礦山測(cè)量學(xué)課程設(shè)計(jì)

1、礦山測(cè)量課程設(shè)計(jì)報(bào)告姓名班級(jí)：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師:2012年6月20日目錄、課程設(shè)計(jì)概述 11.1設(shè)計(jì)目的 11.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 11.3編制依據(jù) 11.4坐標(biāo)系統(tǒng) 1二、礦井平面聯(lián)系測(cè)量 12.1兩井定向方案 22.1.1 技術(shù)規(guī)范及限差要求 22.1.2 測(cè)量方案 32.1.3 投點(diǎn)、連接 42.1.4 工作組織與安全措施 42.2.2 陀螺經(jīng)緯儀定向步驟 72.2.3 組織工作與注意事項(xiàng) 72.2.3 陀螺經(jīng)緯儀定向誤差分析 82.3兩種方案的比較 82.3.1 兩井定向精度估計(jì) 82.3.2 陀螺定向精度估計(jì) 9三、井下平面控制測(cè)量 113.1井下導(dǎo)線的等級(jí)與布設(shè) 113.2導(dǎo)線布設(shè)系統(tǒng) 11

2、3.3精度估算 133.3.1 基本控制精度估算 133.3.2 采區(qū)控制精度估算 14四、高程聯(lián)系測(cè)量 144.1 高程導(dǎo)入方法 144.1.1 鋼尺導(dǎo)入高程 144.1.2 鋼絲導(dǎo)入高程 154.1.3 光電測(cè)距儀導(dǎo)入高程 164.2精度估算 17五、井下高程控制測(cè)量 175.1 地面水準(zhǔn)測(cè)量 175.1.1 地面水準(zhǔn)布設(shè)方案 185.1.2 地面水準(zhǔn)精度估算 185.2井下水準(zhǔn)控制網(wǎng)設(shè)計(jì) 205.2.1 井下水準(zhǔn)布設(shè)方案 205.3 井下三角高程設(shè)計(jì) 225.3.1 布設(shè)方案 22精度估算 22六、經(jīng)驗(yàn)與收獲 23、課程設(shè)計(jì)概述1.1設(shè)計(jì)目的礦山測(cè)量課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完礦山測(cè)量學(xué)課程和完成礦

3、山測(cè)量教學(xué)實(shí)驗(yàn)之后進(jìn)行的，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行測(cè)繪 高級(jí)工程人才基本訓(xùn)練的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。其目的在于通過(guò)對(duì)某礦井的主要礦山測(cè)量工作的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生 獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力及其創(chuàng)新能力。為了通過(guò)模擬實(shí)踐更好的理解課本知識(shí)，更真實(shí)的了解礦 山測(cè)量工作，環(huán)境與測(cè)繪學(xué)院在2012年5月組織09屆學(xué)生進(jìn)行為期一周的礦山測(cè)量課程設(shè)計(jì)，讓學(xué)生將學(xué)過(guò)的知識(shí)有效的復(fù)習(xí)并形成體系。1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容(1) 礦井平面聯(lián)系測(cè)量(2) 井下平面控制測(cè)量(3) 高程聯(lián)系測(cè)量(4) 井下高程控制測(cè)量1.3編制依據(jù)(1)煤礦安全規(guī)程煤礦測(cè)量規(guī)程全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范(GB/18314-2009)DZS3水準(zhǔn)儀使用說(shuō)明書(北京

4、博飛)；Leica TC1500用戶手冊(cè)(瑞士徠卡)；測(cè)繪產(chǎn)品檢查驗(yàn)收規(guī)定，CH 1002 - 95。測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，CH 1003- 95。1.4坐標(biāo)系統(tǒng)一個(gè)礦區(qū)應(yīng)采用統(tǒng)一的坐標(biāo)和高程系統(tǒng)。為了便于成果、成圖的相互利用，應(yīng)盡可能采用國(guó)家3o帶高斯平面坐標(biāo)系統(tǒng)。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(biāo)系統(tǒng)。礦區(qū)面積小2于50 km且無(wú)發(fā)展可能時(shí)，可采用獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)。礦區(qū)高程盡可能采用 1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，當(dāng)無(wú)此條件時(shí)，方可采用假定高程系統(tǒng)。、礦井平面聯(lián)系測(cè)量將地面平面坐標(biāo)系統(tǒng)傳遞到井下的測(cè)量稱平面聯(lián)系測(cè)量，簡(jiǎn)稱定向。礦井聯(lián)系測(cè)量的目的是使地面和 井下測(cè)量控制網(wǎng)采用同

5、一坐標(biāo)系統(tǒng)。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(duì)位置關(guān)系。 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(guān)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(wèn)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(diǎn)開 鑿小井或打鉆孔等等。聯(lián)系測(cè)量的任務(wù)在于確定：(1) 井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線起算邊的坐標(biāo)方位角；(2) 井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線起算點(diǎn)的平面坐標(biāo)x和y;(3) 井下水準(zhǔn)基點(diǎn)的高程 H。本設(shè)計(jì)采用兩井定向方案與陀螺經(jīng)緯儀定向兩種方案，并對(duì)其進(jìn)行了精度評(píng)定和比較。2.1兩井定向方案當(dāng)?shù)V區(qū)有兩個(gè)立井，且兩井之間在定向水平上有巷道

6、相通并能進(jìn)行測(cè)量時(shí)，就要采用兩井定向。兩井 定向時(shí)，由于兩垂球線間距離大大增加，因而由投點(diǎn)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(diǎn)。兩井定向示意圖圖兩井定向示意圖技術(shù)規(guī)范及限差要求表近井光電測(cè)距導(dǎo)線的布設(shè)與精度要求附(閉)合 導(dǎo)線長(zhǎng)度(km)一般邊長(zhǎng)(km)測(cè)距相對(duì)中誤差測(cè)角中誤差等 級(jí)三等導(dǎo)線15251/100000± 1.81/00000四等導(dǎo)線10121/100000± 2.51/40000一級(jí)導(dǎo)線50.51/30000± 51/20000二級(jí)導(dǎo)線30.251/20000± 101/10000煤礦測(cè)量規(guī)程規(guī)定，兩井兩次獨(dú)立定向所算得的

7、井下定向邊的方位角之差，不應(yīng)超過(guò)土1'。則一次定向的中誤差為M 0602'221.2若忽略投向誤差認(rèn)為井上、下連接誤差大致相同，則m上m下 = 21.2 , 2 = 152.1.2 測(cè)量方案本設(shè)計(jì)中，井上測(cè)設(shè)采用二級(jí)導(dǎo)線，從兩個(gè)給定已知點(diǎn)M N敷設(shè)導(dǎo)線，求得近井點(diǎn)的坐標(biāo)及方位角，設(shè)計(jì)圖見圖1-1 （綠色部分為井上導(dǎo)線）。圖1-1近井點(diǎn)測(cè)量設(shè)計(jì)圖本設(shè)計(jì)中，在井下定向水平，測(cè)設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線A-1-2-3-4-5-6-7-B，導(dǎo)線采用15"基本控制導(dǎo)線。導(dǎo)線布設(shè)圖見圖1-2 （藍(lán)色部分為井下導(dǎo)線）。圖1-2井下導(dǎo)線布設(shè)圖2.1.3 投點(diǎn)、連接投點(diǎn)： 在兩個(gè)立井中各懸掛一根垂球

8、線A和B。投點(diǎn)的方法與一井定向相同，只是每個(gè)井筒懸掛一根鋼絲，投點(diǎn)工作比一井定向簡(jiǎn)單，而且占用井筒時(shí)間短。指用錘線或激光束將地面點(diǎn)的位置通過(guò)立井傳遞 至定向水平的測(cè)量工序。包括單重穩(wěn)定投點(diǎn)、單重?cái)[動(dòng)投點(diǎn)和激光投點(diǎn)。本礦井筒400左右，不算太深，滴水不大，井筒氣流比較緩和，因此決定采用單重穩(wěn)定投點(diǎn)方式。 所需設(shè)備及要求：垂球：50-100kg ;鋼絲：0.5-2mm的高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼絲；單閘手搖絞車；導(dǎo)向滑輪：直徑不小于 150mm定點(diǎn)板；加蓋大水桶；小錘球。地面連接：地面連接的任務(wù)在于測(cè)定兩垂球的坐標(biāo)，再由坐標(biāo)算出兩垂球的方位角來(lái)。關(guān)于地面連接的方式，根據(jù)兩井筒相距的遠(yuǎn)近而有所不同。當(dāng)兩井

9、相距較近時(shí)，則可插入一個(gè)近井點(diǎn)，然后用導(dǎo)線連接，當(dāng)兩井相距較遠(yuǎn)時(shí)，則可在兩井筒附近各插入一個(gè)近井點(diǎn)來(lái)連接。如圖1所示。當(dāng)敷設(shè)導(dǎo)線時(shí)，應(yīng)該使導(dǎo)線具有最短的長(zhǎng)度并盡可能沿兩垂球連線的方向延伸 可按照設(shè)立近井點(diǎn)的要求進(jìn)行測(cè)量，但在定向之前井下連接：在定向水平上，一般可用井下7 況下，和地面連接導(dǎo)線一樣盡可能沿兩垂球方向敷設(shè) 精度預(yù)計(jì)。如果井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線起始邊的方位角中誤差，因?yàn)榇藭r(shí)量邊誤差對(duì)聯(lián)線的方向不產(chǎn)生影響。一般應(yīng)根據(jù)一次定向測(cè)量中誤差不超過(guò)土20"的要求。經(jīng)緯儀導(dǎo)線將兩垂球線連接起來(lái)，在巷道形狀可能的情，并使其長(zhǎng)度最短。在選定了井上下連接方案后，應(yīng)進(jìn)行Mo不超過(guò)20"，方案

10、才能被采用。2.1.4 工作組織與安全措施工作組織的主要流程有:(1 )準(zhǔn)備工作選擇連接方案，做出技術(shù)設(shè)計(jì)；定向設(shè)備及用具準(zhǔn)備；檢查定向設(shè)備及檢驗(yàn)儀器；預(yù)先安裝某些投點(diǎn)設(shè)備和將所需用具設(shè)備等送至定向井口和井下；確定井上下負(fù)責(zé)人，同一負(fù)責(zé)指揮和聯(lián)絡(luò)工作。（2）制定地面的工作內(nèi)容及順序（3）制定定向水平上的工作內(nèi)容和順序（4 ）定向時(shí)的安全措施：定向過(guò)程中應(yīng)勸阻一切非定向工作人員在井筒附近停留；提升容器應(yīng)牢固停妥； 井蓋必須結(jié)實(shí)可靠地改好；對(duì)定向鋼絲必須事先仔細(xì)檢查，放提鋼絲時(shí)應(yīng)事先通知井下，只有當(dāng)井下人員 撤離時(shí)才能開始；垂球未到井底，人員不得進(jìn)入井筒；鋼絲要均勻慢放。（5 ）定向后的技術(shù)總結(jié)：

11、包括定向測(cè)量的實(shí)際時(shí)間安排，實(shí)際參與定向的人員和分工；地面連測(cè)導(dǎo)線的計(jì) 算成果及精度；定向的內(nèi)業(yè)計(jì)算和精度評(píng)定；定向測(cè)量的綜合評(píng)述和總結(jié)。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理由于每個(gè)井筒內(nèi)只投一個(gè)點(diǎn)，不能直接推算井下導(dǎo)線邊的方位角。因此，首先采用假定坐標(biāo)系統(tǒng)，然 后經(jīng)過(guò)換算求得與地面坐標(biāo)系統(tǒng)一致的方位角。（1）根據(jù)地面導(dǎo)線計(jì)算 A、B點(diǎn)坐標(biāo)，通過(guò)坐標(biāo)反算原理求出兩錘球線連線在地面坐標(biāo)系統(tǒng)中的方位角、 邊長(zhǎng)；tan ab奘一yAXbXaSAByB目AXbXa(Xab) ( yAB)2y absinABCOS ABXAB（2 ）建立井下假定坐標(biāo)系統(tǒng)，計(jì)算在定向水平上兩錘球線連線的假定方位角、邊長(zhǎng)。通常為了計(jì)算方便, 假定

12、A-1邊為x '軸方向，與 A-1垂直方向?yàn)閥 '軸，A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，即A1 0 00 00x A 0y A 0I'計(jì)算井下連接導(dǎo)線各點(diǎn)假定坐標(biāo)，直至錘線B的假定坐標(biāo)XB和 yB。再通過(guò)反算公式計(jì)算ABT。的假定方位角及其邊長(zhǎng)：1tan abyB1yA1y b1x Bx Ax A1'y bSabyA11x B1x A1(x' ab) 2( yAB)2sinABCOSAB理論上講，2.2陀螺定向方案工作組織等設(shè)計(jì)應(yīng)包括選用儀器、選定地面和井下測(cè)定邊、觀測(cè)方法和限差、精度估計(jì)、坐標(biāo)傳遞、陀螺定向是運(yùn)用陀螺經(jīng)緯儀直接測(cè)定井下未知邊的方位角。它克服了運(yùn)用幾何定向

13、方法進(jìn)行聯(lián)系測(cè)量 時(shí)占用井筒時(shí)間長(zhǎng)、工作組織復(fù)雜等缺點(diǎn)，目前，已廣泛應(yīng)用于礦井聯(lián)系測(cè)量和控制井下導(dǎo)線方向誤差的 積累。本次陀螺定向所用陀螺經(jīng)緯儀為 JT15NO79563陀螺經(jīng)緯儀。陀螺經(jīng)緯儀定向基本原理T為陀螺方位角，0為坐標(biāo)方位角，A0為地理方位角。上圖中 為儀器常數(shù)，r為子午線收斂角,各個(gè)參數(shù)的關(guān)系如下：、=AAo 在地面已知邊上測(cè)定儀器常數(shù)求得儀器常數(shù)：=A0- T 在井下定向邊上測(cè)定陀螺方位角I在井下進(jìn)行陀螺定向，則定向邊的地理方位角A為：A= T + 。測(cè)量要求：測(cè)定定向邊陀螺方位角應(yīng)獨(dú)立進(jìn)行兩次，其互差應(yīng)小于40。 儀器上井后重新測(cè)定儀器常數(shù)儀器上井后，應(yīng)在已知邊上重新測(cè)定儀器常

14、數(shù)2 3次。前后兩次測(cè)定的 儀器常數(shù)，其中任意兩個(gè)儀器常數(shù)的互差應(yīng)小于40，然后求出儀器常數(shù)的最或是值。用白塞爾公式m 【vv】/（n 1）評(píng)定一次測(cè)定中誤差。 求算子午線收斂角地理方位角和坐標(biāo)方位角的關(guān)系為：A0 = 0 + 0子午線丫0的符號(hào)由安置經(jīng)緯儀的位置確定，在中央子午線以東為正，以西為負(fù)。 求算井下定向邊的坐標(biāo)方位角由上述公式可得出：= A0- T= 0+0- TI因此井下定向邊的坐標(biāo)方位角為：=A- = T +平-222 陀螺經(jīng)緯儀定向步驟本次測(cè)量運(yùn)用逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法第一步：在A點(diǎn)安置陀螺經(jīng)緯儀，嚴(yán)格整平對(duì)中，并以兩個(gè)鏡位觀測(cè)測(cè)線方向AB的方向值一一測(cè)前方向值ML。第二步：將經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)

15、軸大致對(duì)準(zhǔn)北方向（對(duì)于逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法要求偏離陀螺子午線方向不大于60'。第三步：測(cè)量懸掛帶零位值一一測(cè)前零位，同時(shí)用秒表測(cè)定陀螺擺動(dòng)周期。第四步：用逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法精確測(cè)定陀螺北方向值NFo啟動(dòng)陀螺馬達(dá)，緩慢下放靈敏部，使擺幅在 1° 3°范圍內(nèi)。調(diào)節(jié)水平微動(dòng)螺旋使光標(biāo)像與分劃板零刻度線 隨時(shí)保持重合，到達(dá)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)后，記下經(jīng)緯儀水平度盤讀數(shù)。連續(xù)記錄5個(gè)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)的讀數(shù)U 1、U 2、U3、U4、u5 ,并按下式計(jì)算Nt：第五步：進(jìn)行測(cè)后零位觀測(cè)，方法同測(cè)前零位觀測(cè)。第六步：再以兩個(gè)鏡位測(cè)定 AB邊的方向值一一測(cè)后方向值M2o第七步：計(jì)算Tab陀螺方位角:(T)M i M2 | AB陀

16、Nt于是可得井下定向邊坐標(biāo)方位角。2.2.3 組織工作與注意事項(xiàng) 必須在熟悉陀螺儀性能的基礎(chǔ)上，由具有一定操作經(jīng)驗(yàn)的人員來(lái)使用儀器。 在啟動(dòng)陀螺馬達(dá)達(dá)到額定之前和制動(dòng)陀螺馬達(dá)的過(guò)程中，陀螺靈敏部必須處于緊鎖狀態(tài)，防止懸掛帶和 導(dǎo)流絲受損傷。 在陀螺靈敏部處于緊鎖狀態(tài)、馬達(dá)又在處于高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，嚴(yán)禁搬動(dòng)和水平旋轉(zhuǎn)儀器。 在使用陀螺電源逆變器時(shí)，要注意接線的正確；使用外接電源時(shí)應(yīng)注意電壓、極性是否正確。在沒有負(fù) 載時(shí)，不得使用逆變器。 陀螺儀存放時(shí)，要裝入儀器箱內(nèi)，放入干燥劑，儀器要正確存放，不要倒置或躺臥。 儀器應(yīng)放在干燥，清潔，通風(fēng)良好處，切忌放到熱源附近。 儀器用車輛運(yùn)載時(shí)，要使用專用防震包裝

17、箱。 在野外觀測(cè)時(shí)，儀器要避免太陽(yáng)光直接照射。 目鏡或其他光學(xué)零件受污時(shí)，先用軟毛刷輕輕拭去灰塵，然后用鏡頭紙或軟絨布揩拭，一面?zhèn)鉂嵍群?表面涂層。223陀螺經(jīng)緯儀定向誤差分析按跟蹤逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法進(jìn)行陀螺定向時(shí)，主要誤差來(lái)源有: 經(jīng)緯儀測(cè)定方向的誤差； 上架式陀螺儀與經(jīng)緯儀的連接誤差； 懸掛帶零位變動(dòng)誤差； 靈敏部擺動(dòng)平衡位置的變動(dòng)誤差； 外界條件，如風(fēng)流、氣溫及震動(dòng)等因素的影響。2.3兩種方案的比較 兩井定向精度估計(jì)m上=m1、地面連接誤差起見，假定一坐標(biāo)系統(tǒng)：AB為y軸，垂直于 AB的方向線為x軸。則地面連接誤差包括由近井點(diǎn) T到結(jié)點(diǎn)n和由結(jié)點(diǎn)n到兩垂球線 a B所設(shè)兩部分導(dǎo)線的誤差。為了研究

18、方便2 2AB2 2 2 / 2 2 mxA mxB . c nmc兩垂球線間的距離;mxA由結(jié)點(diǎn)到垂球線A間所測(cè)設(shè)的支導(dǎo)線誤差所引起的mxB由結(jié)點(diǎn)到垂球線B間所測(cè)設(shè)的支導(dǎo)線誤差所引起的A點(diǎn)在x軸方向上的位置誤差; B點(diǎn)在x軸方向上的位置誤差;n 由近井點(diǎn)到結(jié)點(diǎn)間的導(dǎo)線測(cè)角數(shù)； m 由近井點(diǎn)到結(jié)點(diǎn)間導(dǎo)線的測(cè)角誤差。2mxA2、mxAi2 2mi sin2mXBRyB、xBl2 2mi sin經(jīng)計(jì)算，得 m =12.78<21.2，符合精度要求2、井下連接誤差井下導(dǎo)線測(cè)角誤差所引起的不同邊的連接誤差計(jì)算公式:MiM 23M2iC2 Ra2c2c2Ra2Ra2由井下導(dǎo)線量邊誤差所引起的連接誤

19、差計(jì)算公式:liRb2Rb2Rb2.2sin i上式中R'A(見圖9-11)為由導(dǎo)線點(diǎn)1、2、3、(i-1)到垂球線A的距離在AB連線上的投影；而 R'B則為 由導(dǎo)線點(diǎn)I、i+1、(n-1)到垂球線B的距離在AB連接上的投影。經(jīng)計(jì)算，最大方位角誤差為14，小于限差15，符合精度要求。則 M 0上 m下=、13 +14 =19.1 陀螺定向精度估計(jì)陀螺經(jīng)緯儀的測(cè)量精度，以陀螺方位角一次測(cè)定中誤差表示，跟蹤逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法定向時(shí)的誤差分析。以德國(guó)威斯特發(fā)倫采礦聯(lián)合公司的GYROMAT200型陀螺經(jīng)緯儀為例來(lái)進(jìn)行探討。按跟蹤逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法進(jìn)行陀螺定向時(shí)，主要誤差來(lái)源有：經(jīng)緯儀測(cè)定方向的誤差；上架式

20、陀螺儀與經(jīng)緯儀的連接誤差； 懸掛帶零位變動(dòng)誤差； 靈敏部擺動(dòng)平衡位置的變動(dòng)誤差； 外界條件，如風(fēng)流、氣溫及震動(dòng)等因素的影 響。(1 )經(jīng)緯儀測(cè)定方向的誤差一條測(cè)線一次觀測(cè)的程序?yàn)椋簝x器在測(cè)站對(duì)中整平；測(cè)前以一測(cè)回測(cè)定測(cè)線方向值；以5個(gè)連續(xù)跟蹤逆轉(zhuǎn)點(diǎn)在度盤上的讀數(shù)確定陀螺北方向值；測(cè)后以一測(cè)回測(cè)定測(cè)線方向值。這樣，此項(xiàng)誤差包括： 對(duì)中誤差般陀螺定向邊都較長(zhǎng)，當(dāng)測(cè)線邊長(zhǎng)d=60m時(shí)，取eT=ec=0.8mm則覘標(biāo)對(duì)中誤差和儀器對(duì)中誤差為: 測(cè)線一測(cè)回的測(cè)量方法中誤差mi 6"測(cè)前測(cè)后兩測(cè)回的平均值中誤差6"mi¥.4".22 由5個(gè)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)觀測(cè)確定陀螺北方向的

21、誤差逆轉(zhuǎn)點(diǎn)觀測(cè)誤差包括跟蹤瞄準(zhǔn)誤差mu和讀數(shù)誤差m(mum。30'30'“4"V7.50.05t0.05t 603'故逆轉(zhuǎn)點(diǎn)觀測(cè)誤差為：/_22rT2 2mcmDm。435"N。(u1 3u2 4u3 3u412由5個(gè)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)讀數(shù)計(jì)算平均值的公式為：則相應(yīng)的誤差為:mN01 9 16 9 11144mc-2". 52故經(jīng)緯儀測(cè)定方向的誤差為:2 2 2 2mHmecmeTmi 平1.8921.89 2 4.24 2 2.525".6(2) 上架式陀螺儀與經(jīng)緯儀的連接誤差陀螺儀與經(jīng)緯儀靠固定在照準(zhǔn)部上的過(guò)渡支架來(lái)連接。每次定向都要把陀

22、螺儀安置在經(jīng)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(jù)用WILDT3經(jīng)緯儀對(duì)三臺(tái)儀器多次的實(shí)際測(cè)試，求得其連接中誤差口已2"，取mE2"。(3) 懸掛帶零位變動(dòng)誤差懸掛帶對(duì)陀螺擺動(dòng)系統(tǒng)的指向起阻礙作用，在實(shí)際觀測(cè)時(shí)采用跟蹤的方法可以消除懸掛帶扭力的大部分影響。懸掛帶材料的力學(xué)性質(zhì)的優(yōu)劣、陀螺運(yùn)轉(zhuǎn)造成的溫升、外界氣候的變化以及擺動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械鎖緊和釋放等因素的影響，均會(huì)引起零位變位。根據(jù)對(duì)三臺(tái)陀螺經(jīng)緯儀的167次測(cè)試結(jié)果，求得懸掛帶零位變動(dòng)中誤差m 4" °(4) 靈敏部擺動(dòng)平衡位置的變動(dòng)誤差影響擺動(dòng)平衡位置變動(dòng)的主要因素是：電源電壓頻率的變化引

23、起角動(dòng)量的變化，靈敏部?jī)?nèi)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(dǎo)流絲的形變等因素，都會(huì)造成平衡位置的變動(dòng)。由此而造成的誤差多呈系統(tǒng)性，按 JT15陀螺經(jīng)緯儀靈敏部結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行的98次試驗(yàn)，擺動(dòng)平衡位置的最大離散度為12" 16"，中誤差 mb6" °m外 5" °(5 )外界條件，如風(fēng)流、氣溫及震動(dòng)等影響這些條件的影響程度較為復(fù)雜，無(wú)法精確地一一測(cè)試，可取所以，測(cè)線陀螺方位角一次測(cè)定中誤差為：r 22222mTmHmkmumibm 外誤差分析的結(jié)果說(shuō)明德國(guó)威斯特發(fā)倫采礦聯(lián)合公司的2 2 2 2 25.6246510"

24、;. 6GYROMAT200型陀螺經(jīng)緯儀的設(shè)計(jì)精度是合理可行的。、井下平面控制測(cè)量在井下施工過(guò)程中，平面控制測(cè)量按照與地面控制測(cè)量統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)，建立地下的控制系統(tǒng)。根據(jù) 地下導(dǎo)線的坐標(biāo)，就可以放樣出巷道中線及其腰線的位置，指出巷道開挖的方向，保重貫通施工時(shí)時(shí)的精 度要求。礦區(qū)控制一般布設(shè)成三角網(wǎng)，邊角網(wǎng)或?qū)Ь€網(wǎng)。在布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)，每個(gè)井口附近至少有一個(gè)控制 點(diǎn)。而在井下巷道中測(cè)量時(shí)，只能敷設(shè)成支導(dǎo)線或者導(dǎo)線網(wǎng)的形式，隨著巷道的開挖向前延伸。3.1井下導(dǎo)線的等級(jí)與布設(shè)井下導(dǎo)線的布置，按照“高級(jí)控制低級(jí)”的原則進(jìn)行。根據(jù)我國(guó)1989年能源部頒發(fā)煤礦測(cè)量規(guī)范規(guī)定，井下平面控制測(cè)量分為基本控制和采區(qū)控

25、制兩類。這兩類又都應(yīng)該敷設(shè)成閉（附）合導(dǎo)線或者復(fù)測(cè) 支導(dǎo)線。技術(shù)指標(biāo)見表 1-1、表1-2。表1-1基本控制導(dǎo)線的主要技術(shù)指標(biāo)井田一翼長(zhǎng)度/km測(cè)角中誤差/一般邊長(zhǎng)/m導(dǎo)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差閉（附）合導(dǎo)線復(fù)測(cè)支導(dǎo)線>5±760 2001/80001/6000V 5± 1540 1401/60001/4000表1-2采區(qū)控制導(dǎo)線的主要技術(shù)指標(biāo)井田一翼長(zhǎng)度/km測(cè)角中誤差/一般邊長(zhǎng)/m閉（附）合導(dǎo)線復(fù)測(cè)支導(dǎo)線>1± 1530 901/40001/3000V 1± 30一1/30001/2000基本控制導(dǎo)線按照測(cè)角精度分為土7和土 15兩級(jí)，一般從井底

26、車場(chǎng)起始邊開始，沿主要巷道（井底車場(chǎng)，水平大巷，集中上、下山等 ）敷設(shè)，通常每隔1.52.0km應(yīng)加測(cè)陀螺定向邊，以提供檢核和方位平 差條件。采區(qū)控制導(dǎo)線按測(cè)角精度分為土15和土 30兩級(jí)，沿采區(qū)上、下山、中間巷道或片盤運(yùn)輸巷道以及其他次要巷道敷設(shè)。3.2導(dǎo)線布設(shè)系統(tǒng)3.2.1 基本控制設(shè)計(jì)閉合差要求1/6000。制網(wǎng)設(shè)計(jì)見圖3-1。根據(jù)技術(shù)規(guī)范，基本控制布置為四等導(dǎo)線就可滿足要求，采用J6經(jīng)緯儀進(jìn)行。基本控322采區(qū)控制設(shè)計(jì)由于本設(shè)計(jì)小于圖3-1基本導(dǎo)線布設(shè)1km,因此測(cè)角中誤差小于土 30即可，采用J6經(jīng)緯儀進(jìn)行。采區(qū)控制設(shè)計(jì)見圖3-2。圖3-2采區(qū)導(dǎo)線布設(shè)3.3精度估算 基本控制精度估算

27、精旻評(píng)定點(diǎn)名方應(yīng)毎中課差建(mn)邊匠相對(duì) 中俁差相鋁點(diǎn)&坐標(biāo)謂羞M(jìn)s (皿Xy1 on)M (wn)B 'mu)F (度)B0.65D431/ 10S70. 45120, 260. 37乩450. 430+14122. 230.S60,461;毋萬(wàn)6 70110,640. 560,S50.鋌0. 56167,191-010.421 540310.46100. 760. 661. OO0. 760. 66173. 521.09X471. 32 萬(wàn)D. 939L400- 79L61L420+ 7412.521,100.431 &59136 4581. 380. 751.

28、571.390. 745. 611.05 :0. 431/ 1110. 4971.230. 78L461,230. 795.380.940. 42L &87 736 446L 190, 77L 411. 190. 770, 340.760- 471/ 33 萬(wàn)0. 736?0.930. 771. 200. 930. 76170.190. 64D_ 481> 37 萬(wàn)0. 7350.780. 731. 06&. 800” 70150,090. 670. 431 &19746 4340. 720, 71LOL0, 760.67138.520. 670_ 461/曲萬(wàn)0

29、.6330.470. 620.780.560. 41117.330.73D. 441/ 口萬(wàn)0,5120.310. 550価% 570* 29104.50山730.4417 13萬(wàn)0. 4810.290. 360.460. 430,17127.470.610.431/ 13JT0.46A精度評(píng)定(1 )點(diǎn)位總誤差 M=MOk+ Md1+ Ms2 由定向引起的點(diǎn)位誤差MOkM)ki= Ri * ma o / p = 0.04376m=43.76mm 由井下導(dǎo)線測(cè)角兩邊引起的點(diǎn)位誤差MDkMDK=MC=40.35mm 由起始點(diǎn)坐標(biāo)誤差引起的點(diǎn)位誤差MM=9.87mm由于兩井定向獨(dú)立進(jìn)行兩次Mk=乞

30、 = J '心：；點(diǎn)位總誤差!：、' ；.= 二' =57.64mm(2 )點(diǎn)位總預(yù)計(jì)誤差 MK預(yù)=2MKMK預(yù)=2MK=115.28mm產(chǎn)限差(200mm)332采區(qū)控制精度估算如圖1所示，設(shè)導(dǎo)線起點(diǎn)為第1點(diǎn)，終點(diǎn)為第(n+ 1)點(diǎn)，共需推算n個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，在推算中，設(shè)各點(diǎn) 角度觀測(cè)值為 i，各邊觀測(cè)值為si，各邊方位角為i，各點(diǎn)坐標(biāo)為xi、yi，則導(dǎo)線末端點(diǎn)坐標(biāo)為：Ss iC'OSaiU 1Jishid i社1如不考慮起始點(diǎn)坐標(biāo) xi、yi的誤差影響，微分上式可得(1)dX n+ 】二dynt 1 -1 n丄 zL( yti+1“10)p i= i 7八力料

31、inasdsi-匕(2)式中，(y n+ 1+ y i)分別為第i點(diǎn)至末端點(diǎn)在y和x方向的坐標(biāo)增量。經(jīng)計(jì)算，D5點(diǎn)的點(diǎn)位誤差為(3.08mm, 4mn)符合精度要求。四、高程聯(lián)系測(cè)量礦井高程聯(lián)系測(cè)量又稱導(dǎo)入標(biāo)高，其目的是建立井上、井下統(tǒng)一的高程系統(tǒng)。采用平硐或斜井開拓的 礦井，高程聯(lián)系測(cè)量可采用水準(zhǔn)測(cè)量或三角高程測(cè)量，將地面水準(zhǔn)點(diǎn)的高程傳遞到井下。4.1高程導(dǎo)入方法鋼尺導(dǎo)入高程500m 800m 1000m 等幾種 。高程導(dǎo)入是立井高程導(dǎo)入并用長(zhǎng)鋼尺導(dǎo)入，目前國(guó)內(nèi)外使用的長(zhǎng)鋼尺有 施測(cè)方法: 下放鋼尺在地面及井下安平水，分別在A、B兩點(diǎn)所立水準(zhǔn)尺上讀取讀數(shù) a、b,然后將水準(zhǔn)儀照準(zhǔn)鋼尺,在井上

32、下同時(shí)讀取讀數(shù)準(zhǔn)儀m n，同時(shí)測(cè)定井上下溫度t1、t2，溫度取井上下的溫度平均值，即t=(t1+t2)12。 根據(jù)上述測(cè)量數(shù)據(jù)，求得A、B兩點(diǎn)的高差為：h= ( m-n) + ( b-a) +SA L其中SA L為鋼尺的總改正數(shù)。它包括尺長(zhǎng)、溫度、拉力和鋼尺自重等改正數(shù)。即SA L=A Lk+A Lt+ A Lp+A Lc 高程導(dǎo)入的基本公式和圖形如下：h=l-a+b=l+(b_a)B點(diǎn)在統(tǒng)一坐標(biāo)系中的高程H B=H-h導(dǎo)入高程需獨(dú)立進(jìn)行兩次前后兩次之差不得超過(guò)1/8000。鋼絲導(dǎo)入高程采用鋼絲法導(dǎo)入標(biāo)高時(shí)，首先應(yīng)在井筒中部懸掛一鋼絲，在井下端懸一重錘，使其處于自由懸掛狀態(tài)。施測(cè)方法： 在井上

33、、井下同時(shí)用水準(zhǔn)儀測(cè)得A B處水準(zhǔn)尺上的讀數(shù) a和b,并用水準(zhǔn)儀瞄準(zhǔn)鋼絲，在鋼絲上作上標(biāo)記；變換儀器高再測(cè)一次，若兩次測(cè)得的井上、井下高程基點(diǎn)與鋼絲上相應(yīng)標(biāo)志間的高差互差不超過(guò)4mm則可取其平均值作為最終結(jié)果。 可通過(guò)在地面建立的比長(zhǎng)臺(tái)用鋼尺往返分段測(cè)量出鋼絲上兩標(biāo)記間的長(zhǎng)度，且往返測(cè)量的長(zhǎng)度互差不得 超過(guò)L/8000(L為鋼絲上兩標(biāo)志間的長(zhǎng)度 )。 這樣，井下水準(zhǔn)基點(diǎn)B的高程即可通過(guò)下式求得：Hb = H a-L +( a-b)4.1.3 光電測(cè)距儀導(dǎo)入高程運(yùn)用光電測(cè)距儀導(dǎo)入標(biāo)高，不僅精度高，而且縮短了井筒占用時(shí)間，因此是一種值得推廣的導(dǎo)入標(biāo)高 方法。光電測(cè)距儀導(dǎo)入標(biāo)高的基本方法： 在井口附

34、近的地面上安置光電測(cè)距儀，在井口和井底的中部，分別安置反射鏡；井上的反射鏡與水平面成45°夾角，井下的反射鏡處于水平狀態(tài)；通過(guò)光電測(cè)距儀分別測(cè)量出儀器中心至井上和井下反射鏡的距離L、S從而計(jì)算出井上與井下反射鏡中心間的鉛垂距離H: H=S-L+AL式中，AL為光電測(cè)距儀的總改正數(shù)。 分別在井上、井下安置水準(zhǔn)儀。讀取立于E、A及F、B處水準(zhǔn)尺的讀數(shù)e、a和f、b。 A、B之間的高差為：h=H- (a-e ) +b-f 。 B的高程 Hb：H b= HA-h o 運(yùn)用光電測(cè)距儀導(dǎo)入標(biāo)高也要測(cè)量?jī)纱?，其互差也不?yīng)超過(guò)H/8000 o4.2精度估算導(dǎo)入高程均需獨(dú)立進(jìn)行兩次，也就是說(shuō)在第一次進(jìn)

35、行完畢后，改變其井上下水準(zhǔn)儀的高度并移動(dòng)鋼尺, 用同樣的方法再作一次。加入各種改正數(shù)后，前后兩次之差，按煤礦測(cè)量規(guī)程規(guī)定一般取導(dǎo)入高程的1/8000 o誤差M ho d , d為允許誤差，約等于井深的2丁2Mh0d12、2 2.2-5015.47mm8000五、井下高程控制測(cè)量5.1地面水準(zhǔn)測(cè)量水準(zhǔn)測(cè)量采用國(guó)產(chǎn)北京光學(xué)儀器廠DS3自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀，使用木質(zhì)水準(zhǔn)尺。每一測(cè)站采用兩次儀器高法觀測(cè)兩點(diǎn)之間的高差，兩次測(cè)得結(jié)果若在5mm限差之內(nèi)，則取兩次結(jié)果平均數(shù)作為所測(cè)高差結(jié)果。由于測(cè)區(qū)內(nèi)地理原因，為了防止腳架的升降，應(yīng)自備尺墊。為減弱水準(zhǔn)標(biāo)尺的零點(diǎn)誤差及儀器及腳架沉降所帶 來(lái)的誤差對(duì)觀測(cè)結(jié)果的影響，

36、從國(guó)家二等水準(zhǔn)點(diǎn)SZ1到近井點(diǎn)I,及由近井點(diǎn)I至國(guó)家二等水準(zhǔn)點(diǎn)之間測(cè)段都布設(shè)為偶數(shù)段測(cè)站，并且在觀測(cè)過(guò)程中，相鄰測(cè)站間標(biāo)尺要互換。高程控制與平面控制一樣，亦自成 系統(tǒng)。礦區(qū)地面之間通視良好，地勢(shì)起伏不大，附合水準(zhǔn)路線按地面四等水準(zhǔn)測(cè)量要求施測(cè)，見表1-1水準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)完畢，即可按擬定的水準(zhǔn)路線進(jìn)行觀測(cè)。先在水準(zhǔn)起始點(diǎn)立尺，作為后視尺，再安置儀器 于測(cè)站1，同時(shí)選擇轉(zhuǎn)點(diǎn)，放上尺墊，并立另一水準(zhǔn)尺于其上，作為前視尺，后視起始點(diǎn)水準(zhǔn)尺，得后視讀 數(shù)，前視轉(zhuǎn)點(diǎn)得前視讀數(shù)，后視值減前視值得起始點(diǎn)與轉(zhuǎn)點(diǎn)的高差，記錄計(jì)算完畢后，沿水準(zhǔn)路線前移，將儀器安置于第二站，第一站的前視尺原處不動(dòng)，轉(zhuǎn)過(guò)尺面作為第二站后視尺

37、，第一站前視尺作為后視尺, 同時(shí)繼續(xù)觀測(cè)、記錄及計(jì)算。重復(fù)此過(guò)程，完成高程觀測(cè)全部工作。表四等精度水準(zhǔn)要求等級(jí)儀器 級(jí)別視線長(zhǎng)度(m)前后視距差(m)前后視距累差(m)視線離地面低高度(m)基本分劃、輔助分 劃黑紅面讀數(shù)(mm基本分劃、輔助分 劃黑紅面咼差(mr)i四級(jí)DS31005100. 23. 05. 05.1.1 地面水準(zhǔn)布設(shè)方案主井與副井之間的水準(zhǔn)測(cè)量，以近井點(diǎn)I作為水準(zhǔn)基點(diǎn)。為顧及兩井口水準(zhǔn)基點(diǎn)相對(duì)高程中誤差引起貫通點(diǎn)K在Z軸方向的偏差中誤差的限定值，即土0.03m，所以井口水準(zhǔn)基點(diǎn)的高程測(cè)量按照國(guó)家水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求測(cè)設(shè)。本次地面水準(zhǔn)測(cè)量作業(yè)方案為自已知國(guó)家二等水

38、準(zhǔn)點(diǎn)SZ1起測(cè),沿水準(zhǔn)附合線測(cè)設(shè)到國(guó)家二等水準(zhǔn)點(diǎn)SZ2。從水準(zhǔn)點(diǎn)I開始向主井布設(shè)水準(zhǔn)支線，傳遞主井高程。圖地面水準(zhǔn)布設(shè)方案地面水準(zhǔn)精度估算在MATLAB中編程進(jìn)行求解，以下為代碼:B=zeros(8,7);JK=1,99;1,2;2,3;3,4;4,5;5,6;6,7;7, 99;i=1;while 1if i=9break;endj=JK(i,1);k=JK(i,2);B(i,j)=1;if k=99;a=1;elseB(i,k)=-1;endi=i+1;endQ=blkdiag(2.6628,1.4047,4.2235,1.7795,1.611,1.3075,3.2838,1.2187);

39、P=i nv(Q);BTPB=B'*P*B;Qhh=in v(BTPB);水準(zhǔn)方向邊長(zhǎng)(m)SZ1->175.1091- >2142.382- >347.3543- >4112.388權(quán)值以200m為單協(xié)因數(shù)上口， 點(diǎn)號(hào)點(diǎn)位誤差位權(quán)2.6622.257413.0049297971.4043.121623.533616924.2234.361134.1766495081.7794.272544.134005表點(diǎn)位精度估算5491.6104->5124.1499673.880153.9395941.3075->6152.9615233.343563.65

40、70483.2836->760.9058031.133872.1296011.2187->SZ2164.103747注：每千米咼差中誤差10mm5.2井下水準(zhǔn)控制網(wǎng)設(shè)計(jì)石門處為平巷部分，采用與地面上同樣的北光DS3自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀進(jìn)行往返觀測(cè)，往返測(cè)高差的較差不大于土 50mm R .（R為水準(zhǔn)點(diǎn)間路線長(zhǎng)度，以km為單位）。本次任務(wù)中水準(zhǔn)路線部分路程較短，采用地下二級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)規(guī)格。本次平巷部分采用水準(zhǔn)高程測(cè)量。水準(zhǔn)儀高差傳遞的具體作法是：當(dāng)由上平巷向下平巷通過(guò)斜巷傳遞高程時(shí)，在斜巷上端整置儀器，后視上平巷中的高程點(diǎn) A,測(cè)垂直角量斜邊和 A點(diǎn)處的覘標(biāo)高。然后，前視一臨時(shí)設(shè)置的固定照準(zhǔn)點(diǎn)，測(cè)垂直角量斜邊。在斜巷中每?jī)烧局g均用臨時(shí)設(shè)置的固定照準(zhǔn)點(diǎn)代替測(cè)點(diǎn)。在上下兩站觀測(cè)過(guò)程中，其中間設(shè)置的固定照準(zhǔn)點(diǎn)一直保持不動(dòng)（遷站時(shí)應(yīng)特別注意不要碰動(dòng)照準(zhǔn)點(diǎn)）。中間各站均