矿山测量设计

1、2008级矿山测量课程设计报告 班级：测绘工程08-1班姓名：薛宏学号：07083071指导老师：顾和和中国矿业大学环境与测绘学院车夫山矿山测量设计说明书单位负责人：顾和和测区负责人：薛宏编写人：薛宏审查人：顾和和提交单位：中国矿业大学环境与测绘学院提交时间：2011-7-22地面测量部分一、 测区概况车夫山镇位于江苏省徐州市邳州市西北部，镇域面积96平方公里，辖16个行政村，84个自然村，181个村民小组，总人口6万。镇区位于镇域中部，面积2.5平方公里，常住人口8000人。2008年，实现国民生产总值4.8亿元，财政收入2300万元，农村居民人均纯收入6028元。二、 坐标系统和高程系统1

2、、平面坐标系采用1980西安大地坐标系，按六度带分横坐标加500Km。2、高程系统采用1956黄海高程系统三、地面首级控制测量1、 在本测区首级控制网设计中运用三台GPS同时测量布设三角网，在首级控制网中已知G1，G2，G3点坐标和高程，由G1，G2，G3,算出1,2,3,4，5点的坐标和高程。网形如下：在原图上控制网和联系测量的导线布置如下：2、基线的权和中误差计算在本GPS控制网中一共有14条基线。基线中误差计算由公式：=10mm+10PPM×D。权计算公式：P=（100+100*（平均距离）2）/（100+100*（单一基线长）2）计算结果如下所示：3、GPS网精度估算用MAT

3、LAB进行GPS网精度估算求的QXX如下：通过计算观察首级控制网布置合理可以用于下面的联系测量。四、联系测量导线布置通过GPS控制测量测得1,2,3,4,5,号点的坐标在主副井旁边有4,5号两个点。在风井旁边有已知点G1和测得的一号点。分别布置联系测量导线把高程和坐标导入井内，导线布置如下：风井联系导线如下：五、坐标导入 在本次导入中采用单重稳定投点，单重稳定投点是假定垂球线在井筒内处于铅垂位置而静止不动，所进行的投点。（一）、坐标导入1、单重稳定投点设备安装图：2、钢丝下放和自由悬挂的检查 在本次坐标导入过程中采用钢圈信号法和比距法两种方法进行检查。（二）、高程导入地面井口分布与整体布网形式

4、如下：井下测量部分一、井下平面控制测量井下测量所用仪器：DJ2（经纬仪） ，DS3（水准仪），电子记录簿，陀螺经纬仪，垂球，水准尺，钢尺，光电测距仪，气压计，拉力计，矿灯。（一）生产限差设计内容 根据矿井的具体情况确定生产限差的数值 指导 确定矿井生产限差的方法有：1. 按一般采矿工程对测量工作的要求来确定。一般采矿工程对测量工作的要求主要表现在利用矿图来解决采矿技术问题。为满足基本矿图的精度要求，一般采用3.0m作为生产限差，即基本矿图上最弱点相对于矿井近井点或井下导线起始点而言的点位极限误差值为3.0m。此限差值中包括有测量、绘图和用图的误差，若去掉后两项，测量允许误差（对1：2000矿图

5、而言）为2.75m左右。2. 按测图与绘、用图精度相匹配的原则确定。绘、用图的极限误差一般取0.8mm（图上），若矿图的比例尺为1：2000时，即为1.6m，此误差值仅指测量误差，不含绘、用图误差。3. 按井巷光通的限差确定。平面上中线的允许偏差取0.30.5m，高程的允许偏差为0.2m，此误差仅指测量误差。4. 按由地面向井下指定地点打垂直钻孔的要求确定，当孔深小于100m时，可取1.4m作为生产限差。DJ2（经纬仪）限差要求：仪器级别同一测回中半测回误差两侧回间互差两次对中测回间误差DJ220,12,30,DS3水准仪限差要求：水准仪型号 DS3每千米往返测高差中数偶然中误差 3mm用 途

6、国家三四等水准测量 近井钢尺量距导线点的布设与精度要求等级附（闭）合导线长度/km平均边长/m往返丈量互差的相对误差测角中误差/”导线全长相对闭合差一级导线2.52501/20000±51/10000二级导线1.81801/15000±101/7000（二）矿井平面联系测量设计内容 选择矿井某水平的平面联系测量方案，按照选定的方案进行设计。 指导 选择几何定向及陀螺定向各一个方案，并进行比较。几何定向设计应包括投点、连接、精度估计、工作组织、安全措施等。陀螺定向设计应包括选用仪器、选定地面和井下测定边、观测方法和限差、精度估计、坐标传递、工作组织等。估算精度时，可按仪器的厂

7、标精度和设计的定向程序进行估算。1、一井几何定向在地面和井下连接三角形。地面三角形：井下三角形：实测方法及限差要求：由于本次测量用的是DJ2经纬仪，方法要求如下表：仪器级别水平观测方法测回数测角中误差DJ2全圆方向观测法36测量限差：半测回归零差各测回互差重新对中测回间互差 12 12 60延伸三角形计算对于延伸三角形，垂球处角度a ß按正弦公式计算：sin a=a/c sin sin=b/csin已知近井点D和C的方位角82°188Xc=159.0513,Yc=1570.016，地面连接三角形的观测值为=0°0306加改正后的边长a=8.048m，b=8.86m

8、,c=2.87m，井下连接三角形的观测值=0°22 01，加改正后的边长a=4.62，b=7.80，c=2.85，Xd= 55.085, Yd=1894.572。最后求得：Xa=57.928 Ya=1902.407 Xb =56.145 Yb=1897.886延伸三角形测量组织要求：精度高、尽量的缩短占用井筒的时间 。一井定向的工作组织包括： （1）准备工作。（2）制定地面的工作内容及顺序。（3）制定定向水平上的工作顺序及内容（4）制定定向时的安全措施。（5）定向后的技术总结。定向工作总结经验完成后，应认真总结经验，并写出技术总结同技术设计书一同保留。2、陀螺经纬仪定向测量陀螺定向是

9、运用陀螺经纬仪直接测定井下未知边的方位角。它克服了运用几何定向方法进行联系测量时占用井筒时间长、工作组织复杂等缺点，目前，已广泛应用于矿井联系测量和控制井下导线方向误差的积累。本次陀螺定向所用陀螺经纬仪为JT15No79563陀螺经纬仪。2-1陀螺经纬仪定向的作业过程：（1）在地面已知边上测定仪器常数求得仪器常数：=A0-T （2）在井下定向边上测定陀螺方位角 在井下E，F和E，F处进行陀螺定向，则定向边的地理方位角A为:A=T + 测量要求：测定定向边陀螺方位角应独立进行两次，其互差应小于40 （3）仪器上井后重新测定仪器常数 仪器上井后，应在已知边上重新测定仪器常数23次。前后两次测定的

10、仪器常数，其中任意两个仪器常数的互差应小于40，然后求出仪器常数的最或是值。用白塞尔公式m=±vv/（n-1）评定一次测定中误差。（4）求算子午线收敛角 地理方位角和坐标方位角的关系为：A0=0+0子午线0的符号由安置经纬仪的位置确定，在中央子午线以东为正，以西为负。（5）求算井下定向边的坐标方位角 由上述公式可得出：= A0-T=0+0-T 因此井下定向边的坐标方位角为 ：= A-=T +平- 2-2陀螺仪悬带零位观测：悬带零位是指陀螺马达不转时，陀螺灵敏部受悬带和导流丝扭力作用而引起扭摆的平衡位置，即扭力矩为零的位置。在陀螺观测开始之前和结束之后，要作悬带零位观测，相应简称为测前

11、零位观测和测后零位观测。 测定悬挂零位时，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，(即陀螺轴围绕子午线摆动时偏离子午线的两侧最远位置)在分划板上连续读三个逆转点的读数，估读到0.1格。计算零位：L=1/2（a1+a3）/2+a2 2-3粗略定向 在测定已知边和定向边的陀螺方位角之前，首先进行粗略定向，即把经纬仪望远镜视准轴置于近似北。 仪器在测站安置好后，将经纬仪视准轴大致摆在北方向后，起动陀螺马达，达到额定转速后，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，使陀螺仪目镜视场移动的光标像与分划板零刻划线 随时重合。当达到摆动逆转点时，

12、读取水平度盘1；用同样的方法向反方向跟踪，到达另一点逆转点时，再读取水平读数2。锁紧灵敏部，制动陀螺马达。按下式计算近似北在水平度盘上的读数： N=1/2（1+2 ）2-4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。运用陀螺经纬仪进行矿井定向的常用方法主要有逆转点法和中天法。它们间的主要差别是在测定陀螺北方向时，逆转点法的仪器照准部处于跟踪状态，而中天法的仪器照准部是固定不动的。这里以逆转点法为例来说明测定井下未知边方位角的全过程。本次测量运用逆转点法 ：第一步，在A点安置陀螺经纬仪，严格整平对中，并以两个镜位观测测线方向AB的方向值测前方向值M。 第二步，将经纬仪的视准轴大致对准

13、北方向(对于逆转点法要求偏离陀螺子午线方向不大于60)。 第三步，测量悬挂带零位值测前零位，同时用秒表测定陀螺摆动周期。第四步,用逆转点法精确测定陀螺北方向值NT。 启动陀螺马达，缓慢下放灵敏部，使摆幅在1°3°范围内。调节水平微动螺旋使光标像与分划板零刻度线随时保持重合，到达逆转点后，记下经纬仪水平度盘读数。连续记录5个逆转点的读数u、u、u、u、u，并按下式计算N： 第五步,进行测后零位观测，方法同测前零位观测。第六步,再以两个镜位测定AB边的方向值测后方向值M。第七步,计算T陀螺方位角：  (T ) 于是可得井下定向边坐标方位角。2-5陀螺经纬仪定向时的组织

14、工作与注意事项（1）必须在熟悉陀螺仪性能的基础上，由具有一定操作经验的人员来使用仪器。（2）在启动陀螺马达达到额定之前和制动陀螺马达的过程中，陀螺灵敏部必须处于紧锁状态，防止悬挂带和导流丝受损伤。（3）在陀螺灵敏部处于紧锁状态、马达又在处于高速旋转时，严禁搬动和水平旋转仪器。（4）在使用陀螺电源逆变器时，要注意接线的正确；使用外接电源时应注意电压、极性是否正确。在没有负载时，不得使用逆变器。（5）陀螺仪存放时，要装入仪器箱内，放入干燥剂，仪器要正确存放，不要倒置或躺卧。（6）仪器应放在干燥，清洁，通风良好处，切忌放到热源附近。（7）仪器用车辆运载时，要使用专用防震包装箱。（8）在野外观测时，仪

15、器要避免太阳光直接照射。（9）目镜或其他光学零件受污时，先用软毛刷轻轻拭去灰尘，然后用镜头纸或软绒布揩拭，一面伤光洁度和表面涂层。通过比较与实际情况本次联系测量运用一井几何定向连接三角形法进行坐标的导入和方外角的确定。（三）井下平面控制测量设计内容 对已作平面联系测量设计的水平进行井下平面控制网的设计。其内容包括导线（网）布设系统、永久删点的位置、观测仪器工具、测角量边方法与限差、内业整理（含平差方法）、井下导线最弱点的点位误差预计等。1、导线布设：分别从主副井开始布设两条闭合导线：第一条为从主井开始D-C-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-F-14-15-16-17

16、-18-19-20-21-22-23-24-25-26-E-C-D；第二条导线从副井开始a-b-27-28-2-29-30-31-32-33-34-35-36-37-38-39-40-18-19-20-21-22-23-24-25-41-42-43-B-A。在导线中已知A，B,C,D,E,F为已知点，每隔1.5千米加测陀螺定向边，所用经纬仪为DJ2，布设7导线。测量过程中用钢尺测边，所用钢尺为严格检校过的。7导线作业要求导线类型使用仪器观测方法按导线边长分15m以下1530m30m以上对中次数测回数对中次数测回数对中次数测回数7导线DJ2测回法332212布设的导线网形如下：导线网在巷道内的对

17、照图如下： 2、内业计算（1）闭合导线的角度闭合差 ：f=1n内-180°（n-2）f=1n外-180°（n-2） 1n内，1n外分别是别和导线的内角总和与外角总和。（2）坐标增量闭合差的计算及调整：xi=li*cosaiyi=li*sinai(3)坐标计算：xi=xi-1+xi-1yi=yi-1+yi-13、精度评定：（1）点位总误差MK2=MOK2+ MDK2+ MS2（2）点位总预计误差MK预=2MK二、矿井井下高程控制测量（一）高程联系测量设计内容 对已作平面控制设计的水平进行高程联系测量设计，其内容包括方案选择、测量方法与设备、精度要求、工作组织等。指导 简述高程

18、联系测量的方法，并估算其精度，一般取导入高程的误差，d为允许误差，约等于井深的1/8000。矿井高程联系测量又称导入标高，其目的是建立井上、井下统一的高程系统。采用平硐或斜井开拓的矿井，高程联系测量可采用水准测量或三角高程测量，将地面水准点的高程传递到井下。1、钢尺导入：高程导入是立井高程导入并用长钢尺导入，目前国内外使用的长钢尺有500m、800m、1000m等几种 。施测方法：（1）、下放钢尺在地面及井下安平水，分别在A、B两点所立水准尺上读取读数a、b，然后将水准仪照准钢尺，在井上下同时读取读数准仪m、n，同时测定井上下温度t1、t2 ，温度取井上下的温度平均值，即t=（t1+t2）/2

19、 。（2）根据上述测量数据，求得A、B两点的高差为： h=（m-n）+（b-a）+L 其中L 为钢尺的总改正数。它包括尺长、温度、拉力和钢尺自重等改正数。即L=Lk+Lt+Lp+Lc （3）高程导入的基本公式和图形如下：h=l-a+b=l+(b-a)B点在统一坐标系中的高程 HB=HA-h （4）导入高程需独立进行两次 前后两次之差不得超过l/8000。2、钢丝导入采用钢丝法导入标高时，首先应在井筒中部悬挂一钢丝，在井下端悬一重锤，使其处于自由悬挂状态。施测方法：（1）在井上、井下同时用水准仪测得A、B处水准尺上的读数a和b，并用水准仪瞄准钢丝，在钢丝上作上标记；变换仪器高再测一次，若两次测得

20、的井上、井下高程基点与钢丝上相应标志间的高差互差不超过4mm，则可取其平均值作为最终结果。（2）可通过在地面建立的比长台用钢尺往返分段测量出钢丝上两标记间的长度，且往返测量的长度互差不得超过L/8000(L为钢丝上两标志间的长度)。（3）这样，井下水准基点B的高程HB即可通过下式求得：    HL（a-b)3、光电测距仪导入高程运用光电测距仪导入标高，不仅精度高，而且缩短了井筒占用时间，因此是一种值得推广的导入标高方法。光电测距仪导入标高的基本方法是：（1）在井口附近的地面上安置光电测距仪，在井口和井底的中部，分别安置反射镜；井上的反射镜与水平面成45°夹角，井下

21、的反射镜处于水平状态；通过光电测距仪分别测量出仪器中心至井上和井下反射镜的距离L、S。从而计算出井上与井下反射镜中心间的铅垂距离H：H=S-L+L式中，L为光电测距仪的总改正数。 （2）分别在井上、井下安置水准仪。读取立于E、A及F、B处水准尺的读数e、a和f、b。（3） A、B之间的高差为： h=H-（a-e）+b-f 。（4）B的高程H：  HBHA-h 。（5）运用光电测距仪导入标高也要测量两次，其互差也不应超过H/8000。本次高程测量选用钢尺导入。（二）井下高程控制测量设计内容 对已作高程联系测量的水平设计高程控制测量，其内容包括布设系统、仪器工具、观测方法与限差、内业整理

22、（含平差方法）、估算最弱点的饿高程误差。测量仪器：DS3水准仪，全站仪（用于三角高程测），水准尺，棱镜，钢尺。1.井下高程测量的基本要求井下水准测量，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，应采用往返测量的方法确定，往返测量高差的较差不应大于 ， 如条件允许，可布设闭、附合水准路线，其闭合差不应大于。2、导线网布置：从主井已知点A出发布设水准测量导线，导线为闭合导线：A-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-A导线如下：3.井下水准测量外业 （1）水准尺测高差： 水准尺主要是测出相邻两测点高差,方法： 仪器放两测点中间，前后视放水准尺，(倒立)

23、照明。粗平-瞄准-精平-读数 两次仪器高,仪器高之差大于10cm,两次仪器高高差互差不大于5mm 。 井下水准路线为支线、附合路线或闭合路线： 水准测量内业 计算测点间高差hi -平差-求各测点高程Hi h=a-b 测点在顶板上时，水准尺读数前冠以 - 号（2）三角高程法测高差由于有些地方高差太大，无法用水准仪测量高差，可用全站仪测量三角高差。安置全站仪于A点，对中整平。在B点悬挂垂球。用望远镜瞄准垂球线上的标志b点，测出倾角，用钢尺丈量仪器中心到b点的距离L，量取仪器高i及觇标高v。由图2-4可以看出，B对A点的高差可按下式计算： h=Lsin+i-v当井下经纬仪导线为光电测距导线时，在A点

24、安置仪器，在B点安置反射棱镜，并对中整平。用测距仪测出仪器至反射棱镜中心斜距L0，经气象、加常数等项改正后，得改正后斜距L。A、B两点间的高差可按下式计算： 式中： k折光系数； R测线处地球曲率半径。三角高程测量的倾角观测一般可采用一个测回，其精度要求见表7-6。仪器高和觇标高在开始前和结束后各量一次(以减小垂球线荷重后的渐变影响)，两次丈量的互差不得大于4mm，取其平均值作为测量结果。丈量仪器高时，可使望远镜竖直，量出测点至镜上中心间的距离。 三角高程测量要往返进行。相邻两点往返测量的高差互差不应大于(10+0.3* )mm ( 为导线水平边长，m)；三角高程导线高差闭合差不应大于

25、7;100L mm(L为导线长,km) 当高差的互差符合要求后，应取往返测高差的平均值作为一次测量结果。闭合和附合高程路线的闭合差，可按边长成正比分配。复测支线终点的高程，应取两次测量的平均值。高差经改正后，可根据起始点的高程推算各导线点的高程。(3)巷道剖面图测绘：在井下水准测量时还得测出巷道剖面图，它是为了检查平巷的铺轨质量或为平巷改造提供设计依据，需进行巷道纵剖面图的绘， 这一工作一般是在水准测量过程中同时完成的。具体做法是：先用皮尺沿轨面(或底板)每隔10m或20m标记一个临时测点(中间点)，并将其标设在巷道两帮上，以便调整坡度放腰线时使用。这些测点要统一编号。施测时在每测站上先用两次仪器高测出转