例尺一般为1：2000、1：1000、1：500，对应的竖直比例尺一般为1：200、1：100、1：50； （2）按水平比例尺画出表格，表中填写测点编号、测点间距、测点的实测高程和设计高程、轨道面的实际坡度； （3）在表格的上方，绘出巷道的纵剖面图 绘图时，先按竖直比例尺绘出水平线，注明高程，绘出测点的水平投影位置，按照测点的实际高程和选定的竖直比例尺绘出竖直面上的位置，然后用直线将这些位置点连接起来，便可以得到巷道的实测纵剖面线。 （4）在表格的下方绘出该巷道的平面图，并且在图上绘出高程基点和永久导线点的位置。第三节井下三角高程测量一、施测方法井下三角高程测量一般是与经纬仪导线测量同时进行的。施测方法如图2-所示。图2-2井下三角高程测量安置经纬仪于A点，对中整平。在B点悬挂垂球用望远镜瞄准垂球线上的标志b点，测出倾角，用钢尺丈量仪器中心到b点的距离l,量取仪器高i及觇标高v。由图2-4可以看出，B对A点的高差可按下式计算：h = lsin+i-v式中 l实测斜长，基本控制导线应是经三项改正后的斜长; 垂直角，仰角为正，俯角为负； i仪器高，由测点量至仪器中心的高度，测点在底版时为正值，顶板时为负值。 v觇标高。由测点量至照准目标点的高度，测点在底版时为正值，在顶板时为负值。当井下经纬仪导线为光电测距导线时，在A点安置仪器，在B点安置反射棱镜，并对中整平。用测距仪测出仪器至反射棱镜中心斜距l0，经气象、加常数等项改正后，得改正后斜距l0 A、B两点间的高差可按下式计算： h = lsin+ l/2R .cos (cos k) +i-v 式中 k 折光系数； R 侧线处地球曲率半径。 仪器高和觇标高应在观测开始前和结束后各量一次，两次丈量的互差不得大于4，取其平均值作为丈量结果。丈量仪器高时，可使望远镜竖直，量出测点至镜上中心的距离。三角高程测量要往返进行。相邻两点往返测量的高差互差不应大于（10+0.3l）（l为导线水平边长，m）；三角高程导线的高程闭合差不应大于100L（L为导线长度，km）当高差的互差符合要求后，应取往返测高差的平均值作为一次测量结果。闭合和附合高程路线的闭合差，可按边长成正比分配。复测支线终点的高程，应取两次测量的平均值。高差经改正后，可根据起始点的高程推算各点的高程。二、限差的要求总结如下： （）仪器高和觇标高两次互差不能超过4；（）三角高程往返测量相邻点高差互差为不大于（10+0.3l）；（）高程闭合差不大于100L；第四节井下高程导线的平差井下高程测量和井下导线测量一样，也有闭合的 、符合的及支导线等几种类型。单个闭合或附合的水准管线只有一个条件方程式，当等精度观测时，可将高程闭合差反号平均分配到各站高差上。复测水准支线的平差，是取两次测得的平均值作为最终结果。井下水准网可用等权代替法或多边形法平差。当井下高程线路中，既有水准高程，又有三角高程时，因为不是等精度观测，因此需考虑不同的权。各环节的权为：式中 单位权中误差 求得每一环节的总改正数后，即可计算该环节中水准测量或三角高程测量所测得的高差改正数：例2-1 某矿的开拓形式如图2-所示，地面通过两个斜井到达第一水平，两斜井间用平巷连接，斜井中A-及 B-段进行了三角高程测量，一号斜井长450m，二号斜井长670 m，平巷段场1900m，进行了水准测量，总闭合差h = -65，试求三段的高差应分配的改正数。图2-3 解 在无实际资料分析求出的误差参数时，单位长度的高差中误差可以采用煤矿测量规程的要求，即mh水 = 17.7 mh经 = 50mhA_ = mh经L = 500.45 = 33.5mh_ = mh水L = 17.71.9 = 24.4mh-B = mh经L = 500.67 = 40.9mh = mhA_ + mh- + mh-B = 3390第五节 井下水准测量的误差一、井下水准测量的误差（一）水准测量的误差来源基估算方法为了评定水准测量的精度，以使测量工作更好地满足采矿工程的要求，需要对水准测量的误差进行分析。从井下水准测量的实践中不难看出，引起误差的主要因素有：（1）水准仪望远镜瞄准的误差；（2）水准管气泡居中的误差；（3）其它仪器误差，其中包括水准尺分划的误差，水准尺读数的凑整误差等；（4）人差及外界条件的影响，例如巷道中空气透明度、水准尺的照明度、水准尺的歪斜、仪器下沉等的影响，所产生的误差。上述各种误差对水准测量精度的影响集中反映在水准尺读数上。如果以表示水准尺读数中误差，以、分别表示上述四种误差对水准尺读数的影响，则为研究问题方便，可以认为和的总影响等于误差和的总影响，这样则得瞄准误差与瞄准的角量误差有关，当望远镜瞄准距水准尺时，的值可用下式估算：式中 l 水准仪至水准尺的距离，m；V 水准仪望远镜的放大倍数。水准管气泡居中误差与水准管的分划值及观察气泡居中的方式有关。目前生产的水准仪均采用符合水准器，故由此引起的读数误差（取其最大值）为：根据上述公式，如果已知水准仪望远镜放大倍数V、水准管的分划值以及施测时仪器至水准尺的距离l，就可估算出水准尺读数的中误差。一次仪器高测得的高差中误差为：当采用两次仪器高测量高差并考虑其其他误差影响时，则一个测站上一次测量（指两次仪器高）测得的高差中数的中误差为：（二）水准支线终点高程的误差若在某巷道中由水准基点A测设一条水准支线，则其中点K的高程应为：终点K的高程中误差为：当各个测站的距离大致相等时，则各测站的高差中误差可以认为是相等的，即则 式中 n测站数如果不考虑起始点高程中误差的影响，则该水准支线终点K的一次独立测量的高程中误差为：（三）单位长度的高差中误差在实际工作中，常以单位长度的高差中误差的大小，衡量水准测量的精度。假定有一水准线路，其全长为Lm，水准仪至水准尺的距离为lm，则该水准线路的测站数为：将此式代入（8-9），则得令 则 若L和均以km为单位，当L = 1km时，则即为千米长度的水准线路的高差中误差，称为单位长度的高差中误差。在井下水准测量方案设计中，一般均以式（8-12）估算水准支线终点一次水准测量高程的中误差。 值可用理论公式（8-11）计算出来，但是，该式中还有些误差没有估算进去，因而计算出的单位长度的高差一般偏小。在实际工作中，通常是根据多个水准环的闭合差或往返的闭合差，来求出单位长度的高差中误差。二、按实际资料求水准测量误差参数的方法（一）根据多个水准路线的闭（附）合差求单位长度高差中误差设单位长度的高差中误差为单位权中误差，则式中 N 闭（附）合水准路线个数； 闭（附）合水准路线的高程闭合差。如果把作为真误差看待，则其权应为水准路线长度L（以km为单位）得到数，这样各水准环的权应为：故 因而得第六节 井下三角高程测量误差一、两测点间的高差中误差井下三角高程测量时相邻两点间高差的计算公式为：根据求函数中误差公式，由上式得：式中各观测值的偏导数为：将以上各偏导数之值代入式（8-16）中，得两点间往测或返测得高差中误差为：由上式可看出，量边误差对高差的影响随着倾角的增大而增大；而倾角测量误差对高差的影响随着倾角的增大而变小。所以当倾角较大时，应注意提高量边的精度；当倾角角小时，应注意提高测角的精度。对于仪器高I觇标高v，则应井却丈量，防止出现粗差。二、三角高程支线终点的高程中误差三角高程支线终点的高程，可按下式计算：终点K相对于起始点A的高程中误差应为：三角高程的测量误差，除用上述理论公式外，实际工作中也可以根据多个三角高程导线的闭合差或往返测之差求算单位长度的高程中误差。一次往（返）测高程导线终点高程中误差为：式中单位长度三角高程测量的高差中误差L三角高程线路长度，以km 为单位规程规定基本控制导线的高程容许闭合差，即每千米长度容许的高程中误差为：第二章 习题一、填空题1、水准管的分划值表示水准器的_。分划值越小，则气泡越_，其定平起来越_。 2、视距测量的特点是_；但缺点_；因此主要用_。3、水准测量时一般要求前后视线长度尽量_，这是为了消除（减）_的影响。 4、水准仪应满足的理想关系有_。5、 三角高程测量的观测量有_。 6、水准测量中对高程闭合差的分配处理是将_。二、问答题1、井下水准测量与地面水准测量有何异同；2、井下水准测量的目的；3、试述用微倾水准仪做水准测量要取得满意的结果，要注意哪些问题。第三章 矿井联系测量本章重点 本章主要讲解井上下联系测量，重点讲述矿井联系测量的任务与目的；矿井定向的种类与要求；一井几何定向的方法和要求；两井几何定向的方法和要求；两井几何定向的内业计算方法；陀螺经纬仪定向的方法和要求；立井导入高程的方法和要求；立井几何定向的精度分析。技能要求 通过本章学习使学生掌握一井几何定向、两井几何定向、陀螺经纬仪定向（跟踪逆转点法）、立井导入高程的方法；具备两井几何定向内业计算的能力；立井几何定向误差分析及计算技能第一节 联系测量的作用和任务一、概念 联系测量：将矿区地面平面坐标系统和高程系统传递到井下，使井上下能采用同一坐标系统所进行的测量工作。联系测量包括平面联系测量和高程联系测量，即定向和导入高程 二、联系测量的目的和任务 1、联系测量的目的：使地面和井下测量控制网采用同一坐标系统。 2、联系测量的任务：（1）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的平面坐标x和y； （3）确定井下水准基点的高程H。 第二节 矿井定向的种类与要求一、矿井定向的种类 矿井定向概括来说分为两类： 通过斜井或平峒几何定向 一井定向 两井定向定向 磁性定向物理定向 投向仪定向 陀螺定向二、联系测量精度要求煤矿测量规程规定联系测量的主要精