礦山測量課程設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1、設計背景1</b></p><p><b>　　2、設計要求1</b></p><p>　　3、測區(qū)已有測繪資料及成果利用2</p><p><b>　　4、坐標系統2</b&g

2、t;</p><p>　　5、相關作業(yè)依據與要求3</p><p>　　5.1相關測量規(guī)范3</p><p>　　5.2等級、精度要求3</p><p>　　6、生產限差的確定4</p><p>　　7、礦井平面聯系測量5</p><p>　　7.1地面控制測量5</p>

3、<p><b>　　7.2兩井定向8</b></p><p>　　7.3陀螺經緯儀定向14</p><p>　　7.4井下平面控制測量19</p><p>　　8、地面水準測量24</p><p>　　8.1水準線路布設24</p><p>　　9、礦井井下高程控制測量2

4、7</p><p>　　9.1 高程聯系測量27</p><p>　　9.2井下高程控制測量29</p><p>　　10、課程設計小結34</p><p><b>　　1、設計背景</b></p><p>　　礦山測量學課程設計的主要目的在于通過對某礦井的主要礦山測量工作的設計：</

5、p><p>　　1.加深對課堂所學基本理論知識、基本概念和基本方法的理解；</p><p>　　2.培養(yǎng)學生獨立分析問題和解決問題的能力及其創(chuàng)新能力；</p><p>　　3.為后續(xù)專業(yè)課的學習打下良好的基礎。2礦山基本情況</p><p><b>　　2、設計要求</b></p><p>　　1.

6、在進行設計時，必須遵守國家現行的測量規(guī)范、規(guī)程與圖式。</p><p>　　2.對各種測量方案與測繪方法的選擇，既要大膽采用新技術與新設備提倡創(chuàng)新，又要密切結合我國的實際情況，全面考慮其合理性、可能性與必要性，務必使自己的設計在理論上是正確的，在施工時是可行的。</p><p>　　3. 設計中應發(fā)揮學生的主動性與創(chuàng)造性，同學間可以討論交流；若遇疑難問題，經過充分的獨立思考后，可向指導教師

7、提出，但技術決定必須由學生獨立做出。</p><p>　　4.設計說明書的任務是對全部測量方案、測量方法及精度分析作一簡要而系統的說明，并附有必要的圖表。說明書中應盡量避免冗長的文字上的討論與解釋。一般以直接敘述為主。若在理論上與實踐上有創(chuàng)見，可作必要的討論與解釋。</p><p>　　5. 說明書的編寫與圖表的繪制，均由學生本人獨立地完成。說明書與設計圖要求內容正確、文理通順、精簡明了，

8、圖紙整潔。</p><p>　　3、測區(qū)已有測繪資料及成果利用</p><p><b>　　3.1 收集資料</b></p><p>　　收集礦區(qū)內各種已有的測繪資料，包括地形圖、交通圖、基本礦圖、專門礦圖、日常生產用圖和生產交換圖以及基礎控制成果（成果表、點之記、網圖、技術總結）及鑒定結論等。</p><p>　　3.

9、2 平面控制資料</p><p>　　為了使礦區(qū)坐標系統的一致性。選用二個礦區(qū)一級三角點，這二個控制點X1，X2，都是礦區(qū)首級平面控制測量的起算點。</p><p>　　3.3 高程控制資料</p><p>　　為使礦區(qū)高程系統相一致，故礦區(qū)首級水準控制網的高程系統選擇1985黃海高程系，并且二個水準點為Y1，Y2。</p><p>　　表3

10、.3.1已知控制點數據</p><p><b>　　4、坐標系統</b></p><p>　　一個礦區(qū)應采用統一的坐標和高程系統。為了便于成果、成圖的相互利用，采用國家3°帶高斯平面坐標系統。在特殊情況下，可采用任意中央子午線或礦區(qū)平均高程面的礦區(qū)坐標系統。平面坐標系采用1954北京坐標系。按3°分帶。 </p><p>　

11、　礦區(qū)高程盡可能采用1985國家高程基準，當無此條件時，方可采用假定高程系統。</p><p>　　5、相關作業(yè)依據與要求</p><p><b>　　5.1相關測量規(guī)范</b></p><p>　　1.《煤礦安全規(guī)程》</p><p>　　2．《煤礦測量規(guī)程》</p><p>　　3.《DZS3

12、水準儀使用說明書》（北京博飛）；</p><p>　　4.《Leica TC1500用戶手冊》(瑞士徠卡)；</p><p>　　5.《測繪產品檢查驗收規(guī)定》，CH 1002－95。</p><p>　　6.《測繪產品質量評定標準》，CH 1003－95。</p><p>　　5.2等級、精度要求</p><p>　　

13、礦區(qū)首級平面控制網必須考慮礦區(qū)遠景發(fā)展的需要。一般在國家一、二等平面控制網基礎上布設，其等級應依礦區(qū)走向長度，參照下表選定。</p><p>　　表5.2.1 控制等級表</p><p>　　表5.2.2 光電測距導線的布設標準</p><p>　　礦區(qū)地面高程首級控制網，一般應采用水準測量方法建立，其布設范圍和等級選擇，應符合下表的規(guī)定。</p>&

14、lt;p>　　表5.2.3 高程控制等級</p><p>　　井下平面控制分為基本控制和采區(qū)控制兩種類醒。兩類控制導線都應敷設成閉（附）合導線或復測支導線。</p><p>　　基本控制導線按測角精度分為±7″、±15″兩級，采區(qū)控制導線亦按測角精度分為±15″、±30″兩級。各礦井可根據采掘工程的實際需要，依礦井和采區(qū)開采范圍的大小選定。&l

15、t;/p><p>　　表5.2.4基本控制導線的主要技術指標</p><p>　　表5.2.5采區(qū)控制導線的主要技術指標</p><p>　　注：30″導線可作為小礦井的基本控制導線。</p><p><b>　　6、生產限差的確定</b></p><p>　　1、按一般采礦工程對測量工作的要求來確定

16、。一般采礦工程對測量工作的要求主要表現在利用礦圖來解決采礦技術問題。為滿足基本礦圖的精度要求，一般采用3.0m作為生產限差，即基本礦圖上最弱點相對于礦井近井點或井下導線起始點而言的點位極限誤差值為3.0m。</p><p>　　2、按測圖與繪、用圖精度相匹配的原則確定。繪、用圖的極限誤差一般取0.8mm（圖上），若礦圖的比例尺為1：2000時，即為1.6m，此誤差值僅指測量誤差，不含繪、用圖誤差。</p&g

17、t;<p>　　3、按井巷光通的限差確定。平面上中線的允許偏差取0.3~0.5m，高程的允許偏差為0.2m，此誤差僅指測量誤差。</p><p>　　4、本次設計規(guī)定，以一般貫通允許偏差確定生產限差即平面允許偏差小于等于0.2m，高程允許偏差小于等于0.2m。</p><p>　　7、礦井平面聯系測量</p><p>　　將地面平面坐標系統傳遞到井下的

18、測量稱平面聯系測量，簡稱定向。礦井聯系測量的目的是使地面和井下測量控制網采用同一坐標系統。其必要性在于：(1)需要確定地面建筑物、鐵路和河湖等與井下采礦巷道之間的相對位置關系。(2) 需要確定相鄰礦井的各巷道間及巷道與老塘(采空區(qū))間的相互關系，正確地劃定兩相鄰礦井間的隔離礦柱。(3)為解決很多重大工程問題，如井筒的貫通或相鄰礦井間各種巷道的貫通，以及由地面向井下指定地點開鑿小井或打鉆孔等等。聯系測量的任務在于確定：(1)井下經緯儀導線

19、起算邊的坐標方位角；(2) 井下經緯儀導線起算點的平面坐標x和y；(3) 井下水準基點的高程H。</p><p><b>　　7.1地面控制測量</b></p><p>　　礦區(qū)地面控制點采用二級導線，從兩個給定已知點Y1，Y2敷設成閉合導線，求得近井點的坐標及方位角，設計圖見圖7.1.1（紅色部分為井上導線）。</p><p>　　圖 7.1

20、.1 地面控制圖</p><p>　　地面控制圖由上圖所示，布設成Y2-A1>A2->K(近井點)->A3->A4->Y1的閉合導線。再由近井點K引導線到C，再分別與主副井垂球線A、B相連。</p><p>　　使用南方全站儀NTS-352全站儀對該導線進行測角量邊，標稱精度：測角±5.0″、測距（2mm+2ppm×D）。兩測回進行施測，故

21、測角中誤差為±5.0″/=3.5″。使用“南方平差易”軟件</p><p>　　表7.1.3控制點成果表</p><p><b>　　7.2兩井定向</b></p><p>　　由于井筒直徑的限制，一井定向誤差相對較大。當礦區(qū)有兩個立井，且兩井之間在定向水平上有巷道相通并能進行測量時，就要采用兩井定向。</p><

22、p>　　在主副井兩井筒各掛一根垂球線，此兩垂球線在井上、井下的坐標方位角保持不變，通過從近井點01至主副井的地面測量確定此兩垂球線的坐標，并計算其連線的坐標方位角后，再在井下巷道中，用經緯儀導線對兩垂球線進行聯測，取一假定坐標系來確定井下兩垂球線的假定方位角，然后將其與地面上確定的坐標方位角相比較，其差值便是井下假定坐標系統和地面坐標系統的方位差，這樣便可確定井下導線在地面坐標系統的坐標方位角。

23、 </p><p>　　圖 7.2.1 兩井定向示意圖 圖</p><p>　　7.2.1兩井定向的投點及連接</p><p>　　投點：在兩個立井中各懸掛一根垂球線A和B。投點的方法與一井定向相同，只是每個井筒懸掛一根鋼絲，投點工作比一井定向簡單，而且占用井筒時間短。指用錘線或激光束將地面點的位置通過立井傳遞至定向水平的測量工序。包括單重穩(wěn)定投

24、點、單重擺動投點和激光投點。本設計中井筒400深，且滴水不大，井筒氣流比較緩和，因此采用單重穩(wěn)定投點的投點方式。</p><p><b>　　所需設備及要求：</b></p><p>　　垂球：50-100kg；鋼絲：0.5-2mm的高強度優(yōu)質碳素彈簧鋼絲；單閘手搖絞車；導向滑輪：直徑不小于150mm；定點板；加蓋大水桶；小錘球。</p><p&g

25、t;　　地面連接: 地面連接的任務在于測定兩垂球的坐標, 再由坐標算出兩垂球的方位角來。關于地面連接的方式,根據兩井筒相距的遠近而有所不同。當兩井相距較近時,則可插入一個近井點, 然后用導線連接，當兩井相距較遠時, 則可在兩井筒附近各插入一個近井點來連接。當敷設導線時, 應該使導線具有最短的長度并盡可能沿兩垂球連線的方向延伸, 因為此時量邊誤差對聯線的方向不產生影響。一般可按照設立近井點的要求進行測量, 但在定向之前, 應根據一次定向測

26、量中誤差不超過±20″的要求。</p><p>　　井下連接: 在定向水平上, 一般可用井下 7″經緯儀導線將兩垂球線連接起來,在巷道形狀可能的情況下,和地面連接導線一樣盡可能沿兩垂球方向敷設,并使其長度最短。在選定了井上下連接方案后,應進行精度預計。如果井下經緯儀導線起始邊的方位角中誤差Ma0不超過20″,方案才能被采用。</p><p>　　7.2.2兩井定向的工作組織 &l

27、t;/p><p>　　1、準備工作：① 選擇連接方案，作出技術設計；② 定向設備及用具的準備；③ 檢查定向設備及檢驗儀器；④ 預先安裝某些投點設備和將所需用具設備等送至定向井口和井下；⑤ 確定井上下的負責人，統一負責指揮和聯絡工作。</p><p>　　2、制定地面的工作內容及順序。 </p><p>　　3、制定定向水平上的工作內容及順序。</p>&l

28、t;p>　　4、定向時的安全措施： ① 在定向過程中，應勸阻一切非定向工作人員在井筒附近停留；② 提升容器應牢固停妥；③ 井蓋必須結實可靠地蓋好；④ 對定向鋼絲必須事先仔細檢查，放提綱絲時，應事先通知井下，只有當井下人員撤出井筒后才能開始；⑤ 垂球未到井底或地面時，井下人員均不得進入井筒；⑥ 下放鋼絲時應嚴格遵守均勻慢放等規(guī)定，切忌時快時慢和猛停，因為這樣最易使鋼絲折斷；⑦ 應向參加定向工作的全體人員反復進行安全教育，以提高警惕。

29、在地面工作的人員不得將任何東西掉入井內，在井蓋工作的人員均應配帶安全帶；⑧ 定向時，地面井口自始至終不能離人，應有專人負責井上下聯系。</p><p>　　5、定向后的技術總結 </p><p>　　定向工作完成后，應認真總結經驗，并寫出技術總，同技術設計書一起長期保存。定向后的技術總結，首先應對技術設計書的執(zhí)行情況作簡要說明，指出在執(zhí)行中遇到的問題、更改的部分及原因。其次編入下列內容：

30、① 定向測量的實際時間安排，實際參加定向的人員及分工；② 地面連測導線的計算成果及精度；③ 定向的內業(yè)計算及精度評定；④ 定向測量的綜合評述和結論。 </p><p>　　7.2.3兩井定向的誤差</p><p>　　兩井定向時，由于兩垂球線間距離大大增加，因而由投點誤差引起的投向誤差也大大減小，這是兩井定向的最大優(yōu)點。兩井定向也和一井定向一樣，是由投點、井上連接和井下連接三個部分組成的。

31、因此，井下連接導線某一邊方位角的總誤差為：</p><p>　　式中θ為投向誤差。但此時因兩垂球線間的距離c加大，投向誤差對定向精度的影響就不像一井定向那樣起主要作用了?！睹旱V測量規(guī)程》規(guī)定，兩井兩次獨立定向所算得的井下定向邊的方位角之差，不應超過±1′。則一次定向的中誤差為</p><p>　　若忽略投向誤差θ，認為井上、下連接誤差大致相同，則</p><p

32、>　　下面分別計算井上、下連接誤差m上和m下的值。</p><p>　　7.2.3.1地面連接測量 </p><p>　　從近井點K分別向兩垂球線A、B測設連接導線近井點K->C->A及近井點K->C->B，以確定A.B的坐標和AB的坐標方位角。導線采用Ⅰ級導線, 觀測兩測回。</p><p>　　圖7.2.2地面連接測量示意圖<

33、/p><p>　　地面連接誤差包括由近井點A2到結點B1到兩垂球線A、B所設兩部分導線的誤差。為了研究方便起見，假定一坐標系統：AB為y軸，垂直于AB的方向線為x軸。則</p><p>　　式中：c——兩垂球線間的距離；《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定主副井間距不得小于30m。太近不符合規(guī)定，太遠井底貫通較難。立井一般在50--100。主要為了井上、下生活流程能合理銜接以及井塔、井架施工安裝和設備布置需要

34、，也要根據井下運輸大巷或石門及地面鐵路專用線路的方向和位置、井底車場形式綜合選擇。現在多數礦井為60--80m，少數已達到100m。本次定向的C=21.693m。</p><p>　　——由結點到垂球線A間所測設的支導線誤差所引起的A點在x軸方向上的位置誤差； ——由結點到垂球線B間所測設的支導線誤差所引起的B點在x軸方向上的位置誤差； n ——由近井點到結點間的導線測角數；n=1; mβ——由近井點到結點間導線

35、的測角誤差。</p><p><b>　　圖7.2.3</b></p><p><b>　　其中</b></p><p>　　由于兩井定向獨立進行兩次，所以井上導線測角量邊誤差所引起的連接總誤差為</p><p>　　7.2.3.2井下連接測量</p><p>　　在定向水平

36、測設經緯儀線A->S1->B，導線可采用7″基本控制導線。</p><p>　　圖7.2.4井下連接示意圖</p><p>　　井下連接誤差是由井下導線的測角誤差和量邊誤差所引起的，即</p><p>　　式中 ， ——測角和量邊誤差所引起的井下導線某邊的方位角誤差</p><p>　　由井下導線測角誤差所引起的連接誤

37、差</p><p>　?。?）由井下導線量邊誤差所引起的連接誤差</p><p>　　考慮到量邊中包括系統誤差和偶然誤差的影響，而量邊的系統誤差對方位角沒有影響，用鋼尺量邊時：</p><p>　　由井下導線測角量邊誤差所引起的連接總誤差</p><p>　　Q1—Q2邊的井下連接誤差為：</p><p>　　（4）由

38、于兩井定向獨立進行兩次，所以井下導線測角量邊誤差所引起的連接總誤差為</p><p>　　7.3陀螺經緯儀定向</p><p>　　風井采用采用陀螺邊定向,采用德國威斯特發(fā)倫采礦聯合公司的GYROMAT2000型陀螺經緯儀，多次定向的資料分析表明該儀器的一次定向中誤差不超過±15″,其精度符合Ⅱ級陀螺儀的要求。</p><p>　　經過一個立井利用陀螺經緯

39、儀定向時的聯系測量由三部分組成：</p><p>　?。?）經立井由地面向定向水平投點；</p><p>　?。?）井上、下與垂球線連接測量；</p><p>　?。?）井下基本控制導線起始邊的陀螺經緯儀定向。</p><p><b>　　7.3.1投點</b></p><p>　　由于立井較深、

40、井筒中淋水、塵霧較大，為了保證精度要求，所以采用鋼絲投點法。為盡量減少或不占用井筒的提升時間，垂球線布設在管子間。投點采用單重穩(wěn)定投點。 </p><p>　　7.3.2.1地面連接</p><p>　　在近井點K架設全站儀后視A2前視C（連接點）：在C點安置儀器與垂球線E連接，測角、量邊的精度按《煤礦測量規(guī)程》中執(zhí)行。導線采用Ⅰ級導線, 觀測兩測回。</p><p&g

41、t;　　7.3.2.2井下連接</p><p>　　由陀螺定向邊E2—E3起布設基本控制導線E1->E2->E3->E4。點E1，E2，E3，E4組成一組井下永久導線點。在E1點架儀器與垂球線E的穩(wěn)定位置連測，連接精度要求同導線。井上、下連接導線與垂球線E的連接都應獨立進行兩次，其最大相對閉合差對地面二級導線不大于1/10000（光電測距導線）?！宓孛孢B接導線近井點A6->A7和井下連接導

42、線E1->E2->E3->E4可在與垂球線連接前或連接后進行觀測。井上下連接導線與垂球線的連接都應獨立進行兩次。</p><p><b>　　7.3.3定向 </b></p><p>　　在選定的起始邊E2—E3上進行陀螺經緯儀定向，求出該邊的坐標方位角 .陀螺定向采用逆轉點法 。定向可在投點連接前先行完成，也可在連接后再進行。</p>

43、<p>　　7.3.4. 內業(yè)計算 </p><p>　　(1) 根據地面連接測量的成果，按復測支導線計算垂球線A的坐標(xA、yA)。</p><p>　　(2) 計算井下連接導線各邊的坐標方位角。</p><p>　　(3) 計算井下導線起始點的坐標</p><p>　　7.3.5陀螺經緯儀一次測定方位角的中誤差分析<

44、/p><p>　　陀螺經緯儀的測量精度，以陀螺方位角一次測定中誤差表示。跟蹤逆轉點法定向時的誤差分析</p><p>　　以德國威斯特發(fā)倫采礦聯合公司的GYROMAT2000型陀螺經緯儀為例來進行探討。按跟蹤逆轉點法進行陀螺定向時，主要誤差來源有：① 經緯儀測定方向的誤差；② 上架式陀螺儀與經緯儀的連接誤差；③ 懸掛帶零位變動誤差；④ 靈敏部擺動平衡位置的變動誤差；⑤ 外界條件，如風流、氣溫及

45、震動等因素的影響。</p><p>　　1. 經緯儀測定方向的誤差</p><p>　　一條測線一次觀測的程序為：儀器在測站對中整平；測前以一測回測定測線方向值；以5個連續(xù)跟蹤逆轉點在度盤上的讀數確定陀螺北方向值；測后以一測回測定測線方向值。這樣，此項誤差包括:</p><p><b>　?。?）對中誤差</b></p><

46、p>　　一般陀螺定向邊都較長，當測線邊長d=45m時，取eT=ec=0.8mm，則覘標對中誤差和儀器對中誤差為：</p><p>　?。?）測線一測回的測量方法中誤差為：</p><p>　　測前測后兩測回的平均值中誤差為： </p><p>　?。?）由5個逆轉點觀測確定陀螺北方向的誤差</p><p>　　逆轉點觀測誤差包括跟蹤瞄準

47、誤差和讀數誤差。</p><p>　　故逆轉點觀測誤差為：</p><p>　　由5個逆轉點讀數計算平均值的公式為：</p><p><b>　　則相應的誤差為：</b></p><p>　　故經緯儀測定方向的誤差為：</p><p>　　2. 上架式陀螺儀與經緯儀的連接誤差</p>

48、<p>　　陀螺儀與經緯儀靠固定在照準部上的過渡支架來連接。每次定向都要把陀螺儀安置在經緯儀支架上，這樣由于每次拆裝連接而造成的方向誤差，根據用WILDT3經緯儀對三臺儀器多次的實際測試，求得其連接中誤差，取。</p><p>　　3. 懸掛帶零位變動誤差</p><p>　　懸掛帶對陀螺擺動系統的指向起阻礙作用，在實際觀測時采用跟蹤的方法可以消除懸掛帶扭力的大部分影響。懸掛

49、帶材料的力學性質的優(yōu)劣、陀螺運轉造成的溫升、外界氣候的變化以及擺動系統的機械鎖緊和釋放等因素的影響，均會引起零位變位。根據對三臺陀螺經緯儀的167次測試結果，求得懸掛帶零位變動中誤差。</p><p>　　4. 靈敏部擺動平衡位置的變動誤差</p><p>　　影響擺動平衡位置變動的主要因素是：電源電壓頻率的變化引起角動量的變化，靈敏部內部溫度的變化引起重心位移以及由于溫升造成懸掛帶和導流

50、絲的形變等因素，都會造成平衡位置的變動。由此而造成的誤差多呈系統性，按JT15陀螺經緯儀靈敏部結構形式進行的98次試驗，擺動平衡位置的最大離散度為，中誤差。</p><p>　　5. 外界條件，如風流、氣溫及震動等影響</p><p>　　這些條件的影響程度較為復雜，無法精確地一一測試，可取。</p><p>　　所以，測線陀螺方位角一次測定中誤差為：</p&

51、gt;<p>　　誤差分析的結果說明德國威斯特發(fā)倫采礦聯合公司的GYROMAT2000型陀螺經緯儀的設計精度是合理可行的。</p><p><b>　　7.3.6工作組織</b></p><p>　　井下陀螺邊定向時需四人，其中一人觀測，一人記錄，一人照明，一人輔助，在投點時需要的人數最多，需特別注意安全。投點工作結束后，便開始井上、下導線聯測，此時地面

52、約需6-8人，其中一人觀測，一人記錄，一人輔助，一人負責同井上下聯系，井上下導線聯測約需8人，分工情況與地面大體相同，此外，應由測量工程師一人負責全面指揮工作，地面和井下的測量工作由測量技術員擔任。定向所用的主要儀器設備見下表 :</p><p><b>　　表7.3.1</b></p><p><b>　　1、投點</b></p>

53、<p>　　投點時只下 1 根鋼線 ,用直徑 1mm 的鋼絲 ,掛 lOOkg 的垂坨作擺動觀測 , 并用信號圈法和鐘擺法檢查鋼絲是否自由懸掛 ,為了減少滴水影響可在水桶上蓋以木板,并安裝好定中盤。</p><p>　　投點前可先將定向設備事先運到井口和井下 525 水平馬頭門,總之,在定向之前能做的工作都應事先做好以減少占用井筒的時間。擺動觀測的具體方法見圖示,是用目測法從兩個方向觀測其最大擺動位置

54、, 從而標出其平衡位置,用定中盤和以固定。</p><p>　　兩個方向均觀測 13個數值(左7個,右6個)其平均值即為平衡位置。</p><p>　　2、地面連接導線測量 </p><p>　　采用5"級導線連接，測角量邊同地面5"導線要求。 </p><p>　　3

55、、井下連接導線測量</p><p>　　井下連接導線按7"導線精度要求進行施測，作業(yè)要求與井下導線的要求相同。</p><p>　　4、陀螺定向的作業(yè)程度及要求</p><p>　　陀螺定向時采用 “3-2-3”的作業(yè)程序 “中天法”觀測,即使用陀螺儀先在地面已知邊上3測回測定儀器常數,儀器下井后,在井下定向邊上進行對向觀測陀螺方位角各一次,待儀器上井后再

56、在地面已知邊上3測回測定儀器常數。</p><p>　　測量陀螺方位角時的技術要求應嚴格遵守《規(guī)程》中關于±15" 級陀螺儀的施測要求 。</p><p>　　7.4井下平面控制測量</p><p>　　7.4.1導線點的布置 </p><p>　　按預計圖所示布設成方向附和導線，為。在布

57、設導線點時原則上是使邊長盡量長，以米為宜。導線點的編號:為了制圖方便,應盡量避免漢字,而采用英語字母和數字符號 , 以避免混亂。</p><p>　　7.4.2井下經緯儀導線的水平角觀測要求</p><p>　?。ㄒ唬┫薏詈妥鳂I(yè)要求</p><p>　　1、采用儀器和作業(yè)要求應符合下表的規(guī)定：</p><p><b>　　表7.4.

58、1</b></p><p>　　注 : (1) 由于本貫通導線中不存在 15m 以下的短邊 , 故所有 點的角度測量都是兩個測回 , 兩測回的度盤位置分別為 0 °00′和90°10′.</p><p>　?。?）多次對中時，每次對中測一個測回。</p><p>　?。?）有條件時可采用三架法施測，此時不存在多次對中問題，即無論邊長長

59、短都是一次對中（或任意設站）兩個測回。 </p><p>　　2、在傾角小于30°的井巷中觀測水平角時，其限差應符合下表規(guī)定：</p><p><b>　　表7.4.2</b></p><p>　　注 : 在傾角大于30°的井巷中測角時,各項限差為上表中規(guī)定的1.5倍。</p><p>　　(二)

60、水平角觀測時的注意事項</p><p>　　1 、整直儀器確保腳架穩(wěn)固,認真調焦消除視差后方可進行觀測。</p><p>　　2 、在觀測過程中氣泡偏離不得超過 1格,否則應在一測回結束后重新整置儀器。</p><p>　　3 、采用三架法測角時應特別注意不要碰動儀器,以免大返工。</p><p>　　4 、不采用三架法測角時,前后視宜懸掛重

61、心較好的垂錘 ,減弱風流的影響。</p><p>　　5 、若風流較大,對中時應采取擋風措施。</p><p>　　6 、平斜巷交接處測水平角時應注意嚴格整平儀器,以免超限垂測。</p><p>　　7 、在長短邊交接的測站上測角時,宜采用“后-后-前-前”的觀,測順序。</p><p><b>　?。ㄈ┏拗販y</b>

62、;</p><p>　　1 、凡超出以上規(guī)定限差的結果,均應進行重測,因對錯度盤、測錯方向、讀記錯誤、碰動儀器、氣泡偏離過大或中途文現外界影響不能進行繼續(xù)觀,測而未測完的,測回都應進行重測。</p><p>　　2 、所觀測的兩個測回中,若觀測成果(兩測回互差)超限應重測兩測回。</p><p><b>　　7.4.3邊長測量</b></

63、p><p>　　1 、測距儀井下測邊的各項限差要求見下表 :</p><p><b>　　表7.4.3</b></p><p>　　注 : a.往返較差必須將斜距化算成同一水平面上的平距方可進行比較。</p><p>　　b.若所測導線段帶有三角高程,垂直角應施測兩測回,否則一測回即可。</p><p&g

64、t;　　2 、氣象數據的測定要求</p><p>　　根據《規(guī)程》要求溫度應讀至 1°C,氣壓應讀至lOOpa,氣象數據應在觀測期間于測站端讀記一次。</p><p>　　3 、測距成果的重測與取舍。</p><p>　?。?）凡超出限差的觀測成果均須進行重測。</p><p>　?。?）當一測回中讀數互差超限時可重測一個讀數。&l

65、t;/p><p>　?。?）測回間較差超限時,應重測一測回,若重測后仍超限,則該站成果重測。</p><p>　?。?）不同時間段或往返測較差超限時,應重測一個時間段的往或返。</p><p>　　4 、井下測距邊的計算方法與地面測邊計算方法相同,不再重復。</p><p>　　7.4.4方向附合導線起始點點位誤差</p><

66、p>　　把聯系測量中的地面連接部分與井下連接部分的兩個AUCAD中的導線控制點及導線復制到同一個AUTOCAD文件中，繪制所需圖形。</p><p>　　圖7.4.1 井下導線點點位誤差預計示意圖</p><p>　　這里將B->A->Q1認為經緯儀支導線，以支導線預計Q1點的點位誤差</p><p>　　經計算，兩井定向所引起的B的點位誤差為&l

67、t;/p><p>　　近井點A2的點位誤差為</p><p>　　因此，井下導線起始點的點位誤差為：</p><p>　　7.4.5導線的誤差</p><p>　　本方案布設的井下導線為方向附和導線，導線中任意點的點位誤差估算公式為</p><p>　　式中，RxCi,RyCi——任意點C與C點之前的各點的連線在x、y軸上

68、的投影長； </p><p>　　n+1—— 方向附合導線的角度總個數。</p><p>　　圖7.4.2 井下導線圖</p><p>　　在AutoCAD設計圖紙上用抓取導線點坐標（量?。┑姆椒ㄌ崛「鱾€點的坐標。</p><p>　　根據方向符合導線誤差分析公式，算的最終點E2點位誤差：</p><p>　　

69、X方向的中誤差：10.4mm；y方向的中誤差：4.9mm；點位誤差：11.5mm</p><p>　　7.4.6最弱點點位誤差</p><p>　　方案一：井下導線最弱點的位置一般就在導線最遠點，其點位誤差包括：</p><p>　?。?）由井下導線測角兩邊引起的點位誤差</p><p>　　（2）由起始點坐標誤差引起的點位誤差</p&

70、gt;<p>　　點位總誤差 點位總預計誤差井下導線最弱點的位置在導線最遠點C,所以 。</p><p>　　點位總預計誤差<生產限差(200mm)</p><p>　　方案二：采用陀螺定向進行聯系測量。由定向引起的點位誤差減小一半，，。所以。</p><p>　　綜上所述選擇第二種方案。</p><p>　　8地面水準測

71、量 </p><p><b>　　8.1水準線路布設</b></p><p>　　主井與副井之間的水準測量，以近井點1作為水準基點。為顧及兩井口水準基點相對高程中誤差引起貫通點K在Z軸方向的偏差中誤差的限定值，即±0.03m，所以井口水準基點的高程測量按照《國家水準測量規(guī)范》四等水準測量的精度要求測設。本次地面水準測量作業(yè)方案為自已知國家二等水準點K1起

72、測，沿水準附合線測設到國家二等水準點K2。從水準點1開始向主井布設水準支線，傳遞主井高程。 </p><p>　　水準測量采用國產北京光學儀器廠DS3自動安平水準儀，使用木質水準尺。每一測站采用兩次儀器高法觀測兩點之間的高差，兩次測得結果若在5mm限差之內，則取兩次結果平均數作為所測高差結果。由于測區(qū)內地理原因，為了防止腳架的升降，應自備尺墊。為減弱水準標尺的零點誤差及儀器及腳架沉降所帶來的誤差對觀測結果的影響，

73、從國家二等水準點K1到近井點1，及由近井點1至國家二等水準點之間測段都布設為偶數段測站，并且在觀測過程中，相鄰測站間標尺要互換。高程控制與平面控制一樣，亦自成系統。礦區(qū)地面之間通視良好，地勢起伏不大，附合水準路線按地面四等水準測量要求施測， </p><p>　　水準點埋設完畢，即可按擬定的水準路線進行觀測。先在水準起始點立尺，作為后視尺，再安置儀器于測站1，同時選擇轉點，放上尺墊，并立另一水準尺于其上，作為前視

74、尺，后視起始點水準尺，得后視讀數，前視轉點得前視讀數，后視值減前視值得起始點與轉點的高差，記錄計算完畢后，沿水準路線前移，將儀器安置于第二站，第一站的前視尺原處不動，轉過尺面作為第二站后視尺，第一站前視尺作為后視尺，同時繼續(xù)觀測、記錄及計算。重復此過程，完成高程觀測全部工作</p><p><b>　　四等精度水準要求：</b></p><p><b>　　

75、水準路線如下圖。</b></p><p>　　在MATLAB中編程進行求解，以下為代碼：</p><p><b>　　clc;</b></p><p>　　B=zeros(10,9);</p><p>　　JK=[1,99;1,2;2,3;3,4;4,5;5,6;6,7;7,8;8,9;9,99];</

76、p><p><b>　　i=1;</b></p><p><b>　　while 1</b></p><p><b>　　if i==11</b></p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　

77、end</b></p><p>　　j=JK(i,1);k=JK(i,2);</p><p>　　if (i==1&&k==99)</p><p><b>　　B(i,j)=1;</b></p><p><b>　　else</b></p><p>

78、;　　B(i,j)=-1;</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　if k==99;</b></p><p><b>　　a=-1;</b></p><p><b>　　else</b></p><p&

79、gt;<b>　　B(i,k)=1;</b></p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　i=i+1;</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　Q=blkdiag(0.088,0.063517,0

80、.08,0.085,0.077733,0.09999,0.085,0.059619,0.085,0.054806);</p><p><b>　　P=inv(Q);</b></p><p>　　BTPB=B'*P*B;</p><p>　　Qhh=inv(BTPB);</p><p><b>　　協因數

81、陣：</b></p><p>　　每千米高差中誤差10mm，近井點S8高程誤差：2.8mm</p><p>　　9礦井井下高程控制測量</p><p>　　9.1 高程聯系測量</p><p>　　高程聯系測量的任務，就在于把地面的高程系統，經過平硐、斜井或立井傳遞到井下高程測量的起始點上。所以我們稱之為導入高程。</p&g

82、t;<p>　　立井導入高程的方法有長鋼尺導入高程、長鋼絲導入高程和光電測距儀導入高程和光電測距儀導入高程。</p><p>　　通過立井（主井）導入高程的實質， 圖9.1 鋼尺導入高程</p><p>　　就是如何來求得井上下兩水準儀水平視線間的長度l。 </p><p><b>　　

83、9.1.1誤差預計</b></p><p>　　導入高程均需獨立進行兩次，也就是說在第一次進行完畢后，改變其井上下水準儀的高度并移動鋼尺，用同樣的方法再作一次。加入各種改正數后，前后兩次之差，按《煤礦測量規(guī)程》規(guī)定一般取導入高程的誤差，d為允許誤差，約等于井深的1/8000。</p><p><b>　　9.1.2工作組織</b></p>&

84、lt;p>　　根據以往高程聯系測量經驗并考慮到回風立井和進風立井的深度較大，故本設計選用9根鉚接的50米短鋼尺作為長鋼尺進行導入標高（現已有鉚接好的鋼尺，并已于測距儀進行了比長）作業(yè)程序如下：</p><p>　　1、先從井口水準基點向定尺點引測四等水準至定尺點，并算出定尺點標高。</p><p>　　2、下放鋼尺到井底，在鋼尺上懸一10kg的垂錘，而后在井下安置水準儀。</p

85、><p>　　3、在地面及井下安平水準儀，分別在A、B兩點水準尺上取讀數a與，然后將水準儀照準鋼尺。當鋼尺掛好后，井上、下同時讀取讀數m和。同時讀數可避免鋼尺移動所產生的誤差。還應用點溫計測定井上、下的溫度t1、t2。</p><p>　　4、改變井下儀器高再測一次得n2,b2，兩次儀器高所測高差之差不得超過5mm。</p><p>　　5、移動鋼尺,重復以上工作,進行

86、第二次導入標高,兩次導入標高的互差不得大于井深的 1/8000 。</p><p>　　該項工作可在施測時立即檢查 , 其方法 : 在第一次導入標高工作結束后 , 井下水準儀不要動，待移動完鋼尺后讀取鋼尺上的讀數，檢查鋼尺移動前后讀數之差與地面定尺點上鋼尺移動前的讀數差是否相同，若超過井深的 1/8000 時應立即重測。</p><p><b>　　9.1.3內業(yè)計算</b

87、></p><p>　　1、整理記錄本上的數據,并檢查其是否符合要求。</p><p>　　2、按規(guī)定加入各項改正。</p><p>　　根據上述測量數據，就能求得A、B兩點之高差為：</p><p>　　式中: 為鋼尺的總改正數，它包括尺長、溫度、拉力和鋼尺自重等</p><p><b>

88、;　　四項改正數。</b></p><p><b>　　即：</b></p><p>　　在計算溫度改正數時，鋼尺工作時的溫度應該取井上下溫度的平均值，即：。 </p><p>　　對于鋼尺的自重改正，可按下式計算：</p><p>　　式中 ——鋼尺的相對密度，即7.8g/cm3;

89、</p><p>　　E ——鋼尺的彈性系數，等于2×106kg/cm2；</p><p>　　(m-n)——井上、下兩水準儀視線間的鋼尺長度。</p><p>　　3、計算井下水準基點的高程</p><p>　　H=H定-h 式中：H定為定尺點標高</p><p>　　9.2井下高程控制測量</p&

90、gt;<p>　　9.2.1井下水準測量</p><p>　　石門處為平巷部分，采用與地面上同樣的北光DS3自動安平水準儀進行往返觀測，往返測高差的較差不大于±50mm。(R為水準點間路線長度，以km為單位)。本次任務中水準路線部分路程較短，采用地下二級水準測量的技術規(guī)格。本次任務由A點到D2點、D5到21、22到24的平巷部分采用水準高程測量。</p><p>　

91、　水準儀高差傳遞的具體作法是：當由上平巷向下平巷通過斜巷傳遞高程時，在斜巷上端整置儀器，后視上平巷中的高程點A，測垂直角量斜邊和A點處的覘標高。然后，前視一臨時設置的固定照準點，測垂直角量斜邊。在斜巷中每兩站之間均用臨時設置的固定照準點代替測點。在上下兩站觀測過程中，其中間設置的固定照準點一直保持不動（遷站時應特別注意不要碰動照準點）。中間各站均前后視照準點測垂直角量斜邊。當測到斜巷下端時，在最后一站后視固定照準點，測垂直角量斜邊，前視

92、下平巷中的高程點B，測垂直角量斜邊和B點處的覘標高。A、B各水準點之間的高差按下式計算：</p><p>　　hAB=HB-HA=h1+h2+……h(huán)n+a-b</p><p>　　式中a---上平巷水準點覘標高； b---下平巷水準點覘標高；</p><p>　　采用變更儀器高(兩次儀器高互差應大于10 cm)的方法進行觀測。兩次測得的相鄰點間的高差互差不大于5 m

93、m時，取其平均值作為觀測成果。由于井下高程點有的設在頂板上程點在頂板上時，應在讀數前加“-”號后，再進行運算。有的設在底板上，高差hi的計算公式都是hi＝ai－bi(即后視讀數-前視讀數)。只是當高程點在頂板上時，應在讀數前加“-”號后，再進行運算。</p><p>　　圖9.2井下水準測量示意圖</p><p>　　9.2.2井下三角高程測量</p><p>　　

94、井下三角高程測量是與經緯儀導線測量同時進行的。 </p><p>　　如右圖所示安置經緯儀于A點，對中整平。在B點懸掛垂球。用望遠鏡瞄準垂球線上的標志b點，測出傾角δ，用鋼尺丈量儀器中心到b點的距離L′，量取儀器高i及覘標高v。由圖2-4可以看出，B對A點的高 圖9.3三角高程示意圖</p><p>　　差可按下式計算： <

95、;/p><p>　　式中：L′——實測斜長，基本控制導線應是經三項改正后的斜長；</p><p>　　δ—— 垂直角，仰角為正，俯角為負；</p><p>　　i —— 儀器高，由測點量至儀器中心的高度；  </p><p>　　v ——覘標高，由測點量至照準目標點的高度；</p><p>　　當測點在頂板時，i

96、和v為負值，在底板時為正值。當井下經緯儀導線為光電測距導線時，在A點安置儀器，在B點安置反射棱鏡，并對中整平。用測距儀測出儀器至反射棱鏡中心斜距L0′，經氣象、加常數等項改正后，得改正后斜距L′。A、B兩點間的高差可按下式計算：</p><p>　　式中： k——折光系數； R——測線處地球曲率半徑。 </p><p>　　三角高程測量的傾角觀測一般可采用一個測回，其精度要求見下表。儀器高

97、和覘標高在開始前和結束后各量一次(以減小垂球線荷重后的漸變影響)，兩次丈量的互差不得大于4mm，取其平均值作為測量結果。丈量儀器高時，可使望遠鏡豎直，量出測點至鏡上中心間的距離。</p><p>　　表9.2.1三角高程測量觀測方法</p><p>　　注：1、儀器高和站標高應在觀測開始前和結束后用金尺各量一次,兩次丈量的互差不得大于4mm,取其平均值作為丈量結果。</p>

98、<p>　　2、相鄰兩點往返測高差的互差不應大于 10m+O.3L (L 為導線水平邊長,以 m為單位)。</p><p>　　3、三角高程導線的高程閉合差應不大于 100 (L 以 km 為單位)。</p><p>　　當高差的互差符合要求后，應取往返測高差的平均值作為一次測量結果。閉合和附合高程路線的閉合差，可按邊長成正比分配。復測支線終點的高程，應取兩次測量的平均值。高差經

99、改正后，可根據起始點的高程推算各導線點的高程。</p><p>　　圖9.4敷設水準路線示意圖</p><p>　　本次任務由w3點到w8點斜巷部分采用三角高程測量，每條導線邊兩端點往返測高差的互差不大于10mm+0.3mm×L（L為水平邊長，以m為單位），每段三角高程導線的高差往返測互差不應大于±100mm.(L為導線長度，以km為單位。</p><

100、;p>　　9.2.3井下水準測量的誤差</p><p>　　在實際工作中，常以單位長度的高差中誤差的大小，衡量水準測量的精度。假定有一水準線路，其全長為L，水準儀至水準尺的距離為l，則該水準線路的測站數為n=L/2l</p><p>　　mh0為千米長度的水準線路的高差中誤差，稱為單位長度的高差中誤差《煤礦測量規(guī)程》規(guī)定井下水準往返測量的高程閉合差，也即容許的單位長度的高差中誤差==

101、17.7mm。井下水準路線長度=0.275713km</p><p>　　水準支線需獨立往返施測兩次所以：</p><p>　　9.2.4井下三角高程測量的誤差 </p><p>　　實際工作中根據多個三角高程導線的閉合差或往返測之差來求算單位長度的高差中誤差</p><p>　　一次往(返)測三角高程導線終點高程中誤差為：</p>

102、;<p>　　式中 mh0—單位長度(1km)三角高程測量的高差中誤差； </p><p>　　L—三角高程線路長度，以km為單位。</p><p>　　《煤礦測量規(guī)程》要求基本控制導線的高程容許閉合差fh容=2=100mm。即規(guī)程要求每千米長度容許的高程中誤差為：=100/2=50mm。 </p><p><b>　　三角高程線路長

103、度</b></p><p>　　三角高程支線終點的高程中誤差：</p><p>　　支線需獨立往返施測兩次所以：。</p><p>　　9.2.5最弱點的高程誤差</p><p>　　近井點S8高程誤差：2.8mm</p><p><b>　　高程聯系測量誤差：</b></p&g

104、t;<p><b>　　水準支線高程誤差：</b></p><p>　　三角高程支線終點的高程誤差。</p><p>　　高程總預計誤差<生產誤差（200mm）。</p><p><b>　　10、課程設計小結</b></p><p>　　本次課程設計使我更深刻的理解礦山測量，親