工程测量测绘论文.doc

阳泉职业技术学院毕业设计说明书毕业生姓名：专业：工程测量技术学号：指导教师所属系（部）：资源系二一年五月阳泉职业技术学院毕业设计评阅书题目： 同煤集团燕子山矿井下贯通测量资源系 工程测量技术 专业 姓名 设计时间：2010 年3月15日2010 年5月15日 评阅意见：成绩： 指导教师：（签字） 职务：201 年月日阳泉职业技术学院毕业设计答辩记录卡 资源 系工程测量技术专业 姓名 答 辩 内 容问 题 摘 要评 议 情 况 记录员： （签名）成 绩 评 定指导教师评定成绩答辩组评定成绩综合成绩注：评定成绩为100分制，指导教师为30%，答辩组为70%。 专业答辩组组长：（签名） 201 年月日目 录摘要2Abstract2前 言41 贯通基本概况41.1 贯通巷道概况51.2贯通允许误差参数确定52 贯通测量方案设计与精度分析62.1 平面测量方案设计62.1.1 近井点的布设方案62.1.2定向测量方案82.1.3井下基本控制导线132.2 高程测量方案设计152.2.1 井口水准基点的建立方案152.2.2 立井导入标高测量方案162.2.3 井下水准测量方案173 贯通测量方案选择与误差预计193.1 方案选择203.1.1 近井网方案的选择203.1.2 定向方案的选择203.1.3 井下基本控制导线的选择203.1.4 高程测量的方案选择203.2 误差预计213.2.1 贯通相遇点K在水平重要方向的误差预计213.2.2 贯通相遇点K在竖直方向的误差预计224 贯通测量的技术路线234.1 实施贯通测量方案步骤234.2平面测量244.2.1近井点的建立244.2.2定向测量254.2.3井下导线测量304.3 高程测量314.3.1 地面水准测量314.3.2导入高程测量314.3.3 井下水准测量324.4 贯通测量的技术路线中应注意的问题345 测绘新技术应用355.1 用有限元法进行测边网平差355.1.1 有限元法355.1.2 内业计算365.2 矿山开采沉陷376 结束语376.1 贯通测量设计方案总结376.2 体会386.3 井下仪器对中存在的问题分析39致谢41参考文献42 摘要近年来，随着井巷掘进技术的不断发展，我国矿山的千米竖井、距离超过5 km的井巷贯通工程已屡见不鲜，如何提高贯通精度满足工程需要已成为矿山测量技术的重要课题。文中介绍了燕子山煤矿-350m水平大巷贯通测量，其重点是方案设计中的误差预计，它是贯通测量工作的蓝图。方案中采用了一井定向，为了减小测角误差对经纬仪导线点位误差的影响还采用了陀螺仪定向。量边采用了钢尺量边和电子测距仪量边。对贯通测量进行了误差预计，预计的结果完全满足工程要求。最后对两个方案进行了综合比较，选择较佳方案一作为燕子山煤矿-350m水平大巷贯通方案。贯通测量在矿山测量中的成功应用，为有关单位提供了有益尝试。从矿井贯通工程测量中总结出的实践经验，给类似的贯通测量工程以启示。 关键词：贯通测量；误差预计；方案评定；方案选择AbstractIn recent years, With the development of shaft excavation technology , there are many breakthroughs in Chinese mine shaft kilometers and a distance of more than five kilometer of roadway , and how to improve the accuracy of linking the project to meet the need has become a major task of mine surveying technology. This paper introduces the -350level roadway through measurement of North Coal jiudaoling Mine , It focuses on the error evaluation of the design, It is the blueprint of the through measurement , in the program it used a directional wells and two directional wells , In order to reduce the degree that angle measurement error influent theodolite Traverse point error , it also affected the use of the directional gyroscope . Volume used the volume of steel ruler measuring side edges and electronic rangefinders edge. error of the through measurement is being expected, and the results are expected to fully meet the engineering requirements. Finally,the two plan for the comprehensive comparison and choose a better program as a -350 level roadway through measurement of North Coal jiudaoling Mine linking program.The successful application in the Mine Surveying provided a useful attempt for the units. The experiences which summed up from the practical measurement in mine through also give inspiration to the similar projects.Key words: through survey ; error expected; program evaluation; program 前 言我国煤炭行业对我国的经济发展起到越来越来重要的作用。煤炭是我国应急和社会发展的重要战略资源。在矿山中最大的工程即是井巷贯通。在贯通中要保证各掘进面均沿着设计位置与方位掘进，使贯通后接合处的偏差不超限，避免对采矿生产造成严重的影响。如果贯通测量过程中发生错误未能贯通或接合处的偏差值超限都将影响井巷质量，甚至造成井巷报废人员伤亡等严重后果。在经济上和时间上给国家和企业造成很大的损失。为此测量人员有必要将贯通设计有关的理论掌握。我国的能源资源中，煤炭资源最为丰富。据1997年完成的全国第三次煤炭资源预测与评价，2000m深度内的煤炭总资源为5.57亿万t，1000m深度内为2.86万亿t截止1996年末，全国累计保有储量为10024.9亿t，探明储量为6044亿t。2000年煤炭在一次资源结构中所占比重达67，在国民经济发展中占有十分重要的地位。在开采方式上，中国井工作业的煤矿占95，井深平均在-400m以下，与世界各产煤国家相比，不但煤系、地层构造复杂，而且矿井事故多发。煤矿生产安全历来为我党和国家所重视，新中国成立以来，经过煤炭战线各级领导、工程技术人员和广大职工几十年的艰苦努力，全国煤矿生产状况与解放前相比发生了根本性的变化。党的十一届三中全会以来，我国煤矿迎来了科技的春天，特别是近十几年来，全国煤矿坚决贯彻“安全第一，预防为主，综合治理，总体推进”的指导思想，向安全、高效、洁净、环保、机械化、自动化方向迅速发展，煤炭工业在生产、建设、科研、教育等方面都积累了丰富的经验，一些领域的科技接近或达到国际先进水平。为了系统地总结我国煤炭科技近二十年来取得的研究成果，推动煤矿生产技术水平和管理水平的提高。 1 贯通基本概况本章重点在于对贯通的基本特征进行描述，了解其特点及发生条件并确定贯通巷道施工方式，进一步确定施工时的允许误差参数。1.1 贯通巷道概况为了解决燕子山矿深部煤层的开采，改善通风条件，将燕子山矿新副井和东风井合并为一对新立井提升，解决开凿燕子山矿-350m总回风大巷（图4-1）。为加快该工程进度采取两井同时以全断面相向掘进的施工方法。 贯通测量路线井下符合长度为2542m，其中新副井和东风井为开凿的新井尚未掘进，根据两井的掘进速度决定在东风井距离k点1538m处相遇贯通。施工巷道所在岩层地质情况比较简单，围岩稳定，地压不大，支护方式一律采用喷浆。巷道掘进施工为风动式开凿围岩机打眼，铲斗式装岩机装车运输。 两井深至-350m水平为600m，贯通巷道边坡度为5 ，巷道断面一般宽为3.5 m，拱高2.5 m。 图1-1 -350m总回风大巷 1.2贯通允许误差参数确定本矿区各项测量的误差参数均根据煤炭测量规程中的限差规定求得。1）地面导线的测角误差：根据规程得测角中误差：=2）地面量边误差：按NTS-202全站仪的测距标称精度=（5+5ppm）mm3）井下导线测角误差：根据规程得级井下基本控制导线测角中误差=。根据规程得级井下基本控制导线测角中误差=4）井下导线量边误差：根据Red mini2型测距仪的标称精度=（5+5ppm）mm5）地面水准测量误差：按照规程限差求算四等水准测量每千米的高差中误差=7mm。6）导入高程误差：按照规程限差求得一次导入高程的中误差： 7）井下水准测量误差：根据规程求得每百米的高差中误差： 8）井下三角高程测量误差：根据规程反算求得每千米的高差中误差为 =50mm。2 贯通测量方案设计与精度分析本章将在前一章的基础上 ，进一步分析矿山贯通两种方案的布设及其精度分析，并对地面的控制网进行精度评定，井下导线角度平差，进而对矿山贯通工作程序简单的了解。2.1 平面测量方案设计2.1.1 近井点的布设方案 平面贯通测量允许误差为0.5m，则其中误差为0.25m。该项中主要来自近井点误差、定向误差、井下导线误差。近井点应埋设在便于观测、保存，不受开采影响且便于向井口布设连接导线的地点。1）GPS网设计为了保证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事 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网图形设计主要取于用户的要求，经费，时间，人力以及所投入接受机的类型.数量和后勤保障条件等。为保证GPS网图形精度，应以两个高级点为基础，保证精度的前提下根据本矿区实际情况，以A .B两个高级点为基础，采用边连式的图形。精度估算如下： （2-1）其中，近井点之间边长误差。 （2-2）其中，固定误差；b比例误差；S边与贯通重要方向之间夹角。2）光电测距精密附合导线光电测距仪是一种光机电结合于一体的测距装置，是测绘仪器中发展比较迅速的一类新型仪器，它的出现使精密测距工作发生了变革随着我国煤炭工业现代化的迅速发展，光电测距技术在煤矿测量工作中得到越来越重要的作用。绘制比例尺为1：2000的误差预计图，在图上根据商定的贯通相遇点K点，过K点作轴和轴（轴沿待贯通的水平大巷中心线方向，轴与轴垂直），并在图上标出设计导线点的位置。精度估算如下： 测角误差： （2-3）其中，地面导线测角中误差；K与各导线点连线在y轴上的投影平方和而得。 量边误差： （2-4） 其中， 测距中误差；固定误差； 比例误差；距离值。 导线总误差： 2.1.2定向测量方案1）一井几何定向两风井采用一井几何定向，在两井内各下两根钢丝如，顶中盘法摆动投点在井底选一结点后视近井点。观测两钢丝，地面以导线施测连接导线，井下布设导线连接。风井：采用一井定向，两钢丝间距3.0m。一井定向采用连接三角法，在井筒内挂两根垂球线，采用垂球线单重稳定投点法。一井定向的连接方法为：连接三角形法的示意图如（图2-2）所示，由于不能在垂球线A、B点安设仪器，因此选定井上下的连接点12与，从而在井上下形成了以AB为公共边三角形AB12和AB，一般把这样的三角形称为连接三角形。从井上下连接三角行的平面投影可看出，当已知11点的坐标及11-12边的方位角和地面三角形各内角及边长时，便可按导线测量计算法，算出A、B在地面坐标系统中的坐标及连线的方位角。同样，已知A、B的坐标及其连线的方位角和井下三角形各要素时，再测定连接角，就能计算出导线边起始边-的方位角及点的坐标。风井：采用一井定向，两钢丝间距3.0m。一井定向采用连接三角法，在井筒内挂两根垂球线，采用垂球线单重稳定投点法。一井定向的连接方法为：连接三角形法的示意图如（图2-2）所示，由于不能在垂球线A、B点安设仪器，因此选定井上下的连接点12与，从而在井上下形成了以AB为公共边三角形AB12和AB，一般把这样的三角形称为连接三角形。从井上下连接三角行的平面投影可看出，当已知11点的坐标及11-12边的方位角和地面三角形各内角及边长时，便可按导线测量计算法，算出A、B在地面坐标系统中的坐标及连线的方位角。同样，已知A、B的坐标及其连线的方位角和井下三角形各要素时，再测定连接角，就能计算出导线边起始边-的方位角及点的坐标。图2-2三角形示意图在选择井上下连接点12与时，应满足下列要求：A 点12与11及点与应彼此通视，且12-11和-的长度应该尽量大于20m.当12-11边小于20m时，在12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（或者基座）位置变换120；B 点12与应该尽可能地设在AB延长，使三角形锐角应小于2，这样边构成最有利的延伸三角形；C 点12和应适当地靠近最近的垂球线，地面为B，井下为A，使a/c及b/c之值尽量小些。一井定向中投点误差影响比较大,所以应采取一定的措施来减小投点误差的影响，其措施有：A 尽量增加两垂球间的距离，并选择合理的垂球线位置，尽量使两垂球线连线方向与气流方向一致，这样尽管沿气流方向的垂球线偏差可能很大，但是最危险的方向即垂直与两垂球线连线方向的偏斜却不大，从而可以减小投向误差；B 尽量减小马头门处气流对垂球线的影响，定向时最好停止风机运转或增设风门，以减小风速；C 采用小半径、高强度的钢丝，适当加大垂球重量，并将垂球浸入稳定液中；D 减少滴水对垂球线及垂球的影响，在淋水大的井筒，必须采取挡水措施，并在大水桶上加挡水盖。其中一井定向的工作组织包括：A 准备工作l 选择连接方案，做出技术设计；l 定向设备及用具的准备；l 检查定向设备及检验仪器；l 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；l 确定井上下的负责人，统一负责指挥和联络工作。B 制定地面的工作内容及顺序；C 制定定向水平上的工作内容及顺序；D 定向时的安全措施：l 在定向过程中，应劝阻一切非定向工作人员在井筒附近逗留；l 提升容器应牢固停妥；l 井盖必须结实可靠地盖好；l 对定向钢丝必须事先仔细检查，放钢丝时，应事先通知井下，只有当井下人员撤出井筒后才能开始；l 垂球未到井底或地面时，井下人员均不得进入井筒；l 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；l 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，在井上工作的人员均应配带安全带；l 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。精度估算如下：根据规程规定及有关资料的分析 ； ； ； ； ； ； ； ； （2-5）其中，n测回数。 （2-6）其中，一个测回的测角方法误差 ；测角时仪器对中的误差。 （2-7）其中，测角的误差。 （2-8） （2-9） （2-10）定向误差： （2-11） （2-12）2）陀螺定向两风井：采用陀螺边定向，采用GAK-1型陀螺经纬仪。陀螺仪定向联系测量由三部分组成：A 经立井由地面向定向水平投点；B 井上、下与垂球线连接测量；C 井下基本控制导线起始边的陀螺经纬仪定向。立井采用陀螺经纬仪定向时的联系测量平面图如（图2-3）所示。图中C为近井点；DC为起始方向； E9为井下控制导线起始边即陀螺定向边；1、2是井下连接导线点。点2与9、E组成一组井下永久导线点，点1可采用临时点。图2-3一立井用陀螺仪定向时的联系测量平面图A投点由于立井较深、井筒中淋水、尘雾较大，为了保证精度要求，所以采用钢丝投点法。为尽量减少或不占用井筒的提升时间，垂球线布设在管子间。投点采用单重稳定投点。B连接地面连接：在C点安置仪器与垂球线A连接，测角、量边的精度按煤矿测量规程中执行。井下连接：由陀螺定向边E9起敷设或15级导线至2、1点。在1点架仪器与垂球线A的稳定位置连测，连接精度要求同15导线。井上、下连接导线与垂球线A的连接都应独立进行两次，其最大相对闭合差对地面二级导线不大于1/10000（光电测距导线）。C定向在选定的起始边E9上进行陀螺经纬仪定向，求出该边的坐标方位角。陀螺定向采用逆转点法。定向可在投点连接前完成，也可在连接后再进行。根据燕子山矿-350m总回风大巷贯通工程的掘进速度工作条件等实际情况可将贯通相遇点k选在待掘进巷道的中点附近。由于井下导线全长2542m，01-k点的全长为1538 m，k-13点的全长为1004 m，01-02边和13-14边加测陀螺定向边：则定向方差与测角方差比值： （2-13）查表时 因此应在11-12边和20-19边加测陀螺定向边，由于距离不是很长只要注意施测的方法和精度不出现粗差可以保证k点的贯通允许误差。所以在11-12边和20-19边决定不加测陀螺定向边。 （2-14）2.1.3井下基本控制导线1) 经纬仪测距仪导线在加测陀螺定向边的前提下采用经纬仪测距仪导线，一般边长140m为要求施测按规程有关规定。精度估算如下： 测角误差： （2-15） 量边误差： （2-16） 井下导线总误差： 2）经纬仪测距仪导线 测角误差： （2-17） 量边误差： （2-18） 井下导线总误差： 3）设起算点无误差只有起算方向有误差：为井下起算方向误差 （2-19）其中，各结点与终点K连线在轴上的投影长度。 （2-20） 此数据不能作为井下导线的精度分析，在此只是验证一井几何定向的方位角误差对井下导线的精度影响。4）井下导线角度平差 为了提高井下经纬仪导线的精度，除了用陀螺经纬仪定向测定井下导线起始边的方位角外还可每隔一定距离用陀螺经纬仪加测一些导线边的方位角。由于巷道不是很长两端加测陀螺边可保证精度10。等精度测角，角度闭合差允许值为： （2-21） （2-22）小于允许值可进行角度平差。陀螺定向边作为坚强方向的判别式： （2-23）陀螺定向边不可作为坚强边，陀螺定向边也参加角度平差。均为等精度观测值条件方程式为： （2-24）定向坐标方位角权为 ： （243）权倒数为： 组成法方程为： （2-25） （2-26） （2-27）计算改正数： 2.2 高程测量方案设计2.2.1 井口水准基点的建立方案按规程第18条规定在新风井和东风井各建立井口水准基点两个，其点选在便于观测.保存和不受开采影响的地区。按规程要求埋石，按四等水准测量规格在矿区进行水准测量。精度估算如下：水准路线R=9.98km其往返闭合差 （2-28）高差中误差：2.2.2 立井导入标高测量方案1）长钢丝法方案 两立井深60m，长钢丝法投入标高较为方便可行。施测时将的钢丝缠在小绞车上，悬挂5kg经井筒缓慢下放至-350m处，确定自由悬挂后换上重砣。井上下各安置水准仪分别在钢丝上做标记（见图2-7）同时井上下水准基点上立尺读数独立进行两次。精度估算如下：两次导入允许互差： （2-29）一次导入中误差： （2-30） 2）光电测深法测深可用大功率光管的光电测距仪传递高程，在井下-350m处安置测距仪井盖上设置图2-7长钢丝导入高程反射镜，使其和井下反射镜在同一铅垂线上同时井上下各一台水准仪分别在水准点上和反射镜上立尺读数。精度估算如下： （2-31）水准误差： （2-32）其中, 每段距离平均值；水准仪望远镜倍数； 测站立尺读数个数。相对误差： 2.2.3 井下水准测量方案1）按规程第64条规定井下平巷中采用级水准测量，施测规格执行各项规定。井下水准路线长1824m以每百米级水准高差中误差为依据： （2-33） （2-34）高差中误差： （2-35） （2-36）斜巷：经纬仪高程法井下斜巷三段总长为418m，用经纬仪测角. 斜边长140 m可按导线施测进行具体要求执行规程有关规定。误差参数如下： 量仪器高的误差： 经纬仪瞄准误差： 经纬仪水准气泡符合误差： （2-37） 量边总误差： 测倾角误差: （257）其中，测倾角误差一测回时: n=6 （2-38）=5mm （2-39） 量仪器高的误差: （2-40） 三角高程总误差： 水准测量总误差: 2）斜巷光电测距和经纬仪高程法 量边误差: （2-41） 测倾角误差: =5mm （2-42） 量仪器高的误差: （2-43） 三角高程总误差： 水准测量总误差 3 贯通测量方案选择与误差预计本章重点对贯通方案的分析结果进行比较选择，确定出在理论上最为可行的方案，然后对贯通方案进行误差预计，最终选择贯通测量方案。3.1 方案选择方案的选择须考虑到经济技术仪器时间用户的要求等诸多方面，选择一个又满足精度要求使用经费最低的方案。使其两个综合考虑选择一个最优化的方案是我们所追求的目标。3.1.1 近井网方案的选择GPS控制往的点与点间不需要通视.能提供连续的实时的位置.速度和时间信息。而且定位精度高，成本低经济效益高等特点。导线网作为建立平面控制网的一种形式得到了广泛的应用。有布设灵活，推进迅速，容易克服地物障碍等优点。 GPS网在上的误差为，两点误差椭圆计算得点位误差为.相对误差椭圆。导线网上的误差为，点位误差为，边长相对误差为。通过以上分析比较综合考虑采用GPS网。3.1.2 定向方案的选择由于两井从为做过定向测量因此只能采用陀螺定向，因为规程有关规定一井几何定向不能作为井下基本控制导线的控制方向。3.1.3 井下基本控制导线的选择井下基本控制导线共设计两个方案均可满足本次贯通的精度要求，由于光电测距在矿区的广泛使用，因此两条导线均布设为光电测距导线。导线在上的误差为，导线为考虑到技术与经费问题选择光电测距导线为佳。3.1.4 高程测量的方案选择地面高程控制测量仍采用四等水准测量进行。因为地面的外界条件与外界环境都优与三角测量的条件并费用最少。、导入高程与定向中的投点方案相同，光电测深比长钢丝方便且精度高于长钢丝导入高程。井下平巷中采用水准测量，斜巷随经纬仪测距仪导线同时进行三角程测量。这样在时间方面节省了许多，避免重复观测。3.2 误差预计3.2.1 贯通相遇点K在水平重要方向的误差预计1）近井点的误差影响地面采用GPS控制网,因此只有边长误差影响 （3-1）其中，近井点之间边长误差。 （3-2）其中， 固定误差；b比例误差；S边与贯通重要方向之间夹角。2）定向误差影响 （3-3）3）井下基本控制导线误差影响测角误差 : （3-4）量边误差： （3-5） 井下导线总误差： 4）贯通相遇点K在水平重要方向的总误差 （3-6）3.2.2 贯通相遇点K在竖直方向的误差预计1）地面水准测量误差影响水准路线R=9.98km其往返闭合差： （3-7）水准测量误差： （3-8）2）导入高程误差影响 （3-9）水准误差： （3-10） 两次导入高程平均值： （3-11）3）三角高程误差影响量边误差: （3-12）测倾角误差 =5mm （3-13）量仪器高的误差: （3-14）三角高程总误差： 4）井下水准测量误差影响高差中误差 : （3-15） （3-16）5）通相遇点K在竖直方向的总误差 以上计算说明该贯通巷道水平和竖直方向上的误差预计，均小于允许偏差的要求，则本设计所采用的方案在精度上可行能满足贯通工程规定的要求。4 贯通测量的技术路线本章主要根据-350m总回风大巷贯通工程施工情况设计合理的技术方案，实施步骤，设计方案的准备工作以及仪器设备、内外业的观测和数据计算等工作。在实测过程中应注意的问题。4.1 实施贯通测量方案步骤根据-350m总回风大巷的贯通工程施工情况和该矿测量仪器，设备及技术条件在实施贯通测量方案时决定采用以下步骤进行。 1)调查了解待贯通井巷的实际情况，根据贯通的容许偏差，选择合理的测量方案与测量方法。对重要的贯通工程，要编制贯通测量设计书，进行贯通测量误差预计，以验证所选择的测量方案，测量仪器和方法的合理性。2）依据选定的测量方案和方法，进行施测和计算，每一施测和计算环节，均须有独立可靠的检核，并要将施测的实际测量精度与原设计书中要求的精度进行比较。若发现实测精度低于设计中所要求的精度时，应当分析其原因，采取提高精度的相应措施，返工重测。3）根据有关数据计算贯通巷道的标定几何要素，并实地标定巷道的中线和腰线。4）根据掘进巷道的需要，及时延长巷道的中线和腰线，定期进行检查测量和填图，并按照测量结果及时调整中线和腰线。贯通测量导线的最后几个测站点必须牢固埋设。最后一次标定贯通方向时，两个相向工作面之间的距离不得小于50m。当两个掘进工作面之间的距离在岩巷中剩下1520m，煤巷中剩下2030m,测量负责人应以书面形式报告矿（井）技术负责人以及安全检查和施工区队等有关部门1。5）巷道贯通之后，应立即测量出实际的贯通偏差值，并将两端的导线连接起来，计算各项闭合差。此外，还应对最后一段巷道的中线和腰线进行调整。6）重大贯通工程完成后，应对测量工作进行精度分析与评定，写出总结。4.2平面测量4.2.1近井点的建立1）近井点是矿山测量的基准点，在建立GPS网近井点时应满足下列要求：近井点应埋设在视野开阔处，点周围视场内不应有地面倾角大于150的成片障碍物，以免阻挡来自卫星的信号。同时应避开高压输电线等设施，其最近不得小于200m。2）准备工作仪器设备：GPS接收机，三脚架，米尺；人员组成：观测三人。3）外业观测为了确保该项工程的顺利实施决定采用GPS网建立地面独立平面控制网。采用静态定位方法，静态定位能够通过大量的重复观测来提高定位精度，GPS测量必须按GPS测量规范进行（见表4-1）。在规范中E级相当于常规测量的国家四等测量。在已知点架设仪器分别测定两个近井点，这样在地面建立起了平面控制系统，可以最大限度的消除地面控制测量误差对贯通相遇点K的影响。表4-1 GPS测量技术标准等级水平均边/km仪器图形强度观测时段个数时段长/min高度角精度指标/mmE10-5双频102601510204.2.2定向测量1）准备工作仪器设备：GAK-1陀螺经纬仪一台，温度计一支，花杆一个；人员组成：观测一人，记录一人，后视一人。2）外业观测为了提高定向的精度采用悬挂钢丝的方法井下传递平面坐标。地面用经纬仪测角. 井下用经纬仪测角。用陀螺定向方法传递方向，采用GAK-1陀螺经纬仪字两风井分别进行陀螺定向，定向时采用逆转点法观测，作业方法和限差要求按规程有关规定执行。每井同独立进行三次取平均值。3）内业计算风井：采用陀螺边定向。陀螺经纬仪定向的作业过程：在地面已知边上测定仪器常数由于陀螺仪轴衰减微弱的摆动系数保持不变，故其摆动的平均位置可以认为是假象的陀螺仪轴的稳定位置。实际上，因为陀螺仪轴与望远镜光轴及目镜分划板零线所代表的光轴通常不在同一竖直面中，所以假象的陀螺仪轴的稳定位置通常不与地理子午线重合。二者的夹角称为仪器常数，一般用表示。陀螺定向各角度之间的关系如（图4-1）所示。 图4-1 陀螺仪定向示意图仪器常数可以在已知方位角的精密导线边或三角网边上直接测出来，测定仪器常数实际上就是测定已知边的陀螺方位角。在下井定向之前，在已知边上测定仪器常数23次，各次之间互差对于GAK-1型陀螺经纬仪应小于。每次测量后，要停止陀螺运转1015分钟，经纬仪度盘应变换180/(23)。在井下定向边上测定陀螺方位角井下定向边的长度应大于50m，如（图4-2）在C点仪器安装点安置好仪器，测出目标边边的陀螺方位角，然后求出地理方位角。测定定向边陀螺方位角应独立进行两次，其互差对GAK-1型号的仪器应小于40。仪器上井后重新测定仪器常数仪器上井后，在已知边上重新测定仪器常数23次。前后两次测定的仪器常数，其中任意两个仪器常数的互差对于GAK-1型仪器不大于40。然后求出仪器常数的最或然值，并按白塞尔公式来评定一次测定中误差。式中n为测定仪器常数的次数。求算子午线收敛角地面精密导线边已知坐标方位角0，需要求算的井下定向边，也是要求出其坐标方位角，而不是地理方位角A，因此还要求出子午线的收敛角。如（图4-2）所示，地理方位角与坐标方位角的关系为：。子午线收敛角按下式计算：（K为系数；y为点的横坐标）。子午线收敛角的符号可由安置仪器点的位置来确定，即中央子午线以东为正，以西为负。求算井下定向边的坐标方位角由（图4-2）可以看出： （4-1）井下陀螺定向边的坐标方位角为： （4-2）由以上将式代入上式则： （4-3）其中，表示地面和井下安置陀螺仪地点的子午线收敛角的差数，可按下式求得： （4-4） 式中的单位为s； （当地面和井下定向点的距离不超过510km，纬度小于60时采用）；为当地的纬度；和为地面和井下定向点的横坐标（km）。图4-2陀螺仪定向示意图陀螺仪悬带零位观测悬带零位是指陀螺马达不转时，陀螺灵敏部受悬挂带和导流丝扭力作用而引起扭摆的平衡位置，就是扭力矩为零的位置。这个位置应在目镜分划板的零刻线上。在陀螺仪观测之前和结束后，要作悬带零位观测，称为测前零位和测后零位观测。测定悬带零位时，先将经纬仪整平并固定照准部，下放陀螺灵敏部从读数目镜中观测灵敏部的摆动，在分划板上连续读出三个逆转的读数，估读到0.1格，按下式计算零位： （4-5）式中，为逆转点读数，以格数计。同时还需要用秒表测定自动摆动周期,零位观测完毕，托起并锁紧灵敏部，如测前与测后悬挂零位变化在0.5格以内，且自摆周期不变，则不必进行零位校正。当超过0.5格时，就要进行校正。如果陀螺定向时井上、下所测得的零位变化超过0.3格时，应加入改正数。零位改正计算公式为： （4-6）式中，零位变动，其中m为目镜分划板分化值，为零位格数； 零位改正系数，其中分别为跟踪和不跟踪摆动周期。粗略定向在测定已知边和定向边的陀螺方位角之前，必须把经纬仪望远镜视准轴置于近似北方，也就是粗略定向。配有定向罗盘的陀螺仪，可以用罗盘进行；如在已知边上测定仪器常数时，可利用已知边的坐标方位角及仪器站的子午线收敛角来直接寻找近似北方。当在未知边定向，且仪器无罗盘附件时，则可以利用仪器本身来寻找北方。该方案采用两逆转点法。仪器在测站安置好后，将经纬仪视准轴大致摆在北方向后，启动陀螺马达，到达额定转速后，下放陀螺灵敏部，松开经纬仪水平制动螺旋，用手转动照准部跟踪灵敏部的摆动，使陀螺仪目镜视场中移动着的光标像与分划板零刻划线随时重合。当接近摆动逆转点时，光标像移动慢下来，此时制动照准部，用水平微动螺旋继续跟踪，达到逆转点时，读取水平读盘读数；松开制动螺旋，按上述方法继续向反方向跟踪，到达另一逆转点时，再读取水平度盘数。锁紧灵敏部，制动螺旋马达，按下式计算近似北方在水平度盘上的读数： （4-7）转动照准部，把望远镜摆在读数位置，再加上仪器常数和子午收敛角，这时视准轴就指向了近似北方向。指北精度达。精密定向精密定向就是精确测定已知边和定向边的陀螺方位角。该设计方案采用逆转点法精密定向，观测时陀螺经纬仪在一个测站的操作程序如下：l 严格整置经纬仪，架上陀螺仪，以一个测回测定待定或已知测线的方向值，然后将仪器大致对正北方向；l 锁紧摆动系统，启动陀螺马达，待达到额定转速后，下放陀螺灵敏部，进行粗略定向，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，把水平微动螺旋调到行程范围的中间位置；l 打开陀螺照明，下放陀螺灵敏部，进行测前零位观测，同时用秒表记下自摆周期T3，零位观测完毕，托起并锁紧灵敏部；l 启动陀螺马达，达到额定转速后，缓慢地下放陀螺灵敏部到半脱离状态，稍停数秒钟，再全部下放。如果光标像移动过快，再使用半脱离阻尼限幅，是摆幅大约在13范围为宜。用水平微动螺旋微动照准部，让光标像与分划板零刻线随时重合，即跟踪。跟踪要做到平稳和连续，切忌跟踪不及时，在摆动达到逆转点时，连续读取5个逆转点读书u1、u2u5如（图4-3）所示。然后锁紧灵敏部，制动陀螺马达1。跟踪时还需用秒表连续测定连续两