矿山测量课程设计难点.docx

辽宁工程技术大学矿山测量课程设计教学单位 测绘学院 专 业 测绘工程 班 级 学生姓名 学 号 1 指导教师 目录1.矿山测量学概述31.1主要包括31.2贯通测量32.工程概况52.1冠山矿区概况52.2测区已有测绘资料及成果利用52.3坐标系统52.4地形地貌及气象条件52.5采矿对生态环境的影响及防范措施62.6相关法规72.7 相关作业依据与要求82.8贯通巷道概述83.贯通测量概述93.1贯通测量93.2井巷贯通允许偏差103.3两井间巷道贯通误差预计参数114.地面控制测量154.1一井和三井附近三角点154.2导线控制测量方案及误差预计154.3 E级GPS控制测量方案及误差预计185.矿井平面联系测量225.1冠山矿一丶三井两井定向测量方案225.2陀螺定向测量方案266.井下控制测量286.1方向附和导线的的布设方案：286.2加测陀螺定向边的井下导线布设方案337.地面水准测量348.高程联系测量368.1钢尺导入高程368.2钢丝导入高程378.3光电测距仪导入高程388.4导入高程对贯通误差预计389.井下高程控制测量399.1井下水准测量399.2井下三角高程测量：399.3井下控制测量对贯通误差预计4110.最佳方案选择4210.1平面控制测量方案4210.2高程控制测量方案4311.经费预算4312.课程设计总结4412.1设计结论与建议4412.2设计体会441.矿山测量学概述1.1主要包括建立矿区地面控制网、矿区地形图的测绘、矿山施工测量、地表移动沉降观测和矿体几何图绘制等。其中，矿山施工测量是矿山建设和开采过程中为各种工程的施工所进行的测量工作，即地面上的土建工程测量、井下控制测量和施工测量、竖井定向测量和竖井导人高程测量、竖井贯通测量。在施工建造过程中和运营管理阶段，还需定期进行岩层与地表移动沉降观测、巷道及井身各部位及其相关建筑物及辅助建筑物的沉降观测和位移观测，以及为矿区的复耕进行测量服务等。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。1.2贯通测量大型巷道贯通测量是矿山测量工作的一项重要工作，贯通工程质量的好坏，直接关系到整个矿井的建设、生产和经济效益，为了加快矿井的建设速度、缩短建井周期、保证正常的生产接替和提高矿井产量，经常采用多井口或多头掘进，这样就会出现两井间或井田的长距离巷道贯通测量，所以两井间贯通测量就成为了矿井生产中必不可少的一项工作。近50年来，随着电子技术、计算机技术、光机技术和通讯技术的发展，测绘仪器制造也得到了长足进展，其高科技产品代表之一就是电子全站仪。全站仪是当前比较流行，也比较实用的测绘仪器。应用全站仪与传统的科技手段和地质勘探技术理论相结合，在矿山勘探、设计、开发和生产运营的各个阶段，对矿区地面和地下的空间、资源和环境信息进行采集、存储、处理、显示、利用，将极大地提高资源勘探的效率，降低成本，减少人力物力，使矿区开采更加有效地进行。国际上矿山测量仪器正向着多功能、小型化、数字化和全自动化方向发展。目前国内外两井贯通理论比较成熟，两井间贯通必须遵循以下原则：1)在确定测量方案和方法时，应保证贯通所必须得精度，过高和过低得精度要求都是不可取得。2)对完成得测量和计算工作均要有客观得检查，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得方法，不同计算工具等。在此，我们做了冠山矿两井贯通测量。矿井的顺利贯通加快了了矿井的建设速度，缩短了建井的周期、保证了正常的生产交替并且提高了矿井的年产量2.工程概况2.1冠山矿区概况本次测量任务为冠山矿一丶三井间-540M水平大巷贯通测量方案设计及精度预计矿区东西长28.6公里，南北宽2.6公里，煤田面积约63平方公里。北票市蕴藏有较丰富的矿产资源，市区的北部（龙潭、东官营一线以北）是由一套变质岩和岩浆岩构成，约占北票市面积的三分之一，重要的金属矿产如金、银、铁等分布于这一带。其余三分之二的面积，主要由两个中生代构造盆地（北票构造盆地、金岭寺羊山构造盆地）的一套湖相沉积地层组成。赋存有煤、石油及沸石、膨润土等非金属矿产资源。北票市发现各类矿产资源44种，矿床矿化点350余处。探明储量的矿种有煤、金（银）、铁、镍、白云岩、高岭土、含钾页岩、油母页岩、花岗岩等15种。经普查，有一定工业意义的矿产有沸石、膨润土、珍珠岩、粘土、石灰石、钾长石、硅石、麦饭石、建筑石板材（花岗岩、玄武岩、粗面岩、砂岩）等。截止2010年末，北票市采矿证总数101个。其中，煤矿3个，铁矿53个，金矿11个，沸石矿2个，石灰石矿10个，膨润土矿8个，粘土矿（砖瓦用）12个，珍珠岩矿1个，硅石长石矿1个。2.2测区已有测绘资料及成果利用：收集矿区内各种已有的测绘资料，包括地形图、交通图、基本矿图、专门矿图、日常生产用图和生产交换图以及基础控制成果（成果表、点之记、网图、技术总结）及鉴定结论等。 为了使矿区坐标系统的一致性。收集到有三个已知永久点，这三个控制点K1，K2，K3都是矿区地面控制测量和高程控制测量的起算点。2.3坐标系统： 一个矿区应采用统一的坐标和高程系统。为了便于成果、成图的相互利用，采用国家3带高斯平面坐标系统。在特殊情况下，可采用任意中央子午线或矿区平均高程面的矿区坐标系统。平面坐标系采用1954北京坐标系。按3分带，中央子午，横坐标加500Km。 矿区高程尽可能采用1985国家高程基准，当无此条件时，方可采用假定高程系统。2.4地形地貌及气象条件冠山矿属中温带亚湿润区季风型大陆性气候，温差大，积温高。年平均气温8.6。一月平均气温-11.1，最低气温-26.6；七月平均气温24.7，最高气温40.7。年平均降水量509毫米。无霜期153天左右。年平均日照2983小时。2.5采矿对生态环境的影响及防范措施采煤诱发的地裂缝、地面塌陷、泥石流，采矿造成的地表水漏失、水位下降、水质变差等，也给周围村民的生产和生活带来诸多不便。 部分矿山随意堆弃废矿石、煤矸石等，造成河、道堵塞。采矿活动中造成地表水污染、空气质量下降等，破坏了矿区生态环境和居民的生存环境。1)矿区地面裂缝、地面塌陷的防治措施：对矿山采空区塌陷的治理方案很多 ,较常用的方法是充填复垦法。这种方法是利用矿区附近的尾矿、煤矸石、粉煤灰、露天矿剥离物等可供利用的充填材料充填采空塌陷地复田。 具体方法是 ,在用尾矿、煤矸石填埋前 ,先将塌陷区表土剥离另放 ,然后充填尾矿、煤矸石至目标标高以下 0. 5 m处 ,再覆以表土到原标高 ,这样既可以使地形得以复原 ,保持原来的土质和肥力 ,又减少了因堆积尾矿、煤矸石而占用的土地 ,同时可以减少或消除塌陷区和废石堆对环境的污染. 应当注意 ,当地表塌陷区与地下水或地表水体相通时 ,要防止因填充而造成的水体污染。在矿山生产期间 ,可采取充填开采法和减灾开采法等技术性措施预防采空后塌陷 。2)滑坡、崩塌、泥石流的防治措施对于滑坡的治理方法主要是采取支挡、锚固、加固边坡、改变滑体外型及疏排地表、地下水等措施以防治滑坡 ,但对极其危险的滑体 ,通过改变边坡形状即降低边坡高度或放缓边坡角 ,削坡减载 ,永久性地改变边坡岩体内的应力状态 ,通常是保持边坡稳定性的最简便方法。防治崩塌通常的措施有 :修筑拦挡建筑物、进行支撑与坡面防护、锚固、灌浆加固、疏干岸坡与排水防渗、软基加固、削坡、清除危岩、加固山坡和路堑边坡及线路绕避等。对于矿山泥石流的治理主要以拦挡为主 ,进行排泄疏导 ,即在极易发生泥石流的地段根据地形条件 ,修筑拦截坝 ,封固流域内大量的松散固体物质 ,并在合理位置修建沟渠 ,使治理后的泥石流能快速流畅的排走。3)地面沉降的防治措施地面沉降与地下水过量开采紧密相关 ,一旦出现则很难治理 ,因此地面沉降主要在于预防。预防措施主要包括建立健全的地面沉降监测网络 ,加强地下水动态和地面沉降监测工作 ;开辟新的替代水源、推广节水技术 ;调整地下水开采布局、控制地下水开采量 ;对地下水开采层位进行人工回灌。3)煤层自燃的防治措施合理布置采区 ,选择适当的开采方法 ,优先采用石门、岩石大巷的脉外掘进方式 ,以减少煤层的切割量 ,便于少留煤柱 ,易于及时封闭和隔离采空区 ;建立稳定可靠的通风系统 ,实行分区通风 ,加强通风系统的检测和管理 ;还可采用预防性灌浆的方法阻隔煤田和利用阻化剂防火。4)矿井突水的防治措施矿井突水的防治措施可分为地面防水和井下防水两个方面.矿井地面防水主要是切断大气降水补给源 ,防治地表水大量进入矿井. 具体措施有修筑防洪沟、封堵塌陷坑或裂缝通道、排除低洼积水、铺垫河床底部或使河流改道等. 对老矿区的老窑、古坑 ,要进行封闭或堆充 ,以防雨水灌入。井下防水措施包括 :查明水源 ,超前钻探水 ,隔绝水路、堵挡水源 ,预先排水、疏干降压。2.6相关法规煤矿安全建国以来特别是改革开放以来，我国的立法工作发展较快，煤矿安全法律法规体系已经形成。主要有四个部分： 一是全国人大及其常务委员会颁布的关于安全生产的法律； 二是国务院颁布的关于安全生产的行政法规；三是省(自治区、直辖市)级人大及其常务委员会颁布的关于安全生产的地方性法规；四是国务院有关部委、省级人民政府颁布的关于安全生产的规章和地方规章。我国煤矿安全法律法规体系主要内容有： 1)法律有安全生产法、煤炭法、矿山安全法、劳动法、矿产资源法等。 2)行政法规有煤矿安全监察条例、煤炭生产许可证管理办法、乡镇煤矿管理条例、矿山安全法实施条例、特别重大事故调查程序暂行规定、企业职工伤亡事故报告和处理规定等。 3)地方性法规有XX省矿山安全法实施办法、XX省煤炭法实施办法等。 4)部门规章和地方政府规章有煤矿安全规程、爆破安全规程、特种作业人员安全技术培训考核管理办法等。 主要安全生产法律法规 安全生产法 矿山安全法 煤炭法 煤矿安全监察条例 煤矿安全规程(简称规程) 安全生产违法行为行政处罚办法(简称处罚办法)2.7 相关作业依据与要求：1)煤矿安全规程 2)煤矿测量规程 3)全球定位系统(GPS)测量规范(GB/18314-2009) 4)水准仪使用说明书（北京博飞）； 5)测绘产品检查验收规定，CH 100295。6)测绘产品质量评定标准，CH 1003957)张国良，朱家钰，顾和和.矿山测量学.徐州：中国矿业大学出版社，2001.8)郑文华，魏峰远，吉长东，余学祥.地下工程测量.北京：煤炭工业出版2010 9)王家贵，王佩贤，裴亮，金继读.测绘学基础.北京：教育科学出版社，2003.10)煤矿测量规程（2010版）11)导线测量规范2.8贯通巷道概述 北票矿务局冠山矿原辖一井、二井、三井共计三个矿井，其中一井为中央并列竖井开拓，二、三井为斜井开拓。现为了开采深部煤层，改善运输和通风条件，决定将三个矿井合并，将原一井新开拓的一对竖井（主井及副井）延深到-540m水平，掘进一对主石门及-540m水平大巷。原三个井所产煤炭全部经由-540m水平大巷运到新竖井提升。 本贯通巷道测量路线井上、下闭合路线总长度为约9km，其中在-540m水平大巷中尚需实掘2300m。施工巷道所在岩层大部分为沙页岩，地质情况比较简单。围岩稳定，地压不大。支护方式一律采用锚喷。巷道掘进方式为风动式凿岩机打眼，火药爆破，铲斗式装岩机装车，矿车运矿，巷道断面宽3.5m，拱高2.5m。 冠山一井新竖井井口标高+210m，井底车场标高-542m，井深752m左右。贯通大巷坡度为5%（三井方面高、一井方面低）。 3.贯通测量概述3.1贯通测量 采用两个或多个相向或同向的掘进工作面分段掘进巷道，使其按设计要求在预定地点彼此结合，叫做巷道贯通。在煤矿开采过程中,贯通测量是矿井建设发展的重要一环。由于贯通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,以供管理者做出安全生产决策。贯通测量的任何疏忽都会影响生产,甚至可能导致事故的发生。因此，贯通测量是一项非常重要的测量工作，测量人员所肩负的责任是十分重大的。如果因为贯通测量过程中发生错误而导致巷道未能正确贯通，或贯通后结合处的偏差值超限，都将影响巷道质量，甚至造成巷道报废，人员伤亡等严重后果，在经济和时间上给国家造成重大的损失。因此，要求测量人员一丝不苟，严肃认真对待贯通测量工作。 贯通测量工作中一般应当遵循下列原则： 1）要在确定测量方案和测量方法时，保证贯通所必须的精度，既不能因精度过低而使巷道不能正确贯通，也不能因盲目追求过高精度而增加测量工作量和成本。 2）对所完成的每一步测量工作都应当有客观独立的检查校核，尤其要杜绝粗差。3）贯通测量工作的主要任务包括：a根据贯通巷道的种类和允许偏差，选择合理的测量方案和测量方法。重要贯通工程，要进行贯通测量误差预计。 b根据选定的测量方案和测量方法进行各项测量工作的施测和计算，以求得贯通导线最终点的坐标和高程。各种测量和计算都必须有可靠的检核 c对贯通导线施测成果及定向精度进行必要的分析，并与误差估算时所采用的有关参数进行比较。若实测精度低于设计的要求，则应重测。 d根据求得的有关数据，计算贯通巷道的标定几何要素，并实地标定贯通巷道的中线和腰线 e根据掘进工作的需要，及时延长巷道的中线和腰线。定期进行检查测量和填图，并根据测量结果及时调整中线和腰线。 f巷道贯通后，应立即测量贯通实际偏差值，并将两边的导线连接起来，计算各项闭合差。还应对最后一段巷道的中腰线进行调整。 g重要贯通工程完成后，应对测量工作进行精度分析，作出技术总结。3.2井巷贯通允许偏差：两井间的巷道贯通，是指在巷道贯通前不能由一条起算边向贯通巷道的两端敷设井下导线，而只能由两个井口，通过地面联测、联系测量，再布设井下导线到待贯通巷道两端的贯通。 贯通巷道接合处的偏差值，可能发生在3个方向上：1）水平面内沿巷道中线方向上的长度偏差；2）水平面内垂直于巷道中线的左、右偏差x；3）竖直面内垂直于巷道腰线的上、下偏差h。 以上三种偏差中，第一种偏差只对贯通在距离上有影响，对巷道质量没有影响；后两种偏差x和h对于巷道质量有直接影响，所以又称为贯通重要方向的偏差。井巷贯通的允许偏差值，主要根据工程的需要，按井巷的种类、用途、施工方法及测量工作所能达到的精度确定。本次课程设计要求限差如下：中线间的允许偏差值为0.3m，腰线间的允许偏差值为0.2m。3.3两井间巷道贯通误差预计参数：3.3.1测量误差引起贯通相遇点K在水平重要方向上的误差预计公式：1)地面控制采用导线测量方案时的误差预计公式测角误差的影响Mx上=M上Ryi2 （3-1）量边误差的影响 Mxl上=ml上2cos2 (3-2) 或 Mxl上=上2lcos2+b上2Lx2 (3-3)式中上M上地面导线测角中误差； Ryi各导线点与K点连线在y轴上的投影长度 ml导线量边误差；L导线边长；Lx两定向连接点的连线在x轴上的投影长度；上地面导线量边偶然误差系数；b上地面导线量边系统误差系数； 各导线x轴之间的夹角。2)地面控制采用GPS测量方案时的误差预计公式 Mx，上=Msiiicosiii， (3-4)式中Msiii近井点I与II之间的边长的误差，边长误差计算公式 MS=a2+bs2 (3-5)式中a固定误差，D级及E级GPS网的 a2010-6mmb比例误差系数，D级b1010-6,E级GPS网的b2010-6；SIII边与贯通重要方向x之间的夹角。3)定向误差引起K点在x 轴上的误差预计公式 Mx0=1ma0Ry0 (3-6)式中ma0定向误差，即井下导线起算边的坐标方位角中误差；Ry0井下导线起算点与K点连线在y轴上的投影长度。4)井下导线测量误差引起K点在x轴上的误差预计公式 测角误差的影响： Mx下=M下Ry下2 (3-7) 式中 M下井下导线测角中误差； Ry下井下导线各点与K点连线在y轴上的投影长度。 若导线独立测量n次，则n次测量平均值的影响为：Mx下=Mx下n (3-8)量边误差的影响：Mx1下,=1nm2licos2i， (3-9) 式中mli为井下光电测距的两边误差 i，为导线各边与x轴的夹角5)各项误差引起K点在x轴上的总中误差预计公式 Mxk=Mxl上2Mx上2Mx02Mx下2Mxl下2 (3-10)如果以上观测都独立进行两次的话那么 Mxk=12Mxl上2Mx上2Mx02Mx下2Mxl下2 (3-11)3.3.2测量误差引起贯通相遇点K在高程上的误差预计公式：1)地面水准测量误差引起K点在高程上的误差预计公式 规程规定，井口水准点的高程测量，应按地面四等水准测量的精度要求施测。四等水准支导线往返测的高程平均值的中误差为：Mh上=10Lmm (3-12)式中 L水准线路的单程长度，km2)导入高程误差引起K点在高程上的误差预计公式 Mh0=h22 (3-13)式中h为两次独立导入高程的互差。 规程规定hh/8000；h为井筒深度。3)井下水准测误差引起K点在高程上的误差预计公式按单位长度高差中误差估算： Mh=mh0R (3-14) 式中mh0单位长度高差中误差，系按实测资料求得的数值；R水准路线的长度，km按下表的精度要求估算：井下四等水准误差 表3-1井下水准测量的允许闭合差为50Rmm，所以一次（单程）独立测量的中误差为：Mh水,=2022R18R (3-15)式中 R水准路线的长度，km 若进行n次独立测量，则n次测量平均值的中误差为：Mh水=Mhn (3-16)4)斜巷中高程测量引起的误差，按规程规定的限差推算，一次测量的高程中误差为：Mh经=50l(3-16)5)各项误差引起K点的高程上的总中误差预计公式：(假设每项都独立观测 两次)MHK=Mh上2Mh02Mh水2Mh经2/2 (3-17)4.地面控制测量4.1一井和三井附近三角点图4-14.2导线控制测量方案及误差预计4.2.1具体施测要求根据矿区所在国家三角网，用控制网点水神庙、疙瘩山、平顶山插入三井近井点，用控制网点疙瘩山、大黑山、石厂定角测出一井近井点，都按照四等三角规格施测。两近井点间布设一级导线，敷设方向应与欲掘巷道方向大体一致，根据煤矿测量规程规定，每条导线长500m左右，测距相对中误差1/30000，导线全长下相对中误差1/20000用拓普康GTS-750全站仪，此全站仪测角精度1，测距精度（2mm+2ppm*Dm）mm。测回法四测回，测回互差小于5，方位角最大闭合差小于10。测距三测回，一测回最大互差10mm，单程测回间最大互差15mm， 往返测回互差2（2mm+2ppm*Dm）mm。布设导线形状和位置已绘到平面图上。图4-2导线网的布设相关规范如下光电测距导线的布设标准 表4-1光电测距导线的水平角技术要求 表4-2光电测距导线的竖直角技术要求 表4-3光电测距导线的测距技术要求 表4-4其他方面要求：1)每条边量测测站一端的气象数据。温度取位至0.5，气压取位至100pa或1mmHg（所使用的气象仪器应在检定的使用有效期内）。2)导线边长应进行加常数、乘常数、气象、倾斜改正以及高程归化和投影改化等各项改正计算。3)导线边长通过两点间高差进行倾斜改正，按“城市规范”第2.4.10和2.4.11条执行。按“城市规范”第2.4.12条进行测距边水平距离的高程归化和投影改化。 4)导线边距离观测记录要求清晰、整洁，原始观测数据的更改应符合“城市规范”第2.6.3条的规定，记录、计算取位至1mm。4.2.2作业方法：1）左角采用前-后-后-前，右角采用后-前-前-后2)水平角采用测回法，竖直角采用中丝法，三丝法3)导线施测采用三联脚架全园观测法施测，水平角观测的技术要求按工程测量规范GB50026-932.3.12.3.10执行。4)测角： 导线转折角有左角和右角之分。在导线前进方向左侧的水平角称为左角，右侧的水平角称为右角。闭合导线一般测其内角，在公路测量中，附和导线一般测右角，注意全线应统一。各等级的导线测角要求，应满足规范。5)测边： 光电测距，光电测距导线边采用单向或往返观测，导线边长均观测2测回，每测回4次读数，一测回内读数较差应小于5mm,单程测回间较差应小于10mm。4.2.3贯通误差预计表4-5导线点号(m)R2y(m)边长（L）(m)与X轴夹角（，锐角） （10-7）近井点i125506502500111575 00 0077.02550302500140060 00 00288.941725297562590070 00 00135.1近井点i2550302500100831253455501.51150注=（0.003+210-61171.7）=0.01075m.地面导线测量误差引起K点在方向上的误差1）测角误差引起的误差，由公式（3-1）可知Mx上=M上Ryi2=0.073m其中Ryi2是由预计图上先量得Ry，列入表中，再平方求和而得。2）量边误差引起的误差，由公式（3-2）可知Mxl上=ml上2cos2=0.004m其中，=0.0053m,是各边与轴方向上的夹角，ml上2cos2值列入表中。3）地面导线测量引起贯通相遇点K在X 方向上的总误差：Mx上=Mxl上2+Mx2 =（ 0.073+0.004）1/2=0.073mm4.3 E级GPS控制测量方案及误差预计：4.3.1网型设计 GPS测量的特点是对点间的边长没有限制，也不要求两点间通视，而且点位精度均匀。它与常规方法相比，具有很大的优越性和灵活性，适合各种地下工程的地面控制测量，尤其适合山岭地区大型隧道和跨河，跨海隧道的地面控制测量。工程控制网一般属D级或E级，相当于国家三等网和四等网。GPS网布设时，除了联测测区内高级GPS点外，不必按常规测量方式逐级布网，可根据实际需要，采用相应的等级规定一次完成全网的布点和施测。当测区内无高级GPS点时，可与测区内或附近的国家大地控制点连测，以便提供数据处理的基准值和成果测量的外部检核。 GPS测量应遵循统一的测量规范、按等级标准设计和作业：GPS测量等级划分 表4-6GPS网形设计图4-3为保证GPS网图形精度，应以高级点为基础，保证精度的前提下根据本矿区实际情况，以K1，K2，K3控制点为基础，采用边连式的图形。共十三条独立基线，观测四个时段，每个时段采用四台GPS接收机4.3.2具体施测要求 矿区地面控制点采用GPS定位技术，利用GPS静态测量获得近井点的地面坐标。操作时严格按照全球定位系统（GPS）测量规范中的E级精度要求来测设一井及三井附近的近井点坐标，观测时间不得少于4小时。近井点之间应尽量通视，这样在由一井近井点向主、副井施测连接导线时，便可以用三井近井点作为后视点，从而消除了起始边近井点坐标方位角中误差对贯通的影响；为了保证GPS观测效果的可靠性，有效的发现观测成果中的粗差必须使GPS网中的独立边构成一定的几何图形。常规测量中对图形设计是一项非常重要的工作。而在GPS网图形设计时因GPS同步观测不要求通视，所以其图形设计具有较大的灵活性。GPS网图形设计主要取决于用户的要求，经费，时间，人力以及所投入接收机的类型、数量和后勤保障条件等。GPS测量基本技术要求规定 表4-74.2.3贯通误差预计计算： 近井点直线距离如下图图4-41）由设计图可量得，近井点之间距离及与贯通方向夹角余弦值SIII=1.8km cos=0.5（=60）2）贯通相遇点K在X方向上的误差Mx，上=Msiiicosiii， =（10+（20*1.8）1/2*0.5=18.7mm5.矿井平面联系测量联系测量：通过平硐、斜井以及立井将地面的平面坐标系统及高程系统传递到地下，使地面与地下建立统一的坐标系统，该项工作称为联系测量。联系测量工作的必要性在于：保证地下工程按照设计图纸正确施工，确保巷道的贯通。 确定地下工程与地面建筑物、铁路、河湖等之间的相对位置关系，保证采矿工程安全生产，同时及早采取预防措施，使地面建筑物、铁路免遭重大破坏。立井平面测量的任务是确定地下导线起算边的坐标方位角和地下导线起算点的平面坐标。高程联系测量的任务是评定地下高程基点的高程。其中测定地下导线起算边的坐标方位角是很重要的环节，而且它对导线终点位置的影响是很大的。我们通常将立井平面联系测量简称为立井定向。5.1冠山矿一丶三井两井定向测量方案：5.1.1两井定向原理 为了将地面坐标导入井下，由于井筒直径的限制，一井定向误差相对较大。当矿区有两个立井，且两井之间在定向水平上有巷道相通并能进行测量时，就要采用两井定向。两井定向时，由于两垂球线间距离大大增加，因而由投点误差引起的投向误差也大大减小，这是两井定向的最大优点。两井筒各挂一根垂球线，此两垂球线在井上、井下的坐标方位角保持不变，通过从近井点至主副井的地面测量确定此两垂球线的坐标，并计算其连线的坐标方位角后，再在井下巷道中，用经纬仪导线对两垂球线进行联测，取一假定坐标系来确定井下两垂球线的假定方位角，然后将其与地面上确定的坐标方位角相比较，其差值便是井下假定坐标系统和地面坐标系统的方位差，这样便可确定井下导线在地面坐标系统的坐标方位角。原理如下图：图5-1两井定向时，由于两垂球线间距离大大增加，因而由投点误差引起的投向误差也大大减小，这是两井定向的最大优点。 两井定向也和一井定向一样，是由投点、井上连接和井下连接三个部分组成的。因此，井下连接导线某一边方位角的总误差为：M02=m上2+2+m下2（5-1）式中为投向误差。但此时因两垂球线间的距离c加大，投向误差对定向精度的影响就不像一井定向那样起主要作用了。煤矿测量规程规定，两井两次独立定向所算得的井下定向边的方位角之差，不应超过1。则一次定向的中误差为M02=60，22=21.2（5-2）若忽略投向误差，认为井上、下连接误差大致相同，则m上=m下=21.2，/2=15，(5-3)5.1.2冠山矿一丶三井两井定向设计1)主副井两井定向设计图如下：图5-2水平方向观测要求及限差表5-1在两个立井个悬挂一根垂球线A和B，由地面控制点布设导线测定两垂球线A、B的坐标，内业计算时，首先由地面测量结果求出两垂球线的坐标，XA、yA、 XB、yB，并计算出A、B连线的坐标方位角AB和长度CAB，最后计算出地下各 点的坐标。2)两井定向的工作组织 工作环节多，测量精度要求高，缩短占用井筒的时间，需很好的工作组织。准备工作如下： a选择连接方案，作出技术设计；b定向设备及用具的准备；c检查定向设备及检验仪器；d预先安装某些投点设备和将所需用具设备等送至定向井口和井下；e确定井上下的负责人，统一负责指挥和联络工作。 3)制定地面的工作内容及顺序。4)制定定向水平上的工作内容及顺序。5)定向时的安全措施： a在定向过程中，应劝阻一切非定向工作人员在井筒附近停留；b提升容器应牢固停妥；c井盖必须结实可靠地盖好； d对定向钢丝必须事先仔细检查，放提纲丝时，应事先通知井下，只有井 下人员撤出井筒后才能开始；e垂球未到井底或地面时，井下人员均不得进入井筒； f下放钢丝时应严格遵守均匀慢放等规定，切忌时快时慢和猛停，因为这 样最易使钢丝折断； g应向参加定向工作的全体人员反复进行安全教育，以提高警惕。在地面 工作的人员不得将任何东西掉入井内，在井盖工作的人员均应配带安全带； h定向时，地面井口自始至终不能离人，应有专人负责井上下联系。3)定向后的技术总结 定向工作完成后，应认真总结经验，并写出技术总，同技术设计书一起长期保存。 定向后的技术总结，首先应对技术设计书的执行情况作简要说明，指出在执行中遇到的问题、更改的部分及原因。其次编入下列内容：定向测量的实际时间安排，实际参加定向的人员及分工；地面连测导线的计算成果及精度；定向的内业计算及精度评定；定向测量的综合评述和结论。5.1.3两井定向误差预计误差预计计算：（主井以字母A代替，副井以字母B代替）由上图量测可得1）测角引起误差（RyA=50m,RyB=10m）mxA=m/2RyA2 (5-4)mxB=m/2RyB2 (5-5)2）测边引起误差mxBl=ml2sin2 (5-6)3）总误差 （n=1）m上=mAB=2mXA2+mXB2c2+nm2=16, (5-7)5.2陀螺定向测量方案 陀螺经纬仪是一种将陀螺仪和经纬仪解和结合在一起的仪器。它利用陀螺仪本身的物力特性及地球自转的影响，实现自动寻找真北方向，从而测定地面和地下工程中任意测站的大地方位角。在地理南北纬度不大于75度的范围内，它可以不受时间和环境等条件限制，实现快速定向。经过一个立井利用陀螺经纬仪定向时的联系测量由三部分组成：1）经立井由地面向定向水平投点；2）井上、下与垂球线连接测量； 3）井下基本控制导线起始边的陀螺经纬仪定向陀螺经纬仪的一次测定作业过程如下：在测站上整平对中陀螺经纬仪，以一个测回测定待定边或已知边的方向值，然后将仪器大致对正北方。 粗略定向（测定近似北方向）。锁紧灵敏部，启动陀螺马达，待达到额定转速后，下放陀螺灵敏部，用粗略定向的方法测定近似北方向。完毕后制动陀螺并托起锁紧，将望远镜视准轴转到近似北方向位置，固定照准部。 测前悬带零位观测。打开陀螺照明，下放陀螺灵敏部，进行侧前悬带零位观测，同时用秒表记录自摆周期T。零位观测完毕，托起并锁紧灵敏部。 精密定向（精密测定陀螺北）。采用有扭观测方法（如逆转点法等）或无扭观测方法（如中天法、时差法、摆幅法等）精密测定已知边或待定边的陀螺方位角。 测后悬带零位观测。以一个测回测定待定边或已知边的方向值，测前测后2次观测的方向值的互差2J和6J级经纬仪分别不得超过10和25。取测前测后观测值的平均值作为测线方向值。5.3定向测量对贯通影响误差预计不论采用几何定向或陀螺定向，定向测量的误差都集中反映在井下导线起始边的坐标方位角误差上。所以定向测量误差引起的k点在 x方向上的误差为：Mx0=1ma0.Ry0=0.0316m (5-8)式中m0定向测量误差，即由定向引起的井下导线起始边坐标方位角的误差； Ry0井下导线起始点与k点连线在y轴上的投影长6.井下控制测量6.1方向附和导线的的布设方案： 地下控制方案我们选择使用方向附和导线，分别从一井和三井的地下起始边布设到贯通相遇点K。与地面导线测量相比，地下工程中的地下导线测量具有以下特点：1）由于受巷道的限制，其形状通常形成延伸状。地下导线不能一次布设完成，而是随着巷道的开挖而助教向前延伸。 2）导线点有时设于巷道顶板，需采用点下对中。 3）先敷设边长较短、精度较低的施工导线，指示巷道的掘进，而后敷设高等级导线对低等级导线进行检查校正。4）地下工作环境较差，对导线测量干扰较大。6.1.1导线布设： 分别从一井和三井的井下起始方向布设方向附和导线导线至贯通相遇点K，导线等级为7导线。基本控制导线的主要技术指标 表6-16.1.2具体施测及作业要求限差和作业要求 采用仪器和作业要求应符合下表的规定：井下基本控制导线精度要求 表6-2井下导线设计图图6-1注:1)由于本贯通导线中不存在15m以下的短边,故所有点的角度测量都是两个测回,两测回的度盘位置分别为000和9010。 2）多次对中时，每次对中测一个测回。 3）有条件时可采用三架法施测，此时不存在多次对中问题，即无论边长长短都是一次对中（或任意设站）两个测回。 在倾角小于30的井巷中观测水平角时，其限差应符合下表规定：水平角观测要求 表6-3注:在倾角大于30的井巷中测角时,各项限差为上表中规定的1.5倍。水平角观测时的注意事项 1）整直仪器确保脚架稳固,认真调焦消除视差后方可进行观测。 2）在观测过程中气泡偏离不得超过1格,否则应在一测回结束后重新整置仪器。 3）采用三架法测角时应特别注意不要碰动仪器,以免大返工。 4）不采用三架法测角时,前后视宜悬挂重心较好的垂锤,减弱风流的影响。5）若风流较大,对中时应采取挡风措施。 6）平斜巷交接处测水平角时应注意严格整平仪器,以免超限垂测。 7）在长短边交接的测站上测角时,宜采用“后-后-前-前”的观,测顺序。超限重测 1）凡超出以上规定限差的结果,均应进行重测,因对错度盘、测错方向、读记错误、碰动仪器、气泡偏离过大或中途文现外界影响不能进行继续观,测而未测完的,测回都应进行重测。2）所观测的两个测回中,若观测成果(两测回互差)超限应重测两测回。边长测量1） 测距仪井下测边的各项限差要求见下表:表6-4注:a.往返较差必须将斜距化算成同一水平面上的平距方可进行比较。 b.若所测导线段带有三角高程,垂直角应施测两测回,否则一测回即可。2）气象数据的测定要求 根据规程要求温度应读至 1C,气压应读至 lOOkpa,气象数据应在观测期间于测站端读记一次。 3）测距成果的重测与取舍。 a凡超出限差的观测成果均须进行重测。 b当一测回中读数互差超限时可重测一个读数。 c测回间较差超限时,应重测一测回,若重测后仍超限,则该站成果重测。d不同时间段或往返测较差超限时,应重测一个时间段的往或返。4）井下测距边的计算方法与地面测边计算方法相同,不再重复。（3）对贯通误差预计表6-5导线点号（m）R2y(m2)边号与X轴夹角（，锐角） ml2cos2（10-7）j227007290000j2-j3 40 1257.0j326406969600j3-04 40 1257.0042600676000004-05 45 0054.0052515632522505-06 45 00 54.0062460605160006-07 45 0054.0072400576000007-08 72 588.5082320538240008-09 52 3637.8092250506250009-10 42 5454.9102155464402510-11 42 5454.9112060424360011-12 42 5454.9121980392040012-13 48 30 45.0131885355322513-14 43 0054.6141810327610014-15 43 0054.6151710292410015-16 45 0051.2161680282240016-17 51 0640.4171625264062517-18 51 0640.4181525232562518-19 51 0640.4191460213160019-20 51 0640.4201360184960020-21 59 5425.8211265160022521-22 59 5425.8221175138062522-23 59 5425.8231090118810023-24 59 2426.52498096040024-25 60 3024.82590581902525-26 60 5424.22684070560026-27 83 121.82774555502527-28 81 231.52864541602528-2980 191.62956031360029-30 85 341.03047522562530-31 80 231.43139015210031-32 83 121.2322657022532-33 90 000331502250033-k 90 00034（K）00k-35 90 000351101210035-36 90 000362506250036-37 90 0003734511902537-38 90 0003839015210038-39 59 5429.33952527562539-40 56 0631.84065042250040-41 55 0633.54172552562541-42 55 5432.24282568062542-43 55 5432.24390081000043-4439 0061.8441010102010044-45 77 125.0451110123210045-46 08 54100.0461250156250046-47 79 483.2471400196000047-48 83 541.2481385191822548-49 83 541.2491350182250049-50 83 541.2501150132250050-5184 001.15192585562551-52 84 061.15265042250052-i1 48 0045.8i 1550302500107820350 1600=(0.003+210-6D)m=3.2mm(D取平均边长1118m)1）测角引起贯通相遇点K在X 方向上的误