地下工程控制测量课件

1、地下工程控制测量1 地下工程测量 第二章第二章 地下工程控制测量地下工程控制测量 栾元重栾元重 山东科技大学山东科技大学 地下工程控制测量2 2地下工程控制测量 地下工程测量地面控制网是为地下工程服务的，应 在地下工程开始前完成。地面平面控制网的基本特点是： (1)控制网的大小、形状、点位分布，应与地下 工程的大小、形状相适应，点位布设要考虑施工 放样的方便，隧道控制网一定要保证隧道两端有 控制点； (2)地面控制网的精度，不要求网的精度均匀， 但要保证某一方向和某几个点的相对精度高，如 隧道控制网要能保证隧道横向贯通的准确性； 地下工程控制测量3 (3)投影面的选择应满足“控制点坐标反 算的

2、两点间长度与实地两点间长度之差应 尽可能小”的要求。如遂道施工控制网一 般投影到隧道贯通平面上，也可以将长度 投影到定线放样精度要求最高的平面上； (4)坐标系应采用独立的建筑坐标系，其 坐标线应平行或垂直于建筑物的主轴线。 主轴线通常由工艺流程方向、运输干线或 主要厂房的轴线所决定的。 地下工程控制测量4 2.1.1 地下工程地面平面控制网的种类和特点 地面控制网是保证地下工程，尤其隧道贯 通工程的正确性的基础。隧道施工至少要 从两个相对的洞口同时开挖三长隧道的施 工需要通过竖井、斜井、平峒等多通道开 挖，以增加工作面，加快施工速度。为了 保证隧道最后正确贯通，必须在相应的开 挖点建立控制点

3、。由于地下工程的大小、 长度、形状和施工方法不同，地面控制网 的布设方案也有所不同，下面逐一进行讨 论。 地下工程控制测量5 1.导线网 导线测量是地面控制的一种重要方法，随着 测距仪(全站仪)精度的提高，给导线测量提供 了十分方便的条件。导线测量相对于三角测量具 有更大的灵活性，作业方便、计算简单，在隧道 的地面控制中广泛应用。 在特别困难地段布设导线，也至少布成主、 副导线的形式，以主导线测距测角，而副导线上 仅测定转折角，如图2-1所示，其中角，为主、 副导线之间的连接角。但导线平差计算后，可增 加主导线的检核条件和进一步提高对横向误差的 控制。 地下工程控制测量6 图2-1主、副导线布

4、设 图2-1主、副导线布设 地下工程控制测量7 2.三角锁 特点： 三角锁相对导线网而言，检核条 件多、精度可靠。随着高精度的测距仪的广 泛应用，不需用因瓦基线尺丈量基线，大大 减少了野外测量工作量。 在隧道的每一个入口处都要布设一个三 角点，该点最好纳入同级网，与主网一起平 差，如果无法纳入主网内，也可以是低一级 的插点。洞口三角点设置便于引测进洞。三 角锁形状与大小应与工程大小直接对应，如 图2-2所示，为洞口点。 地下工程控制测量8 图2-2 三角锁布设方案 地下工程控制测量9 隧道三角锁的观测精度，应根据横向贯通 误差的允许值和布设图形确定。精度要求 不宜太高，但应留有一定的余地。当经

5、误 差预计，地面控制网精度不能满足贯通的 精度要求时，可加测边长，组成边角网。 地下工程较小时，地面控制可采用插点 或插网的形式。当地下有重要工程时，一 般不宜采用插点插网形式。由于条件关系， 必须采用插点插网时，应与原网一起观测， 一起平差，以防原网的误差影响。 地下工程控制测量10 3.GPS控制网 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，而且所测的点 位精度均匀，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。 地下工程控制测量11 2）遵循统一的测量规范、按等级标准设计和作业

6、GPS测量定位速度快、相对定位精度高、工作时间短、效益好， 是现代化的测量方法，必须遵循统一的测量规范，按等级标准设 计和作业。国家质量技术监督局2001-03-05发布的全球定位系 统(GPS)测量规范中；GPS测量按其精度划分为六个等级，如 表2-l所示。 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。 地下工程控制测量12 3）网形设计 GPS网形设计是施测方案的基础，它侧重考

7、虑如何检核GPS 数据质量和保证点位精度。为了检核GPS数据质量，GPS网应 当构成闭合环状。 将不同时段观测的各基线构成的闭合环叫做异步环。 由若干条独立基线构成的闭合环也叫异步环。 设计中总的观测点为m，用尼台接收机，在各点作n次观测， 则同步观测的次数s=m*n/k，独立基线向量数b=(k-1)s=(k- 1)*m*n/k。 在GPS网设计时应进行时段设计时段设计. 在在GPS网设计时，应尽可能多与高级网设计时，应尽可能多与高级GPS控制点或国家测设的控制点或国家测设的 三角点、水准点进行连测，以便提供数据处理的基准值和成果三角点、水准点进行连测，以便提供数据处理的基准值和成果 质量的外

8、部检核。质量的外部检核。 地下工程控制测量13 2.1.2 地下工程地面平面控制网的精度问题 地面控制网的误差是通过地下支导线传递的， 对地下各种工程都可能产生影响，但影响最大的 是贯通工程。从测量学科来讲，贯通工程是地下 测量精度要求最高的重要工程。 只要地面控制网精度能满足贯通工程的精度 要求，就能满足地下所有工程精度的需要。 地下工程控制测量14 1.单导线误差对贯通横向误差的影响 如图2-4所示为一地面单导线，点号分别为1，2，观测水平 角分别为，,，测距边长分别为，,，为边长相对中误差，测 角中误差。和的边长分别为正和，并以此表示为地下导线。为了 讨论问题方便，假设地下导线没有误差。

9、，为地下导线与地面导 线的联系角。设点为导线的坐标起算点，A1方向的方位角为起 算方位角，为导线出口点，为贯通相遇点。 图2-4 地面单导线分析图 进口 1 2 出口 (0) ( ) 2 1 2 1 1 1 -2 -1 地下工程控制测量15 由图可知，地上地下导线共同形成一个平面的 贯通闭合环。由于测量不可避免地存在误差， 致使在贯通相遇点处，产生坐标闭合差 （ ）和( )。当坐标轴平行于贯 通面方向时，( )的中误差为贯通中误 差。为推求( )的中误差，需首先列出 （ ）的函数式。 通过进口导线得到M点的x坐标值为 （2-1） MM xx 出进 MM xx 出进 MM yy 出进 MM xx

10、 出进 MM xx 出进 AMAMM Lxx cos0 进 地下工程控制测量16 通过出口导线得到M点的x坐标值为 1211 coscoscos nnNMNMnnnn SSL 01122 coscos AAM xxSS 出 （2-2） 于是于是 12122110 coscoscos nnnAAMM SSSxxx 进出 01 coscoscos nNMNMAMAMnn SLxL （2-3） 对式(2-3)全微分，并把式中与地面导线无关的各项舍 掉，等式左边用d MM xx 出进 外 表示，即 121 0112211 121 dddd d nn MMnnnn nn SSSS xxxxxx SSSS

11、 出进 外 112222 ddd MMMnn yyyyyy 11 d Mnn yy （2-4） 地下工程控制测量17 式(2-4)中， 表示j点i对点的坐标增量， Sj和Si 为独立观测 量，假定为等精度观测，按误差传播定律转换成中误差，同时假 设地面控制网误差对地下贯通横向误差影响为 ，则 式中d，R可由图上直接量取， 采用网中最弱边相对中误差， 用测角中 误差。 2 2 1 2 12 2 01 2 s ms xxxm nn外 2 222 121MMMn m yyyyyy ij x m外 （2-5） ijij dx iMMi Ryy 令为导线边长向贯通面方向投影的线段长； 为导线点向贯通面方

12、向作垂线的垂线长。 由式(2-5)可得地面单导线对贯通横向误差的影响为 2 2 1 22 11 nn mms mdR S 外 （2-6） S m S m 地下工程控制测量18 地下工程控制测量19 2主副导线闭合环对贯通横向误差的影响 如图2-6所示，0-1-2-(n-1)-n为主导线，0-1-2-为副导线，显然主 导线有 (n+1)个点，副导线有K个点。设X轴平行于贯通面方向，0为坐标 原点，01方位角为起始方位角，进口联系方向为01，联系角为 ，出口 联系方向为nk，联系角为 。由于贯通闭合环只能采用主导线为地面环 边，所以贯通横向误差的函数式为 i C 1 2 2 1 0 图2-6 主副

13、导线闭合环误差分析图 进口 出口 贯 通 面 方 向 -2 -1 地下工程控制测量20 01012121 coscoscoscos ncnEEEnn xxxSSSI 出进 0 cos joE xI （2-7） 取上式全微分，并去掉与地面导线无关的各项，得 n n nnEE S S xx S S xx S S xxxx ddd d 1 2 2 12 1 1 01 外 进出 11200 dddyyyy jE 1211 ddd nnn yy 121 dddd Ennn yy （2-8） 地下工程控制测量21 ijij dx i R 根据式(2-8)，并令 分别为导线边长向贯通方向投影的线段长和垂线长

14、，得地面 主副导线闭合环对贯通横向误差的影响为 2 2 2 1 1 n S mm md SP 外 角 （2-9） 式(2-8)中的各边长是相互独立的，均与角度平差值无关；把 公式中的平差角的误差部分抽出，组成平差角权函数式为 221100 ddddyyyyyyxx EEEEE进出 11 dd EnnEnn yyyy （2-10） 主副导线平差时，其内角和条件方程式为 0 21210 WVVVVVVV kn 地下工程控制测量22 地下工程控制测量23 将式（2-12）代入式（2-9）得 2 2 2 1 22 11 1 n nn S R mm mdR Snk 外 (2-13) 地下工程控制测量24

15、 4.等边直伸三角锁对贯通横向误差的影响公式 当地面控制网沿贯通隧道轴线方向布设近似等边直伸三角锁时， 可按网(锁)终点相对于起始点的横向误差代替对贯通横向误差的影 响。对于锁的一端有起始边的直伸等边三角锁，其对贯通横向误差 影响公式为 (2-15) 对于锁的两端均有起始边的等边直伸三角锁，其对贯通横向误差影 响公式为 (2-16) 式中 L三角锁两端之间的长度； K三角锁两端之间的间接边数，其值 为k=(n+1)/2； 测角中误差。 2 435 9 mkk mL k 外 2 1.53 9 mkk mL k 外 m 地下工程控制测量25 3.任意形状三角锁对贯通横向误差影响的计算公式 当地面控

16、制网为任意形状的三角锁，两洞口点的连线为戈轴， 贯通相遇点几乎在连线的中央，顾及地下导线起始点和起始方位 角误差的联合影响，则地面三角锁对地下贯通横向误差的影响为 式(2-14)中的最后一项有正负之分，当位于推算路线左边的三 角形取“+”号；位于推算路线的右边的三角形取“一”号，为三 角形的个数。 22 111 2 3 nnn iiii ii m myUfx fQ 外 222 tantantantan iiiiiiii USSS i n i x x f 2 iiiii SSQtantan (2-14) 地下工程控制测量26 2.1.3 隧道地面平面控制测量 各种地下隧道工程，都要从地面向地下敷

17、设支导线，若有两 条支导线的地面起始点是互相通视或有高一级控制网的一条 边(如图2-4所示)，则较好。 2.1.4 地下工程的地面高程控制测量 高程控制测量的任务是在各洞口（或井口）附近设立23 个水准基点，以便于向洞内或井下传递高程之用。高程控制 测量的方法，可采用等级水准测量、光电测距三角高程测量。 一般在平坦地区采用等级水准测量，在丘岭及山区采用光电 测距三角高程测量。 地下工程控制测量27 在地形复杂地区采用在地形复杂地区采用光电测距三角高程测量代替三、四等水准测量光电测距三角高程测量代替三、四等水准测量 已经大量工程验证是完全可行的。但应注意每条边长应小于已经大量工程验证是完全可行的

18、。但应注意每条边长应小于800m。 目前，目前，对对GPS高程测量能否代替等级水准的问题高程测量能否代替等级水准的问题，尚在研究探讨，尚在研究探讨 之中。其主要困难在于难以确定各高程点处的大地水准面高和其变之中。其主要困难在于难以确定各高程点处的大地水准面高和其变 化量。在重力测量资料缺乏的情况下，则需要通过水准测量（或光化量。在重力测量资料缺乏的情况下，则需要通过水准测量（或光 电测距三角高程测量）在电测距三角高程测量）在GPS网中测定许多的高程控制点后，再用网中测定许多的高程控制点后，再用 高程拟合的方法求出各点高程。该方法的精度能否满足地下工程高程拟合的方法求出各点高程。该方法的精度能否

19、满足地下工程 （特别是大型隧道工程）的需要，还需进一步研究。（特别是大型隧道工程）的需要，还需进一步研究。 地下工程控制测量28 2.2 地下控制测量 2.2.1 地下控制测量的特点 在布设矿区控制网时，应在每个井口附近 至少设立一个控制点，以便将地面的坐标 系统传递到井下去。这个点就叫作近井点 煤矿测量规程规定，井下平面控制测 量分为基本控制和采区控制两类。而基本 控制导线按照测角精度分为7和15， 采区控制导线按照测角精度分为15和 30。 地下工程控制测量29 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）、由于受坑道的限制，其形状通常形成延伸 状。地下导线不能一次

20、布设完成，而是随着坑道的开 挖而逐渐向前延伸。 （2）、导线点有时设于坑道顶板，需采用点下对 中。 （3）、随着坑道的开挖，先敷设边长较短、精度 较低的施工导线，指示坑道的掘进。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。 地下工程控制测量30 在测设地下导线时应注意以下事项： （1）、地下导线应尽量沿线路中线（或边线）布设，边长要接 近等边，尽量避免长短边相接。导线点应尽量布设在施工干扰小、 通视良好且稳固的安全地段，两点间视线与坑道帮的距离应大于 0.2m。对于大断面的长隧道，可布设成多边形闭合导线或主副导线 环。有平行导坑时，平行导坑的单

21、导线应与正洞导线联测，以资检 核。 （2）、在进行导线延伸测量时，应对以前的导线点作检核测量， 在直线地段，只作角度检测，在曲线地段，还要同时作边长检核测 量。 地下工程控制测量31 （3）、由于地下导线边长较短，因此进行角度观测时， 应尽可能减小仪器对中和目标对中误差的影响。当导线边 长小于15m时，在测回间仪器和目标应重新对中。应注意 提高照准精度。 （4）、边长测量中，采用钢尺悬空丈量时，除加入尺 长、温度改正外，还应加入垂曲改正。 （5）、凡是构成闭合图形的导线网(环)，都应进行平 差计算，以便求出导线点的新坐标值。 （6）、对于螺旋形隧道，不能形成长边导线，每次向 前引伸时，都应从洞

22、外复测。复测精度应一致，在证明导 线点无明显位移时，取点位的均值。 地下工程控制测量32 井下高程测量的目的，是为了在井下建立一个与 地面统一的高程系统，确定各种采掘巷道、峒室在 竖直方向上的位置及相互关系，为了获得绘制矿体 形状、性质及地质破坏等在竖直面内的关系的数据， 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： (1)确定主要巷道内各水准点与永久导线点 的高程，以建立井下高程基本控制； (2)给定巷道在竖直面内的方向； (8)确定巷道底板的高程； (4)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。 地下工程控制测量33 2.2.2 地下平面控制测

23、量 1.经纬仪测角方法 1）安置仪器 操作中应注意以下两种： 在对中时仪器应沿着前后或左右方向移动，而不应旋转仪器。因为 架头只大致水平，若转动仪器，则脚螺旋在架头上的位置便被破坏， 又需大动仪器才能整平； 在点下对中整平时，应特别注意不要让垂球碰坏仪器，特别是望远 镜片和水准管。因此，在仪器安好后应取下垂球。 图2-9 垂球对中 地下工程控制测量34 1 2 3 4 5 6 7 图112 活 动 垂 球 1-绳 线 ； 2 垂 球 帽 ； 3 螺 杆 4 垂 球 体 ； 5 活 动 螺 母 杆 ； 6 螺 钉 销 ； 7滑 槽 图113 点下光学对中器 地下工程控制测量35 2）测量角度 井

24、下测角时，除了在测点下安装好仪器外，还要在 与测点相邻的前后视点上挂垂球线，作为瞄准的标 志。由于井下黑暗，必须将矿灯放在垂球线后面照亮垂 球线绳。最好在矿灯玻璃盖上放一张透明纸或抹上粉 笔灰，这样能在望远镜中得到垂球线的清晰影像。 为了加少风流对垂球线的影响，可采用1kg2kg重 的大垂球，并将它放在小水桶内或用挡风布挡住。 望远镜瞄准时，应尽量瞄准垂球线的上部。瞄准时， 应先用望远镜大致瞄准照亮垂球线的灯光后在对光， 才容易在视场内找到垂球线。因为井下巷道中灯光 很多，为了避免找错目标，通常“灯语”与前后视 人员联系。还要用灯光照亮十字丝和度盘才能精确 的瞄准和读数。 地下工程控制测量36

25、 在井下测量水平角度的方法也和地面一样，有复测法和测回法。 复测法也称倍角法，它是利用 复测经纬仪观测水平角的一种 方法。测量的步骤如下： 设预测角度ABC（图2-12） 再测站C上安装平时对中经纬 仪后将度盘对在0附近； 用复侧纽将读盘和照部锁紧， 旋转照准部瞄准后视点A，读 起始数a； 松开复测钮（即放开了度 盘），顺时针方向旋转照准部 B，瞄准前视点并取检验读数 b1； 算出检验角并倒转望远镜； 扣紧复测钮，照准后视点A； 松开复测钮，顺时针方向旋 转照准部瞄准前视点B，取最 终读数b。 以上便是一个复测。由此可算得欲 测 的之值 。 当用n个复测测角时，与一个复测的 原理基本相同，只是

26、在取检验读数 b1后不倒镜，重复2、3两步(n-1)次， 但不读数，然后倒转望远镜重复5、 6两步n次，仍然只最后取一次最终 读数b。这样 。式中K 为照准部指标经过度盘0的次数，。 图 1-12 C A B ABC 2 ba 360 2 baK n 地下工程控制测量37 测回法是常用的测量水平角的一种方法。其测量步骤是： 正镜瞄准后视点A（参看图2-12），使照准部指标对在0附 近，取读数a1； 顺时针方向照准部瞄准前视点B并取读数b1，得上半测回角值 为 ； 倒镜先照准前视点B并取读数br； 逆时针方向照准部瞄准后视点并取读数ar， 得下半测回角值为 。 为了检查粗差和提高观测精度，常常用

27、两个或两个以上测回测角。 当用两个或两个以上测回测角时，应将各测回起始读数均匀分布 在度盘和测微器的不同位置上，各测回度盘位置按下式算得： 式中 m总测回数； i测回序号（i为1，2，m）； t测回间度盘分数变动值，J2级经纬仪为10，J6级经 纬仪为15。 根据各测回所测得的角值求出平均值作为最终角值。 1) 1( 180 ii m rrr ab 111 ab 地下工程控制测量38 2.经纬仪导线的边长测量 钢尺量边的工具包括钢尺、拉力计和温度计。 钢尺丈量边长的方法:两端同时读数。零端估读到毫米。每读一 次数后，移动钢尺2cm3cm。每条边要读数三次。同时还要测 记温度。 当丈量的边长达于

28、尺长时，则必须分段丈量，为此要进行定线。 地下工程控制测量39 2）钢尺量边的改正 用钢尺量得的边长，还要根据具体情况加入尺长、温度、拉力、垂 曲及倾斜等改正。 （1）尺长改正 尺长改正也叫比长改正。它是由钢尺检定（比长）求得。检定的方 法将在后面专门叙述。对于每一米都作过检定的钢尺，可直接求得 用该尺量得的任一边长的尺长改正数。但对于只做了整尺检定的钢 尺，还要按比例求算出该尺每米的改正数后再求得任一长度的改正 数。设钢尺在标准拉力P0和标准温度t0时的真实长度为l0，尺面长为 lM。则整钢尺的尺长改正为： 若用此尺丈量了某一边长为，则此边的尺长改正为： （2-17） MK ll 0 L l

29、 L M K K 地下工程控制测量40 图 2-14 分段丈量距离 A 1 A1 B 25 35 B 固 定 螺 旋 2000 250 35 15 地下工程控制测量41 地下工程控制测量42 （4）垂曲改正 选空丈量时，由于钢尺自重而弯曲，使所量边长非直线长度而 为曲线长度，因此要加入如垂直改正。 垂直改正的计算公式这里所讨论的是水平边长的垂直改正问 题。设图2-15中AB为欲量的水平长度。两端加拉力P拉紧钢尺。 钢尺应自重下垂而弯曲成曲线ACB，故所量得的非水平直线 ADB的长度l而是弧ACB的长度S。由图可看出，垂直改正f等 于弧长ACB与弦长ADB之差，即 f=S-l 地下工程控制测量4

30、3 地下工程控制测量44 地下工程控制测量45 地下工程控制测量46 倾斜边长的垂曲改正 悬空丈量倾斜边长时，钢尺因自重而形成的悬链线和水平 时的不一样，即成非对称的形状。此时的垂曲改正为 式中f为水平时的垂曲改正； 为所测边的倾角； 为 非对称悬链线的补充改正。显然，悬空丈量倾斜边长时的 垂曲改正比水平边长的垂曲改正要小。 最后还应指出，当水平或倾斜边长大于尺长而分段丈量时， 必须分别计算每个分段的垂曲改正数，取其总和作为该边 的垂曲改正。 2 cos ff 2 1 sin ffff 2 sin ff （2-25） f 地下工程控制测量47 地下工程控制测量48 地下工程控制测量49 (7)

31、将导线边长化归高斯投影面的改正 导线边长化算到海平面上之后，还应化算到椭球 面上。但对矿山测量来说，可以不必考虑。即把 海平面上的长度看作是参考椭球面上的长度而直 接投影到高斯平面上。按高斯投影理论可推导出 计算这种投影改正的公式为 式中 ym导线边的平均横坐标，即导线边中 点到投影带中央子午线的距离，以公里计； R地球的平均半径，其值为6371km。 2 2 2 m G y ll R 地下工程控制测量50 3)钢尺长度的检定 钢尺尺面刻划之间所注记的长度（通称尺面 长，也叫名义长度）与标准长度比较以求出 它的实际长度，就叫做钢尺检定或比长。钢 尺的尺面长度与它的实际长度差值，就是尺 长改正。

32、 (1)室内检定方法 用标准米尺逐米检定这种标准米尺又叫检 定尺，其长度在一定温度下为一米。 用检定过的钢尺作标准尺进行检定 在专门的室内比长器上进行检定 地下工程控制测量51 地下工程控制测量52 (2)野外检定方法 野外检定方法和上面讲的室内检定的第三 种方法类似，也是要先建立比长器再用它 来检定钢尺，只不过是设立的地点在野外、 长度较长而已。 野外比长器也叫比长基线。它的长度是根 据精密丈量时所用的基线尺长度和被检定 钢尺的长度来选择的。基线尺（铟钢尺） 的长度一般为24m或50m，中间无刻划，附 有4m或8m长的补尺以便丈量不足整尺的段 长。 地下工程控制测量53 3.电磁波测距 1）

33、电磁波测距的分类 电磁波测距仪按载波可分为光波测距仪、微波测距 仪和多载波测距仪，其中光波测距仪包括光速测距 仪、激光测距仪以及红外测距仪；按测程可分为短 程测距仪（测程一般在km以内）、中程测距仪 （测程一般在27km）、远程测距仪（测程一般 在715km）和超远程测距仪；按精度可分为超高 精度测距仪、高精度测距仪和一般精度测距仪；按 测距方式可将测距仪分为脉冲式测距仪、相位式测 距仪和混合式测距仪，脉冲式测距仪的测程远而精 度较低，相位式测距仪的测程较短而精度高。 地下工程控制测量54 2）电磁波测距仪的基本结构 测距仪一般由照准头、控制器、电源和反射器四 部分组成。随着仪器的不断改进，各

34、部分的连接 方式也在不断地优化。 地下工程控制测量55 3）电磁波测距仪的使用 各种型号的电磁波测距仪结构不同，操作方 法也有差异。使用时应严格按照说明书进行 操作。这里仅概括测距仪测距的一般要求。 （1）安置仪器 在测站上安置经纬仪，对中、整平；在 经纬仪上安装测距仪主机；连接电缆，接 通电源；在所测距离的另一端安装反射棱 镜，对中、整平，并使棱镜面对准测距仪主 机。 地下工程控制测量56 （2）距离测量 用经纬仪照准觇标中心，观测竖直角； 用测距仪照准棱镜中心； 当测距信号满足测距要求时，按测距键进 行测距，获距离读数； 再按测距键，35次重复测距，取其中数 作为一测回结果；测定温度、气压

35、等。 地下工程控制测量57 （3）成果整理 测距读数平均值，须经多项改正后，才能 得到两点间正确的水平距离。 各项改正 仪器常数改正 气象改正 倾斜改正 地下工程控制测量58 （4）在井下使用光电测距仪的注意事项）在井下使用光电测距仪的注意事项 仪器严禁淋水和拆卸。在井下使用完后，仪器严禁淋水和拆卸。在井下使用完后， 应当仔细讲仪器擦干净，置于通风良好处应当仔细讲仪器擦干净，置于通风良好处 保存。保存。 该仪器的电源为镊镉蓄电池组，采用安该仪器的电源为镊镉蓄电池组，采用安 全火化型防爆措施。全火化型防爆措施。 测距时，应避免在测线两侧及镜站后方测距时，应避免在测线两侧及镜站后方 有反射物体。当

36、巷道内水气过大或充满矿有反射物体。当巷道内水气过大或充满矿 尘、炮烟时，不宜进行测距。尘、炮烟时，不宜进行测距。 地下工程控制测量59 目前市场上销售的气压计最大读数约为目前市场上销售的气压计最大读数约为 800Hg（106658），当井下巷道高程低于），当井下巷道高程低于- 500时，气压超过时，气压超过106658，就会读不出气压，就会读不出气压 计读数。所以应当购买特制的适用于井下的计读数。所以应当购买特制的适用于井下的 大量程气压计。另外，由于井下是一个半封大量程气压计。另外，由于井下是一个半封 闭的人工气象环境，有风扇、风门等风流调闭的人工气象环境，有风扇、风门等风流调 节装置，所以

37、不能像地面上那样由气压来计节装置，所以不能像地面上那样由气压来计 算高程，也不能有高程计算气压，必须用气算高程，也不能有高程计算气压，必须用气 压计实测气压，用以对测距结果进行气象改压计实测气压，用以对测距结果进行气象改 正。正。 地下工程控制测量60 无线电对讲机在井下巷道中使用效果很差，无线电对讲机在井下巷道中使用效果很差， 当待测边较长时，要事先规定顶好的灯语，当待测边较长时，要事先规定顶好的灯语， 用矿等进行测站与镜站之间的联系。即使边用矿等进行测站与镜站之间的联系。即使边 长较短可以用对讲机联系，也必须在测距读长较短可以用对讲机联系，也必须在测距读 数时关闭对讲机，以免无线电信号干扰

38、测距。数时关闭对讲机，以免无线电信号干扰测距。 地下工程控制测量61 2.2.3 地下导线测量的精度设计 井下导线一般是从井底车场内的起始边开始，向 井田边界分段测设的；而起始边的数据是由定向 测量确定了的。根据煤炭工业部1989年颁发的 煤矿测量试行规程（以下简称试行规程） 的规定，井下平面控制分为基本控制导线和采区 控制导线。基本控制导线精度较高，是井下的首 级平面设计，一般敷设在斜井、暗斜井、平峒、 水平（阶段）运输巷道、矿井总回风道、主要的 采区上下山、石门等主要巷道中。基本控制导线 又分7和15两种，可根据每个矿井的具体条件选 用其中一种作为井下测量的首级控制。一般是当 井田一翼长度

39、大于5 km时，宜选用7导线作基本 控制导线。 地下工程控制测量62 采区控制导线的精度较低，是井下的加密控制， 一般由主要巷道中的基本控制导线点开始，沿用 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。采区控制导线分为30和45两种， 可根据采区一翼长度和煤层赋存情况等具体条件， 选取其中一种作为采区控制。但应指出，对较大 的综采区由于一翼较长（可达一公里多），而且 对工作面的机运巷与回风巷之间的平行度要求又 较高，因此上述采区的控制导线的精度很难满足 它的要求，需要根据具体情况另行确定。在井田 一翼长度小于1 km的矿井中，可以采用45导线作 为首级控制。 地下工程控制测量63

40、主要巷道中基本控制导线和给向导线的关系如图2- 19示。图中的虚线表示给向导线或激光束，实线表 示基本控制导线。 对其它非煤矿的矿井的井下导线等级，应按有关部 门的规范执行。例如黑色冶金矿山，应按冶金工业 部颁发的、冶金工业出版社1981年出版的黑色冶 金矿山测量技术规范执行。尽管规定的等级不同， 但其测设过程基本相同，故不重述。 地下工程控制测量64 2.2.4 井下经纬仪导线测量内业 内业计算的目的，是求出导线各边的方位 角及各点平面坐标，并展点绘图。它也和地 形测量一祥，一般是按以下顺序进行的。 检查整理记录：在井下测角量边过程中，都 应按规定的要求进行检核，如不符合，必须 重测， 直到

41、满足规程要求为止。 地下工程控制测量65 1.计算平均边长和边长改正 检查边长记录，计算各边的平均长度， 并转抄到边长计算表中。抄录后要进行查 对，以免抄错。 井下基本控制导线应加入尺长、温度、 垂曲等改正后化算成水平边长；如有必要， 还应加入化归海平面和投影面的改正。采 区控制导线则只需把量得的倾斜距离化算 成平距即可。 地下工程控制测量66 地下工程控制测量67 在前面介绍井下导线的形状时，还有一种 在空间交叉后形成的闭合导线。当这种导 线沿前进方向测左角时，则经过交叉点后， 便由内(外)角变成了外(内)角，如图2-20所 示。图中各点上所画弧线表示已测的角度， 即沿前进方向的左角。 地下

42、工程控制测量68 地下工程控制测量69 这些图形的角数中包括有无法测量的交叉 点上的角度在内。但交叉点上的角度对相 邻图形来说总是 。所以应从上 式中减去这些角值，即减去 。 则 360 3601PK 1360 2180 2121 KP KPnnnnnn kP 测 地下工程控制测量70 由图中可看出，巳测量的角度总数n应为 12 2121 KPnnnnnnn kP 故最后得 KPn2180 测 可按下式求得角闭合差为 KPnf2180 实 地下工程控制测量71 2）附合导线 设附合导线起算边和附合边的坚强方位角 为 和 ，测量的角度总数为n，则闭合 差为 0 （2-38） n n0 0n 18

43、0 180 fnaa fnaa 左 右 0 0 180() 180() n n fn fn 左 右 （2-39） 地下工程控制测量72 3）复测支导线 复测支导线是按最末公共边的第次和 第次所测得的方位角和之差来计算的。 即 nn f III 地下工程控制测量73 地下工程控制测量74 4）方向附合导线 当用陀螺经纬仪测定了支导线的起始和最 末边的方位角时，则这种导线叫作方向附 合导线，如图2-21所示。显然，它的角度 闭台差的计算方法与上述附合导线相同。 地下工程控制测量75 但是，方向附合导线的角闭合差容许值， 除了测角误差的影响外，还应考虑陀螺定 向边的误差的影响。因此 22 0 2 2

44、 a fmnm 容 （2-41） 0a mm上式之 和 分别为定向误差和测角 误差，均认为是同精度观测的。 地下工程控制测量76 当角闭合差 小于按式(1-48)所算得的 时， 则可进行平差。其方法如下： (1)按下述判别式对陀螺定向边进行判断 (2)陀螺定向边为坚强方向的平差方法 ff 容 0 21 3 a m mn 地下工程控制测量77 (3)陀螺定向边为非坚强方向的平差方法 (4)具有多个陀螺定向边的方向附合导线的 平差 陀螺定向边为坚强方向边 陀螺定向边为非坚强方向边 仍按条件平差法，此时有两个条件方程式： 地下工程控制测量78 n 2 中 an1 a 1 B 图 2 -2 2 中 间

45、 具 有 非 坚 强 定 向 边 的 方 向 附 合 导 线 1 2 3 1n 1 1 2 3 n2 末 第 段 导 线 第 段 导 线 x a始 2 3 0 1 n 1 中始 Wvvv 0 2 n 1 末中 Wvvv 地下工程控制测量79 其法方程式为： 解得k值后即可得改正数： 02 20110 WKqKnq 02 22010 WKnqKq 0201 2 0 020 22 2 qnqnq WqnWq v 0201 2 0 010 22 2 qnqnq WqnWq v 始 vqv 0 中 vvqv 0 末 vqv 0 ； ； 地下工程控制测量80 a.方位角的推算 在地面测量中已知方位角是按

46、下式计算的 或 b.坐标增量闭合差的计算及其调整 180 1 左 iii 180 1 右 iii iiiiii lylxsin;cos 地下工程控制测量81 对于闭合导线来说，其总和应等于零，实 际上，由于测角量边误差的影响，其值不 等于零而为f x、f y，我们称f x、f y为坐标 闭合差。故对于闭合导线有： xy fxfy ； 对于附合导线，则 1 1 () ( xn yn fxxx fyyy ） 地下工程控制测量82 对于复测支导线和方向附合导线，则 x y fxx fyy 导线的精度是用相对闭合差来表示的，即 l ff l fyx 22 地下工程控制测量83 然后将 f x、f y反

47、号，按与边长li成正比例的 原则或按与坐标增量成正比例的原则分配 于各边的坐标增量上。即各边的坐标增量 改正数为 y y x ixiii y x ixiiyi ff ll le ff xy xy ； ； （2-46） 地下工程控制测量84 c. 坐标计算 按下式计算各点的坐标： 如为闭合导线由始点起算，经各导线点再算到始点上的坐标 应相同；附合导线则应与终点的已知坐标相等；而复测支 导线和方向附合支导线则两次算得最末点的坐标应相等。 同样可用它来检查计算的正确性。 上述全部计算工作，均由两人独立各算一次，以杜绝错误。 11,11, ; iiiiiiii xxxyyy 地下工程控制测量85 2.2.5 地下高程控制测量 1.井下水准点 在进行井下高程测量之前，应在井底车场 和主要巷道内预先设置