第五章煤礦測量基礎(chǔ)知識與專業(yè)技術(shù)

1、第五章煤礦測量基礎(chǔ)知識與專業(yè)技術(shù)第一節(jié)煤礦測量基礎(chǔ)知識 一、內(nèi)容和任務(wù) 煤礦測量指煤礦建設(shè)時期和生產(chǎn)時期的測量工作。其包括礦區(qū)地面控制測量；礦區(qū)地形圖測繪；近井點、十字基樁的建立及井口標(biāo)定；礦井聯(lián)系測量；井下控制測量；設(shè)備安裝測量；井上、下施工測量；地表及巖層移動的觀測研究等內(nèi)容。 其主要任務(wù)是： 建立礦區(qū)地面和井下測量控制系統(tǒng)，為煤礦各項測量工作提供起算數(shù)據(jù)；依據(jù)設(shè)計文件，進(jìn)行采掘、土建、管線和機(jī)電安裝等工程測量工作，并在煤礦基本建設(shè)和生產(chǎn)各個階段，對采掘工程是否按設(shè)計施工進(jìn)行檢查和監(jiān)督；利用測繪資料，解決煤礦生產(chǎn)、建設(shè)和改造中提出的各種測繪問題，并為煤礦災(zāi)害的預(yù)防、救護(hù)提供有關(guān)的測繪資料；

2、測繪各種煤礦測量圖，滿足煤礦生產(chǎn)、建設(shè)和規(guī)劃各階段的需要；定期進(jìn)行礦井“三量”的統(tǒng)計分析；正確反映煤礦采掘關(guān)系現(xiàn)狀。按生產(chǎn)礦井儲量管理規(guī)程的要求，對煤礦各級儲量動態(tài)及損失量進(jìn)行統(tǒng)計和管理工作，對煤炭資源的合理開采進(jìn)行業(yè)務(wù)監(jiān)督；建立地表、巖層和建（構(gòu)）筑物變形觀測站，開展礦區(qū)地表與巖層移動規(guī)律、采礦或非采礦沉陷綜合治理以及環(huán)境保護(hù)工作的研究；根據(jù)礦區(qū)地表與移動變形參數(shù)，設(shè)計和修改各類保護(hù)煤柱。參與“三下”采煤和塌陷區(qū)綜合治理以及土地征用和村莊搬遷的方案設(shè)計和實施；進(jìn)行礦區(qū)范圍的地籍測量；參與本礦區(qū)（礦）月度、季度、年度生產(chǎn)長遠(yuǎn)計劃和長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃的編制工作。 因此煤礦測量工人的基本任務(wù)為： (1)

3、參與建立礦區(qū)地面和井下各種控制網(wǎng)；測繪礦區(qū)各種地形圖及工業(yè)廣場平面圖等工作。(2)參與井下各種設(shè)計工程的標(biāo)定工作，并測量繪制各種測量圖紙；在礦山各種工程施工中及工程竣工后，按設(shè)計規(guī)定進(jìn)行檢查、驗收測量等工作。(3)對采煤引起的地表及巖層移動建立觀測站，并進(jìn)行觀測。(4)及時掌握測繪新技術(shù)、新設(shè)備（如GPS、全站儀等），并能熟練運用到工作中去。思考題：煤礦測量的內(nèi)容有那些？ 二、坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)測量工作中常用的球面坐標(biāo)系是大地坐標(biāo)系，平面坐標(biāo)系是高斯-克呂格平面直角坐標(biāo)系，常用的高程系是正高系。大地坐標(biāo)系統(tǒng)是用來表述地面地球點的位置的一種坐標(biāo)系統(tǒng)，它采用一個接近地球整體形狀的橢球作為表示點的位

4、置及其相互關(guān)系的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，大地坐標(biāo)系統(tǒng)的三個坐標(biāo)是大地經(jīng)度L，大地緯度B和大地高程H。在大地坐標(biāo)系統(tǒng)中的一點P的大地經(jīng)度是P點所在的橢球子午面（NKS）與起始子午面之間的二面角L，由起始子午面起算，向東（E）為正，向西（W）為負(fù)；P點的大地緯度是P點的橢球法線（PP）與橢球赤道面的夾角B，由赤道面起算，由北（N）為正，向南（S）為負(fù)；P點的大地高是P點沿橢球法線 圖5-1 大地坐標(biāo)系與空間大地直角坐標(biāo)系至橢球面的距離PP=H。大地方位角的定義是過P點和另一地面點Q點的大地方位角A就是P點的子午面與過P點的法線及Q點的平面所成的角度，由子午面順時針方向量起。 大地坐標(biāo)系統(tǒng)由一系列高精度大地控制點

5、的大地坐標(biāo)來體現(xiàn)，它是以大地原點為起點，覆蓋全國的大地網(wǎng)構(gòu)成國家大地坐標(biāo)系統(tǒng)框架。目前我國的大地坐標(biāo)系統(tǒng)有2個： （1）1954年北京坐標(biāo)系。實際上是前蘇聯(lián)1942年坐標(biāo)系的延伸，其原點在前蘇聯(lián)的普爾科沃。大地點高程是以1956年青島驗潮站求出的黃海平均海水面為基準(zhǔn)，高程異常則是以前蘇聯(lián)1955年大地水準(zhǔn)面重新平差結(jié)果為依據(jù)傳算過來的。參考橢球采用克拉索夫斯基橢球元素：長半徑a=6378245，扁率=1/298.3。 （2）1980年國家大地坐標(biāo)系。橢球短軸平行于地球質(zhì)心指向JYD1968.0地極原點的方向。起始大地子午面平行于通過JYD1968.0平極和國際時間局（BIH）1968系統(tǒng)平均天

6、文臺赤道零點的子午面。國家大地坐標(biāo)系統(tǒng)的原點建立在陜西涇陽縣永樂鎮(zhèn)。參考橢球采用第16界國際大地測量協(xié)會推薦的橢球元素：長半徑a=6378140，=1/298.257。 平面坐標(biāo)系統(tǒng)是指確定地面點的平面位置所采用的一種坐標(biāo)系統(tǒng)。大地坐標(biāo)系統(tǒng)是建立在橢球面上的，而繪制地圖則是在平面上的，因此必須通過地圖投影把橢球面上點的大地坐標(biāo)科學(xué)地轉(zhuǎn)換成展繪在平面上的平面坐標(biāo)。平面坐標(biāo)用兩軸相交成直角的縱、橫坐標(biāo)表示。 中國的國家統(tǒng)一平面坐標(biāo)系統(tǒng)是采用“高斯克呂格平面直角坐標(biāo)系”。它是利用高斯克呂格投影將不可平展的地球橢球面轉(zhuǎn)換成平面而建立的一種平面直角坐標(biāo)系。由于橢球面上某一條中央子午線投影在平面上為直線，

7、就將它作為此坐標(biāo)系的縱軸（X），由赤道向北為正，橢球的赤道投影在平面上也為直線，它與中央子午線正交，就將它作為橫軸（Y），由中央子午線向東為正。兩坐標(biāo)軸的交點為坐標(biāo)原點（O）。 為了限制遠(yuǎn)距離中央子午線的地區(qū)投影變形過大，采用了按子午線分帶方法各自進(jìn)行投影，即由兩條邊子午線所圍成的范圍為一帶。各帶坐標(biāo)成獨立系統(tǒng)，帶寬一般分為60、30、1.50三種。為解決橫坐標(biāo)不出現(xiàn)負(fù)值，將縱軸西移500千米作為起始軸，該帶內(nèi)的橫坐標(biāo)值均增加500千米。在地形圖上為了區(qū)別坐標(biāo)所屬哪一帶，在靠近圖廊東西兩邊的第一條坐標(biāo)網(wǎng)縱線的坐標(biāo)值之前加注圖幅所在的帶號。而且所有大地點的平面坐標(biāo)也加注帶號以示區(qū)別。因而高斯投影

8、的特征可歸納為： 橢球面上的角度，投影后保持不變；中央投影線投影后為一直線，且其長度保持不變；赤道投影后是一條與中央子午線正交的直線；橢球面上除中央子午線外，其余子午線投影后均向中央子午線彎曲，并向兩極收斂；橢球面上對稱于赤道的平行圈，投影后成為對稱的曲線，它與子午線的投影垂直，并凹向兩極；距中央子午線越遠(yuǎn)，長度變形越大。 如果知道了某地的3°帶、6°帶的帶號，那我們就可以計算該地中央子午線的經(jīng)度： 設(shè)6°帶的帶號為N，3°帶的帶號為n，中央子午線的經(jīng)度L0，則6°帶的中央子午線經(jīng)度L0=6°N-3°，3°帶的中央

9、子午線經(jīng)度L0=3°n。 相反，如果已知某點的Y坐標(biāo)為26428368，其相對于中央子午線的橫坐標(biāo)值、所在地中央子午線經(jīng)度也可以推算：該點位于我國最東部6°帶的23帶，3°帶的26帶。其相對于中央子午線的橫坐標(biāo)值為428368-500000=-71632，所在地中央子午線經(jīng)度為3°×26=78°。用以傳算全國高程控制網(wǎng)中各點高程所采用的統(tǒng)一系統(tǒng)稱為高程系統(tǒng)。高程系統(tǒng)按照不同的定義有正高、力高和大地高程等系統(tǒng)。我國大地測量法式規(guī)定采用正常高程系統(tǒng)，起算依據(jù)是國家高程基準(zhǔn)，傳算途徑是全國四等以上各級高程控制網(wǎng)。高程基準(zhǔn)是推算全國統(tǒng)一的高程

10、控制網(wǎng)中所有水準(zhǔn)點高程的起算數(shù)據(jù)，它包括一個水準(zhǔn)基面和一個永久性水準(zhǔn)點。水準(zhǔn)基面在理論上通常采用大地水準(zhǔn)面，它是一個延伸到全球的靜止海水面，也是一個地球重力等位面；在實際上確定水準(zhǔn)基面則是取驗潮站長期觀測計算出來的平均海平面。中國以青島港驗潮站的長期觀測資料推算出的黃海平均海平面作為中國的水準(zhǔn)基面，即零高程面。中國水準(zhǔn)原點建立在青島驗潮站附近，并構(gòu)成原點網(wǎng)。用精密水準(zhǔn)測量測定該水準(zhǔn)原點相對于黃海平均海面的高差，即水準(zhǔn)原點的高程，定位全國高程控制網(wǎng)的起算高程。通過國家等級水準(zhǔn)測量構(gòu)成的全國基本高程控制網(wǎng)稱為國家水準(zhǔn)網(wǎng)，是各項測量活動的高程基礎(chǔ)。思考題:我國的平面坐標(biāo)系是什么投影系統(tǒng)？其特征是什么

11、？三、礦區(qū)控制測量和誤差基礎(chǔ)知識 礦區(qū)控制測量就是在礦區(qū)范圍內(nèi)的地面上，通過建立平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)，精確地測定地面控制點的空間位置（平面坐標(biāo)和高程）。礦區(qū)控制網(wǎng)在礦區(qū)測量中發(fā)揮著控制全局，限制測量誤差的傳遞和積累，供作各項測量工作的基礎(chǔ)等作用。平面控制網(wǎng)是各種測量工作的平面控制基礎(chǔ)，用以確定控制點的平面位置；高程控制網(wǎng)是各種測量工作的高程控制基礎(chǔ)，用以確定控制點的高程。（一）礦區(qū)平面控制網(wǎng)按布設(shè)方式（1）測角網(wǎng)。（2）測邊網(wǎng)。（3）邊角同測網(wǎng)。（4）導(dǎo)線網(wǎng)。（5）GPS網(wǎng)。目前隨著技術(shù)發(fā)展，普遍采用GPS網(wǎng)。礦區(qū)高程控制網(wǎng)按建立方法分為：（1）幾何水準(zhǔn)測量法。（2）三角高程測量法。（3）G

12、PS高程擬合法。 （二）測定控制點水平位置的方法 （1）天文測量方法：利用宇宙間天體的相關(guān)位置和運行的規(guī)律，在選定的地面點上，觀測某天體（主要是恒星）的高度和方向，并記錄觀測瞬間的時刻，從而確定該地面點的地理位置-天文經(jīng)、緯度及由該點至另一地面點的天文方位角。 （2）大地測量方法：根據(jù)大地基準(zhǔn)點的起始數(shù)據(jù)（坐標(biāo)方位角），借助于地面測得的水平距離和水平角，來推算控制點坐標(biāo)的一種方法。（3）GPS衛(wèi)星定位：全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）是以人造衛(wèi)星組網(wǎng)為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。由三個部分組成，即：空間的衛(wèi)星、地面控制系統(tǒng)、用戶的接收處理裝置。在地面通過GPS接收機(jī)，接收從衛(wèi)星上發(fā)來的無線電信號，在地

13、球的表面進(jìn)行單點定位或聯(lián)測定位，獲得測站點的三維WGS-84地心坐標(biāo)。目前測定控制點普遍應(yīng)用后兩種方法。 （三）誤差理論知識 1.誤差基礎(chǔ)知識 任何測量成果都存在測量誤差。測量誤差按性質(zhì)可分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差： （1）系統(tǒng)誤差：在相同的條件下作一系列觀測，如果觀測誤差在符號、大小上表現(xiàn)出一致的傾向（系統(tǒng)性），如按一定的規(guī)律變化，或者保持為常數(shù)，這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。 （2）偶然誤差：在相同觀測條件下作一系列觀測，如果誤差在大小和符號上都表現(xiàn)出偶然性，既從表面現(xiàn)象看，該列誤差的符號和大小沒有規(guī)律性，那么，這種誤差就稱為偶然誤差。偶然誤差有以下特性：（1）在一定的觀測條件下，偶然誤差的絕對值，不

14、會超過一定的限值；（2）絕對值小的誤差比絕對值大的誤差出現(xiàn)的機(jī)會多；（3）絕對值相等的正負(fù)誤差出現(xiàn)的機(jī)會相等；（4）當(dāng)觀測次數(shù)無限增多時，偶然誤差的算術(shù)平均值趨近于零。在測量上，以誤差分布的密集或離散程度來表明測量成果的準(zhǔn)確性，稱其為精度。在相同的觀測條件下所進(jìn)行的一組觀測，由于它是對應(yīng)著同一種誤差分布，因此，對于這一組中的每一個觀測值，都稱為是同精度觀測值。 衡量精度的標(biāo)準(zhǔn)有： （1）中誤差：取一組誤差平方和的平均數(shù)的平方根來評定這一組誤差觀測值的精度，稱為中誤差。（2）相對中誤差：中誤差與觀測值的比值 稱為相對中誤差。（3）允許誤差：在一定的觀測條件下，偶然誤差的絕對值不會超過一定的限值，

15、測量上通常取兩倍中誤差為誤差的限值，即允許誤差。2.測量平差為了較精確地確定某一個未知量的大小,往往對未知量進(jìn)行多余觀測.有了多余觀測，觀測值之間就存在差值，需要按最小二乘原理進(jìn)行平差計算。井下導(dǎo)線測量分為支導(dǎo)線、附合導(dǎo)線和閉合導(dǎo)線，單一附合導(dǎo)線與閉合導(dǎo)線的近似平差方法如下：（1）角度平差角度平差的目的是消除轉(zhuǎn)角觀測誤差引起的方位角閉合差，求得各轉(zhuǎn)角的平差值。方法是先計算方位角閉合差，當(dāng)時，將反號平均分配給各轉(zhuǎn)角，即： 式中：n為轉(zhuǎn)角個數(shù)；為轉(zhuǎn)角改正數(shù)；為轉(zhuǎn)角平差值。（2）坐標(biāo)平差坐標(biāo)平差的目的是消除因轉(zhuǎn)角和邊長觀測誤差引起的坐標(biāo)閉合差和，求得各點的坐標(biāo)平差值。方法是用平差值和觀測邊長D先推算

16、各點間坐標(biāo)增量近似值，進(jìn)而求得坐標(biāo)閉合差、和導(dǎo)線全長閉合差及導(dǎo)線全長相對閉合差K。當(dāng)KK限時，將坐標(biāo)閉合差按邊長成比例反號分配給各坐標(biāo)增量，求得坐標(biāo)增量的平差值和各點坐標(biāo)平差值，即：各邊方位角： 各點間坐標(biāo)增量： 坐標(biāo)閉合差： 導(dǎo)線全長閉合差和導(dǎo)線全長相對閉合差為： 坐標(biāo)增量改正數(shù)為： 坐標(biāo)增量平差值： 各點坐標(biāo)平差值： 思考題：如何進(jìn)行導(dǎo)線測量角度與坐標(biāo)的近似平差？四、礦井聯(lián)系測量礦井聯(lián)系測量包括平面聯(lián)系測量和高程聯(lián)系測量。（一）平面聯(lián)系測量平面聯(lián)系測量的任務(wù)，是根據(jù)地面已知點的坐標(biāo)和已知邊的坐標(biāo)方位角，求出井下起始點的坐標(biāo)和起始邊的坐標(biāo)方位角，使井上下采用統(tǒng)一的平面坐標(biāo)系統(tǒng)。 平面聯(lián)系測量

17、可以采用幾何的方法：即通過一個立井或兩個立井用測角和量邊的方法進(jìn)行，還可以采用物理的方法：即采用陀螺經(jīng)緯儀進(jìn)行。由近井點向井口定向連接點連測時，應(yīng)敷設(shè)測角中誤差不超過5或10（用于二級小三角網(wǎng)作為首級控制的小礦區(qū)）的閉合導(dǎo)線或復(fù)測支導(dǎo)線。連測導(dǎo)線點應(yīng)埋設(shè)標(biāo)石，并盡可能與礦區(qū)控制網(wǎng)連測方向。應(yīng)用陀螺經(jīng)緯儀進(jìn)行平面聯(lián)系測量的步驟為：地面測定儀器常數(shù)-井口下放鋼絲-地面連接導(dǎo)線測量-井下連接導(dǎo)線測量-井下陀螺方位角測定。1.陀螺經(jīng)緯儀定向測量 陀螺經(jīng)緯儀定向測量有兩種方法：中天法和逆轉(zhuǎn)點法。以逆轉(zhuǎn)點法為例介紹：定向前，應(yīng)在地面選好測定儀器常數(shù)的已知邊，在井下選好測定方位角的定向邊。定向邊的邊長應(yīng)大于

18、30m，端點的埋設(shè)要牢固。通常用近井點的后視邊作為已知邊。定向測量的步驟如下： （1）在地面已知邊上測定儀器常數(shù) 陀螺軸擺動的平衡位置（即陀螺子午線的位置）和測站的真子午線的位置理論上是一致的。但由于儀器結(jié)構(gòu)本身的誤差，致使陀螺經(jīng)緯儀測定的陀螺子午線和真子午線之間存在著一個差值，此差值稱為儀器常數(shù)。在井下定向測量前和測量后，應(yīng)在地面已知邊上測量三次儀器常數(shù)。 在A點上安置陀螺經(jīng)緯儀，整平、對中后，以經(jīng)緯儀的兩個鏡位觀測B點，得方向值為M1（即瞄準(zhǔn)B點時在水平度盤上的讀數(shù)），用逆轉(zhuǎn)點法測定陀螺子午線的方向值NT，再以經(jīng)緯儀兩鏡位觀測B點，得方向值為M2，取M1 和M2的平均值M為AB線的最終方向

19、值。于是： 式中TAB陀AB邊一次測定的陀螺方位角； TABAB邊的大地方位角； 圖5-2 各方位角和儀器常數(shù)關(guān)系圖 aABAB邊的坐標(biāo)方位角； AA點的子午線收斂角。 由上可見，測定儀器常數(shù)，實質(zhì)上就是測定已知邊的陀螺方位角，根據(jù)測出的已知邊陀螺方位角，便可求出儀器常數(shù)。 （2）井下定向邊陀螺方位角的測定及坐標(biāo)方位角的計算 在井下測定定向邊陀螺方位角的方法，和在地面上測定儀器常數(shù)的方法完全相同。當(dāng)測得了ab邊的陀螺方位角Tab陀后，便可用下式求出邊的坐標(biāo)方位角： 式中Tbab邊的陀螺方位角，； aa點的子午線收斂角； 平六次所測得的儀器常數(shù)的平均值。 利用陀螺經(jīng)緯儀進(jìn)行定向，不僅可以克服幾何

20、定向法的缺點，而且在井田走向較長的礦井中，井下導(dǎo)線中間加測陀螺邊，可以提高導(dǎo)線精度。對于大型貫通，也可以用陀螺經(jīng)緯儀檢查貫通的方向，以保證精確貫通。 陀螺經(jīng)緯儀一次定向應(yīng)按下列程序進(jìn)行： （1）在地面已知邊上采用兩測回（或三測回）測量陀螺方位角，求得兩個（或三個）儀器常數(shù)； （2）在井下定向邊上用兩測回測量陀螺方位角； （3）返回地面后，要盡快在原已知邊上再用兩測回（或三測回）測量陀螺方位角，再求得兩個（或三個）儀器常數(shù)。 2.陀螺經(jīng)緯儀定向的限差要求： (1)同一邊任意兩測回測量陀螺方位角的互差，對15級和25級儀器分別不得超過40和70；(2)井下同一定向邊兩次獨立陀螺經(jīng)緯儀定向平均值的中

21、誤差，對15級和25級儀器分別為±10和±15，其互差分別不超過40和60。（二）高程聯(lián)系測量高程聯(lián)系測量又稱導(dǎo)入標(biāo)高，是解決井上、下高程統(tǒng)一的問題。其具體任務(wù)是：根據(jù)地面上已知水準(zhǔn)點A 的高程，求井下水準(zhǔn)點B的高程,如圖(5-3)。導(dǎo)入標(biāo)高可用鋼尺法或鋼絲法進(jìn)行。如用鋼尺法時，在井筒中，由地面懸掛一根鋼尺到井底車場，并在鋼尺下端懸一重錘。井上、下各安置一架水準(zhǔn)儀，分別在立于A、B水準(zhǔn)點的水準(zhǔn)尺上讀取讀數(shù)a和b，設(shè)井上、下同時在鋼尺上讀取的讀數(shù)為m和n。井下水準(zhǔn)點B的高程HB為： HB=HAh=HA（mn）（ba） 為了校核，導(dǎo)入標(biāo)高應(yīng)進(jìn)行兩次，兩次之差不得超過筒中深度的1

22、/8000。用鋼尺法導(dǎo)入高程測量的內(nèi)業(yè)計算，應(yīng)加溫度、鋼尺比長和鋼尺（鋼絲）自重伸長改正。 圖5-3 高程聯(lián)系測量圖示思考題：1地面連接導(dǎo)線的精度有什么要求?導(dǎo)入高程的精度要求如何？2簡述長鋼尺導(dǎo)入高程的具體過程。3陀螺經(jīng)緯儀一次定向的過程。五、井下控制導(dǎo)線、貫通測量、工程放樣（一）井下控制測量 井下平面控制分為基本控制和采區(qū)控制兩類。兩類控制導(dǎo)線都應(yīng)敷設(shè)成閉(附)合導(dǎo)線或復(fù)測支導(dǎo)線。根據(jù)煤礦測量規(guī)程的規(guī)定，基本控制導(dǎo)線按測角精度分為±7、±15兩級，采區(qū)控制導(dǎo)線按測角精度分為±15、±30兩級。各礦井可根據(jù)采掘工程的實際需要，依礦井和采區(qū)開采范圍的大小

23、選定?；究刂茖?dǎo)線應(yīng)沿礦井主要巷道（包括：斜井，暗斜井、平硐、井底車場、水平（階段）運輸巷道，總回風(fēng)道，集中上、下山，集中運輸石門等）敷設(shè)?；究刂茖?dǎo)線技術(shù)指標(biāo)如下：表5.1 基本控制導(dǎo)線的主要技術(shù)指標(biāo)參照表井田一翼長度 （km）測角中誤差 （）一般邊長（m）閉（附）合導(dǎo)線相對閉合差復(fù)測支導(dǎo)線相對閉合差55±7±1560 20040 1401/8000 1/60001/6000 1/4000采區(qū)控制導(dǎo)線應(yīng)沿采區(qū)上、下山，中間巷道或片盤運輸巷道以及其他次要巷道敷設(shè)。采區(qū)控制導(dǎo)線的主要技術(shù)指標(biāo)參照如下：表5.2 采區(qū)控制導(dǎo)線的主要技術(shù)指標(biāo)參照井田一翼長度（km）測角中誤差（）一

24、般邊長（m）閉（附）合導(dǎo)線相對閉合差復(fù)測支導(dǎo)線相對閉合差11±15±3030 90-1/4000 1/30001/3000 1/2000注：30導(dǎo)線可作為小礦井的基本控制導(dǎo)線，表中復(fù)測支導(dǎo)線相對閉合差計算中的導(dǎo)線長度采用兩次施測導(dǎo)線之和。井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線水平角觀測，所采用的儀器、觀測方法、導(dǎo)線級別和作業(yè)要求應(yīng)符合表5.3規(guī)定 表5.3 經(jīng)緯儀導(dǎo)線水平角觀測限差要求導(dǎo)線類別使用儀器觀測方法邊長15m對中次數(shù)、測回數(shù)邊長1530m對中次數(shù)、測回數(shù)邊長30m對中次數(shù)、測回數(shù)7DJ2測回法33221215DJ6測回法或復(fù)測法22121230DJ6測回法或復(fù)測法111111注：1.如不

25、用表三所列的儀器,可根據(jù)儀器級別和測角精度要求適當(dāng)增減測回數(shù)；2.由一個測回轉(zhuǎn)到下一個測回觀測前,應(yīng)將度盤位置變換180°/n(n為測回數(shù))；3.多次對中時,每次對中測一個測回,若用固定在基座上的光學(xué)對中器進(jìn)行點上對中,每次對中應(yīng)將其基座旋轉(zhuǎn)360°/n。在傾角小于30°的井巷中，經(jīng)緯儀導(dǎo)線水平角的觀測限差應(yīng)符合表5.4規(guī)定。表5.4 傾角小于30°的井巷中，經(jīng)緯儀導(dǎo)線水平角的觀測限差儀器級別同一測回中半測回互差檢驗角與最終角之差兩測回間互差兩次對中測回（復(fù)測）間互差DJ2 DJ620 40- 4012 3030 60 在傾角大于30°的井巷中

26、，各項限差可為表5.4中規(guī)定的1.5倍。 基本控制導(dǎo)線一般應(yīng)每隔300500m延長一次。采區(qū)控制導(dǎo)線應(yīng)隨巷道掘進(jìn)每30100m延長一次。在延長經(jīng)緯儀導(dǎo)線之前，必須對上次所測量的最后一個水平角按相應(yīng)的測角精度進(jìn)行檢查，兩次觀測水平角的不符值不得超過下列規(guī)定：7 導(dǎo)線 2015導(dǎo)線 4030導(dǎo)線 80基本控制導(dǎo)線的邊長小于15m時，兩次觀測水平角的不符值可適當(dāng)放寬，但不得超過上列限差的1.5倍。如不符合上述要求，應(yīng)繼續(xù)向后檢查，直至符合后，方可由此向前延長導(dǎo)線。為避免用錯測點，邊長也應(yīng)檢查。 井下高程控制測量，有兩種形式。在傾角小于8°的巷道中用水準(zhǔn)測量，在巷道大于8°的巷道中

27、用三角高程測量。三角高程測量，通常是和經(jīng)緯儀導(dǎo)線測量同時進(jìn)行。井下水準(zhǔn)測量分為兩級。級水準(zhǔn)路線由井底車場的已知水準(zhǔn)點開始，沿著水平運輸大巷向井田邊界敷設(shè)。級水準(zhǔn)測量精度較低，在級水準(zhǔn)導(dǎo)線基礎(chǔ)上敷設(shè)，主要是為了滿足礦井的日常生產(chǎn)需要。如：檢查巷道掘進(jìn)和運輸線路的坡度，測繪巷道底板和運輸線路的縱斷面圖，以及測定臨時水準(zhǔn)點的高程。級水準(zhǔn)點敷設(shè)在采區(qū)次要巷道內(nèi)，一般均在兩個級水準(zhǔn)點成附合導(dǎo)線形式。此外，級水準(zhǔn)點也可以作為小型礦井的首級控制。（二）貫通測量由一個巷道按設(shè)計要求掘進(jìn)到一定地點與另一巷道相通叫做巷道的貫通。按巷道性質(zhì)與特點分，有平巷貫通、斜巷貫通和豎直貫通三種；按掘進(jìn)方向又分為相向貫通和同向

28、貫通二種。貫通測量工作步驟，大致可分為：（1）根據(jù)貫通測量的允許偏差，選擇合理的測量方案。對重要貫通需編制貫通測量設(shè)計書，進(jìn)行誤差預(yù)計，說明采用的測量儀器和方法。（2）依所選定的測量方案進(jìn)行實測和計算。每一環(huán)節(jié)均須有可靠的檢核。在實測過程中應(yīng)評定實測精度，若發(fā)現(xiàn)低于設(shè)計時的要求，應(yīng)根據(jù)具體情況采取相應(yīng)措施；（3）貫通前巷道幾何要素的計算和標(biāo)定；（4）進(jìn)行經(jīng)常性的巷道掘進(jìn)檢查。在重要貫通工程施工過程中，應(yīng)有不小于1：2000比例尺的貫通工程進(jìn)度圖，及時填繪工程進(jìn)度。當(dāng)兩工作面在巖巷中相距2030米，煤巷中剩3040米（快速掘進(jìn)應(yīng)于貫通前2天）時，測量人員應(yīng)以書面通知礦井技術(shù)負(fù)責(zé)人、安監(jiān)和施工等有

29、關(guān)部門。貫通后應(yīng)立即實測貫通偏差值，并連測兩端導(dǎo)線，計算各項閉合差，進(jìn)行總結(jié)分析。貫通測量工作中還應(yīng)當(dāng)遵循下列原則：（1）要在確定測量方案和測量方法時，保證貫通所必需的精度，既不能因精度過低而使巷道不能正確貫通，也不能因盲目追求過高精度而增加測量工作的工作量和成本。（2）對所完成的每一步測量工作都應(yīng)當(dāng)有客觀獨立的檢查校核，尤其是要杜絕粗差。貫通測量中不同類型巷道貫通的允許偏差值如下：表5.5 不同類型巷道貫通的允許偏差值貫通種類貫通巷道名稱在貫通面上的允許偏差（m）兩中線之間兩腰線之間第一種第二種第三種第四種第五種沿導(dǎo)向?qū)娱_鑿的水平巷道沿導(dǎo)向?qū)娱_鑿的傾斜巷道同一礦井中開鑿的傾斜巷道或水平巷道在

30、兩礦井中開鑿的傾斜巷道或水平巷道用小斷面開鑿的立井井筒-0.30.30.50.50.2-0.20.2-在貫通測量工作中，還應(yīng)注意以下問題:（1）導(dǎo)線通過傾斜巷道時，經(jīng)緯儀豎軸的傾斜改正問題；（2）導(dǎo)線邊長歸化到投影水準(zhǔn)面的改正和投影到高斯克呂格平面的改正問題。（三）工程放樣工程施工放樣測量是將設(shè)計圖紙上的各種設(shè)計建筑物，根據(jù)測量控制點，標(biāo)設(shè)于實地，供作業(yè)人員按設(shè)計意圖施工。井下施工測量的任務(wù)就是根據(jù)設(shè)計圖紙的要求，正確地標(biāo)設(shè)和測繪巷道間的相互位置關(guān)系，隨時進(jìn)行檢查和糾正：（1）標(biāo)設(shè)巷道開切地點、平面方向和坡度，俗稱中腰線；（2）在掘進(jìn)過程中隨時進(jìn)行測量檢查，發(fā)現(xiàn)錯誤和不符合設(shè)計要求應(yīng)及時糾正，

31、并定期填繪于圖上；（3）定期檢查巷道掘進(jìn)質(zhì)量和驗收進(jìn)度及回采工作面的位置，以便計算產(chǎn)量和掌握儲量變動情況。工程放樣步驟如下：（1）在施工前，應(yīng)對設(shè)計圖紙進(jìn)行全面了解和核對建筑的幾何關(guān)系，驗算各種尺寸和數(shù)據(jù)，了解設(shè)計建筑物位置與現(xiàn)場情況是否符號，若有疑問應(yīng)及時向有關(guān)部門聯(lián)系解決；（2）對設(shè)計建筑物的現(xiàn)場范圍內(nèi)，了解原有測量控制點和成果的檢查，對所有儀器工具，進(jìn)行檢查和校正；（3）根據(jù)實地情況，選用適宜的儀器和工具，按照設(shè)計要求，將建筑物標(biāo)設(shè)下來。對井巷工程就是將巷道的開切位置、方向和坡度標(biāo)設(shè)出來；（4）在井下施工中，隨時延設(shè)中腰線，并負(fù)責(zé)檢查巷道施工質(zhì)量和進(jìn)度；（5）施工完畢后，進(jìn)行竣工驗收測量

32、。1.標(biāo)定巷道中線：為了指示巷道在水平面內(nèi)的方向，在一般巷道中給巷道中線，在主要運輸巷道中給軌道中線。巷道開切時，主要標(biāo)定開切點的位置，并初步給出掘進(jìn)方向。巷道開切后，最初標(biāo)定的中線點容易被破壞。當(dāng)巷 圖5-4 平巷中線標(biāo)定示意圖道掘進(jìn)69m后，應(yīng)用經(jīng)儀重新標(biāo)出一組中線點。每組點均不得少于三個，點間距不應(yīng)小于2m。標(biāo)定前，應(yīng)首先檢查開切點A是否因放炮而發(fā)生位移。如發(fā)現(xiàn)點A的位置有所變動時，應(yīng)重新標(biāo)定。（1）平巷中線標(biāo)定檢查點A位置無移動后，將經(jīng)緯儀安置在點A，用正、倒鏡兩個鏡位給出水平角。由于測量誤差的影響，正鏡時給出的2和倒鏡時給出的點2往往不重合。此時應(yīng)取2的中點2作為中線點。為了避免發(fā)生

33、錯誤，還應(yīng)測量水平角作為檢查。經(jīng)檢查無誤后，用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)點2，在此方向上再標(biāo)出一點1，A、1、2三點就組成了一組中線點。中線點固定在頂板上，掛下線繩指示巷道掘進(jìn)的方向。如圖5-4（2）曲線巷道中線標(biāo)定曲線巷道中線標(biāo)定的方法弦線法、切線支距法、和短弦線法三種，我們介紹弦線法進(jìn)行彎曲巷道標(biāo)定。弦線法可用全站儀或經(jīng)緯儀配合鋼尺放樣。弦線法的原理是將中線的曲線等分成若干份，也可非等分，如圖5-5所示。這樣曲線就被弦線代替，計算每段曲線對應(yīng)的弦長和弦線間轉(zhuǎn)角，然后測設(shè)弦線于實地。因 圖5-5 弦線法測設(shè)示意圖弦線非中線，所以在施工時應(yīng)繪制大樣圖，大樣圖表示弦線兩側(cè)巷道開掘的尺寸。大樣圖的比例尺一般為1:

34、100或1:50。1）計算測設(shè)要素根據(jù)曲線半徑R和巷道上寬之半S，估算合理弦線長，也可在大樣圖上確定合理的 弦線長度。在確定合理的弦線長度基礎(chǔ)上，計算測設(shè)要素。據(jù)上圖，曲線位于A、B點，半徑為R，中心角為，采用等分中心角弦線法計算測設(shè)要素。若將中心角分成n等分，測設(shè)方向為由A向B，以左角測設(shè)各弦，測設(shè)要素包括各弦線長和各點處轉(zhuǎn)角。各弦線長為曲線起、止點A、B處的轉(zhuǎn)向角為中間各弦交點處的轉(zhuǎn)向角為當(dāng)測設(shè)方向為由B向A，此時弦長仍為上弦線長公式，各點出轉(zhuǎn)角均小于180°。曲線起點、終點和中間各個點轉(zhuǎn)向角為：2）實地測設(shè)計算完測設(shè)要素后，實地測設(shè)采用反向延長線法測設(shè)，由于巷道未開掘，巷道的指

35、示方向可用反向延長線標(biāo)定，各點轉(zhuǎn)向角為上述計算所得。 2.標(biāo)定巷道腰線：為了控制掘進(jìn)巷道的坡度，需要標(biāo)設(shè)腰線。腰線點標(biāo)設(shè)在巷道的兩幫，通常高于底板或軌面1米。腰線點要成組設(shè)置，每組23個點，每隔3040m設(shè)置一組。（1）平巷腰線的標(biāo)定 在平巷中，需要用水準(zhǔn)儀標(biāo)設(shè)腰線點。如圖5-6所示，設(shè)點A為已知腰線點，點B為將要標(biāo)設(shè)的腰線點。A、B點間的高差為：式中 LA、B之間的水平距離，可用皮尺量得； i巷道的設(shè)計坡度。 實地標(biāo)設(shè)時，首先，在A、B點的中間安置水準(zhǔn)儀，丈量A、B間的平距，按上式計算出 然后，后視點A處的水準(zhǔn)尺（或小鋼尺），讀取讀數(shù)為a，在前視點B處，用小鋼尺由水準(zhǔn)儀視線向下或向上量取垂距

36、b。 圖5-6 平巷中腰線標(biāo)定上式中的a的正、負(fù)號和水準(zhǔn)測量時相同，即當(dāng)水準(zhǔn)視線在點的上面時，取正號，反之，取負(fù)號。按上式算出的b值，若為負(fù)值時，由視線向下量??；若為正值時由視線向上量取。在平巷中，除可用水準(zhǔn)儀給腰線外，還可以用半圓儀或連通管給腰線。兩者也都是先給出一條水平線，然后，巷道的坡度給出腰線。半圓儀只能用于次要巷道中。（2）斜巷腰線的標(biāo)定 在傾角大于5°的主要巷道中，應(yīng)用經(jīng)緯儀標(biāo)定腰線。用經(jīng)緯儀給出腰線的方法很多，下面介紹比較常用的偽傾角標(biāo)定腰線的方法。用偽傾角法標(biāo)定腰線的情況，如圖5-7，其步驟如下： 將經(jīng)緯儀安在中線點3的下面，后視前一組中線點6，使水平度盤為零，轉(zhuǎn)動照

37、準(zhǔn)部瞄準(zhǔn)前一組腰線點4，測得水平角。1）根據(jù)所測之水平角和巷道設(shè)計傾角，算出偽傾角i； 2）將豎直度盤讀數(shù)對準(zhǔn)偽傾角i，望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)6點處，在幫上 圖5-7 偽傾角法測設(shè)腰線作出一記號，用小鋼尺丈量記號到腰線點v垂距b； 3）轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡，瞄準(zhǔn)欲標(biāo)設(shè)腰線點處的中線點C，讀水度盤讀數(shù)，再瞄準(zhǔn)欲標(biāo)設(shè)的腰線點處這樣可測得角；4）根據(jù)角和巷道設(shè)計傾角，可算出偽傾角i；5）將豎盤對準(zhǔn)2后，用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)點2處的幫上，并作出記號，由此記號起，量取b值，即可得到腰線點2，同法，可標(biāo)設(shè)出其他腰線點。用偽傾角法標(biāo)設(shè)腰線點，可和標(biāo)設(shè)中線點同時進(jìn)行。此法操作簡單，精度可靠，是常用的一種方法。由于臨時計算偽傾角較麻煩，可根

38、據(jù)巷道的設(shè)計傾角，事先制作求偽傾角的數(shù)表。標(biāo)定時，以所測水平角為引數(shù)，從表中直接查出偽傾角。思考題：1.基本控制導(dǎo)線應(yīng)沿礦井哪些巷道敷設(shè)？采區(qū)控制導(dǎo)線應(yīng)哪些巷道敷設(shè)？2.7級導(dǎo)線測量中邊長分別為15米以下、1530米、30米以上時儀器對中、測回數(shù)如何規(guī)定的？3.如何進(jìn)行傾斜巷道腰線標(biāo)定？六、地形測量、地表移動觀測（一）地形測量地形測量就是應(yīng)用測量技術(shù)，將各種地面建筑、地物（房屋、公路、河流、耕地等）和地貌（地面高低起伏、傾斜彎曲等形態(tài)）采集成坐標(biāo)數(shù)據(jù)，按照規(guī)定的符號將上述內(nèi)容繪制成平面圖，稱為地形圖。測繪地形圖需注意遵循的原則：從整體到局部、由高級到低級、先控制后碎部。工作程序：第一步建立控制

39、網(wǎng)，稱為控制測量（包括平面控制和高程控制）；第二步以控制網(wǎng)為基礎(chǔ)的碎部測量，即測定特征點的位置，稱為地形測繪。在采集地形地物點坐標(biāo)上應(yīng)注意考慮等高線的特性，以合理采集點位：同一等高線上的各點，地面高程必相等。等高線是閉和曲線，不能中斷。任何等高線不能分為兩根，不同高程的兩根等高線不能相交或者合并成一根。等高線通過山脊和山谷時，應(yīng)與山脊線和山谷線成正交。表示山谷的等高線應(yīng)凸向高處，表示山脊的等高線應(yīng)凸向低處。等高線通過河流時不能一穿而過，而應(yīng)在將近河岸時逐漸轉(zhuǎn)向上游，交于河岸線上中斷，然后從彼岸起轉(zhuǎn)向下游，并保持與河岸成正交。等高線越密表示地面坡度越陡，等高線越稀表示地面坡度越緩，等高線間的平距

40、相等表示地面為等坡度。（二）巖移觀測 煤層開采后，其上覆巖層與底板巖層的應(yīng)力平衡狀態(tài)遭到破壞，從而發(fā)生移動、變形和破壞。這一過程和現(xiàn)象稱為巖層移動。隨著采空區(qū)面積擴(kuò)大，巖層移動的范圍也相應(yīng)地增大。當(dāng)采空區(qū)面積擴(kuò)大到一定范圍時，巖層移動發(fā)展到地表，使地表產(chǎn)生移動和變形。這一過程和現(xiàn)象稱為地表移動。地表移動觀測的基本內(nèi)容是：在采動過程中，定期地、重復(fù)地、測定觀測線上各觀測點在不同時期內(nèi)空間位置的變化，用以求取反映地表移動與變形的特征和程度的系數(shù)-移動參數(shù)，為各類保護(hù)煤柱留設(shè)、采區(qū)工作面布局提供必要的科學(xué)依據(jù)。地表移動觀測站的觀測工作可分為：觀測站的連接測量、全面測量、單獨進(jìn)行的水準(zhǔn)測量，地表破壞的

41、測定和編錄。思考題：地形測量的任務(wù)是什么？七、礦圖為了解決采礦工程中地面與井下、巷道與巷道、煤層與巷道之間的空間幾何問題，根據(jù)測量成果繪制地形圖、采掘工程圖、井上、下對照圖等一系列的圖紙，這些圖紙統(tǒng)稱為礦圖。（一）一個生產(chǎn)礦井必須具備的主要礦圖（1） 井田區(qū)域地形圖，比例尺為1：2000或1：5000。（2） 工業(yè)廣場平面圖，比例尺為1：500或1：1000。（3） 井底車場平面圖，比例尺為1：200或1：500。（4） 采掘工程平面圖，比例尺為1：1000或1：2000。（5） 主要巷道平面圖，比例尺為1：1000或1：2000。（6） 井上下對照圖，比例尺為1：1000或1：2000。（7

42、） 井筒斷面圖，比例尺為1：200或1：500。（8） 主要保護(hù)煤柱圖，比例尺為1：1000或1：2000。（二）采掘工程平面繪制的主要內(nèi)容（1）井田技術(shù)邊界，保安煤柱及其它邊界線，注明名稱和批準(zhǔn)文號；（2）本煤層以及與開采本煤層有關(guān)的巷道（主要巷道應(yīng)注明名稱和月末工作面位置，斜巷應(yīng)注記傾向和傾角，巷道交叉口、變坡以及平巷特征點，在圖上每隔50100mm應(yīng)注記軌面或底板高程）；（3）回采工作面及采空區(qū)，注記工作面月末位置、平均采厚、煤層傾角、開采方法、開采年度和煤層小柱狀；丟煤區(qū)應(yīng)注明丟煤原因和煤量；注銷區(qū)應(yīng)注明批準(zhǔn)文號和煤量；（4）永久導(dǎo)線點和水準(zhǔn)點，注明點號和高程；臨時點根據(jù)需要注記；（5

43、）鉆孔、勘探線、煤層露頭線、風(fēng)化帶、煤層變薄區(qū)、尖滅區(qū)、陷落柱和火成巖侵入?yún)^(qū)、煤厚點、煤樣點以及實測的主要地質(zhì)構(gòu)造；（6）發(fā)火區(qū)、積水區(qū)、煤及瓦斯突出區(qū)、冒流砂區(qū)等，應(yīng)注明發(fā)生時間等有關(guān)情況；（7）井田邊界外100mm以內(nèi)的鄰礦采掘工程和地質(zhì)情況，井田范圍內(nèi)的小煤窯及其開采范圍；（8）根據(jù)圖面允許和實際要求，還可加繪煤層底板等高線、地面重要工業(yè)建筑、居民區(qū)、鐵路、重要公路、大的河流、湖泊等。（三）采掘工程平面圖繪制的步驟（1）根據(jù)井下導(dǎo)線測量成果，展繪導(dǎo)線點；（2）根據(jù)巷道碎部測量資料，繪出各種巷道和硐室的輪廓；（3）根據(jù)采區(qū)測量資料，繪出采區(qū)各巷道和回采工作面的位置，并注明回采時間、煤層傾角

44、和厚度；（4）根據(jù)地質(zhì)資料在圖上填上各種地質(zhì)要素；（5）注記巷道名稱、導(dǎo)線點號和高程。思考題：采掘工程平面圖上對高程注記有何要求？第二節(jié) 礦用測量儀器設(shè)備的結(jié)構(gòu)、性能及工作原理隨著測量技術(shù)的發(fā)展，礦山測量儀器由傳統(tǒng)的光學(xué)儀器轉(zhuǎn)向電子儀器，如電子經(jīng)緯儀（全站儀）、電子水準(zhǔn)儀、GPS等現(xiàn)代化設(shè)備。礦山常用測量儀器的構(gòu)造及性能介紹如下：一、水準(zhǔn)儀的構(gòu)造、性能及工作原理（一）水準(zhǔn)儀的構(gòu)造及性能水準(zhǔn)儀的代號為Dsi，為“大地”、“水準(zhǔn)儀”的漢語拼音的縮寫，下標(biāo)i代表每千米水準(zhǔn)測量的全中誤差，按精度水準(zhǔn)儀可分為DS05、DS1、DS3、DS10等幾個等級。礦用水準(zhǔn)儀一般為DS3級水準(zhǔn)儀。下面介紹DS3水準(zhǔn)

45、儀的結(jié)構(gòu):（1）基座 基座上有三個腳螺旋，其作用是整平儀器，粗略整平以基座上的圓水準(zhǔn)器氣泡居中為標(biāo)志，整平后水準(zhǔn)氣泡應(yīng)居中；基座底板中心有連接螺旋孔，用于儀器安置時與三腳架上的連接螺絲配合固緊儀器。（2）照準(zhǔn)部 照準(zhǔn)部由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器和控制螺旋等組成，能繞水準(zhǔn)儀的豎軸在水平面內(nèi)作全園旋轉(zhuǎn)。（3）望遠(yuǎn)鏡：作用是照準(zhǔn)和提供一條水平線（視準(zhǔn)軸）在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)，構(gòu)造與前述經(jīng)緯儀上的望遠(yuǎn)鏡基本相同。（4）水準(zhǔn)器：照準(zhǔn)部上有兩個水準(zhǔn)器。一個是圓水準(zhǔn)器，其水準(zhǔn)管軸與豎軸平行，水準(zhǔn)器的格值為8，精度較低，用于粗略整平。另一個是管水準(zhǔn)器（又稱水準(zhǔn)管），其軸與視準(zhǔn)軸平行，管水準(zhǔn)器的精度高，格值為20/2mm，用于

46、視準(zhǔn)軸精密置平，為了提高目估水準(zhǔn)管氣泡居中的精度，在水準(zhǔn)管的上方有符合棱鏡，其作用是將氣泡兩端的影響轉(zhuǎn)到望遠(yuǎn)鏡旁的水準(zhǔn)管氣泡觀察鏡中，當(dāng)氣泡兩端的像符合成一個圓弧時，表示氣泡居中。這種配置有棱鏡的系統(tǒng)的水準(zhǔn)器通常稱為符合水準(zhǔn)器，（5）控制螺旋：控制螺旋有制動螺旋，使照準(zhǔn)部固定；有水平微動螺旋，用于精確瞄準(zhǔn)；有微傾螺旋，使水準(zhǔn)器和望遠(yuǎn)鏡作微量仰俯，用于精確整平。水準(zhǔn)測量儀器除水準(zhǔn)儀外，還配有水準(zhǔn)尺和尺墊。水準(zhǔn)尺按精度高低可分為精密水準(zhǔn)尺和普通水準(zhǔn)尺。精密水準(zhǔn)尺用鎳鐵合金做成帶狀，長3m，固定在木質(zhì)尺身槽內(nèi)。在尺帶上有左右兩排線狀分劃，分別為基本分劃和輔助分劃，格值為1cm。這種水準(zhǔn)尺配合精密水準(zhǔn)

47、儀使用。普通水準(zhǔn)尺用木料、鋁材和玻璃制成，尺長多為3m，且為雙面刻劃的直尺，分劃形態(tài)為格值1cm的帶色區(qū)格，也稱為格式水準(zhǔn)尺。尺面每隔1cm印刷有黑白或紅白的相間的分劃，每分米處注有數(shù)字，數(shù)字有正寫的和倒寫的兩種，分別與水準(zhǔn)儀的正向望遠(yuǎn)鏡或倒像望遠(yuǎn)鏡相配合。雙面水準(zhǔn)尺的一面為黑白分劃，稱為“黑面尺”，黑面尺為主尺；另一面為紅白分劃，稱為“白面尺”，紅面為輔助尺。黑面尺的尺端從零開始注記讀數(shù)，對一對水準(zhǔn)尺而言，兩尺的紅面尺底端分別從常數(shù)4687mm和4787mm開始，兩尺底端的注記基數(shù)為0.1m。水準(zhǔn)測量中有許多地方需要設(shè)置轉(zhuǎn)點（中間點），為防止觀測過程中尺子下沉而影響讀數(shù)的準(zhǔn)確性，應(yīng)在轉(zhuǎn)點處放

48、一尺墊。尺墊一般由平面分為三角形的鑄鐵制成，下面有三個尖角，便于踩入土中，使之穩(wěn)定。上面有一突起的半球形小包，立水準(zhǔn)尺于球頂，尺底部僅接觸球頂最高的一點，當(dāng)水準(zhǔn)尺轉(zhuǎn)動方向時，尺底的高程不會改變。（二）水準(zhǔn)儀的工作原理水準(zhǔn)儀可以根據(jù)其提供的一條水平視線與其配合使用的水準(zhǔn)尺，通過觀測水平線在水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)值來測定兩點間的高程之差高差，在測定了兩點的高差后，若其中的一點的高程是已知的，則另一點的高程可由已知點的高程加上兩點間的高差求得。圖中A點的高程HA已知，求待定點B的高程HB，在A、B兩點中間安置一臺水準(zhǔn)儀，A、B兩點上分別豎立水準(zhǔn)尺，若水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡的水平視線在A點的水準(zhǔn)尺上讀數(shù)a，在B點水準(zhǔn)尺

49、上的讀數(shù)為b，則A、B兩點的高差為： 而B點的高程為：圖5-10 水準(zhǔn)測量示意圖這里高差用hAB表示，其含義是由A到B的高差，若寫成hBA則指從B到A的高差，理論上兩高差絕對值相等符號相反。若水準(zhǔn)測量是從A點到B點進(jìn)行的，則稱A點為后視點，其水準(zhǔn)尺讀數(shù)為后視讀數(shù)，稱B點前視點。而兩點間的高差為：后視讀數(shù)-前視讀數(shù)。如果后視讀數(shù)大于前視讀數(shù)則高差為正，表示B點比A點高；反之，高差為負(fù)，表示B點比A點低。二、經(jīng)緯儀（全站儀）的構(gòu)造、性能及工作原理（一）經(jīng)緯儀（全站儀）的構(gòu)造及性能1. DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀組成部分主要有基座、照準(zhǔn)部、度盤部分及水準(zhǔn)器組成。圖5-8 J6光學(xué)經(jīng)緯儀構(gòu)造1、

50、望遠(yuǎn)鏡制動螺旋； 2、望遠(yuǎn)鏡微動螺旋； 3、物鏡；4、物鏡調(diào)焦螺旋；5、目鏡；6、目鏡調(diào)焦螺旋；7、光學(xué)瞄準(zhǔn)器；8、度盤讀數(shù)顯微鏡；9、度盤讀數(shù)顯微鏡調(diào)焦螺旋；10、照準(zhǔn)部管水準(zhǔn)器；11、光學(xué)對中器；12、度盤照明反光鏡；13、豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器；14、豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器觀察反射鏡；15、豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器微動螺旋；16、水平方向制動螺旋；17、水平方向微動螺旋；18、水平度盤變換螺旋與保護(hù)卡；19、基座圓水準(zhǔn)器；20、基座；21、軸套固定螺旋；22、腳螺旋（1）基座部分基座上有三個腳螺旋，其作用是整平儀器，粗略整平以基座上的圓水準(zhǔn)器氣泡居中為標(biāo)志，精確整平用照準(zhǔn)部上的水準(zhǔn)管進(jìn)行，精確整平后水準(zhǔn)管氣

51、泡應(yīng)居中；基座底板中心有連接螺旋孔，用于儀器安置時與三腳架上的連接螺絲配合固緊儀器。（2）照準(zhǔn)部照準(zhǔn)部部分的部件有水準(zhǔn)管、光學(xué)對點器、支架、橫軸、豎直度盤、望遠(yuǎn)鏡、度盤讀數(shù)系統(tǒng)觀測窗等。照準(zhǔn)部繞縱軸水平旋轉(zhuǎn)，瞄準(zhǔn)目標(biāo)時的制動、微動由水平制動螺旋和水平微動螺旋來控制。望遠(yuǎn)鏡繞橫軸旋轉(zhuǎn)，瞄準(zhǔn)目標(biāo)時，由豎直制動和微動螺旋控制。（3）度盤部分DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的度盤有水平度盤和垂直度盤，均由光學(xué)玻璃制成。水平度盤安裝在縱軸軸套外圍，未與縱軸固連，故不隨照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)動，但是可通過水平度盤位置變換輪使其轉(zhuǎn)動。垂直度盤與橫軸固連，以橫軸為中心隨著望遠(yuǎn)鏡一起在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。（4）水準(zhǔn)器光學(xué)經(jīng)緯儀上有23個水準(zhǔn)器（

52、當(dāng)采用自動歸零補(bǔ)償代替豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)器時有兩個），其作用是使處于工作狀態(tài)的經(jīng)緯儀垂直度盤的指標(biāo)線位于正確的位置，光學(xué)經(jīng)緯儀使用的水準(zhǔn)器從物理結(jié)構(gòu)分為管水準(zhǔn)器和圓水準(zhǔn)器兩種。2.全站儀全站儀是一種集激光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測量儀器，是集水平角、垂直角、距離（斜距、平距）、高差測量功能于一體的測繪儀器系統(tǒng)。因其一次安置儀器可完成該測站上的全部工作，所以稱之為全站儀。同光學(xué)經(jīng)緯儀相比，全站儀增加了許多特殊部件，因而使得全站儀具有比其他測角、測距儀更多的功能，使用也更方便，圖5-9所示。為此，在很多礦井中得到了普遍的應(yīng)用。圖5-9 電子經(jīng)緯儀（全站儀）結(jié)構(gòu)圖1.提手；2.提手固定裝置；3.電池；4.電

53、池卸載按鈕；5.目鏡；6.物鏡調(diào)焦螺旋；7. 目鏡絲調(diào)焦螺旋；8.光學(xué)瞄準(zhǔn)器；9.豎直制動螺旋；10.豎直微調(diào)螺旋；11.豎直度盤制動；12.照準(zhǔn)部管水準(zhǔn)器；13.管水準(zhǔn)器調(diào)節(jié)；14.水平制動螺旋；15.水平微調(diào)螺旋；16.對點器物鏡調(diào)焦螺旋；17.對點器目鏡調(diào)焦螺旋；18.顯示屏；19.開機(jī)按鈕；20.鍵盤；21.圓水準(zhǔn)器；22.基座制動鎖扣。（1）同軸望遠(yuǎn)鏡全站儀的望遠(yuǎn)鏡實現(xiàn)了視準(zhǔn)軸、測距光波的發(fā)射、接收光軸同軸化。同軸性使得望遠(yuǎn)鏡一次瞄準(zhǔn)即可實現(xiàn)同時測定水平角、垂直角和斜距等全部基本測量要素的測定功能。加之全站儀強(qiáng)大、便捷的數(shù)據(jù)處理功能，使全站儀使用極其方便。（2）雙軸自動補(bǔ)償全站儀特有

54、的雙軸（或單軸）傾斜自動補(bǔ)償系統(tǒng)，可對縱軸的傾斜進(jìn)行監(jiān)測，并在讀盤讀數(shù)中對因縱軸傾斜造成的測角誤差自動加以改正。（3）鍵盤鍵盤是全站儀在測量時輸入操作指令或數(shù)據(jù)的硬件，全站型儀器的鍵盤和顯示屏均為雙面式，便于正、倒鏡作業(yè)時操作。鍵盤上的鍵有硬件和軟件，硬件一般有13個功能；軟件鍵是與屏幕顯示的功能菜單或子菜單相配合的鍵，同一軟件鍵在軟件在功能菜單下有不同的功能。（4）存儲器全站儀存儲器的作用是將實時采集的測量數(shù)據(jù)存儲起來，再根據(jù)需要傳送到計算機(jī)或其他設(shè)備中，提供進(jìn)一步處理或利用，全站儀的存儲器有內(nèi)存儲器和存儲卡兩種。（5）通訊接口全站儀可以通過BS-232C通訊接口和通訊電纜將內(nèi)存中存儲數(shù)據(jù)輸

55、入計算機(jī)，或?qū)⒂嬎銠C(jī)的數(shù)據(jù)和信息經(jīng)通訊電纜傳輸給全站儀，實現(xiàn)雙向通信，還可以通過接口和通訊電纜，在全站儀或計算機(jī)的鍵盤相互進(jìn)行操作。全站儀的主要性能指標(biāo)：測角精度2、5角度最小顯示1、水平度盤可在任何位置置零、垂直度盤指標(biāo)差自動補(bǔ)償、豎軸微傾自動測量和顯示、數(shù)據(jù)自動傳輸。（二）經(jīng)緯儀（全站儀）的工作原理1水平角測量原理 圖5-11 水平角示意圖測量中所要觀測的水平角，是AOC在水平面上的投影，即A1B1C1。A1B1C1是由通過OA與OC的兩豎面所形成的兩面角。此兩面角在兩豎面交線上任意一點可進(jìn)行量測，如圖5-11。設(shè)想在豎線0B1上的O點放置一個按順時針注記的全圓量角器(稱為度盤)，使其中心正好在0B1豎線上，并成水平位置。從OA豎面與