矿山测量培训教程郑3-4

山东科技大学测绘科学与工程学院,在隧道工程、城市地下铁道工程、地下建(构)筑物工程以及各种地下采矿工程中。应通过平峒、斜井及竖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。该项工作的必要性在于：保证地下工程按照设计图纸正确施工，确保隧道的贯通。确定地下工程（特别是地下采矿工程）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。,第三章联系测量,山东科技大学测绘科学与工程学院,?,如何解决地面与井下的同一坐标系统？,高程,山东科技大学测绘科学与工程学院,第三章联系测量（第一节一井定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,在一个立井中悬挂两根钢丝垂球线由地面向地下传递平面坐标和方向的测量工作称为一井定向。,第三章联系测量（第一节一井定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,一、投点与连接测量（一）投点,1.投点投点时，通常采用单重投点法（即在投点过程中，垂球的重量不变）。单重投点可分为两类：单重稳定投点和单重摆动投点。单重稳定投点是将垂球放在水桶内，使其基本上处于静止状态，单重稳定投点只有当井筒中风流、滴水很小，垂球线基本稳定时才能应用。而单重摆动投点则让钢丝自由摆动，用专门的设备观测其摆动，从而求出它的静止位置并加以固定。,第三章联系测量（第一节一井定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,2、投点误差与投向误差,投点误差,投向误差,由投点误差引起的垂球线连线的方向误差,第三章联系测量（第一节一井定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,1)尽量增大两垂球线间距离，并选择合理的垂球线位置；,2)定向时最好减少风机运转或增设风门，以减少风速；,3)采用高强度、小直径的钢丝，适当加大垂球重量，并将垂球浸入到稳定液中;,4)减少滴水对垂球线及垂球的影响。,第三章联系测量（第一节一井定向）,3.投点设备投点所需的设备和安装系统如图所示。缠绕钢丝（直径为0.52mm的高强度的优质碳素弹簧钢丝）的手摇绞车固定在井口附近合适的位置，钢丝通过安装在井架横梁上或罐笼中的（罐笼应用钢梁在井口托起）导向滑轮垂下。在钢丝下端挂上垂球，并将它放在装有稳定液的水桶中。,山东科技大学测绘科学与工程学院,第三章联系测量（第一节一井定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,4.钢丝自由悬挂的检查,(1)信号圈法,(2)比距法,比距法是采用比较井上、井下两钢丝间距离的方法进行检查。,第三章联系测量（第一节一井定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,把地面上的已知点和定向水平上的永久点与垂球线连接，简称为连接。连接方法有连接三角形法、四边形法和瞄直法。,井下连接测量,地面连接测量,第三章联系测量（第一节一井定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,连接三角形应满足的条件：（1）点C与D及点C与D要彼此通视，且CD与CD的边长要大于20m；（2）三角形的锐角和要小于2；构成最有利的延伸三角形；（3）a/c与b/c的值要尽量小一些，一般应小于1.5。,连接三角形示意图,第三章联系测量（第一节一井定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,地面连接测量：在C点安置经纬仪测量出和两个角度，并丈量a、b、c三条边的边长。,地下连接测量：在C点安置仪器测量出和两个角度，并丈量a、b、c三条边的边长。,第三章联系测量（第一节一井定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,1）连接三角形的解算,运用正弦定理，解算出，,第三章联系测量（第一节一井定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,2）测量和正确性的检核,(1)角的检验,()两垂球线间距离的检查,当井上连接三角形中dmm、井下连接三角形中d4mm时,连接三角形的三个内角+=180。若有少量残差可平均分配到、上。,第三章联系测量（第一节一井定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,）计算井下起始点坐标和方位角,将井上、井下连接图形视为一条导线，如DCABCD，按照导线的计算方法求出井下起始点C的坐标及井下起始边CD的方位角。,第三章联系测量（第一节一井定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,）计算井下起始点坐标和方位角,将井上、井下连接图形视为一条导线，如DCABCD，按照导线的计算方法求出井下起始点C的坐标及井下起始边CD的方位角。,E,D,C,A,B,C,D,E,第三章联系测量（第一节一井定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,当地下工程中有两个竖井，且两井之间在定向水平上有巷道相通并能进行测量时，应采用两井定向。两井定向就是在两井筒中各挂一根垂球线，在地面上测定两垂球线的坐标，并计算其连线的坐标方位角。然后在井下巷道中，用经纬仪导线将两垂球线进行连测。,第三章联系测量（第二节两井定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,在两个竖井中各悬挂一根垂球线A和B，一般采用单重稳定投点。由地面控制点布设导线测定两垂球线A、B的坐标（包括两种连接方案）。在地下定向水平沿巷道采用导线将A、B两垂球线连接起来，井上下采用的连测导线的精度等级应按定向的精度要求选择。,第三章联系测量（第二节两井定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,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。,因地下定向水平的导线构成无定向导线，为解算出地下各点的坐标。假设A为假定坐标系的原点，A1边为假定纵轴x轴方向。由此可计算出地下各点在假定坐标系中的坐标，并求出A、B连线在假定坐标系中的坐标方位角AB及长度cAB。,第三章联系测量（第二节两井定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,式中:H为竖井深度；R为地球的平均曲率半径。c应小于地面和地下连接测量中误差的两倍。,第三章联系测量（第二节两井定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,由此可计算出：,依此可重新计算出地下各点的坐标。由于测量误差的影响，地下求出的B点坐标与地面测出的B点坐标存有差值。如果其相对闭合差符合测量所要求的精度时，可进行分配。因地面连接导线精度较高，可将坐标增量闭合差按边长或坐标增量成比例反号分配给地下导线各坐标增量上。最后计算出地下各点的坐标。,第三章联系测量（第二节两井定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,陀螺经纬仪是一种将陀螺仪和经纬仪结合在一起的仪器,一、概述,力臂,重力,力矩,相关物理知识,力矩,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,动量矩,相关物理知识,动量矩,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,动量矩,遵循右手定则,相关物理知识,进动角速度,力矩,进动角速度,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,山东科技大学测绘科学与工程学院,凡是绕其质量对称轴高速旋转的物体均称为陀螺。因此陀螺仪的主要部件是一个匀质的转子，它的质量集中在边缘上，可绕其质量对称轴高速旋转。其转速达到每分钟20000转左右。,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,二、陀螺仪的基本特性,没有任何外力,具有3个自由度,自由陀螺仪,无外力矩,自转轴指向恒定方向,定轴性,有外力矩,按一定规律产生进动,进动性,顺,逆,逆,顺,杠杆陀螺仪,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,杠杆陀螺仪,钟摆式陀螺仪,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,地平面,子午面,（一）地球自转及其对陀螺仪的作用,三、陀螺经纬仪工作原理,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,山东科技大学测绘科学与工程学院,对陀螺仪无影响,使陀螺仪产生进动,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,地平面绕轴旋转引起的力矩为,轴进动的角速度为,陀螺仪轴平行与地平面,陀螺仪轴与地平面不平行,陀螺动量矩,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,（二）陀螺仪与子午面的相对运动,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,四、陀螺经纬仪的基本结构陀螺经纬仪按灵敏部的结构方式，可分为悬挂式、液体漂浮式几混合式，近代陀螺经纬仪大都采用悬挂式（如图）。对于悬挂式的陀螺经纬仪按结构可分为两类：一类是陀螺仪架在经纬仪之上，陀螺仪作为上架附件，不定向时可将其卸下，经纬仪可单独使用（简称上架式）；另一类是将陀螺仪安装在经纬仪的下部，两者紧密相连，经纬仪不能单独使用（简称下架式）。,山东科技大学测绘科学与工程学院,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,1.悬挂式陀螺仪的组成1）灵敏部灵敏部为陀螺仪的核心部分，包括悬挂带、导流丝、陀螺马达、陀螺房及反光镜等部件。2）光学观测系统3）锁紧限幅机构4）陀螺仪外壳2经纬仪3陀螺电源由蓄电池组、充电器、逆变器等组成。,山东科技大学测绘科学与工程学院,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,五、陀螺经纬仪的定向测量方法1.陀螺经纬仪定向的作业过程由于陀螺仪轴与望远镜光轴及观测目镜分划板零线所代表的光轴因安装或调整不完善，使上述三轴不在同一竖直面中，所以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（用表示）。,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,在地面已知边上测定仪器常数进行陀螺定向时，首先在已知边（已知方位角的精密导线边或三角网边）上测定仪器常数2-3次。在待定边上测定陀螺方位角T，则定向边的地理方位角A为：在地面上重新测定仪器常数。待定边陀螺方位角测完后，应在己知边上重新测定仪器常数2-3次。求算子午线收敛角求算待定边的坐标方位角,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,2.陀螺方位角的一次测定作业过程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向。粗略定向（测定近似北方向）测前悬带零位观测精密定向（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。,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,六、全自动陀螺经纬仪,用电子技术对陀螺轴摆动过程进行数据自动采集和自动处理，不仅避免了人工观测之苦同时也提高了定向精度与速度。自动化陀螺经纬仪在无需人工任何干预的情况下可快速高精度地实现定向观测。如Gyromat2000陀螺经纬仪，在不足10分钟的时间内可达到优于3.2的定向精度。,GYROMAT2000,AGP1,山东科技大学测绘科学与工程学院,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,1全自动陀螺经纬仪的基本结构自动化陀螺经纬仪一般由自动陀螺仪和电子经纬仪组成。下面以Gyromat2000为例，介绍陀螺自动定向的基本原理。Gyromat2000陀螺经纬仪的自动定向主要是依靠步进测量（概略寻北）和自动积分测量系统实现。,2自动定向原理简介1）光电观测方法（1）光电时差法在摆式陀螺灵敏部上安装一反光镜，投射光束经反射后扫过一列狭缝；透过狭缝的光束由光电管接收并转换成电脉冲；计时器精确记录光束经过狭缝中心位置的时刻；若各狭缝之间对应的角距已经测定，则其作用相当于陀螺目镜分化板。因此，可获取相当数量的(i,ti)，i=1，2，n，由此便可确定悬挂带零位。确定陀螺轴进动中心，并进一步确定真北方向值和测线方位角。,山东科技大学测绘科学与工程学院,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,（2）光电积分法在灵敏部上安装一块反映陀螺运动状况的测量镜，在仪器基体上安装一参考基准镜；照明光束投向两块镜子，反射光供位置敏感探测器检测，陀螺主轴绕测站子午面运动的角位移量由该探测器转换为电模拟量；此量经处理变为脉冲频率，并以确定的周期积分计数；依次对基准位置、悬挂带零位和陀螺进动平衡位置进行检测积分后，由计算机程序算出真北方向值和测线方位角。,山东科技大学测绘科学与工程学院,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,2）步进概略寻北原理步进测量的目的是使陀螺在静态摆动下的摆幅减小，使摆动的信号处于光电检测元件的敏感区内，同时在陀螺启动状态下也使摆动平衡位置最终接近于北。它是利用悬挂带的反作用力矩，在某一时刻，悬带扭力零位与摆动的逆转点重合，这时悬挂带不受扭，弹性位能为零，如果扭力零位偏北，陀螺受指北力矩作用，具有指向位能，当陀螺摆动半周期时，即达到另一逆转点，由于扭力零位还在前一逆转点位置，悬带受扭，弹性位能最大而动能最小，此时快速一步步进，使悬带零位步进到这一逆转点上，则弹性位能又变为零，而这一新位置的指北位能的绝对值小于前一位置。经几次步进后，陀螺的摆幅减小，使扭力零位最终逼近于北，此时就可以进行自动积分测量了。,山东科技大学测绘科学与工程学院,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,3）积分测量原理,山东科技大学测绘科学与工程学院,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,如图所示，摆式陀螺仪的摆动平衡位置R和真北方向N，以及悬带扭力零位O之间存在着一个确定关系。假如开始定向观测时，照准部偏离真北N角时，由于悬挂带反力矩的作用，使摆动平衡位置处于照准部零位（参考反射镜法线）与真北N之间，即R方向。也就是说，陀螺摆动的平衡位置是在悬带弹性扭力矩和陀螺指北力矩的共同作用下产生的，此时可得到一个力矩平衡方程为：,根据摆式陀螺运动的函数表达式，有：可以从任意时刻t0起，对（t）进行一个周期（T）的积分，得:则：考虑到悬带扭力零位的变化，以及基准镜法线和光电检测元件零位之间夹角的变化。仪器中设计了参考基准镜法线作为基准（相当于照准部的零刻线），所有积分值都与它作比较。这样可得出：,山东科技大学测绘科学与工程学院,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,3.国产全自动陀螺仪1）TJ9000型陀螺经纬仪是一种精密定向设备，由寻北仪和经纬仪通过机械连接而组成，在没有大地测量点的无依托情况下，确定目标相对于北向的精确方位角。具有体积小、速度快、精度高，预定向方法先进，不受外磁场干扰，全天候工作，操作简单快捷，易于测手掌握等诸多特点。,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,TJ9000型陀螺经纬仪工作原理寻北仪的定向原理是用吊丝悬吊且重心下移的陀螺敏感地球自转角速度的水平分量，在重力作用下，产生一个向北进动的力矩，使陀螺主轴（即H向量）围绕子午面往复摆动，通过光电传感器将陀螺往复摆动的光信号，转换为电信号，传送给控制器进行解算。控制器显示的角度为寻北仪零位相对于真北方向的方位夹角，最终被测目标的方位角可通过经纬仪显示直接读出，也可经控制器上的数据传送接口传递到需要方位角的设备上。整个操作过程除限幅操作外均为仪器自动完成，减轻操作人员的作业强度。,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,2）GT3陀螺经纬仪,GT3陀螺经纬仪技术指标:定向精度优于10（1）初始架设角度范围：30一次定向观测时间10分钟经纬仪有自准直功能,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,3）GyroStation2高精度全自动陀螺全站仪,GyroStation2高精度全自动陀螺全站仪是解放军第1001厂（西安航光仪器厂）与信息工程大学测绘学院联合研制的具有自主知识产权的第二代陀螺定向定位设备，在任何时间、任何地点、任何气象条件下都能快速精确地获得一次定向精度优于3.6的真北方位角，为国内高精度的陀螺定向设备。全站仪主机采用Leica新一代TS30智能全站仪或其他高精度全站仪，坐标测量精度达到亚毫米级。,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,GyroStation2技术特点,3.6（1mdeg）定向精度敏感部为下架式摆式陀螺，采用积分法自动测量原理，为国内最高精度的陀螺定向仪器。直流永磁陀螺电机降低陀螺敏感部温度升高，保证GyroStation2长时间连续测量的稳定性。全自动化操作自动粗寻北、自动精寻北、陀螺敏感部自动上锁和自动解锁，操作实现全部自动化。,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,4）HGT07型积分式陀螺仪,技术指标寻北精度7（1）寻北时间20min工作模式精密寻北全自动工作温度2050使用纬度75S75N主机重量（不含经纬仪）17kg,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,产品特性积分法测量原理，可实现高精度寻北采用直流永磁陀螺电机，降低陀螺敏感部温升，设备稳定性好基准镜设置及零位修程序极大地提高了定向精度陀螺敏感部采用下挂式摆式陀螺，便于操作陀螺仪与经纬仪机械及通信接口处设计合理、产品可靠性强多层磁屏机构，屏蔽外部磁场，设备抗干扰能力强,第三章联系测量（第三节陀螺定向）,山东科技大学测绘科学与工程学院,山东科技大学测绘科学与工程学院,为使地面与地下建立统一的高程系统，应通过斜井、平峒或竖井将地面高程传递到地下巷道中，该测量工作称为高程联系测量（也称为导入高程）。通过斜井、平峒的高程联系测量，可从地面用水准测量和三角高程测量方法直接导入。通过竖井导入高程的常用方法有：长钢尺法、长钢丝法、光电测距仪铅直测距法等。,第三章联系测量（第四节高程联系测量）,山东科技大学测绘科学与工程学院,下放信号圈检查钢尺是否自由悬挂,下放钢尺,b,a,B,A,第三章联系测量（第四节高程联系测量）,一、长钢尺法,山东科技大学测绘科学与工程学院,钢尺的各项改正a、钢尺自重改正b、钢尺尺长改正c、钢尺拉力改正（标准拉力49N）d、温度改正（标准温度200C),第三章联系测量（第四节高程联系测量）,二、钢丝法导入标高用长钢丝导入高程，一般随几何定向一起进行。长钢丝导入高程的过程基本同于长钢尺法。但因长钢丝无尺寸，因此在地面以及地下观测钢丝时，需要在钢丝上作出记号，然后在地面选一平坦区域，加悬挂时的重量将钢丝拉直，再用钢尺或光电测距仪丈量两记号间的长度。应加入钢尺的尺长改正、钢尺的温度改正、钢丝的温度改正、钢丝的自重伸长改正（可忽略不计）。,山东科技大学测绘科学与工程学院,第三章联系测量（第四节高程联系测量）,三、光电测距仪导入高程当井筒内水汽较小时，可采用光电测距仪导入高程。导入高程时，可将罐笼提升至井口后固定（可用钢梁放在井口将罐笼托起），在其中固定一平台C，将光电测距仪直接立直安放在平台上。另将反光镜平放在井底平台D上，用光电测距仪直接瞄准反光镜（为方便寻找目标，瞄准时可将一光源放置在反光镜上）测距s。并用水准仪在井上下测出AC、BD点之间的高差hAC及hBD，同时测定井上下的温度及气压。则A、B两点间高差可按下式计算：式中光电测距仪镜头到仪器中心的长度；各项改正之和（包括气象改正（温度和气压应取井上下平均值）、加常数和乘常数改正等）。,山东科技大学测绘科学与工程学院,第三章联系测量（第四节高程联系测量）,山东科技大学测绘科学与工程学院,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,煤矿开拓布局三维图,山东科技大学测绘科学与工程学院,隧道实景图,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,在地下工程中，大量的日常工作是进行隧道（巷道）的掘进。而隧道（巷道）的掘进必须严格按照设计要求的方向及坡度进行施工，以保证巷道的顺利贯通。,山东科技大学测绘科学与工程学院,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,由图可知，要保证巷道严格按照设计方向施工，只要给定巷道在水平面及竖直面内的掘进方向即可。通常把指示巷道水平前进方向的基准线称为中线；把指示巷道竖直前进方向的基准线称为腰线（见下图）。,山东科技大学测绘科学与工程学院,腰线,指示巷道掘进的坡度而在巷道两帮上给出的方向线。,指示巷道掘进的中线方向。,中线,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,一、巷道开切点及初始方向的测设巷道中线的作用是指示巷道水平前进方向，中线方位角由巷道设计给定。巷道中线的测设是保障巷道按水平设计方向掘进的必要技术措施。1.平、斜峒开切点及初始方向的测设进洞点及隧（巷）道的初始掘进方向测设须在洞口控制点基础上进行，其测设步骤为：（1）根据进洞点的设计坐标和由控制测量测定的洞口点坐标计算进洞点的测设要素，测设要素包括洞口点水平转角和洞口点至进洞点水平距s。,山东科技大学测绘科学与工程学院,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,（2）在洞口点架设全站仪或经纬仪，用极标法测设进洞点，测设应独立进行两次，两次测设结果应相符。（3）进洞点测设完成后，应在洞口点上测量转角和水平距s，将实测结果与设计资料进行比对检核，确保测设准确性。（4）进洞点设定后，用进洞点至洞口点连线的方位与进洞点处隧（巷）道中线的设计方位角计算进洞点处的标定角1，在进洞点架设全站仪，后视洞口点，顺时针拨转1角给出进洞点处隧（巷）道的初始掘进方向，此时因隧道尚未掘进，故将全站仪望远镜倒转给出进洞点处隧（巷）道设计中线的反向延伸线，在反向延伸线上设置三个木桩,山东科技大学测绘科学与工程学院,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,山东科技大学测绘科学与工程学院,2.在立井中标定马头门的开切点及初始方向,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,山东科技大学测绘科学与工程学院,正常隧道的掘进方法,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,山东科技大学测绘科学与工程学院,大断面隧道的掘进方法（两次开挖）,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,马头门中线一般与提升中线重合（或平行）。当马头门采用全断面掘砌时，提升中线就是马头门中线，同时也是掘进中线。标定马头门开切方向时，如上图所示，首先在井盖上沿提升中线标定两点，下放两条边线。然后在掘进吊盘上，沿两条边线拉线绳引至井壁上，打眼后打入木桩，在木桩上钉圆钉作为标志。在两木桩的圆钉上挂下两根垂球线A、B，其延线方向即为马头门的掘进方向。当马头门两边掘进610m时，应进行一井定向，求出定向基点C、D的坐标及方位角CD根据定向基点精确标定马头门中线。,山东科技大学测绘科学与工程学院,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,山东科技大学测绘科学与工程学院,二、隧（巷）道中线的标定（一）直线隧（巷）道中线测设直线型巷道中线测量主要使用经纬仪正倒镜法和激光指向仪导向法。巷道开掘后，最初标设的临时中线点常被放炮所破坏或移位，当巷道开掘5-8m后，应当用经纬仪重新标定一组中线点。这时应先检查开切点A是否移位，若发现A点已移位，则应重新标定A点。,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,经检查确认A点未移位或重新设置后，将经纬仪安置在A点上。用正倒镜标定角，并沿视线方向在新巷道内标出2点和2点，取它们的中点2作为中线点。为了避免差错，应重新用一个测回测角，作为检查。所测角值与标定角值之差应在1以内，若超限则应重新标定2点。,山东科技大学测绘科学与工程学院,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,山东科技大学测绘科学与工程学院,当掘进30m左右测设C、1、2组中线点，依此类推，每组中线点中最前面的一个点至掘进工作面的距离不应超过4050m，以防止隧道掘偏。在B点处延设新的一组中线点C、1、2前，应在B点处检查旧的一组中线点是否发生移动，检查证实没有移动，则在B点安置仪器，后视A点，根据指向角（直线隧道通常为180），采用正倒镜法测设新的一组中线点C、1、2。,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,（二）隧（巷）道边线的标定给定巷道的平面方向，除了标定巷道几何中线的办法之外，也常采用标定轨道中心线或标定巷道边线的方法。在大断面双轨巷道，特别是巷道断面不断变化的车场部分，采用标定某一条轨道的中心线是有利的，因为这样做就不必经常改变中心线的位置。有的矿井习惯采用标设靠近巷道一帮的边线，因为这种办法更易于发现巷道的掘偏现象，对掌握巷道规格质量有利。,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,山东科技大学测绘科学与工程学院,巷道边线(或轨道中心线)的具体标设方法为：巷道边线平行于巷道中线，它距巷道两帮的距离是不相同的。图中A点为巷道中线点，现要标设出巷道边线的起始点B及一组边线点。,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,山东科技大学测绘科学与工程学院,标设前应先根据边线至巷道中线的距离a和A、B两点间的距离lAB计算出标定B点的指向角，计算公式为：标定时，先在A点安置经纬仪，根据角距离lAB即可标定出B点。然后将仪器移至B点，后视A点标设(1800+)角，这时仪器视线方向就是边线(或轨道中心线)的方向。再在视线上连续标设1点和2点，则B、1、2即为一组边线点。边线到较近帮的距离称为边距，用c表示。显然，a、c与巷道宽度D之间的关系为：,山东科技大学测绘科学与工程学院,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,山东科技大学测绘科学与工程学院,（二）曲线隧（巷）道中线的测设,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,山东科技大学测绘科学与工程学院,（二）曲线隧（巷）道中线测设曲线隧（巷）道中线有圆曲线和综合曲线等形式，实际测设曲线巷道中线时是将曲线用一系列折线代替，用折线配合大样图来指示曲线巷道掘进。曲线测设有弦线法、切线支距法和短弦法等多种方法。,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,山东科技大学测绘科学与工程学院,1.弦线法弦线法可用全站仪或经纬仪配合钢尺放样，弦线法原理是将中线的曲线部分等分成若干份，也可非等分（如上图所示），这样曲线就被弦线代替，计算每段曲线对应的弦长和弦线间的转角，然后测设弦线于实地，因弦线非中线，所以在施工时应绘制大样图，用大样图表示弦线两侧隧道开掘的尺寸，大样图使用的比例尺一般为1：100或1：50，弦线法测设中线的步骤：1）计算测设要素根据曲线半径R和隧道上宽之半S，估算合理弦长长度。在确定合理弦长基础上，计算测设要素，测设要素包括各弦长和各点处转角。,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,山东科技大学测绘科学与工程学院,各弦长为:曲线起、止点A、B处的转向角为：中间各弦交点处的转向角为：2）实地测设：如上图所示，当隧道掘进到曲线起始点A后，先在直线段标出A点，然后在A点安置全站仪或经纬仪，后视隧道直线段中线点M，测设转向角，给出弦A1的方向，此时曲线隧道仅掘进至A，1号点无法标定，故将望远镜纵转给出A1的反方延伸线，并在A1的反向延伸线上的隧道顶板处标出弦线点1和1，1、1和A构成一组中线点，用于指示A1段隧道掘进方向（见下图）。,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,山东科技大学测绘科学与工程学院,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,实际工作中为保证巷道的掘进应作出大样图，指示各分段的弦线至巷道两帮的距离。,山东科技大学测绘科学与工程学院,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,短弦法本法的特点是弦比较短，故可用线交会法标设，如图所示，已知圆心角，曲线半径R。设弦的个数为n，则弦长l和d为：,山东科技大学测绘科学与工程学院,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,实地标设时，先标出A点，再由A点沿中线方向向后丈量距离标出M点。以点A、M为圆心，分别以和d为半径，用线交会法定出A1点。A1A指示第一弦的掘进方向。当巷道掘到B点后，沿A1A的方向由A点丈量弦长标出B点，然后再以A、B为圆心，分别以d和为半径，用线交会法定出B1点，B1B指示第二弦的掘进方向。以此类推。,山东科技大学测绘科学与工程学院,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,3.切线支距法切线支距法也称直角坐标法，当隧道工程出现综合曲线测设时，可用切线支距法进行综合曲线的缓和曲线段测设，圆曲线段可用前述两种方法测设。,山东科技大学测绘科学与工程学院,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,切线支距法测设曲线时需先建立切线支距坐标系，计算曲线上各放样点在该坐标系中的坐标，用切线支距坐标测设各放样点以标定曲线。在上图所示缓和曲线上，建立以ZH点为原点，切线为X轴的坐标系，在该坐标系内，缓和曲线段内任一点I的坐标为：当时，可计算出曲线主点HY点的放样坐标：,山东科技大学测绘科学与工程学院,第四章施工测量（第一节巷道中线的测设）,山东科技大学测绘科学与工程学院,腰线的作用是指示巷道在竖直面内的掘进方向。腰线通常的位置在巷道的一帮或两帮上，高于巷道底板或轨面高程11.5m，同一工程系统内应采用统一数值，以免造成差错。腰线点每隔一定距离设置一组，每组点数不少于3个，点间距不小于2m，最前面一个腰线点至掘进工作面的距离一般不应超过30m。腰线的坡度一般由设计给定，有时也须用实测资料求定。巷道腰线的测设一般和中线同时进行，两者间的联系程度由测设方法决定。一、倾斜隧（巷）道腰线的测设（一）中线点兼作腰线点测设法中线点兼作腰线点测设法的特点是先在中线点的垂球线上标出腰线的标志。同时量取腰线标志到中线点的距离以便随时根据中线点恢复腰线位置。,第四章施工测量（第二节巷道腰线的测设）,山东科技大学测绘科学与工程学院,如图所示，1、2、3点为一组已测设腰线点位置的中线点，测设时经纬仪安置于3点，量仪器高i，正镜瞄准中线，使竖盘读数对准隧（巷）道设计倾角，此时望远镜视线与巷道腰线平行。在中线点4、5、6的垂球线上用大头针标出视线位置，用倒镜测其倾角进行检查。根据中线点3处的腰线位置和仪器高计算仪器视线到腰线点的垂距b。,第四章施工测量（第二节巷道腰线的测设）,山东科技大学测绘科学与工程学院,（二）伪倾角测设法1）测设原理与测设要素计算伪倾角法标设腰线的原理如图所示。OA为巷道中线方向上的腰线点，OA的倾角就是巷道的设计倾角，B点为垂直于OA线在巷道一帮上且是与A点同高的点，因此B点是位于巷道帮上的腰线点，测设B点就是测设腰线点。由图可知OB线的倾角已不再是而是伪倾角，就是测设要素，其计算过程如下：,第四章施工测量（第二节巷道腰线的测设）,2）实地测设实地测设时，将经纬仪安置在中线点3上，水平度盘置零，瞄准中线点6，然后瞄准隧（巷）道帮上拟设腰线点的4处，测出水平，依据计算出的伪倾角，将经纬仪竖盘读数对准，根据望远镜视线在帮上标出4点，再用小钢尺向上或向下量取b值定出腰线点4。同法可连续测设一组腰线点。测设完新的一组腰线点后，应将高程导到中线点6上。,山东科技大学测绘科学与工程学院,第四章施工测量（第二节巷道腰线的测设）,(三)用斜面仪标设腰线斜面仪的结构如图所示。在经纬仪主望远镜2的上部安装一个副望远镜1，其转动轴3同时垂直于主望远镜视准轴及横轴，同时副望远镜的视准轴与本身转动轴垂直。当主望远镜视准轴置于巷道设计倾角的倾斜方向上时，转动副望远镜，此时副望远镜视准轴扫过的是一平行于腰线的倾斜面。倾斜面与巷道两帮的线即是与巷道腰线相平行的一条线。,第四章施工测量（第二节巷道腰线的测设）,山东科技大学测绘科学与工程学院,在中线点A整置斜面仪，用主望远镜照准另一个中线点，固定水平度盘，再使垂直度盘读数等于巷道的设计倾角，固定垂直度盘。主望远镜固定不动后，转动副望远镜，瞄准原有腰线点1的上方点，用小钢尺量得垂距a，再瞄准腰线点2处上方点，量作检查。检查无误后，即可标设新的一组腰线点。转动副望远镜，照准巷帮拟设腰线点处，在视线上标设视点3、4和5，自视点向下(或向上)量取，即可标出一组新腰线点3、4和5。,第四章施工测量（第二节巷道腰线的测设）,山东科技大学测绘科学与工程学院,山东科技大学测绘科学与工程学院,二、水平巷道腰线的测设在平巷中，一般使用水准仪测设腰线，在次要水平巷道中也可用半圆仪测设腰线。图示为一煤矿平巷，巷道的设计坡度为i，在巷道中已测设完成一组腰线点1、2、3，现需向前测设新的一组腰线点4、5、6，组间距一般为30m左右。测设时先将水准仪安置在两组点之间，先照准1、2、3上的小钢尺并读数，再计算各点间的高差，以检查原腰线点是否移动，当确认其可靠后，记下3点的读数a，a的符号以视线为准来定，点在视线之上为正，视线之下为负。再实测3点至4点的水平距离，按下式算出腰线点4距视线的高度b：,第四章施工测量（第二节巷道腰线的测设）,山东科技大学测绘科学与工程学院,水准仪前视4点处，以视线为淮，根据b值测设腰线点4的位置。b值为正时，腰线点在视之上，b值为负时腰线点在视线之下。5、6腰线点依同法测设。使用本方法测设腰线点时，应特别注意、b、i的符号，以免测设出现错误。测设好新的一组腰线点后，应该由3点求算4、5、6点的高程。连续向前测设几组腰线点后应进行检查测量。检查时，可从水准点引测高程到腰线点，检查腰线点的高程是否与设计高程相符。如不相符应调整腰线点，使其符合设计位置后，再由调整后的腰线点向前继续测设腰线。腰线点测设出来后，还可用涂料画出腰线，以明确显示腰线，控制巷道掘进和设备安装时的坡度。,第四章施工测量（第二节巷道腰线的测设）,三、水平巷道与倾斜巷道连接处腰线的测设水平隧（巷）道与倾斜隧（巷）道连接处是隧（巷）道坡度变化的地方，隧（巷）道腰线在这里要作相应的改变。如图所示，隧（巷）道由水平段EA转为倾角为的倾巷道时，腰线在起坡点处要抬高。抬高（或降低）值由下式计算：平巷与下山相交时，在边坡点处腰线应太高。反之，则应降低。,山东科技大学测绘科学与工程学院,第四章施工测量（第二节巷道腰线的测设）,名词解释：1）竖井井筒中心：即竖井井筒水平断面的几何中心；2）井筒十字中线：它是通过井筒中心且互相垂直的两条方向线，其中一条与竖井提升中线平行或重合；3）竖井提升中线：一条通过提升中心且垂直于提升绞车主轴线的方向线。井筒十字中线是竖井工业广场总平面设计和各种建筑物定位设计的基础，是工业广场内的各种建筑物和构筑物施工测量的主轴线。在竖井施工前，应先根据设计的井筒中心坐标和井筒十字中线方位角将其测设于实地。,山东科技大学测绘科学与工程学院,第四章施工测量（第三节立井的施工放样）,竖井施工放样的任务是把竖井井筒内的建（构）筑物及设备等的特征点、线按设计要求测设到实地。放样以筒中心点、井简十字中线和井筒中心线为基准点、线，通过在设计资料中直接取得或利用设计资料进行计算获取测设要素，并实施放样，计算方法有解析法和图解法等。井筒施工放样需要下列设计资料：（1）井筒十字中线基点；（2）井筒平面布置图、井筒水平断面图和沿每条十字中线作的纵剖面图；（3）井筒凿井设备布置图；（4）临时锁口框架及吊盘的平面图和断面图；（5）各水平的马头门、硐室施工图。,山东科技大学测绘科学与工程学院,第四章施工测量（第三节立井的施工放样）,一、井筒掘进施工测量（一）竖井井筒锁口的标定圆形竖井井筒开掘时，先是根据实地测设的井筒中心点和井筒设计毛断面尺寸破土下挖46m，砌筑临时井壁、设置临时锁口以固定井位。然后再下放井筒中心垂线指示掘进方向，待掘进到第一砌壁段后，自下而上砌筑永久井壁，并在封口盘下方46m处设置临时固定盘，并在其上方1m左右处设置激光梁安置激光投点仪显示井中垂线，指示井筒施工。施工方案规定不设临时锁口时，则在掘进到永久锁口底部高程时，直接砌筑永久锁口，,山东科技大学测绘科学与工程学院,第四章施工测量（第三节立井的施工放样）,山东科技大学测绘科学与工程学院,第四章施工测量（第三节立井的施工放样）,井筒锁口设置时的测量工作有：根据井筒十字中线基点在井壁外34m处地面精确标出十字中线点A、B、C、D，在大木桩上打小钉标志，并在木桩上标出井口设计高程。1）临时锁口测设在安设锁口时，应先按井筒断面设计尺寸在地面组装好锁口，然后在其顶面标出4个十字线通过点a、b、c、d，再将这4个点安置在井口。再用两端挂有垂球的AB、CD两根细钢丝线找正a、b、c、d点的位置，使其位于井筒十字中线上，并用水准仪操平固定。其水平程度和平面位置误差不得超过。,山东科技大学测绘科学与工程学院,第四章施工测量（第三节立井的施工放样）,山东科技大学测绘科学与工程学院,激光梁设置永久锁口标定,第四章施工测量（第三节立井的施工放样）,2）永久锁口测设如上图，标定永久锁口时，要操平十字中线点A、B、C、D桩顶高程，并使之高于井口设计0.10.3m。浇注时，在AB、CD间拉紧细钢丝，在交点处下挂垂球线，作为永久锁口模板平面位置找正的基准。再自两细钢丝下拉规定的垂距，置永久锁口底层模板底面的高程等于设计高程并操平。砌筑由下向上进行，至井口时，自钢丝向下量垂距，确定最上层模板顶面高程并操平。确定井口高程的误差应不大于。在浇注锁口的顶部时，应沿井筒十字中线方向在井颈上和井筒内壁各埋设4个标记。待混凝土凝固后，用经纬仪在标记上精确标出井筒十字中线位置，以此作为井筒内确定十字中线方向的依据。,山东科技大学测绘科学与工程学院,第四章施工测量（第三节立井的施工放样）,（二）竖井井筒中心垂线的标定井筒中心垂线是指示整个井筒施工的基准线。井筒掘进时，各施工要素的找正和测设均以井筒中心垂线为基准，当井口封口盘铺好后，应立即在封口盘上测设井筒中心垂线点，为井筒中心下挂垂线或激光投点做准备。在井筒施工过程中，要定期检查井筒中心垂线点是否发生移动，点位偏差不得超过mm，否则应立即纠正。依井筒掘进设备布置和施工方法不同，井筒中心垂线点的测设方法可分为以下两种。1）井筒中心不被提升孔占用时设置固定的井筒中心垂线点。2）井筒中心被提升孔占用时常设置井筒边线点。,山东科技大学测绘科学与工程学院,第四章施工测量（第三节立井的施工放样）,二、井筒砌壁施工测量永久井筒砌壁过程测设的主要内容有：用井筒中心垂线或若干边线，确定砌壁模板的平面位置；用测设在井壁上的高程点，作为标定壁座、梁窝、开凿硐室和马头门的高程控制。安装砌壁模板时，通过井壁高程点丈量垂距控制模