礦山測量課程設計

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上中國礦業(yè)大學環(huán)境與測繪學院礦山測量課程設計測繪工程2008級2011-7-20姓名：卜展翔學號：班級：測繪081班指導教師：顧和和目錄礦井聯(lián)系測量一、目的和任務礦井聯(lián)系測量就是將地面上的平面坐標系統(tǒng)和高程坐標系統(tǒng)傳遞到井下的測量。目的就是使地面和井下測量控制網(wǎng)采用同一坐標系統(tǒng)。聯(lián)系測量的主要任務是：（1） 確定井下經(jīng)緯儀導線起算邊的坐標方位角；（2） 確定井下經(jīng)緯儀導線起算點的平面坐標x和y；（3） 確定井下水準基點的高程H。二、地面近井點的測設（1）地面近井點的精度要求近井點測量精度的要求近井點可在礦區(qū)三、四等三角網(wǎng)、測邊網(wǎng)的基礎上，用插網(wǎng)、插點和敷設經(jīng)緯儀導線，及

2、GPS等方法測設。對于一般網(wǎng)型，近井點的精度，對于測設它的起算點來說，其點位中誤差不得超過±7cm，后視邊方位角中誤差不得超過±10。GPS測量必須按照1992年我國測繪局發(fā)布的全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范進行，近井點可以采用D級和E級測設。等級平均邊長/km儀器要求精度指標圖形強度（PDOP）觀測時段個數(shù)時段長/min衛(wèi)星高度角/°abD105單頻或雙頻10101026015E52單頻或雙頻1020102615井口高程基準的精度要求井口水準基點的高度精度應該滿足相鄰井口間進行主要巷道貫通的要求，由于兩井間進行主要的巷道貫通時，高程上允許的誤差是，則其中誤差為，

3、一般要求兩井口水準基點相對的高程中誤差引起的貫通點K在z軸方向上的偏差中誤差不超過=±0.03m。所以近井點高程測量，可以應該采用四等水準測量的精度要求測設。（2）近井點布設方案本次近井點(水準基點)通過GPS進行布設,使用Trimble5800、5700GPS接收機,利用國家四等控制點為起算點,采取插網(wǎng)方式建立礦井E級GPS近井網(wǎng),布網(wǎng)形式為同步圖形擴展式。測設了主井近井點坐標和高程。三、立井定向煤礦測量規(guī)程規(guī)定的聯(lián)系測量的主要精度要求聯(lián)系測量內容容許限差備注幾何定向由近井點推算的兩次獨立定向結果的互差一井定向：2井田一翼長度小于300m的小礦井，可適當放寬限差。但應小于10兩井定

4、向：1陀螺經(jīng)緯儀定向同一邊任意兩測回測量陀螺方位角的互差±15級：40陀螺經(jīng)緯儀精度級別是按實際達到的一測回測量陀螺方位角的中誤差確定的±25級：70井下同一定向邊兩次獨立陀螺經(jīng)緯儀定向的互差±15級：40±15級：60實際定向精度與規(guī)程限差要求定向方法兩次獨立定向個數(shù)（）備注估算值規(guī)定值（）一井定向78251402=4兩井定線85135213.1兩井定向方案本次設計方案的礦山有主井和副井各一個，因此投點時在兩個井筒內各掛一根垂球線，采用單重穩(wěn)定投點。投點時必須采用有效的措施減小投點誤差，這些主要措施包括：<1>定向時最好停止風機運轉或增設風

5、門，以減少風速；<2>采用小直徑、高強度的鋼絲，建議采用80kg重的垂球，并將垂球浸入穩(wěn)定液中，并在大水桶上加擋水蓋以減少滴水對垂球的影響。要求最后投點誤差不超過2mm。3.1.1井上連接測量選擇煤倉附近的控制點作為近井點，通過GPS確定出兩個控制點的坐標。分別向兩垂球線A、B測設連接導線，以確定A、B的坐標和AB的坐標方位角。測設導線的等級為5，使用經(jīng)緯儀，2個測回數(shù)觀測水平角，測角中誤差為±5；使用鋼尺量邊，測設至A的導線時和B的導線時，量邊的偶然誤差系數(shù)a都選擇0.0003，系統(tǒng)誤差系數(shù)b都選擇0.00005。另外，使用儀器觀測時，同一測回中半測回互差不超過20，兩

6、測回間互差不超過12，兩次對中測回間互差不超過30。據(jù)此，布設地面連接導線的形式，如下圖所示：設計方案采用了由一個控制點向相應的兩垂球進行測量的連接方案，采用如下公式預計誤差：（1）（2）（3）3.1.2井下連接測量井下的井底車場中，布設井下連接導線，導線采用7基本控制導線，使用經(jīng)緯儀觀測水平角，測角中誤差為±7，測角的方法和限差與地面連接的導線的測設過程相同。使用鋼尺進行量邊，量邊時要加入比長改正，溫度改正，拉力改正，垂曲改正等改正項，然后最終將導線的邊長化算到高斯平面上。量邊的偶然誤差系數(shù)a取0.0003，系統(tǒng)誤差系數(shù)b取0.00005。據(jù)此，布設井下連接導線的形式如下：井下連接

7、測量誤差主要由井下導線的測角誤差和量邊誤差所引起的，即：式中，分別是測角和量邊誤差所引起的井下導線某邊的方位角誤差。由于已經(jīng)采取了種種措施減小投點誤差的影響，并且兩井定向時兩垂球線間的距離很大，此時投向誤差對定向精度的影響已經(jīng)基本不再起作用了，所以可以忽略投向誤差。那么兩井定向誤差的總誤差公式為：3.2陀螺定向方案方案二采用陀螺定向方案。陀螺經(jīng)緯儀采用國產(chǎn)陀螺經(jīng)緯儀，陀螺經(jīng)緯儀的觀測順序按3（測前地面測定儀器常數(shù)次數(shù)），2（井下測定定向邊陀螺方位角次數(shù)），3（測后地面測定儀器常數(shù)次數(shù)）進行操作。該方案的具體實施步驟如下：（1）在地面已知邊上測定儀器常數(shù)（2）在井下定向邊上測定陀螺方位角（3）儀

8、器上井后重新測定儀器常數(shù)（4）求算子午線收斂角（5）求算井下定向邊的坐標方位角注意在啟動陀螺馬達達到額定轉速之前和制動陀螺馬達的過程中，陀螺靈敏部必須處于鎖緊狀態(tài)，防止懸掛帶和導流絲受損傷。上圖中為儀器常數(shù)，為子午線收斂角，為陀螺方位角，為坐標方位角，為地理方位角。各個參數(shù)的關系如下：取，用近似的方法計算一次定向中誤差：=±0.8163.3兩井定向方案和陀螺定向方案的推算對比通過兩井定向方案和陀螺定向方案的誤差對比，可以判斷出方案設計的優(yōu)劣，從而選擇合理的設計方案。3.3.1兩井定向方案誤差估計兩井定向方案誤差估計包括井上測量誤差、投點誤差、井下測量誤差，在方案設計中已經(jīng)采取了如下幾

9、種措施減小投點誤差，因此投點誤差可以達到忽略不計的程度。l 盡量增大兩個垂球線間的距離，并選擇合理的錘球線位置。l 盡量減少馬頭門處得氣流對垂球線的影響。l 采用小時警、高強度的鋼絲，適當加大垂球重量，并將垂球浸入穩(wěn)定液中。l 擺動觀測時，錘球線擺動的方法應盡量和標尺平行，并適當增大擺幅，但不能超過100m這樣兩井定向誤差僅包括井上測量誤差和井下測量誤差。井上測量誤差估計：根據(jù)在井上測量圖量測的各數(shù)據(jù)計算得到；則井下測量誤差估計：由井下測量圖測量數(shù)據(jù)的得由上述結果可知：最大量邊誤差是9.2，最小量邊誤差是3.4。同時測角中誤差=4.34選擇方位角誤差最大的一條邊與最小的一條邊分別計算井下連接的

10、誤差：由得到兩井定向的最大誤差和最小誤差，3.3.2陀螺定向方案誤差估計取 ，將這個參數(shù)帶入公式=±0.816得到：。3.4 兩井定向和陀螺定向的比較通過兩井定向方案和陀螺定向方案的誤差對比，可以看出：陀螺定向方案的誤差12.5小于兩井定向的最小誤差31.279，陀螺定向方案優(yōu)于兩井定向方案。但是兩井定向所采用的儀器比較便宜，一般的礦井都有這些設備。兩井定向需要長時間占用井筒，但是陀螺經(jīng)緯儀定向的話占用井筒的時間明顯少于兩井井定向。陀螺經(jīng)緯儀定位，整體操作簡單，計算簡單，并且人員較少。綜合上述，結合本礦的實際情況，可以進行選擇。四、高程聯(lián)系測量高程聯(lián)系測量首先要布設近井水準網(wǎng)。使用光

11、學自動安平水準儀，根據(jù)工程測量規(guī)范要求規(guī)定，可以滿足等外水準測量精度要求。計經(jīng)檢核后應該符合工程測量規(guī)范及煤礦測量規(guī)范中各項指標規(guī)定。 等級每公里高差中誤差（mm）環(huán)線與附合路線長（km）儀器類型觀測次數(shù)往返較差或閉合差環(huán)線或合路線支線平地（mm）山地（mm）等外±2010S3往一次往返各一次±40n±20n為保證工程進度和質量要求，現(xiàn)組成測量組：組長一名，副組長二名，其它成員若干。 所有測量人員必須了解工程總平面圖和標高、定位線等情況；熟悉工程施工圖紙，對豎井的平、立剖面的形狀、尺寸、構造有全面的了解，對平面圖和結構圖的尺寸要相互校對各圖的軸線是否對應

12、；要進一步明確設計對施工測量精度的一般要求，以及一些特殊要求。測量需配備：符合精度的水準儀兩臺，水準尺鋼尺各數(shù)把，手電筒、對講機若干。事先在各中段埋設好鋼釬，能夠長久保存便于觀測并不易被破壞，每中段不得少于2個。選擇0.52mm具有一定的抗拉力鋼絲6001000米。并配備兩組垂球，每組垂球的重量為N×（60%-70%）=G (N為使用鋼絲的抗拉力)，在100kg。高程聯(lián)系測量具體方法：如圖所示，為豎井的高程傳遞，將鋼尺懸掛在井邊的木桿上，下端掛10kg重錘，在地面上和中段內各安置一臺水準儀，分別讀取地面點A和中段內水準點B的水準尺讀數(shù)a和b,并讀取鋼尺讀數(shù)m和n,則可根據(jù)已知地面水準

13、點A的高程,按下式求得水準點B的高程： 式中為鋼尺總的改正數(shù)，它包括尺長，溫度，拉力，和鋼尺自重等四項改正數(shù)。即為了進行檢核，可將鋼尺位置變動1020cm，同法再次讀取這四個數(shù)，兩次求得的高程相差不得大于3mm。改正數(shù)嚴格按照規(guī)范執(zhí)行改正，測量工作嚴格按照工程測量規(guī)范進行操作。 導入高程工作需要獨立兩次進行，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，用同樣的方法在做一次。加入各種改正數(shù)之后，前后兩次之差，按照煤礦測量規(guī)程規(guī)定不得超過（為井上、下水準儀視線間的鋼尺長度）。煤礦井下平面控制測量和高程控制測量目的和任務在井下施工過程中，平面控制測量按照與地面控制測量統(tǒng)一的坐標系

14、統(tǒng)，建立地下的控制系統(tǒng)。根據(jù)地下導線的坐標，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求。礦區(qū)控制一般布設成三角網(wǎng)，邊角網(wǎng)或導線網(wǎng)。在布設控制網(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，只能敷設成支導線或者導線網(wǎng)的形式，隨著巷道的開挖向前延伸。因此，井下平面控制測量就是導線測量。井下高程測量是測定井下各種測點高程的測量工作。其目的是為了建立一個與地面統(tǒng)一的高程系統(tǒng)，確定各種采掘巷道、硐室在豎直方向上的位置及相互關系，以解決各種采掘工程在豎直方向上的幾何問題。其具體任務大體為：1.在井下主要巷道內精確測定高程點和永久導線點的高程，建立井下高程控

15、制；2. 給定巷道在豎直面內的方向；3.確定巷道底板的高程；4.檢查主要巷道及其運輸線路的坡度和測繪主要運輸巷道縱剖面圖。平面控制的設計內容：對已作平面聯(lián)系測量設計的水平進行井下平面控制網(wǎng)的設計。其內容包括導線（網(wǎng)）布設系統(tǒng)、永久導線點的位置、觀測儀器工具、測角量邊方法與限差、內業(yè)整理（含平差方法）、井下導線最弱點的點位誤差預計等。高程控制的設計內容：對已作高程聯(lián)系測量的水平設計高程控制測量，其內容包括布設系統(tǒng)、儀器工具、觀測方法與限差、內業(yè)整理（含平差方法）、估算最弱點的餓高程誤差。井下控制的要求平面控制的要求：井下導線的布置，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

16、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。這兩類又都應該敷設成閉（附）合導線或者復測支導線?；究刂茖Ь€的主要技術指標井田一翼長度/km測角中誤差/一般邊長/m導線全長相對閉合差閉(附)合導線復測支導線5±7602001/80001/60005±15401401/60001/4000基本控制導線的主要技術指標井田一翼長度/km測角中誤差/一般邊長/m導線全長相對閉合差閉(附)合導線復測支導線1±1530901/40001/30001±301/30001/2000基本控制導線按照測角精度分為±7和±15兩級，一般從井底車

17、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，通常每隔1.52.0km應加測陀螺定向邊，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。高程控制的要求：在主要水平運輸巷道中，一般應采用精度不低于S3級的水準儀和普通水準尺進行水準測量；在其他巷道中，可根據(jù)巷道坡度的大小、采礦工程的要求等具體情況，采用水準測量或三角高程測量測定。當巷道傾角小于5°時采用水準測量；傾角在5°8°之間可采用水準測量，也可采用三角高程測量，當傾角大于8°

18、;時則采用三角高程測量。井下導線點和水準點的設置導線點應該盡量設在穩(wěn)定的頂板上，棚梁的巖石上，選擇能避開電纜和淋水且不影響運輸之外，以便保存和觀測；相鄰導線點應該保持通視良好，間距盡量大而均勻?；究刂七呴L不小于30m，鋼尺量邊以90m左右為宜，采區(qū)控制導線的邊長不應小于15m；凡是巷道分岔，拐彎，變坡點和已經(jīng)停止掘進的工作面等處均應該設點，從選定該處點以前的23個測點開始，應注意調整邊長，避免出現(xiàn)長邊與短邊相鄰的情況選點時應該綜合考慮各種情況，使測點的分布更為合理。永久點應于實測前12天設置完畢，臨時點和次要巷道的點可以邊選邊測。一般每隔300500m埋設一組三個永久點，永久點的結構應以堅固

19、耐用和使用方便為原則 所有導線點均應做明顯標志并統(tǒng)一編號，用紅漆或白漆將點位圈出來，并將編號醒目地涂寫在設點處的巷道幫上，以便于尋找。井下導線測量方法根據(jù)導線等級及測量實際情況我們選擇級經(jīng)緯儀，鋼尺測量導線長。對經(jīng)緯儀測角的要求同一測回中半測回互差為20，兩測回互差為12，兩次對中測回間互差為30。井下角度測量的方法步驟為： 1. 安置儀器：導線點在巷道底板時，安置儀器的方法與地面相同。當測點在巷道頂板時，應進行點下對中。對中時，要整平儀器，并令望遠鏡水平，由測點上懸掛下垂球，移動經(jīng)緯儀使鏡上中心對準垂球尖。再整平儀器，重新對中。(垂球碰儀器，擋風布或防風套管，重球浸水中，光學對點)2. 角度

20、測量：前后視點上掛垂球線，作為瞄準的標志。若井下巷道中風大，錘球加重，放入水桶中穩(wěn)定，或加擋風布。井下黑暗潮濕，并有瓦斯及煤塵，儀器有較好的密封性，經(jīng)緯儀及覘標均需照明，最好有防爆照明設備。將礦燈置于垂球線的后側面，并在礦燈上蒙一層白紙或毛面薄膜，使垂球線清晰地呈現(xiàn)在柔和的光亮背景上。井下測角方法與地面一樣，有復測法和測回法鋼尺測邊時用經(jīng)緯儀的水平視線瞄準前后視點所掛垂球線，用大頭針在繩上標出十字絲交點，然后用鋼尺丈量儀器鏡上中心或橫軸右端中心與大頭針之間的距離。對準經(jīng)緯儀鏡上橫軸中心，另一端加鋼尺檢定時的拉力P并對準大頭針，兩端同時讀數(shù)。零端估讀到毫米。每讀一次數(shù)后，移動鋼尺23cm。每條邊

21、要讀數(shù)三次?；ゲ钚∮?mm,同時還要測記溫度。為了檢驗，每邊須往返測量，即在每一測站上量前后視距離。在傾斜巷道中則丈量傾斜距離。當丈量的邊長大于尺長時，則必須分段丈量，為此要進行定線。同時還要加入各項改正： 1)比長改正 k=L0-LM , Lk=kL/LM 2)溫度改正 Lk=L(t-t0) 3)拉力改正 LP=L(P-P0)/EF 4)垂曲改正a.對稱懸鏈線Y=chx 加改正Lf,負值，與p,自重有關b.整尺長垂曲改正Lf尺=L-S, S=2R,L=2Rsin Lf尺=-8f2/3L尺 c.松重距f的測定 理論計算: f=q L2尺/8p, Lf尺=-q2 L3尺/24p2 實測法 f=c

22、-a-dd.任意長度改正Lf,注意分段丈量時改正e.傾斜邊長垂曲改正 Lf= Lfcos2 5)傾斜邊長化算為水平邊長 l=Lcos 6)其他改正 導線邊長化到投影面 投影到高斯投影面井下高程測量方法主要是測出相鄰兩測點高差,方法：儀器放兩測點中間，前后視放水準尺，(倒立)照明。粗平-瞄準-精平-讀數(shù)兩次儀器高,儀器高之差大于10cm,兩次儀器高高差互差不大于5mm井下水準路線為支線、附合路線或閉合路線井下三角高程測量：井下三角高程測量是與經(jīng)緯儀導線測量同時進行的。施測方法如下圖所示。安置經(jīng)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，用鋼尺丈量儀器中心到b點

23、的距離L，量取儀器高i及覘標高v。由下圖可以看出，B對A點的高差可按下式計算：式中：L實測斜長，基本控制導線應是經(jīng)三項改正后的斜長； 垂直角，仰角為正，俯角為負； i 儀器高，由測點量至儀器中心的高度；   v 覘標高，由測點量至照準目標點的高度； 當測點在頂板時，i和v為負值，在底板時為正值。當井下經(jīng)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(jīng)氣象、加常數(shù)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：式中： k折光系數(shù)；R測線處地球曲率半徑。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

24、表。儀器高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。觀測垂直角的精度要求觀測方法經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀測回數(shù)垂直角互差指標差互差測回數(shù)垂直角互差指標差互差對向觀測（中絲法）122525單向觀測（中絲法）2151532525三角高程測量要往返進行。相鄰兩點往返測量的高差互差不應大于(10+0.3l)mm ( 為導線水平邊長，m)；三角高程導線高差閉合差不應大于±100L mm(L為導線長,km)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