井下控制测量

1、Company Logo第七章第七章 井下控制测量井下控制测量目的目的: :确定井下巷道、硐室、回采工作面及各特征点的空间确定井下巷道、硐室、回采工作面及各特征点的空间 位置及其相互关系。位置及其相互关系。分类分类: :井下控制测量分为井下控制测量分为井下平面控制测量井下平面控制测量和和井下高程控制井下高程控制 测量测量。遵循的三原则遵循的三原则: :高级控制低级、每项测量有检查，测量精度高级控制低级、每项测量有检查，测量精度满足工程需要。满足工程需要。依据规范依据规范: :煤矿测量规程煤矿测量规程。Company Logo第一节第一节 井下导线测量井下导线测量一、概述一、概述井下平面控制测量

2、的主要形式：井下平面控制测量的主要形式：导线测量导线测量井井下下导导线线基本控制导线基本控制导线采区控制导线采区控制导线77导线导线1515导线导线1515导线导线3030导线导线Company Logo表表7-1 7-1 基本控制导线基本控制导线的主要技术指标的主要技术指标井田一翼长井田一翼长度度/km/km测角中误测角中误差差/一般边长一般边长/m/m导线全长相对闭合差导线全长相对闭合差闭闭( (附附) )合导线合导线复测支导线复测支导线1 11515303090901/40001/40001/30001/30001 130301/30001/30001/20001/2000井田一翼井田一

3、翼长度长度/km/km测角中误测角中误差差/一般边长一般边长/m/m导线全长相对闭合差导线全长相对闭合差闭闭( (附附) )合导线合导线复测支导线复测支导线5 57 760602002001/80001/80001/60001/60005 5151540401401401/60001/60001/40001/4000表表7-2 7-2 采区控制导线采区控制导线的主要技术指标的主要技术指标Company Logo 基本控制导线一般从井底车场起始边和起始点开始，基本控制导线一般从井底车场起始边和起始点开始，沿主要巷道、井底车场，水平大巷，集中上、下山等主要沿主要巷道、井底车场，水平大巷，集中上、下

4、山等主要巷道，向井田边界敷设。巷道，向井田边界敷设。 在主要巷道中，为了配合巷道施工，一般先设在主要巷道中，为了配合巷道施工，一般先设1515和和3030的导线，用以指示巷道的掘进方向。巷道每掘进的导线，用以指示巷道的掘进方向。巷道每掘进3030200m200m，按该等级导线要求进行导线测量。后进行内业计算，按该等级导线要求进行导线测量。后进行内业计算，将计算结果展绘在采掘工作面上。将计算结果展绘在采掘工作面上。 巷道每掘进巷道每掘进300800m300800m，应布置控制导线。根据基本控，应布置控制导线。根据基本控制导线成果展绘基本矿图。制导线成果展绘基本矿图。Company Logo 井下

5、导线往往不是一次全面布网，而是随井下巷道掘进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。如图而逐步敷设。如图 7-1 7-1 ，当由石门处拉门开始掘进主要运输，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大巷时，随巷道掘进而先敷设低等级的 15 15 和和 30 30 导线（如图导线（如图 7-1 7-1 中虚线所示），用以控制巷道中线的标定和中虚线所示），用以控制巷道中线的标定和及时填绘矿图，随巷道掘进每及时填绘矿图，随巷道掘进每 30 30 100m 100m 延长一次。延长一次。图7-1 井下导线的发展 井下导线的发展与形式井下导线的发展与形式Comp

6、any Logo 当巷道掘进到当巷道掘进到 300 300 500m 500m 时，再敷设时，再敷设 7 7 和和 15 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。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中线。当巷道又掘进基础，向前敷设低等级控制导线和中线。当巷道又掘进300300500m500m时，再延长基本控制导线。这样不断分段重复，直到形成时，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

7、图闭（附）合导线，如图7-27-2所示。所示。图7-闭合导线Company Logo二、对矿用经纬仪的要求二、对矿用经纬仪的要求(1)(1)、仪器结构紧凑、轻便耐用、密封性好，可防止井下滴水、仪器结构紧凑、轻便耐用、密封性好，可防止井下滴水、湿气和煤层的侵入。湿气和煤层的侵入。(2)(2)、井下测点绝大多数设在、井下测点绝大多数设在巷道顶板巷道顶板，仪器需要在，仪器需要在点下对中点下对中，因此要求仪器具有因此要求仪器具有镜上中心镜上中心。(3)(3)、J J6 6经纬仪最好具有经纬仪最好具有复测装置复测装置，采用复测法观测水平角以，采用复测法观测水平角以提高精度。提高精度。(4)(4)、光学经

8、纬仪带有、光学经纬仪带有防爆照明装置防爆照明装置，电子经纬仪电子电路为，电子经纬仪电子电路为本质安全性或防爆性的，否则不得用于井下。本质安全性或防爆性的，否则不得用于井下。(5)(5)、为了在倾斜的巷道内观测，仪器应附有、为了在倾斜的巷道内观测，仪器应附有偏心望远镜偏心望远镜。Company Logo三、井下经纬仪导线测量外业三、井下经纬仪导线测量外业井下导线测量的外业步骤，包括井下导线测量的外业步骤，包括选点埋点选点埋点、测角测角、量边量边。(1)(1)、选点埋点选点埋点。导线点通常设在。导线点通常设在坚硬岩石顶板上坚硬岩石顶板上。巷道大于巷道大于4m4m的永久大巷，为方便观测也可以设在板底

9、。的永久大巷，为方便观测也可以设在板底。要求要求：巷道分岔处必须设点巷道分岔处必须设点。选点要。选点要通视良好通视良好，边长不，边长不宜太短，便于安装仪器；测点宜保存，便于寻找。宜太短，便于安装仪器；测点宜保存，便于寻找。导线点分为：导线点分为：永久点永久点和和临时点临时点两种两种。Company Logo(2)(2)、水平角观测水平角观测。 安置方法与地面相同，由于导线点设在顶板上，仪器安置安置方法与地面相同，由于导线点设在顶板上，仪器安置在导线点之下，对中时，在导线点之下，对中时，望远镜必须处于水平位置望远镜必须处于水平位置，风流较大，风流较大时，要采取挡风措施，为提高测角精度，时，要采取

10、挡风措施，为提高测角精度，应增加对中次数和测应增加对中次数和测回数回数。 观测水平角时，在前后视点上悬挂垂球，以垂球作为觇牌，观测水平角时，在前后视点上悬挂垂球，以垂球作为觇牌，如果需要测量倾斜角，还要在垂线上作临时标志。如果需要测量倾斜角，还要在垂线上作临时标志。 测角方法可以采用测角方法可以采用测回法测回法和和复测法复测法。多采用测回法。一般。多采用测回法。一般多观测导线的多观测导线的左转角左转角。 当方向数超过两个时，采用当方向数超过两个时，采用方向观测法方向观测法。 为了将导线的倾斜距离换算成水平距离，还应测导线边的竖为了将导线的倾斜距离换算成水平距离，还应测导线边的竖直角。直角。Co

11、mpany Logo(3)(3)、边长量测边长量测 传统方法是用钢尺量边。目前，基本控制导线采用光电传统方法是用钢尺量边。目前，基本控制导线采用光电测距仪测量，采区控制导线多采用钢尺量距。测距仪测量，采区控制导线多采用钢尺量距。 基本要求：合理分工、密切配合。基本要求：合理分工、密切配合。 光电测距仪测距：需要光电测距仪测距：需要6868人，观测、记录各人，观测、记录各1 1人，前后人，前后各各2 2人，另外人，另外2 2人协调。人协调。 采区导线量距：需要采区导线量距：需要4 4人，人，1 1人观测，人观测，1 1人记录，前后视司人记录，前后视司光各光各1 1人。人。Company Logo

12、四、井下经纬仪导线测量内业四、井下经纬仪导线测量内业 井下经纬仪导线测量内业工作的目的是计算出各井下经纬仪导线测量内业工作的目的是计算出各导线点的导线点的坐标坐标。内业工作包括：。内业工作包括：整理井下测量成果整理井下测量成果、计算各导线边的坐计算各导线边的坐标方位角和各导线点的平面坐标。标方位角和各导线点的平面坐标。1 1、检查整理记录手薄检查整理记录手薄 检查导线测量的外业手薄是否有漏记、错记、算错及外业检查导线测量的外业手薄是否有漏记、错记、算错及外业成果精度是否符合要求。成果精度是否符合要求。2 2、坐标计算公式坐标计算公式Company LogocossinABBAABABABBAA

13、BABxxxSyyyS坐标正算坐标正算A A、B B两点的坐标增量为：两点的坐标增量为：B B点的坐标为：点的坐标为：BAABBAABxxxyyy已知已知A A点的坐标及点的坐标及ABAB的边长及方位角，计算的边长及方位角，计算B B点的坐标。点的坐标。xyxAxByAyByABxABAB图图7-3 7-3 坐标正反计算坐标正反计算Company Logo456380m62.135 ABABD ，m82.658m56.435 AAyx，例例7-1 7-1 已知已知ABAB边的边长及坐标方位角为边的边长及坐标方位角为，若，若A A点的坐标为点的坐标为试计算终点试计算终点B B的坐标。的坐标。解解

14、 根据式（根据式（7-27-2）得）得Company LogotanBAABABBAAByyyRxxx坐标反算坐标反算cossinABABABABABxyS已知已知A A、B B两点的坐标，计算两点的坐标，计算ABAB直线的长度和方位角。直线的长度和方位角。arctanABABAByRx22ABABABSxy或者：或者：Company Logom72.525m50.304m29.814m99.342 BBAAyxyx，例例7-2 7-2 已知已知A A、B B两点的坐标分别为两点的坐标分别为试计算试计算ABAB的边长及坐标方位角。的边长及坐标方位角。m13.291m)57.288(m)49.3

15、8(2222 ABABAByxD9042262m49.38m57.288arctanarctan ABABABxy 根据式（根据式（7-67-6）和式（）和式（7-47-4）得）得m57.288m29.814m72.525m49.38m99.342m50.304 ABABABAByyyxxx解解 计算计算A A、B B两点的坐标增量两点的坐标增量Company Logo3 3、闭合导线计算闭合导线计算闭合导线满足两个几何条件：闭合导线满足两个几何条件：多边形的内角和或外角和条件。多边形的内角和或外角和条件。从起点坐标开始，逐点推算导线点的坐标，最后推算到起从起点坐标开始，逐点推算导线点的坐标，

16、最后推算到起始点，推算出的坐标应该等于该点的已知坐标。始点，推算出的坐标应该等于该点的已知坐标。Company Logo闭合导线的内业计算步骤如下：闭合导线的内业计算步骤如下：（1 1）角度闭合差的计算与调整）角度闭合差的计算与调整n n边形闭合导线内角和、外角和的理论值为：边形闭合导线内角和、外角和的理论值为： =(理n-2) 180内角和：内角和：=(理n+2) 180外角和：外角和：角度闭合差：角度闭合差：f 理测Company Logoff容如果， 说明测角的误差在允许的范围之内，可以说明测角的误差在允许的范围之内，可以进行闭合差的调整；进行闭合差的调整； ff容如果， 说明测角的精度

17、不符合规范要求。对于此说明测角的精度不符合规范要求。对于此种情况，应分析超限的原因，有针对性的检查、补测角度。种情况，应分析超限的原因，有针对性的检查、补测角度。 角度闭合差调整的方法：角度闭合差调整的方法：反符号平均分配反符号平均分配，即将角度闭合差，即将角度闭合差按相反的符号平均分配到各测角中。按相反的符号平均分配到各测角中。fVn V 角度改正数，（角度改正数，（） f角度闭合差，（角度闭合差，（） n闭合导线内角（外角）的个数。闭合导线内角（外角）的个数。 Company Logo 注意注意：如果角度闭合差的数值不能被导线的折角个数整除而：如果角度闭合差的数值不能被导线的折角个数整除而

18、有余数时，即将余数调整分配在短边的邻角上，使调整后的有余数时，即将余数调整分配在短边的邻角上，使调整后的角度和等于理论值。角度和等于理论值。Company Logo（2 2）各导线边坐标方位角的推算）各导线边坐标方位角的推算导线边坐标方位角由起始边方位角根据调整后的角度计算：导线边坐标方位角由起始边方位角根据调整后的角度计算：=+180 左后前=180 右后前左右和改正后的转角。改正后的转角。 检核坐标方位角的计算正确与否检核坐标方位角的计算正确与否，最后应推算回到起始边，最后应推算回到起始边，看推出的坐标方位角是否与已知边的已知坐标方位角相等。看推出的坐标方位角是否与已知边的已知坐标方位角相

19、等。Company Logo23=12+2-18023=12+2+18022312121231212232123前=后+左180左角Company Logo2231223121前=后-右18023=12-2+18023=12-2-180右角1212323212Company Logo（3 3）坐标增量的计算及坐标增量闭合差的调整）坐标增量的计算及坐标增量闭合差的调整cossinABBAABABABBAABABxxxSyyyS 由几何原理，闭合导线各边坐标增量的代数和的理论由几何原理，闭合导线各边坐标增量的代数和的理论值应为零，即：值应为零，即：=0=0 xy理理 尽管对角度闭合差进行了调整，但

20、是由于边长存在误尽管对角度闭合差进行了调整，但是由于边长存在误差，因而，导致由边长和角度计算出的差，因而，导致由边长和角度计算出的纵横坐标增量带有纵横坐标增量带有误差，其代数和不等于误差，其代数和不等于0 0，而等于某个数值，这两个数值称，而等于某个数值，这两个数值称之为之为坐标增量闭合差坐标增量闭合差。Company Logo=xyfxfy 测测导线全长闭合差导线全长闭合差：22Dxyfff 导线越长导线的全长闭合差就越大。用导线越长导线的全长闭合差就越大。用导线全长相对闭导线全长相对闭合差合差来评定导线测量的精度。来评定导线测量的精度。1DDfKDDf导线全长闭合差导线全长闭合差K K值的

21、分母越大，导线测量的精度越高。值的分母越大，导线测量的精度越高。Company Logo 如果导线全长相对闭合差满足如果导线全长相对闭合差满足 ，则可以按，则可以按反符反符号与边长成正比的原则号与边长成正比的原则，对坐标增量闭合差进行调整。，对坐标增量闭合差进行调整。KK允i jijijijxijyijxxyy 改正后的横纵坐标增量为：改正后的横纵坐标增量为：i jijxxijyyijfDDfDD 横纵坐标增量改正数为：横纵坐标增量改正数为：xxyyff 坐标增量满足的条件：坐标增量满足的条件：改正后的坐标增量的代数和应该为改正后的坐标增量的代数和应该为0 0。Company Logo（4 4

22、）导线点的坐标计算）导线点的坐标计算ijjijiijxxxyyy 按上式推算出闭合导线最后一个点的坐标后，还因该推按上式推算出闭合导线最后一个点的坐标后，还因该推算出起始点的坐标，如果推算出的坐标与起始点的坐标相等，算出起始点的坐标，如果推算出的坐标与起始点的坐标相等，则说明计算无误，否则应分析原因，予以检查纠正。则说明计算无误，否则应分析原因，予以检查纠正。Company Logo4 4、附合导线内业计算附合导线内业计算附合导线内业计算与闭合导线内业计算基本相同。附合导线内业计算与闭合导线内业计算基本相同。不同点：由于附合导线的几何形式与闭合导线不同引起不同点：由于附合导线的几何形式与闭合导

23、线不同引起角度角度 闭合差和坐标增量闭合差计算不一样闭合差和坐标增量闭合差计算不一样。下面只介绍不同点部分。下面只介绍不同点部分。Company Logo（1 1）角度闭合差的计算）角度闭合差的计算如图所示，始边的坐标方位角为如图所示，始边的坐标方位角为 ，终边的方位角为，终边的方位角为 , ,观测的转角为右角：观测的转角为右角：ABCDCompany Logo1180BABB 1211180B 23122180 34233180 34)180CDC )5 180CDABm 0180finRn 写成一般公式：写成一般公式：若观测角为左角时：若观测角为左角时：0180finLn 由于角度观测误差

24、的影响，推算出的终边方位角和已知由于角度观测误差的影响，推算出的终边方位角和已知方位角不完全相等，而产生闭合差方位角不完全相等，而产生闭合差ffinfinf Company Logo（2 2）坐标增量的计算及坐标增量闭合差的调整）坐标增量的计算及坐标增量闭合差的调整()()xyfxxxfyyy测测终终始始附合导线坐标增量闭合差附合导线坐标增量闭合差附合导线坐标增量闭合差的调整分配与闭合导线的方法相同。附合导线坐标增量闭合差的调整分配与闭合导线的方法相同。附合导线角度闭合差的调整分配与闭合导线的方法相同。附合导线角度闭合差的调整分配与闭合导线的方法相同。Company Logo4 4、复测支导线

25、内业计算复测支导线内业计算 复测支导线一端从已知点开始，而另一端不闭合（附合）复测支导线一端从已知点开始，而另一端不闭合（附合）到任何已知点上，它没有任何几何条件的约束。为了检核以到任何已知点上，它没有任何几何条件的约束。为了检核以及评定精度，一般是进行返测，或经相同点重复测一次，或及评定精度，一般是进行返测，或经相同点重复测一次，或经不同点测一次，最后施测到同一条边上。经不同点测一次，最后施测到同一条边上。f 若闭合差的精度满足，可按下面方法进行分配：若闭合差的精度满足，可按下面方法进行分配：（1 1）计算路线）计算路线和路线和路线（第（第次和第次和第）角度改正数）角度改正数1B B 1B

26、B Company Logo（2 2）计算相应路线中每个角度的改正数。）计算相应路线中每个角度的改正数。nnCompany Logo第二节第二节 井下高程测量井下高程测量一、概述一、概述井下高程测量的目的：解决各种采掘工程在竖直方向上的几何井下高程测量的目的：解决各种采掘工程在竖直方向上的几何 问题。问题。井下高程测量的内容和任务：井下高程测量的内容和任务：在井下建立与地面统一的高程系统。在井下建立与地面统一的高程系统。确定井下各主要巷道内水准点和永久水准点的高程，以建立确定井下各主要巷道内水准点和永久水准点的高程，以建立井下高程控制网。井下高程控制网。Company Logo巷道掘进时，给定

27、其在竖直面内的方向。巷道掘进时，给定其在竖直面内的方向。确定巷道底板的高程。确定巷道底板的高程。检查主要巷道及其运输线的坡度。检查主要巷道及其运输线的坡度。 在主要水平运输巷道中，一般应采用精度不低于在主要水平运输巷道中，一般应采用精度不低于DSDS3 3级的水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。角高程测量测定。Company Logo 当巷道倾角小于当巷道倾角小于5 5时采用水准测量；倾角在时

28、采用水准测量；倾角在5 58 8之间可采用水准测量，也可采用三角高程测量，当倾角大之间可采用水准测量，也可采用三角高程测量，当倾角大于于8 8时则采用三角高程测量。时则采用三角高程测量。 井下高程测量分三种类型，即：井下高程测量分三种类型，即： （1 1）通过立井导入高程；）通过立井导入高程； （2 2）水准测量；）水准测量； （3 3）三角高程测量。）三角高程测量。Company Logo 在进行井下高程测量之前，应在井底车场和主要巷道内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好水准点。从井底车场高程起算点开始，沿井底车预先设置好水准点。从井底车场高程起算点开始，沿井底车场和

29、主要巷道逐段向前敷设，永久水准点每隔场和主要巷道逐段向前敷设，永久水准点每隔300300800m800m设置设置一组，每组至少应由三个点组成，其间距以一组，每组至少应由三个点组成，其间距以30 30 80m80m为宜，为宜，永久导线点也可作为高程点使用。永久导线点也可作为高程点使用。 水准点可设在巷道的顶板、底板或两帮上，也可以设在水准点可设在巷道的顶板、底板或两帮上，也可以设在井下固定设备的基础上。设置时应考虑使用方便并选在巷道井下固定设备的基础上。设置时应考虑使用方便并选在巷道不宜变形的地方。设在巷道顶、底板的水准点构造与永久导不宜变形的地方。设在巷道顶、底板的水准点构造与永久导线点相同。

30、井下所有高程点应统一编号，并将编号明显地标线点相同。井下所有高程点应统一编号，并将编号明显地标记在点的附近。记在点的附近。Company Logo二、井下水准测量二、井下水准测量1 1、井下高程测量的基本要求、井下高程测量的基本要求Rmm50 井下水准测量，主要用于测量水平巷道内的高程点及经纬井下水准测量，主要用于测量水平巷道内的高程点及经纬仪导线点的高程。井下每组高程点的高差，应采用仪导线点的高程。井下每组高程点的高差，应采用往返测量往返测量的的方法确定，往返测量高差的较差不应大于方法确定，往返测量高差的较差不应大于 如条件如条件允许，可布设闭、附合水准路线，其闭合差不应大于允许，可布设闭、

31、附合水准路线，其闭合差不应大于Lmm50Company Logo2.2.井下水准测量外业井下水准测量外业 主要是测出相邻两测点高差主要是测出相邻两测点高差, ,方法：方法： 仪器放两测点中间，前后视放水准尺，仪器放两测点中间，前后视放水准尺，( (倒立倒立) )照明。照明。注意：当水准点设在巷道顶板上时，要倒立水准尺，尺底（零注意：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。刻度）端顶住水准点。 粗平粗平-瞄准瞄准-精平精平-读数两次仪器高读数两次仪器高, ,仪器高之差大于仪器高之差大于10cm,10cm,两次仪器高高差互差不大于两次仪器高高差互差不大于5mm5mm

32、井下水准路线为支线、附合路线或闭合路线井下水准路线为支线、附合路线或闭合路线3.3.井下水准测量内业井下水准测量内业Company Logo1121bah2 32222()habab 3 43333()habab 4454bah 由于井下水准点大都埋设在顶板上，观测时要倒立水由于井下水准点大都埋设在顶板上，观测时要倒立水准尺，计算高差时可能出现以下四种情况：准尺，计算高差时可能出现以下四种情况：Company Logo 上述四种情况中，不难看出：凡水准尺倒立于顶板时，只上述四种情况中，不难看出：凡水准尺倒立于顶板时，只要在读数前冠以负号，计算两点间的高差仍和地面上的一样。要在读数前冠以负号，计

33、算两点间的高差仍和地面上的一样。hab 内业计算，其方法与地面水准测量的方法相同。内业计算，其方法与地面水准测量的方法相同。Company Logo三、井下三角高程测量三、井下三角高程测量 当井下巷道坡度较大时，一是观测比较困难，而是视线当井下巷道坡度较大时，一是观测比较困难，而是视线短。水准测量，由于测站太多误差积累相当快。因此，短。水准测量，由于测站太多误差积累相当快。因此，在倾在倾斜巷道中应采用三角高程测量斜巷道中应采用三角高程测量。 井下三角高程测量通常与导线测量同时进行井下三角高程测量通常与导线测量同时进行。 井下三角高程测量由水准点开始，沿倾斜巷道进行。它井下三角高程测量由水准点开始，沿倾斜巷道进行。它的作用是把矿井各水平的高程联系起来，通过倾斜或急倾斜的作用是把矿井各水平的高程联系起来，通过倾斜或急倾斜巷道传递高程，测出巷道中导线点的高程巷道传递高程，测出巷道中导线点的高程。Company LogosinABhLiv 如右图所示：如右图所示：L测站点测站点A A的仪器中心至的仪器中心至B B点点 标志的倾斜距离。标志的倾斜距离。仪器高。仪器高。倾斜角。仰角为正，俯角为负。倾斜角。仰角为正，俯角为负。iv觇牌标高。觇牌标高。注意：测点在顶板上时，注意：测点在顶板上时， 和和 的数值前应冠以负