礦山測量學(xué)課程設(shè)計

1、礦山測量課程設(shè)計報告姓 名：張智遠 班 級: 測繪10-2班 學(xué) 號：07103094 指導(dǎo)老師：顧和和 中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)測學(xué)院2013/7/20目錄一、課程設(shè)計概述11.1設(shè)計目的11.2設(shè)計內(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)系測量22.1 兩井定向方案22.1.1 技術(shù)規(guī)范及限差要求22.1.2 測量方案32.1.3 投點、連接42.1.4 工作組織與安全措施5內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理52.2 陀螺定向方案62.2.1 陀螺經(jīng)緯儀定向基本原理62.2.2 陀螺經(jīng)緯儀定向步驟72.2.3 組織工作與注意事項82.2.4 陀螺經(jīng)緯儀定向誤差分析82.3 兩種方案的比較92.3.1 兩井定向

2、精度估計92.3.2 陀螺定向精度估計10三、井下平面控制測量113.1井下導(dǎo)線的等級與布設(shè)123.2 導(dǎo)線布設(shè)系統(tǒng)123.2.1 基本控制設(shè)計123.2.2 采區(qū)控制設(shè)計133.3 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)系測量154.1 高程導(dǎo)入方法154.1.1 鋼尺導(dǎo)入高程154.1.2 鋼絲導(dǎo)入高程164.1.3 光電測距儀導(dǎo)入高程164.2 精度估算17五、井下高程控制測量175.1 地面水準(zhǔn)測量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195.2 井下水準(zhǔn)控制網(wǎng)設(shè)計205.2.1 井下水準(zhǔn)布設(shè)方案215.2.2

3、井下水準(zhǔn)精度估算215.3 井下三角高程設(shè)計225.3.1 布設(shè)方案225.3.2 精度估算22六、體會23一、課程設(shè)計概述1.1設(shè)計目的礦山測量課程設(shè)計是在學(xué)完礦山測量學(xué)課程和完成礦山測量教學(xué)實驗之后進行的，是對學(xué)生進行測繪高級工程人才基本訓(xùn)練的一個重要環(huán)節(jié)。其目的在于通過對某礦井的主要礦山測量工作的設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題和解決問題的能力及其創(chuàng)新能力。為了通過模擬實踐更好的理解課本知識，更真實的了解礦山測量工作，環(huán)測學(xué)院在2013年7月組織10級學(xué)生進行為期一周的礦山測量課程設(shè)計，讓學(xué)生將學(xué)過的知識進行有效的復(fù)習(xí)并形成體系。1.2設(shè)計內(nèi)容(1)礦井平面聯(lián)系測量(2)井下平面控制測量(3)

4、高程聯(lián)系測量(4)井下高程控制測量1.3編制依據(jù)(1)煤礦安全規(guī)程(2)煤礦測量規(guī)程(3)全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范(GB/18314-2009)(4)DZS3水準(zhǔn)儀使用說明書（北京博飛）；(5)Leica TC1500用戶手冊(瑞士徠卡)；(6)測繪產(chǎn)品檢查驗收規(guī)定，CH 100295。(7)測繪產(chǎn)品質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)，CH 100395。1.4坐標(biāo)系統(tǒng)一個礦區(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)面積小于50 km2且無發(fā)展可能時，可采用獨立坐標(biāo)系統(tǒng)。礦

5、區(qū)高程盡可能采用1985國家高程基準(zhǔn)，當(dāng)無此條件時，方可采用假定高程系統(tǒng)。 二、礦井平面聯(lián)系測量將地面平面坐標(biāo)系統(tǒng)傳遞到井下的測量稱平面聯(lián)系測量，簡稱定向。礦井聯(lián)系測量的目的是使地面和井下測量控制網(wǎng)采用同一坐標(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位置關(guān)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(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(lián)系測量的任務(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

6、經(jīng)緯儀導(dǎo)線起算點的平面坐標(biāo)x和y；(3) 井下水準(zhǔn)基點的高程H。本設(shè)計采用兩井定向方案與陀螺經(jīng)緯儀定向兩種方案，并對其進行了精度評定和比較。2.1 兩井定向方案當(dāng)?shù)V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。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。2.1.1 技術(shù)規(guī)范及限差要求表1 近井光電測距導(dǎo)線的布設(shè)與精度要求等 級附（閉）合導(dǎo)線長度（km）一般邊長（km）測距相對中誤差測角中誤差導(dǎo)線全長相對閉合差三等導(dǎo)線四等導(dǎo)線一級導(dǎo)線二級導(dǎo)50.251/1000001/1000

7、001/300001/20000±1.8±2.5±5±101/000001/400001/200001/10000 表 1煤礦測量規(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(yīng)超過±1。則一次定向的中誤差為 若忽略投向誤差，認為井上、下連接誤差大致相同，則2.1.2 測量方案本設(shè)計中，井上測設(shè)采用二級導(dǎo)線，從兩個給定已知點M、N敷設(shè)導(dǎo)線，求得近井點的坐標(biāo)及方位角，設(shè)計圖見圖1-1（綠色部分為井上導(dǎo)線）。圖1-1 近井點測量設(shè)計圖本設(shè)計中，在井下定向水平，測設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線A-1-2-3-4-5-6-7-B，導(dǎo)線采用15"

8、基本控制導(dǎo)線。導(dǎo)線布設(shè)圖見圖1-2（藍色部分為井下導(dǎo)線）。圖1-2井下導(dǎo)線布設(shè)圖2.1.3 投點、連接投點： 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。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)定投點、單重擺動投點和激光投點。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)定投點方式。所需設(shè)備及要求：垂球：50-100kg；鋼絲：0.5-2mm的高強度優(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；定點板；加蓋大水桶；小錘球。地面連

9、接: 地面連接的任務(wù)在于測定兩垂球的坐標(biāo), 再由坐標(biāo)算出兩垂球的方位角來。關(guān)于地面連接的方式,根據(jù)兩井筒相距的遠近而有所不同。當(dāng)兩井相距較近時,則可插入一個近井點, 然后用導(dǎo)線連接，當(dāng)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。如圖1 所示。當(dāng)敷設(shè)導(dǎo)線時, 應(yīng)該使導(dǎo)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(lián)線的方向不產(chǎn)生影響。一般可按照設(shè)立近井點的要求進行測量, 但在定向之前, 應(yīng)根據(jù)一次定向測量中誤差不超過±20的要求。井下連接: 在定向水平上, 一般可用井下 7經(jīng)緯儀導(dǎo)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(dǎo)線一樣盡可能

10、沿兩垂球方向敷設(shè),并使其長度最短。在選定了井上下連接方案后,應(yīng)進行精度預(yù)計。如果井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線起始邊的方位角中誤差M0不超過20,方案才能被采用。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；定向設(shè)備及用具準(zhǔn)備；檢查定向設(shè)備及檢驗儀器；預(yù)先安裝某些投點設(shè)備和將所需用具設(shè)備等送至定向井口和井下；確定井上下負責(zé)人，同一負責(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）定向時的安全措施：定向過程中應(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)實可靠地改好；對定向鋼絲必須事先仔細檢查，放

11、提鋼絲時應(yīng)事先通知井下，只有當(dāng)井下人員撤離時才能開始；垂球未到井底，人員不得進入井筒；鋼絲要均勻慢放。（5）定向后的技術(shù)總結(jié)：包括定向測量的實際時間安排，實際參與定向的人員和分工；地面連測導(dǎo)線的計算成果及精度；定向的內(nèi)業(yè)計算和精度評定；定向測量的綜合評述和總結(jié)。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理由于每個井筒內(nèi)只投一個點，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)線計算、點坐標(biāo)，通過坐標(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；（2）建立井下假定坐標(biāo)系統(tǒng)，計算在定向水平上兩錘球線連線的假定方位角、邊長。通常為了計算方便，假定-

12、1邊為軸方向，與-1垂直方向為軸，點為坐標(biāo)原點，即 ， ， 計算井下連接導(dǎo)線各點假定坐標(biāo)，直至錘線B的假定坐標(biāo) 和 。再通過反算公式計算的假定方位角及其邊長：理論上講， 和 應(yīng)相等。（3）按地面坐標(biāo)系統(tǒng)計算井下連接導(dǎo)線各邊的方位角及各個點的坐標(biāo)。式中 若 < 時， 然后根據(jù) 之值，以錘線的地面坐標(biāo)重新計算井下連接導(dǎo)線各邊的方位角及各點的坐標(biāo)，最終求得錘線的坐標(biāo)。井下連接導(dǎo)線按地面坐標(biāo)系統(tǒng)算出點坐標(biāo)值應(yīng)和地面連接導(dǎo)線所算得的點坐標(biāo)值相等。為了檢核，兩井定向也應(yīng)獨立進行兩次，兩次算得的井下起始邊的方位角互差不得超過1。2.2 陀螺定向方案設(shè)計應(yīng)包括選用儀器、選定地面和井下測定邊、觀測方法和限

13、差、精度估計、坐標(biāo)傳遞、工作組織等陀螺定向是運用陀螺經(jīng)緯儀直接測定井下未知邊的方位角。它克服了運用幾何定向方法進行聯(lián)系測量時占用井筒時間長、工作組織復(fù)雜等缺點，目前，已廣泛應(yīng)用于礦井聯(lián)系測量和控制井下導(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。2.2.1 陀螺經(jīng)緯儀定向基本原理上圖中為儀器常數(shù)，為子午線收斂角，為陀螺方位角，為坐標(biāo)方位角，為地理方位角。各個參數(shù)的關(guān)系如下：、在地面已知邊上測定儀器常數(shù)求得儀器常數(shù)：=A0-T在井下定向邊上測定陀螺方位角 在井下進行陀螺定向，則定向邊的地理方位角A為：A=+ 。測量要求：測定定向邊陀螺方位角應(yīng)獨立進行兩次，其互

14、差應(yīng)小于40。 儀器上井后重新測定儀器常數(shù) 儀器上井后，應(yīng)在已知邊上重新測定儀器常數(shù)23次。前后兩次測定的 儀器常數(shù)，其中任意兩個儀器常數(shù)的互差應(yīng)小于40，然后求出儀器常數(shù)的最或是值。用白塞爾公式評定一次測定中誤差。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：=+子午線0的符號由安置經(jīng)緯儀的位置確定，在中央子午線以東為正，以西為負。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-T因此井下定向邊的坐標(biāo)方位角為 ：=A-=T'-+平2.2.2 陀螺經(jīng)緯儀定向步驟本次測量運用逆轉(zhuǎn)點法 第一步：在A點安置陀螺經(jīng)緯儀，嚴格整平對中，并以兩個鏡位觀測測線方向AB的方向值測

15、前方向值M。 第二步：將經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)軸大致對準(zhǔn)北方向(對于逆轉(zhuǎn)點法要求偏離陀螺子午線方向不大于60。 第三步：測量懸掛帶零位值測前零位，同時用秒表測定陀螺擺動周期。第四步：用逆轉(zhuǎn)點法精確測定陀螺北方向值NT。 啟動陀螺馬達，緩慢下放靈敏部，使擺幅在1°3°范圍內(nèi)。調(diào)節(jié)水平微動螺旋使光標(biāo)像與分劃板零刻度線隨時保持重合，到達逆轉(zhuǎn)點后，記下經(jīng)緯儀水平度盤讀數(shù)。連續(xù)記錄5個逆轉(zhuǎn)點的讀數(shù)u、u、u、u、u，并按下式計算N：第五步：進行測后零位觀測，方法同測前零位觀測。第六步：再以兩個鏡位測定AB邊的方向值測后方向值M。第七步：計算T陀螺方位角：   于是可得井下定向邊坐標(biāo)方

16、位角。2.2.3 組織工作與注意事項必須在熟悉陀螺儀性能的基礎(chǔ)上，由具有一定操作經(jīng)驗的人員來使用儀器。在啟動陀螺馬達達到額定之前和制動陀螺馬達的過程中，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)、馬達又在處于高速旋轉(zhuǎn)時，嚴禁搬動和水平旋轉(zhuǎn)儀器。在使用陀螺電源逆變器時，要注意接線的正確；使用外接電源時應(yīng)注意電壓、極性是否正確。在沒有負載時，不得使用逆變器。陀螺儀存放時，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。儀器用車輛運載時，要使用專用防震包裝箱。在野外觀測時，儀器要避免太陽光直接照射。目

17、鏡或其他光學(xué)零件受污時，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)鉂嵍群捅砻嫱繉印?陀螺經(jīng)緯儀定向誤差分析按跟蹤逆轉(zhuǎn)點法進行陀螺定向時，主要誤差來源有： 經(jīng)緯儀測定方向的誤差； 上架式陀螺儀與經(jīng)緯儀的連接誤差； 懸掛帶零位變動誤差； 靈敏部擺動平衡位置的變動誤差； 外界條件，如風(fēng)流、氣溫及震動等因素的影響。2.3 兩種方案的比較2.3.1 兩井定向精度估計地面連接誤差地面連接誤差包括由近井點T到結(jié)點和由結(jié)點到兩垂球線A、B所設(shè)兩部分導(dǎo)線的誤差。為了研究方便起見，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c兩垂球線間的距離；由結(jié)點到垂球線A間所測設(shè)的支導(dǎo)線誤差所引起

18、的A點在x軸方向上的位置誤差；由結(jié)點到垂球線B間所測設(shè)的支導(dǎo)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(jié)點間的導(dǎo)線測角數(shù)；由近井點到結(jié)點間導(dǎo)線的測角誤差。經(jīng)計算，得=12.78<21.2，符合精度要求井下連接誤差井下導(dǎo)線測角誤差所引起的不同邊的連接誤差計算公式：由井下導(dǎo)線量邊誤差所引起的連接誤差計算公式：上式中R'A(見圖9-11)為由導(dǎo)線點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i、i+1、(n-1)到垂球線B的距離在AB連接上的投影。經(jīng)計算，最大方位角誤差為14，小于限差15，符合精度要求。則M0=m上2+m下2=

19、132+142=19.1"2.3.2 陀螺定向精度估計陀螺經(jīng)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(zhuǎn)點法定向時的誤差分析。以德國威斯特發(fā)倫采礦聯(lián)合公司的GYROMAT2000型陀螺經(jīng)緯儀為例來進行探討。按跟蹤逆轉(zhuǎn)點法進行陀螺定向時，主要誤差來源有： 經(jīng)緯儀測定方向的誤差； 上架式陀螺儀與經(jīng)緯儀的連接誤差； 懸掛帶零位變動誤差； 靈敏部擺動平衡位置的變動誤差； 外界條件，如風(fēng)流、氣溫及震動等因素的影響。（1）經(jīng)緯儀測定方向的誤差 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(zhuǎn)點在度盤上的讀數(shù)確定陀螺北方向值；測后以一測回測定

20、測線方向值。這樣，此項誤差包括:對中誤差一般陀螺定向邊都較長，當(dāng)測線邊長d=60m時，取eT=ec=0.8mm，則覘標(biāo)對中誤差和儀器對中誤差為：meT=mec=±eT2d=2×1050.82×60×103=±188測線一測回的測量方法中誤差測前測后兩測回的平均值中誤差 由5個逆轉(zhuǎn)點觀測確定陀螺北方向的誤差 逆轉(zhuǎn)點觀測誤差包括跟蹤瞄準(zhǔn)誤差和讀數(shù)誤差。故逆轉(zhuǎn)點觀測誤差為：由5個逆轉(zhuǎn)點讀數(shù)計算平均值的公式為：則相應(yīng)的誤差為：故經(jīng)緯儀測定方向的誤差為：（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)部上的過渡支架來連接。每次定向都要把陀螺

21、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)緯儀對三臺儀器多次的實際測試，求得其連接中誤差，取。（3）懸掛帶零位變動誤差懸掛帶對陀螺擺動系統(tǒng)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。懸掛帶材料的力學(xué)性質(zhì)的優(yōu)劣、陀螺運轉(zhuǎn)造成的溫升、外界氣候的變化以及擺動系統(tǒng)的機械鎖緊和釋放等因素的影響，均會引起零位變位。根據(jù)對三臺陀螺經(jīng)緯儀的167次測試結(jié)果，求得懸掛帶零位變動中誤差。（4）靈敏部擺動平衡位置的變動誤差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(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

22、導(dǎo)流絲的形變等因素，都會造成平衡位置的變動。由此而造成的誤差多呈系統(tǒng)性，按JT15陀螺經(jīng)緯儀靈敏部結(jié)構(gòu)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。（5）外界條件，如風(fēng)流、氣溫及震動等影響這些條件的影響程度較為復(fù)雜，無法精確地一一測試，可取。所以，測線陀螺方位角一次測定中誤差為：誤差分析的結(jié)果說明德國威斯特發(fā)倫采礦聯(lián)合公司的GYROMAT2000型陀螺經(jīng)緯儀的設(shè)計精度是合理可行的。三、井下平面控制測量在井下施工過程中，平面控制測量按照與地面控制測量統(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，保重貫通施工時時的精度要

23、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，每個井口附近至少有一個控制點。而在井下巷道中測量時，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)線的等級與布設(shè)井下導(dǎo)線的布置，按照“高級控制低級”的原則進行。根據(jù)我國1989年能源部頒發(fā)煤礦測量規(guī)范規(guī)定，井下平面控制測量分為基本控制和采區(qū)控制兩類。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)井田一翼長度/km測角中誤差/一般邊長/m導(dǎo)線全長相對閉合差閉(附)合導(dǎo)線復(fù)測支導(dǎo)線5±7602001/80001/60005±1

24、5401401/60001/4000表1-2 采區(qū)控制導(dǎo)線的主要技術(shù)指標(biāo)井田一翼長度/km測角中誤差/一般邊長/m導(dǎo)線全長相對閉合差閉(附)合導(dǎo)線復(fù)測支導(dǎo)線1±1530901/40001/30001±301/30001/2000基本控制導(dǎo)線按照測角精度分為±7和±15兩級，一般從井底車場起始邊開始，沿主要巷道( 井底車場，水平大巷，集中上、下山等 )敷設(shè)，通常每隔1.52.0km應(yīng)加測陀螺定向邊，以提供檢核和方位平差條件。采區(qū)控制導(dǎo)線按測角精度分為±15和±30兩級，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)。3.2

25、導(dǎo)線布設(shè)系統(tǒng) 基本控制設(shè)計由于本礦井兩翼長度在4km和3km左右，因此基本導(dǎo)線測角中誤差要求15，附和導(dǎo)線導(dǎo)線全長相對閉合差要求1/6000。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)緯儀進行?；究刂凭W(wǎng)設(shè)計見圖3-1。圖3-1 基本導(dǎo)線布設(shè)3.2.2 采區(qū)控制設(shè)計由于本設(shè)計小于1km，因此測角中誤差小于±30即可，采用J6經(jīng)緯儀進行。采區(qū)控制設(shè)計見圖3-2。圖3-2 采區(qū)導(dǎo)線布設(shè)3.3 精度估算3.3.1 基本控制精度估算精度評定（1）點位總誤差MK2=MOK2+ MDK2+ MS2由定向引起的點位誤差MOKM0k1= R1 *m0 / =0.04376m =43

26、.76mm由井下導(dǎo)線測角兩邊引起的點位誤差MDKMDK=MC=40.35mm由起始點坐標(biāo)誤差引起的點位誤差MSMS=9.87mm由于兩井定向獨立進行兩次M0K=MOK12=39.96mm點位總誤差MK=MDK2+MS2+MOK2=57.64（2）點位總預(yù)計誤差MK預(yù)=2MKMK預(yù)=2MK=115.28mm<生產(chǎn)限差(200mm)3.3.2 采區(qū)控制精度估算如圖1 所示,設(shè)導(dǎo)線起點為第1 點, 終點為第( n+ 1)點, 共需推算n 個點的坐標(biāo), 在推算中,設(shè)各點角度觀測值為i, 各邊觀測值為si,各邊方位角為 i ,各點坐標(biāo)為 xi、 yi ,則導(dǎo)線末端點坐標(biāo)為:（1）如不考慮起始點坐標(biāo)

27、 xi、 yi 的誤差影響,微分上式可得:（2）式中, ( y n+ 1+ y i)、 ( x n + 1 + x i ) 分別為第i 點至末端點在y 和x 方向的坐標(biāo)增量。經(jīng)計算，D5點的點位誤差為（3.08mm，4mm）符合精度要求。四、高程聯(lián)系測量礦井高程聯(lián)系測量又稱導(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)系測量可采用水準(zhǔn)測量或三角高程測量，將地面水準(zhǔn)點的高程傳遞到井下。4.1 高程導(dǎo)入方法4.1.1 鋼尺導(dǎo)入高程高程導(dǎo)入是立井高程導(dǎo)入并用長鋼尺導(dǎo)入，目前國內(nèi)外使用的長鋼尺有500m、800m、1000m等幾種 。施測方法：下放鋼尺在地面及井下安平

28、水，分別在A、B兩點所立水準(zhǔn)尺上讀取讀數(shù)a、b，然后將水準(zhǔn)儀照準(zhǔn)鋼尺，在井上下同時讀取讀數(shù)準(zhǔn)儀m、n，同時測定井上下溫度t1、t2 ，溫度取井上下的溫度平均值，即t=（t1+t2）/2 。根據(jù)上述測量數(shù)據(jù)，求得A、B兩點的高差為： h=（m-n）+（b-a）+L 其中L 為鋼尺的總改正數(shù)。它包括尺長、溫度、拉力和鋼尺自重等改正數(shù)。即L=Lk+Lt+Lp+Lc 高程導(dǎo)入的基本公式和圖形如下：h=l-a+b=l+(b-a) B點在統(tǒng)一坐標(biāo)系中的高程 HB=HA-h 導(dǎo)入高程需獨立進行兩次 前后兩次之差不得超過l/8000。4.1.2 鋼絲導(dǎo)入高程采用鋼絲法導(dǎo)入標(biāo)高時，首先應(yīng)在井筒中部懸掛一鋼絲，在

29、井下端懸一重錘，使其處于自由懸掛狀態(tài)。施測方法：在井上、井下同時用水準(zhǔn)儀測得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；變換儀器高再測一次，若兩次測得的井上、井下高程基點與鋼絲上相應(yīng)標(biāo)志間的高差互差不超過4mm，則可取其平均值作為最終結(jié)果。可通過在地面建立的比長臺用鋼尺往返分段測量出鋼絲上兩標(biāo)記間的長度，且往返測量的長度互差不得超過L/8000(L為鋼絲上兩標(biāo)志間的長度)。這樣，井下水準(zhǔn)基點B的高程HB即可通過下式求得：HL（a-b)4.1.3 光電測距儀導(dǎo)入高程運用光電測距儀導(dǎo)入標(biāo)高，不僅精度高，而且縮短了井筒占用時間，因此是一種值得推廣的導(dǎo)入標(biāo)高方法。光電測距儀導(dǎo)入

30、標(biāo)高的基本方法：在井口附近的地面上安置光電測距儀，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)；通過光電測距儀分別測量出儀器中心至井上和井下反射鏡的距離L、S。從而計算出井上與井下反射鏡中心間的鉛垂距離H：H=S-L+L式中，L為光電測距儀的總改正數(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H：  HBHA-h 。運用光電測距儀導(dǎo)入標(biāo)高也要測量兩次，其互差也不應(yīng)超過H/8000。4.2 精度估算導(dǎo)入高程均需獨立進行兩次，也就

31、是說在第一次進行完畢后，改變其井上下水準(zhǔn)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(shù)后，前后兩次之差，按煤礦測量規(guī)程規(guī)定一般取導(dǎo)入高程的誤差，d為允許誤差，約等于井深的1/8000。五、井下高程控制測量5.1 地面水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量采用國產(chǎn)北京光學(xué)儀器廠DS3自動安平水準(zhǔn)儀，使用木質(zhì)水準(zhǔn)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(jié)果若在5mm限差之內(nèi)，則取兩次結(jié)果平均數(shù)作為所測高差結(jié)果。由于測區(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)尺的零點誤差及儀器及腳架沉降所帶來的誤差對觀測結(jié)果的影響，從國家二等水準(zhǔn)點SZ1到近井點，及由近井點至國家二等水準(zhǔn)點之間測

32、段都布設(shè)為偶數(shù)段測站，并且在觀測過程中，相鄰測站間標(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，地勢起伏不大，附合水準(zhǔn)路線按地面四等水準(zhǔn)測量要求施測，見表1-1 水準(zhǔn)點埋設(shè)完畢，即可按擬定的水準(zhǔn)路線進行觀測。先在水準(zhǔn)起始點立尺，作為后視尺，再安置儀器于測站1，同時選擇轉(zhuǎn)點，放上尺墊，并立另一水準(zhǔn)尺于其上，作為前視尺，后視起始點水準(zhǔn)尺，得后視讀數(shù)，前視轉(zhuǎn)點得前視讀數(shù)，后視值減前視值得起始點與轉(zhuǎn)點的高差，記錄計算完畢后，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，轉(zhuǎn)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(fù)此過程，完成高程

33、觀測全部工作。表1-1四等精度水準(zhǔn)要求等級儀器級別視線長度(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、輔助分劃黑紅面高差（mm）四級DS31005100230505.1.1 地面水準(zhǔn)布設(shè)方案主井與副井之間的水準(zhǔn)測量，以近井點作為水準(zhǔn)基點。為顧及兩井口水準(zhǔn)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(zhǔn)基點的高程測量按照國家水準(zhǔn)測量規(guī)范四等水準(zhǔn)測量的精度要求測設(shè)。本次地面水準(zhǔn)測量作業(yè)方案為自已知國家二等水準(zhǔn)點SZ1起測，沿水準(zhǔn)附合線測設(shè)到國家二等水準(zhǔn)點SZ2。從水準(zhǔn)點開始向主井布設(shè)

34、水準(zhǔn)支線，傳遞主井高程。圖 地面水準(zhǔn)布設(shè)方案5.1.2 地面水準(zhǔn)精度估算在MATLAB中編程進行求解，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 1 if i=9 break; endj=JK(i,1);k=JK(i,2); B(i,j)=1; if k=99; a=1; else B(i,k)=-1; end i=i+1; endQ=blkdiag(2.6628,1.4047,4.2235,1.7795,1.611,1.3075,3.2838,1.2187);P=inv(Q); BTPB=B'

35、*P*B; Qhh=inv(BTPB);表 點位精度估算水準(zhǔn)方向邊長(m)權(quán)值以200m為單位權(quán)協(xié)因數(shù)點號點位誤差SZ1->175.1092.6627972.257413.0049291->2142.381.4046923.121623.533612->347.3544.2235084.361134.1766493->4112.3881.7795494.272544.1340054->5124.1491.6109673.880153.9395945->6152.9611.3075233.343563.6570486->760.9053.2838031.

36、133872.1296017->SZ2164.1031.218747注：每千米高差中誤差10mm5.2 井下水準(zhǔn)控制網(wǎng)設(shè)計石門處為平巷部分，采用與地面上同樣的北光DS3自動安平水準(zhǔn)儀進行往返觀測，往返測高差的較差不大于±50mm.(R為水準(zhǔn)點間路線長度，以km為單位)。本次任務(wù)中水準(zhǔn)路線部分路程較短，采用地下二級水準(zhǔn)測量的技術(shù)規(guī)格。本次平巷部分采用水準(zhǔn)高程測量。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(biāo)高。然后，前視一臨時設(shè)置的固定照準(zhǔn)點，測垂直角量斜邊。在斜巷中每兩站之間均用臨時設(shè)

37、置的固定照準(zhǔn)點代替測點。在上下兩站觀測過程中，其中間設(shè)置的固定照準(zhǔn)點一直保持不動（遷站時應(yīng)特別注意不要碰動照準(zhǔn)點）。中間各站均前后視照準(zhǔn)點測垂直角量斜邊。當(dāng)測到斜巷下端時，在最后一站后視固定照準(zhǔn)點，測垂直角量斜邊，前視下平巷中的高程點B，測垂直角量斜邊和B點處的覘標(biāo)高。A、B各水準(zhǔn)點之間的高差按下式計算： hAB=HB-HA=h1+h2+hn+a-b式中a-上平巷水準(zhǔn)點覘標(biāo)高； b-下平巷水準(zhǔn)點覘標(biāo)高；采用變更儀器高(兩次儀器高互差應(yīng)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 mm時，取其平均值作為觀測成果。由于井下高程點有的設(shè)在頂板上程點在頂板上時，應(yīng)在讀數(shù)前加“-

38、”號后，再進行運算。有的設(shè)在底板上，高差hi的計算公式都是hiaibi(即后視讀數(shù)-前視讀數(shù))。只是當(dāng)高程點在頂板上時，應(yīng)在讀數(shù)前加“-”號后，再進行運算。5.2.1 井下水準(zhǔn)布設(shè)方案由一個井筒向另外一個井筒布設(shè)水準(zhǔn)路線，見下面井下水準(zhǔn)布設(shè)圖5.2.2 井下水準(zhǔn)精度估算在實際工作中，常以單位長度的高差中誤差的大小，衡量水準(zhǔn)測量的精度。假定有一水準(zhǔn)線路，其全長為L，水準(zhǔn)儀至水準(zhǔn)尺的距離為l，則該水準(zhǔn)線路的測站數(shù)為n=L/2l mh0為千米長度的水準(zhǔn)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(zhǔn)往返測量的高程閉合差mh容=2mh0=±50mm，也即容許的單位長度的高差中誤差mh0=50÷22=17.7mm。井下水準(zhǔn)路線長度總長為356m代入數(shù)據(jù)求得：L水=0.35629代入公式 求得：MHK水=17.7×0.356