井巷貫通設(shè)計

1、前言我國煤炭行業(yè)對我國的經(jīng)濟(jì)開展起到越來越來重要的作用。煤炭是我國應(yīng)急和社會開展的重要戰(zhàn)略資源。在礦山中最大的工程即是井巷貫穿。在貫穿中要保證各掘進(jìn)面均沿著設(shè)計位置與方位掘進(jìn)，使貫穿后接合處的偏差不超限，防止對采礦生產(chǎn)造成嚴(yán)重的影響。如果貫穿測量過程中發(fā)生錯誤未能貫穿或接合處的偏差值超限都將影響井巷質(zhì)量，甚至造成井巷報廢人員傷亡等嚴(yán)重后果。在經(jīng)濟(jì)上和時間上給國家和企業(yè)造成很大的損失。為此測量人員有必要將貫穿設(shè)計有關(guān)的理論掌握。我國的能源資源中，煤炭資源最為豐富。據(jù)1997年完成的全國第三次煤炭資源預(yù)測與評價，2000m深度內(nèi)的煤炭總資源為5.57萬億t，1000m深度內(nèi)為2.86萬億t截止19

2、96年末，全國累計保有儲量為10024.9億t，探明儲量為6044億t。2000年煤炭在一次資源結(jié)構(gòu)中所占比重達(dá)67，在國民經(jīng)濟(jì)開展中占有十分重要的地位。在開采方式上，中國井工作業(yè)的煤礦占95，井深平均在-400m以下，與世界各產(chǎn)煤國家相比，不但煤系、地層構(gòu)造復(fù)雜，而且礦井事故多發(fā)。煤礦生產(chǎn)平安歷來為我黨和國家所重視，新中國成立以來，經(jīng)過煤炭戰(zhàn)線各級領(lǐng)導(dǎo)、工程技術(shù)人員和廣闊職工幾十年的艱苦努力，全國煤礦生產(chǎn)狀況與解放前相比發(fā)生了根本性的變化。黨的十一屆三中全會以來，我國煤礦迎來了科技的春天，特別是近十幾年來，全國煤礦堅決貫徹“平安第一，預(yù)防為主，綜合治理，總體推進(jìn)的指導(dǎo)思想，向平安、高效、潔凈

3、、環(huán)保、機(jī)械化、自動化方向迅速開展，煤炭工業(yè)在生產(chǎn)、建設(shè)、科研、教育等方面都積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，一些領(lǐng)域的科技接近或到達(dá)國際先進(jìn)水平。為了系統(tǒng)地總結(jié)我國煤炭科技近二十年來取得的研究成果，推動煤礦生產(chǎn)技術(shù)水平和管理水平的提高。 1 礦區(qū)根本概況本章重點(diǎn)在于對礦山地質(zhì)的根本特征進(jìn)行描述，了解其特點(diǎn)及發(fā)生條件并確定貫穿巷道施工方式，進(jìn)一步確定施工時的允許誤差參數(shù)。1.1 礦區(qū)地質(zhì)概況艾友礦位于阜新煤田西南部，該井煤層屬沙海組，層位穩(wěn)定，厚度為中厚煤為主，最大累厚為13.97 m，平均4.58 m。該區(qū)以往煤田勘探階段瓦斯含量資料因無從查找，所以無確切的含量數(shù)據(jù)，根據(jù)相鄰的清河門立井鉆孔解吸數(shù)據(jù)平均8.

4、18 m3/t左右計算，煤層氣資源量8.906 8108 m3，平均為49.48106 m3/ km2。煤層分布特征艾友礦煤田主要可采煤層賦存于下白堊統(tǒng)沙海組三段及艾友礦組，共有十個煤層組，煤種較雜，一般為長焰焦煤，以長焰煤和氣煤為主。艾友礦組煤層分布面積達(dá)25 km2，平均厚度14.49 m，含5個煤層組，厚度變化于0.0596.48 m 之間；煤層不穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含煤系數(shù)高，平均含煤率為20%40%，單位面積儲量在新邱區(qū)高達(dá)60104 tkm2；聚煤中心為艾友礦區(qū)，厚度展布方向 NE5268，分布于同沉積背斜和斜坡地帶及低緩的向斜部位。沙海組煤層在全煤田的分布目前尚未完全查明，清河門、艾

5、友、東梁及九道嶺等區(qū)的煤層淺部薄深部厚，含五個煤層組，厚度變化在0.123.33 m之間，平均厚度7.76 m，分布面積近20 km2。 構(gòu)造特征 艾友礦煤田位于燕山臺褶帶的遼西臺陷構(gòu)造單元內(nèi)，是一個四周被邊緣斷裂圍限的典型斷陷盆地。盆地整體呈不一對稱的向斜構(gòu)造，剖面形態(tài)呈簸箕狀，盆地內(nèi)褶皺和斷裂構(gòu)造發(fā)育。 艾友礦煤田中央槽區(qū)呈現(xiàn)明顯的同沉積構(gòu)造，槽內(nèi)埋藏深，煤層厚，有機(jī)質(zhì)成熟度高，氣源豐富。煤田內(nèi)主要有兩個方向的褶皺，主要一組為北東北北東向，另一組為北西北西西向，有些構(gòu)造有利于煤層氣的賦存。同沉積背斜是阜新組的主要構(gòu)造形式，新邱小哈拉哈同生背斜和東梁清河門同生背斜，已查明是含氣構(gòu)造區(qū)。 斷裂

6、構(gòu)造與煤層氣生、儲、運(yùn)的關(guān)系更為密切。一是許多早白堊世形成的同沉積斷裂構(gòu)造，由于晚白堊世和新生代構(gòu)造應(yīng)力場的變化，呈現(xiàn)出擠壓作用下的閉合狀態(tài)，從而對煤層氣順層運(yùn)移起到了阻隔作用，阻止了煤層氣向外運(yùn)移。二是由于斷層的形成和活動，造成了沿斷裂帶巖石的碎裂和切割破壞，形成了力學(xué)薄弱帶，為巖漿創(chuàng)造了順斷層帶運(yùn)移的條件，從而形成控制巖漿巖分布的重要地質(zhì)因素。當(dāng)巖漿順斷層帶運(yùn)移遇到力學(xué)和化學(xué)性質(zhì)更弱的煤層時，那么發(fā)生順煤層侵入，擠壓、熔蝕煤層而形成巖床，巖床的厚度那么是斷層附近最厚，遠(yuǎn)離斷層帶逐漸變薄、尖滅。三是斷裂將盆地分割成假設(shè)干低級別的斷塊，斷層將阜新組地層切割破碎，不利于煤層氣的儲藏，特別是目前呈

7、拉張狀態(tài)下的正斷層是煤層氣逸散的良好通道。1.2 貫穿巷道概況為了解決艾友礦深部煤層的開采，改善通風(fēng)條件，將艾友礦新副井和東風(fēng)井合并為一對新立井提升，解決開鑿艾友礦-350m總回風(fēng)大巷。為加快該工程進(jìn)度采取兩井同時以全斷面相向掘進(jìn)的施工方法。 貫穿測量路線井下符合長度為2542m，其中新副井和東風(fēng)井為開鑿的新井尚未掘進(jìn)，根據(jù)兩井的掘進(jìn)速度決定在東風(fēng)井距離k點(diǎn)1538 m處相遇貫穿。施工巷道所在巖層地質(zhì)情況比擬簡單，圍巖穩(wěn)定，地壓不大，支護(hù)方式一律采用噴漿。巷道掘進(jìn)施工為風(fēng)動式開鑿圍巖機(jī)打眼，鏟斗式裝巖機(jī)裝車運(yùn)輸。 兩井深至-350m水平為600m，貫穿巷道邊坡度為 ，巷道斷面一般寬為3.5 m

8、，拱高2.5 m。1.3貫穿允許誤差參數(shù)確定本礦區(qū)各項(xiàng)測量的誤差參數(shù)均根據(jù)?煤炭測量規(guī)程?中的限差規(guī)定求得。1地面導(dǎo)線的測角誤差：根據(jù)規(guī)程得測角中誤差=2地面量邊誤差：按NTS-202全站儀的測距標(biāo)稱精度=5+5ppmmm3井下導(dǎo)線測角誤差：根據(jù)規(guī)程得級井下根本控制導(dǎo)線測角中誤差=。根據(jù)規(guī)程得級井下根本控制導(dǎo)線測角中誤差=井下導(dǎo)線量邊誤差：根據(jù)Red mini2型測距儀的標(biāo)稱精度=5+5ppmmm地面水準(zhǔn)測量誤差：按照規(guī)程限差求算四等水準(zhǔn)測量每千米的高差中誤差=7mm。6導(dǎo)入高程誤差：按照規(guī)程限差求得一次導(dǎo)入高程的中誤差 7井下水準(zhǔn)測量誤差：根據(jù)規(guī)程求得每百米的高差中誤差 井下三角高程測量誤差

9、：根據(jù)規(guī)程反算求得每千米的高差中誤差為 =50mm。2 貫穿測量方案設(shè)計與精度分析本章將在前一章說明地質(zhì)條件的根底上 ，進(jìn)一步分析礦山貫穿兩種方案的布設(shè)及其精度分析，并對地面的控制網(wǎng)進(jìn)行精度評定，井下導(dǎo)線角度平差，進(jìn)而對礦山貫穿工作程序簡單的了解。2.1平面測量方案設(shè)計2.1.1礦近井點(diǎn)的布設(shè)方案 平面貫穿測量允許誤差為0.5m，那么其中誤差為0.25m。該項(xiàng)中主要來自近井點(diǎn)誤差、定向誤差、井下導(dǎo)線誤差。近井點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在便于觀測、保存，不受開采影響且便于向井口布設(shè)連接導(dǎo)線的地點(diǎn)。1GPS網(wǎng)設(shè)計為了保證GPS觀測效果的可靠性，有效的發(fā)現(xiàn)觀測成果中的粗差.必須使GPS網(wǎng)中的獨(dú)立邊構(gòu)成一定的幾何圖形。

10、常規(guī)測量中對圖形設(shè)計事 一項(xiàng)非常重要的工作。而在GPS網(wǎng)圖形設(shè)計時因GPS同步觀測不要求通視，所以其圖形設(shè)計具有較大的靈活性。GPS網(wǎng)圖形設(shè)計主要取于用戶的要求，經(jīng)費(fèi)，時間，人力以及所投入接受機(jī)的類型.數(shù)量和后勤保障條件等1。為保證GPS網(wǎng)圖形精度，應(yīng)以兩個高級點(diǎn)為根底，保證精度的前提下根據(jù)本礦區(qū)實(shí)際情況，以A .B兩高級點(diǎn)為根底，采用邊連式的圖形。精度估算如下： 2-1其中，近井點(diǎn)之間邊長誤差。 2-2其中，固定誤差；b比例誤差；S邊與貫穿重要方向之間夾角。2光電測距精密附和導(dǎo)線光電測距儀是一種光機(jī)電結(jié)合于一體的測距裝置，是測繪儀器中開展比擬迅速的一類新型儀器，它的出現(xiàn)使精密測距工作發(fā)生了變

11、革隨著我國煤炭工業(yè)現(xiàn)代化的迅速開展，光電測距技術(shù)在煤礦測量工作中得到越來越重要的作用3。繪制比例尺為1：2000的誤差預(yù)計圖，在圖上根據(jù)商定的貫穿相遇點(diǎn)K點(diǎn)，過K點(diǎn)作軸和軸軸沿待貫穿的水平大巷中心線方向，軸與軸垂直，并在圖上標(biāo)出設(shè)計導(dǎo)線點(diǎn)的位置。精度估算如下：測角誤差： 2-3其中，地面導(dǎo)線測角中誤差；K與各導(dǎo)線點(diǎn)連線在軸上的投影平方和而得。量邊誤差： 2-4 其中， 測距中誤差；固定誤差； 比例誤差；距離值。導(dǎo)線總誤差： 定向測量方案1一井幾何定向兩風(fēng)井采用一井幾何定向，在兩井內(nèi)各下兩根鋼絲如，頂中盤法擺動投點(diǎn)在井底選一結(jié)點(diǎn)后視近井點(diǎn)。觀測兩鋼絲，地面以導(dǎo)線施測連接導(dǎo)線，井下布設(shè)導(dǎo)線連接。風(fēng)

12、井：采用一井定向，兩鋼絲間距3.0m。一井定向采用連接三角法，在井筒內(nèi)掛兩根垂球線，采用垂球線單重穩(wěn)定投點(diǎn)法。一井定向的連接方法為：連接三角形法的示意圖如圖2-2所示，由于不能在垂球線A、B點(diǎn)安設(shè)儀器，因此選定井上下的連接點(diǎn)12與，從而在井上下形成了以AB為公用邊三角形AB12和AB，一般把這樣的三角形稱為連接三角形。從井上下連接三角行的平面投影可看出，當(dāng)11點(diǎn)的坐標(biāo)及11-12邊的方位角和地面三角形各內(nèi)角及邊長時，便可按導(dǎo)線測量計算法，算出A、B在地面坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo)及連線的方位角。同樣，A、B的坐標(biāo)及其連線的方位角和井下三角形各要素時，再測定連接角，就能計算出導(dǎo)線邊起始邊-的方位角及點(diǎn)的坐

13、標(biāo)。風(fēng)井：采用一井定向，兩鋼絲間距3.0m。一井定向采用連接三角法，在井筒內(nèi)掛兩根垂球線，采用垂球線單重穩(wěn)定投點(diǎn)法。一井定向的連接方法為：連接三角形法的示意圖如圖2-2所示，由于不能在垂球線A、B點(diǎn)安設(shè)儀器，因此選定井上下的連接點(diǎn)12與，從而在井上下形成了以AB為公用邊三角形AB12和AB，一般把這樣的三角形稱為連接三角形。從井上下連接三角行的平面投影可看出，當(dāng)11點(diǎn)的坐標(biāo)及11-12邊的方位角和地面三角形各內(nèi)角及邊長時，便可按導(dǎo)線測量計算法，算出A、B在地面坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo)及連線的方位角。同樣，A、B的坐標(biāo)及其連線的方位角和井下三角形各要素時，再測定連接角，就能計算出導(dǎo)線邊起始邊-的方位角及

14、點(diǎn)的坐標(biāo)。圖2-2三角示意圖Fig.2-2 The map of triangle 在選擇井上下連接點(diǎn)12與時，應(yīng)滿足以下要求：a點(diǎn)12與11及點(diǎn)與應(yīng)彼此通視，且12-11和-的長度應(yīng)該盡量大于20m.當(dāng)12-11邊小于20m時，在12點(diǎn)進(jìn)行水平角觀測，其儀器必須對中三次，每次對中應(yīng)將照準(zhǔn)部或者基座位置變換120；b點(diǎn)12與應(yīng)該盡可能地設(shè)在AB延長，使三角形銳角應(yīng)小于2，這樣邊構(gòu)成最有利的延伸三角形；c點(diǎn)12和應(yīng)適當(dāng)?shù)乜拷罱拇骨蚓€，地面為B，井下為A，使a/c及b/c之值盡量小些。一井定向中投點(diǎn)誤差影響比擬大所以應(yīng)采取一定的措施來減小投點(diǎn)誤差的影響，其措施有：a盡量增加兩垂球間的距離，并選

15、擇合理的垂球線位置，盡量使兩垂球線連線方向與氣流方向一致，這樣盡管沿氣流方向的垂球線偏差可能很大，但是最危險的方向即垂直與兩垂球線連線方向的偏斜卻不大，從而可以減小投向誤差；b盡量減小馬頭門處氣流對垂球線的影響，定向時最好停止風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)或增設(shè)風(fēng)門，以減小風(fēng)速；c采用小半徑、高強(qiáng)度的鋼絲，適當(dāng)加大垂球重量，并將垂球浸入穩(wěn)定液中；d減少滴水對垂球線及垂球的影響，在淋水大的井筒，必須采取擋水措施，并在大水桶上加擋水蓋。其中一井定向的工作組織包括：a準(zhǔn)備工作選擇連接方案，作出技術(shù)設(shè)計；定向設(shè)備及用具的準(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；確定井上下的負(fù)責(zé)

16、人，統(tǒng)一負(fù)責(zé)指揮和聯(lián)絡(luò)工作。b制定地面的工作內(nèi)容及順序；c制定定向水平上的工作內(nèi)容及順序；d定向時的平安措施：在定向過程中，應(yīng)勸阻一切非定向工作人員在井筒附近逗留；提升容器應(yīng)牢固停妥；井蓋必須結(jié)實(shí)可靠地蓋好；對定向鋼絲必須事先仔細(xì)檢查，放提鋼絲時，應(yīng)事先通知井下，只有當(dāng)井下人員撤出井筒后才能開始；垂球未到井底或地面時，井下人員均不得進(jìn)入井筒；下放鋼絲時應(yīng)嚴(yán)格遵守均勻慢放等規(guī)定，切忌時快時慢和猛停，因?yàn)檫@樣最易使鋼絲折斷；應(yīng)向參加定向工作的全體人員反復(fù)進(jìn)行平安教育，以提高警惕。在地面工作的人員不得將任何東西掉入井內(nèi)，在井上工作的人員均應(yīng)配帶平安帶；定向時，地面井口自始至終不能離人，應(yīng)有專人負(fù)責(zé)井

17、上、下聯(lián)系。精度估算如下：根據(jù)?規(guī)程?規(guī)定及有關(guān)資料的分析 ； ； ； ； ； ； ； ； 2-5其中，n測回數(shù)。 2-6其中，一個測回的測角方法誤差 ；測角時儀器對中的線量誤差。 2-7其中，測角的誤差。 2-8 2-9 2-10定向誤差： 2-11 2-122陀螺定向兩風(fēng)井：采用陀螺邊定向，采用GAK-1型陀螺經(jīng)緯儀。陀螺儀定向聯(lián)系測量由三局部組成：a經(jīng)立井由地面向定向水平投點(diǎn)；b井上、下與垂球線連接測量；c井下根本控制導(dǎo)線起始邊的陀螺經(jīng)緯儀定向。立井采用陀螺經(jīng)緯儀定向時的聯(lián)系測量平面圖如圖2-3所示。圖中C為近井點(diǎn)；DC為起始方向； E9為井下控制導(dǎo)線起始邊即陀螺定向邊；1、2是井下連接

18、導(dǎo)線點(diǎn)。點(diǎn)2與9、E組成一組井下永久導(dǎo)線點(diǎn)，點(diǎn)1可采用臨時點(diǎn)。圖2-3一立井用陀螺儀定向時的聯(lián)系測量平面圖Fig.2-3 The plan of contact survey with gyroscopes measuring in Shafta投點(diǎn)由于立井較深、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(diǎn)法。為盡量減少或不占用井筒的提升時間，垂球線布設(shè)在管子間。投點(diǎn)采用單重穩(wěn)定投點(diǎn)。b連接地面連接：在C點(diǎn)安置儀器與垂球線A連接，測角、量邊的精度按?煤礦測量規(guī)程?中執(zhí)行。井下連接：由陀螺定向邊E9起敷設(shè)或15級導(dǎo)線至2、1點(diǎn)。在1點(diǎn)架儀器與垂球線A的穩(wěn)定位置連測，連接精度要求同15

19、導(dǎo)線。井上、下連接導(dǎo)線與垂球線A的連接都應(yīng)獨(dú)立進(jìn)行兩次，其最大相對閉合差對地面二級導(dǎo)線不大于1/10000光電測距導(dǎo)線。c定向在選定的起始邊E9上進(jìn)行陀螺經(jīng)緯儀定向，求出該邊的坐標(biāo)方位角。陀螺定向采用逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法。定向可在投點(diǎn)連接前完成，也可在連接后再進(jìn)行。 根據(jù)艾友礦-350m總回風(fēng)大巷貫穿工程的掘進(jìn)速度工作條件等實(shí)際情況可將貫穿相遇點(diǎn)k選在待掘進(jìn)巷道的中點(diǎn)附近。由于井下導(dǎo)線全長2542m，01-k點(diǎn)的全長為1538 m，k-13點(diǎn)的全長為1004 m，01-02邊和13-14邊加測陀螺定向邊：那么定向方差與測角方差比值： 2-13查表時 因此應(yīng)在11-12邊和20-19邊加測陀螺定向邊，由于距

20、離不是很長只要注意施測的方法和精度不出現(xiàn)粗差可以保證k點(diǎn)的貫穿允許誤差。所以在11-12邊和20-19邊決定不加測陀螺定向邊。 2-142.1.3井下根本控制導(dǎo)線1) 經(jīng)緯儀測距儀導(dǎo)線在加測陀螺定向邊的前提下采用經(jīng)緯儀測距儀導(dǎo)線，一般邊長140m為要求施測按?規(guī)程?有關(guān)規(guī)定。精度估算如下：測角誤差： 2-15量邊誤差： 2-16 井下導(dǎo)線總誤差： 2經(jīng)緯儀測距儀導(dǎo)線測角誤差： 2-17量邊誤差： 2-18井下導(dǎo)線總誤差： 3設(shè)起算點(diǎn)無誤差只有起算方向有誤差：為井下起算方向誤差 2-19其中，各結(jié)點(diǎn)與終點(diǎn)K連線在軸上的投影長度。 2-20 此數(shù)據(jù)不能作為井下導(dǎo)線的精度分析，在此只是驗(yàn)證一井幾何定

21、向的方位角誤差對井下導(dǎo)線的精度影響。4井下導(dǎo)線角度平差 為了提高井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線的精度，除了用陀螺經(jīng)緯儀定向測定井下導(dǎo)線起始邊的方位角外還可每隔一定距離用陀螺經(jīng)緯儀加測一些導(dǎo)線邊的方位角。由于巷道不是很長兩端加測陀螺邊可保證精度10。等精度測角，角度閉合差允許值為： 2-21 2-22小于允許值可進(jìn)行角度平差。陀螺定向邊作為堅強(qiáng)方向的判別式： 2-23陀螺定向邊不可作為堅強(qiáng)邊，陀螺定向邊也參加角度平差。均為等精度觀測值估條件方程式為： 2-24定向坐標(biāo)方位角權(quán)為 ： 243權(quán)倒數(shù)為： 組成法方程為： 2-25 2-26 2-27計算改正數(shù)： 2.2 高程測量設(shè)計2.2.1 井口水準(zhǔn)基點(diǎn)的建立方案

22、按?規(guī)程?第18條規(guī)定在新風(fēng)井和東風(fēng)井各建立井口水準(zhǔn)基點(diǎn)兩個，其點(diǎn)選在便于觀測.保存和不受開采影響的地區(qū)。按?規(guī)程?要求埋石，按四等水準(zhǔn)測量規(guī)格在礦區(qū)進(jìn)行水準(zhǔn)測量。精度估算如下：水準(zhǔn)路線R=9.98km其往返閉合差 2-28高差中誤差：2.2.2 立井導(dǎo)入標(biāo)高測量方案1長鋼絲法方案 兩立井深60m，長鋼絲法投入標(biāo)高較為方便可行。施測時將的鋼絲纏在小絞車上，懸掛5kg經(jīng)井筒緩慢下放至-350m處，確定自由懸掛后換上重砣。井上下各安置水準(zhǔn)儀分別在鋼絲上做標(biāo)記見圖2-7同時井上下水準(zhǔn)基點(diǎn)上立尺讀數(shù)獨(dú)立進(jìn)行兩次。精度估算如下：兩次導(dǎo)入允許互差： 2-29一次導(dǎo)入中誤差： 2-30 2光電測深法測深可用

23、大功率光管的光電測距儀傳遞高程，在井下-350m處安置測距儀井蓋上設(shè)置反圖2-7長鋼絲導(dǎo)入高程Fig.2-7 long wires guide elevation射鏡，使其和井下反射鏡在同一鉛垂線上同時井上下各一臺水準(zhǔn)儀分別在水準(zhǔn)點(diǎn)上和反射鏡上立尺讀數(shù)。精度估算如下： 2-31水準(zhǔn)誤差： 2-32其中, 每段距離平均值；水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡倍數(shù)； 測站立尺讀數(shù)個數(shù)。相對誤差： 井下水準(zhǔn)測量方案1按?規(guī)程?第64條規(guī)定井下平巷中采用級水準(zhǔn)測量，施測規(guī)格執(zhí)行各項(xiàng)規(guī)定。井下水準(zhǔn)路線長1824m以每百米級水準(zhǔn)高差中誤差為依據(jù)： 2-33 2-34高差中誤差 2-35 2-36斜巷：經(jīng)緯儀高程法井下斜巷三段總長

24、為418m，用經(jīng)緯儀測角. 斜邊長140 m可按導(dǎo)線施測進(jìn)行具體要求執(zhí)行?規(guī)程?有關(guān)規(guī)定。誤差參數(shù)如下：量儀器高的誤差： 經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)誤差： 經(jīng)緯儀水準(zhǔn)氣泡符合誤差： 2-37量邊總誤差： 測傾角誤差: 257其中，測傾角誤差一測回時: n=6 2-38=5mm 2-39量儀器高的誤差: 2-40三角高程總誤差： 水準(zhǔn)測量總誤差: 2斜巷光電測距和經(jīng)緯儀高程法量邊誤差: 2-41測傾角誤差: =5mm 2-42量儀器高的誤差: 2-43三角高程總誤差： 水準(zhǔn)測量總誤差 3 貫穿測量方案選擇與誤差預(yù)計本章重點(diǎn)對貫穿方案的分析結(jié)果進(jìn)行比擬選擇，確定出在理論上最為可行的方案，然后對貫穿方案進(jìn)行誤差預(yù)計

25、，最終選擇貫穿測量方案。3.1 方案選擇方案的選擇須考慮到經(jīng)濟(jì)技術(shù)儀器時間用戶的要求等諸多方面，選擇一個又滿足精度要求使用經(jīng)費(fèi)最低的方案。使其兩個綜合考慮選擇一個最優(yōu)化的方案是我們所追求的目標(biāo)。3.1.1 近井網(wǎng)方案的選擇GPS控制往的點(diǎn)與點(diǎn)間不需要通視.能提供連續(xù)的實(shí)時的位置.速度和時間信息。而且定位精度高，本錢低經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)。導(dǎo)線網(wǎng)作為建立平面控制網(wǎng)的一種形式得到了廣泛的應(yīng)用。有布設(shè)靈活，推進(jìn)迅速，容易克服地物障礙等優(yōu)點(diǎn)。 GPS網(wǎng)在上的誤差為，兩點(diǎn)誤差橢圓計算得點(diǎn)位誤差為.相對誤差橢圓。導(dǎo)線網(wǎng)上的誤差為，點(diǎn)位誤差為，邊長相對誤差為。通過以上分析比擬綜合考慮采用GPS網(wǎng)。3.1.2 定

26、向方案的選擇由于兩井從為做過定向測量因此只能采用陀螺定向，因?yàn)?規(guī)程?有關(guān)規(guī)定一井幾何定向不能作為井下根本控制導(dǎo)線的控制方向。3.1.3 井下根本控制導(dǎo)線的選擇井下根本控制導(dǎo)線共設(shè)計兩個方案均可滿足本次貫穿的精度要求，由于光電測距在礦區(qū)的廣泛使用，因此兩條導(dǎo)線均布設(shè)為光電測距導(dǎo)線。導(dǎo)線在上的誤差為，導(dǎo)線為考慮到技術(shù)與經(jīng)費(fèi)餓問題選擇光電測距導(dǎo)線為佳。3.1.3高程測量的方案選擇地面高程控制測量仍采用四等水準(zhǔn)測量進(jìn)行。因?yàn)榈孛娴耐饨鐥l件與外界環(huán)境都優(yōu)與三角測量的條件并費(fèi)用最少。、導(dǎo)入高程與定向中的投點(diǎn)方案相同，光電測深比長鋼絲方便且精度高于長鋼絲導(dǎo)入高程。井下平巷中采用水準(zhǔn)測量，斜巷隨經(jīng)緯儀測距儀

27、導(dǎo)線同時進(jìn)行三角程測量。這樣在時間方面節(jié)省了許多，防止重復(fù)觀測。3.2 誤差預(yù)計3.2.1 貫穿相遇點(diǎn)K在水平重要方向的誤差預(yù)計1近井點(diǎn)的誤差影響地面采用GPS控制網(wǎng)因此只有邊長誤差影響 3-1其中，近井點(diǎn)之間邊長誤差。 3-2其中， 固定誤差；b比例誤差；S邊與貫穿重要方向之間夾角。2定向誤差影響 3-33井下根本控制導(dǎo)線誤差影響測角誤差 : 3-4量邊誤差： 3-5 井下導(dǎo)線總誤差： 4貫穿相遇點(diǎn)K在水平重要方向的總誤差 3-63.2.2 貫穿相遇點(diǎn)K在豎直方向的誤差預(yù)計1地面水準(zhǔn)測量誤差影響水準(zhǔn)路線R=9.98km其往返閉合差： 3-7水準(zhǔn)測量誤差： 3-82導(dǎo)入高程誤差影響 3-9水準(zhǔn)

28、誤差： 3-10 兩次導(dǎo)入高程平均值： 3-113三角高程誤差影響量邊誤差: 3-12測傾角誤差 =5mm 3-13量儀器高的誤差: 3-14三角高程總誤差： 4井下水準(zhǔn)測量誤差影響高差中誤差 : 3-15 3-165通相遇點(diǎn)K在豎直方向的總誤差 以上計算說明該貫穿巷道雜水平和豎直方向上的誤差預(yù)計，均小于允許偏差的要求，那么本設(shè)計所采用的方案在精度上可行能滿足貫穿工程規(guī)定的要求。4 貫穿測量的技術(shù)路線本章主要根據(jù)-350m總回風(fēng)大巷貫穿工程施工情況設(shè)計合理的技術(shù)方案，實(shí)施步驟，設(shè)計方案的準(zhǔn)備工作以及儀器設(shè)備、內(nèi)外業(yè)的觀測和數(shù)據(jù)計算等工作。在實(shí)測過程中應(yīng)注意的問題。4.1 實(shí)施貫穿測量方案步驟根

29、據(jù)-350m總回風(fēng)大巷的貫穿工程施工情況和該礦測量儀器，設(shè)備及技術(shù)條件在實(shí)施貫穿測量方案時決定采用以下步驟進(jìn)行。 1)調(diào)查了解待貫穿井巷的實(shí)際情況，根據(jù)貫穿的容許偏差，選擇合理的測量方案與測量方法。對重要的貫穿工程，要編制貫穿測量設(shè)計書，進(jìn)行貫穿測量誤差預(yù)計，以驗(yàn)證所選擇的測量方案，測量儀器和方法的合理性。2依據(jù)選定的測量方案和方法，進(jìn)行施測和計算，每一施測和計算環(huán)節(jié)，均須有獨(dú)立可靠的檢核，并要將施測的實(shí)際測量精度與原設(shè)計書中要求的精度進(jìn)行比擬。假設(shè)發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)實(shí)測精度低于設(shè)計中所要求的精度時，應(yīng)當(dāng)分析其原因，采取提高精度的相應(yīng)措施，返工重測。3根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)計算貫穿巷道的標(biāo)定幾何要素，并實(shí)地標(biāo)定巷

30、道的中線和腰線。4根據(jù)掘進(jìn)巷道的需要，及時延長巷道的中線和腰線，定期進(jìn)行檢查測量和填圖，并按照測量結(jié)果及時調(diào)整中線和腰線。貫穿測量導(dǎo)線的最后幾個測站點(diǎn)必須牢固埋設(shè)。最后一次標(biāo)定貫穿方向時，兩個相向工作面之間的距離不得小于50m。當(dāng)兩個掘進(jìn)工作面之間的距離在巖巷中剩下1520m，煤巷中剩下2030m,測量負(fù)責(zé)人應(yīng)以書面形式報告礦井技術(shù)負(fù)責(zé)人以及平安檢查和施工區(qū)隊(duì)等有關(guān)部門1。5巷道貫穿之后，應(yīng)立即測量出實(shí)際的貫穿偏差值，并將兩端的導(dǎo)線連接起來，計算各項(xiàng)閉合差。此外，還應(yīng)對最后一段巷道的中線和腰線進(jìn)行調(diào)整。6重大貫穿工程完成后，應(yīng)對測量工作進(jìn)行精度分析與評定，寫出總結(jié)。4.2平面測量4.2.1近井

31、點(diǎn)的建立1近井點(diǎn)是礦山測量的基準(zhǔn)點(diǎn)，在建立GPS網(wǎng)近井點(diǎn)時應(yīng)滿足以下要求：近井點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在視野開闊處，點(diǎn)周圍視場內(nèi)不應(yīng)有地面傾角大于15度的成片障礙物，以免阻擋來自衛(wèi)星的信號。同時應(yīng)避開高壓輸電線等設(shè)施，其最近不得小于200米。2準(zhǔn)備工作儀器設(shè)備：GPS接收機(jī)，三腳架，米尺人員組成：觀測三人3外業(yè)觀測為了確保該項(xiàng)工程的順利實(shí)施決定采用GPS網(wǎng)建立地面獨(dú)立平面控制網(wǎng)。采用靜態(tài)定位方法，靜態(tài)定位能夠通過大量的重復(fù)觀測來提高定位精度，GPS測量必須按?GPS測量標(biāo)準(zhǔn)?進(jìn)行見表4-1。在?標(biāo)準(zhǔn)?中E級相當(dāng)于常規(guī)測量的國家四等測量。在點(diǎn)架設(shè)儀器分別測定兩個近井點(diǎn)，這樣在地面建立起了平面控制系統(tǒng)，可以最大限

32、度的消除地面控制測量誤差對貫穿相遇點(diǎn)K的影響。表4-1 GPS測量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)Tablet.4-1 Table of Wulong district long flame coal quality features等級水平均邊/km儀器圖形強(qiáng)度觀測時段個數(shù)時段長/min高度角精度指標(biāo)/mmE10-5雙頻102601510204.2.2定向測量1準(zhǔn)備工作儀器設(shè)備：GAK-1陀螺經(jīng)緯儀一臺，溫度計一支，花桿一個人員組成：觀測一人，記錄一人，后視一人2外業(yè)觀測為了提高定向的精度采用懸掛鋼絲的方法井下傳遞平面坐標(biāo)。地面用經(jīng)緯儀測角. 井下用經(jīng)緯儀測角。用陀螺定向方法傳遞方向，采用GAK-1陀螺經(jīng)緯儀字兩風(fēng)

33、井分別進(jìn)行陀螺定向，定向時采用逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法觀測，作業(yè)方法和限差要求按規(guī)程?有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。每井同獨(dú)立進(jìn)行三次取平均值。3內(nèi)業(yè)計算風(fēng)井：采用陀螺邊定向。陀螺經(jīng)緯儀定向的作業(yè)過程： = 1 * GB3 在地面邊上測定儀器常數(shù)由于陀螺儀軸衰減微弱的擺動系數(shù)保持不變，故其擺動的平均位置可以認(rèn)為是假象的陀螺儀軸的穩(wěn)定位置。實(shí)際上，因?yàn)橥勇輧x軸與望遠(yuǎn)鏡光軸及目鏡分劃板零線所代表的光軸通常不在同一豎直面中，所以假象的陀螺儀軸的穩(wěn)定位置通常不與地理子午線重合。二者的夾角稱為儀器常數(shù)，一般用表示。陀螺定向各角度之間的關(guān)系如圖4-1所示。 圖4-1 陀螺儀定向示意圖Fig.2-4The map of the gyros

34、copes directional儀器常數(shù)可以在方位角的精密導(dǎo)線邊或三角網(wǎng)邊上直接測出來，測定儀器常數(shù)實(shí)際上就是測定邊的陀螺方位角。在下井定向之前，在邊上測定儀器常數(shù)23次，各次之間互差對于GAK-1型陀螺經(jīng)緯儀應(yīng)小于。每次測量后，要停止陀螺運(yùn)轉(zhuǎn)1015分鐘，經(jīng)緯儀度盤應(yīng)變換180/(23)。 = 2 * GB3 在井下定向邊上測定陀螺方位角井下定向邊的長度應(yīng)大于50m，如圖4-2在點(diǎn)儀器安裝點(diǎn)安置好儀器，測出目標(biāo)邊邊的陀螺方位角，然后求出地理方位角。測定定向邊陀螺方位角應(yīng)獨(dú)立進(jìn)行兩次，其互差對GAK-1型號的儀器應(yīng)小于40。 = 3 * GB3 儀器上井后重新測定儀器常數(shù)儀器上井后，在邊上重

35、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)的互差對于GAK-1型儀器不大于40。然后求出儀器常數(shù)的最或然值，并按白塞爾公式來評定一次測定中誤差。式中n為測定儀器常數(shù)的次數(shù)。 = 4 * GB3 求算子午線收斂角地面精密導(dǎo)線邊坐標(biāo)方位角0，需要求算的井下定向邊，也是要求出其坐標(biāo)方位角，而不是地理方位角A，因此還要求出子午線的收斂角。如圖4-2所示，地理方位角與坐標(biāo)方位角的關(guān)系為：。子午線收斂角按下式計算：K為系數(shù)；y為點(diǎn)的橫坐標(biāo)。子午線收斂角的符號可由安置儀器點(diǎn)的位置來確定，即中央子午線以東為正，以西為負(fù)。 = 5 * GB3 求算井下定向邊的坐標(biāo)方位角由圖4-2可以看出

36、： 4-1井下陀螺定向邊的坐標(biāo)方位角為： 4-2由以上將式代入上式那么： 4-3其中，表示地面和井下安置陀螺儀地點(diǎn)的子午線收斂角的差數(shù)，可按下式求得： 4-4 式中的單位為s； 當(dāng)?shù)孛婧途露ㄏ螯c(diǎn)的距離部超過510km，緯度小于60時采用；為當(dāng)?shù)氐木暥?；和為地面和井下定向點(diǎn)的橫坐標(biāo)km。圖4-2陀螺儀定向示意圖Fig.2-5 The map of the gyroscopes directional = 6 * GB3 陀螺儀懸?guī)Я阄挥^測懸?guī)Я阄皇侵竿勇蓠R達(dá)不轉(zhuǎn)時，陀螺靈敏部受懸掛帶和導(dǎo)流絲扭力作用而引起扭擺的平衡位置，就是扭力矩為零的位置。這個位置應(yīng)在目鏡分劃板的零刻線上。在陀螺儀觀測之前和

37、結(jié)束后，要作懸?guī)Я阄挥^測，稱為測前零位和測后零位觀測。測定懸?guī)Я阄粫r，先將經(jīng)緯儀整平并固定照準(zhǔn)部，下放陀螺靈敏部從讀數(shù)目鏡中觀測靈敏部的擺動，在分劃板上連續(xù)讀出三個逆轉(zhuǎn)的讀數(shù)，估讀到0.1格，按下式計算零位： 4-5式中，為逆轉(zhuǎn)點(diǎn)讀數(shù)，以格數(shù)計。同時還需要用秒表測定自動擺動周期,零位觀測完畢，托起并鎖緊靈敏部，如測前與測后懸掛零位變化在0.5格以內(nèi)，且自擺周期不變，那么不必進(jìn)行零位校正。當(dāng)超過0.5格時，就要進(jìn)行校正。如果陀螺定向時井上、下所測得的零位變化超過0.3格時，應(yīng)參加改正數(shù)。零位改正計算公式為： 4-6式中，零位變動，其中m為目鏡分劃板分化值，為零位格數(shù)； 零位改正系數(shù)，其中分別為跟

38、蹤和不跟蹤擺動周期。 = 7 * GB3 粗略定向在測定邊和定向邊的陀螺方位角之前，必須把經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸置于近似北方，也就是粗略定向。配有定向羅盤的陀螺儀，可以用羅盤進(jìn)行；如在邊上測定儀器常數(shù)時，可利用邊的坐標(biāo)方位角及儀器站的子午線收斂角來直接尋找近似北方。當(dāng)在未知邊定向，且儀器無羅盤附件時，那么可以利用儀器本身來尋找北方。該方案采用兩逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法。儀器在測站安置好后，將經(jīng)緯儀視準(zhǔn)軸大致擺在北方向后，啟動陀螺馬達(dá)，到達(dá)額定轉(zhuǎn)速后，下放陀螺靈敏部，松開經(jīng)緯儀水平制動螺旋，用手轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部跟蹤靈敏部的擺動，使陀螺儀目鏡視場中移動著的光標(biāo)像與分劃板零刻劃線隨時重合。當(dāng)接近擺動逆轉(zhuǎn)點(diǎn)時，光標(biāo)像移動慢下來

39、，此時制動照準(zhǔn)部，用水平微動螺旋繼續(xù)跟蹤，到達(dá)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)時，讀取水平讀盤讀數(shù)；松開制動螺旋，按上述方法繼續(xù)向反方向跟蹤，到達(dá)另一逆轉(zhuǎn)點(diǎn)時，再讀取水平度盤數(shù)。鎖緊靈敏部，制動螺旋馬達(dá)，按下式計算近似北方在水平度盤上的讀數(shù)： 4-7轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部，把望遠(yuǎn)鏡擺在讀數(shù)位置，再加上儀器常數(shù)和子午收斂角，這時視準(zhǔn)軸就指向了近似北方向。指北精度達(dá)。 = 8 * GB3 精密定向精密定向就是精確測定邊和定向邊的陀螺方位角。該設(shè)計方案采用逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法精密定向，觀測時陀螺經(jīng)緯儀在一個測站的操作程序如下：嚴(yán)格整置經(jīng)緯儀，架上陀螺儀，以一個測回測定待定或測線的方向值，然后將儀器大致對正北方向；鎖緊擺動系統(tǒng)，啟動陀螺馬達(dá)，待到達(dá)額

40、定轉(zhuǎn)速后，下放陀螺靈敏部，進(jìn)行粗略定向，制動陀螺并托起鎖緊，將望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸轉(zhuǎn)到近似北方向位置，固定照準(zhǔn)部，把水平微動螺旋調(diào)到行程范圍的中間位置；翻開陀螺照明，下放陀螺靈敏部，進(jìn)行測前零位觀測，同時用秒表記下自擺周期T3，零位觀測完畢，托起并鎖緊靈敏部；啟動陀螺馬達(dá)，到達(dá)額定轉(zhuǎn)速后，緩慢地下放陀螺靈敏部到半脫離狀態(tài)，稍停數(shù)秒鐘，再全部下放。如果光標(biāo)像移動過快，再使用半脫離阻尼限幅，是擺幅大約在13范圍為宜。用水平微動螺旋微動照準(zhǔn)部，讓光標(biāo)像與分劃板零刻線隨時重合，即跟蹤。跟蹤要做到平穩(wěn)和連續(xù)，切忌跟蹤不及時，在擺動到達(dá)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)時，連續(xù)讀取5個逆轉(zhuǎn)點(diǎn)讀書u1、u2u5如圖4-3所示。然后鎖緊靈敏部，

41、制動陀螺馬達(dá)1。跟蹤時還需用秒表連續(xù)測定連續(xù)兩次同一方向經(jīng)過逆轉(zhuǎn)點(diǎn)的時間，稱為跟蹤擺動周期T1。擺動平衡位置在水平度盤上的平均讀數(shù)NT，稱為陀螺北方向值，用式4-9計算： 4-8其中、由式2-11求得 4-9 陀螺儀相鄰擺動中值及間隔擺動中值的互差，對級儀器應(yīng)分別不超過和。測后零位觀測，方法同測前零位觀測。以一測回測定待定或測線的方向值，測前測后兩次觀測結(jié)果的互差對J2和J6級經(jīng)緯儀分別不得超過10和25。取測前測后兩測回平均值為測線方向值。圖4-3用逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法觀測Fig.2-6The Observing of reversal point精度評定：儀器常數(shù)測定誤差： 4-10井下定向邊兩次定向

42、平均值中誤差： 4-114.2.3井下導(dǎo)線測量1導(dǎo)線點(diǎn)的設(shè)置全長為永久導(dǎo)線點(diǎn)。其編號以羅馬字母，英文字母，阿拉伯?dāng)?shù)字組成，選擇線點(diǎn)的位置時，應(yīng)當(dāng)全面綜合考慮以下幾個方面：相鄰導(dǎo)線點(diǎn)之間通視良好，并盡可能使點(diǎn)間距大些；為了防止運(yùn)輸干擾，應(yīng)盡量將點(diǎn)設(shè)在遠(yuǎn)離運(yùn)輸軌道的一側(cè)；導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)中選在巷道穩(wěn)定、平安、便于安置儀器進(jìn)行觀測的地方，避開淋水，片幫落石和其他不平安因素。選點(diǎn)工作通常由三人完成，在保證相鄰點(diǎn)通視的條件下，同時選出后視、中間測站和前視三個點(diǎn)，并將后視點(diǎn)及中間點(diǎn)固定，而前視點(diǎn)需待三人繼續(xù)往前選點(diǎn)時再最后確定。 2) 準(zhǔn)備工作儀器設(shè)備：經(jīng)緯儀一臺，測距儀一臺，腳架機(jī)座3套，單棱鏡2個人員組成：觀

43、測一人，記錄一人，前后視各一人3外業(yè)觀測 井下導(dǎo)線分別從兩風(fēng)井底起始邊開始按?規(guī)程?有關(guān)井下導(dǎo)線的規(guī)定施測。采用經(jīng)緯儀測回法測傾角和水平角，測距采用三架法。4內(nèi)業(yè)計算施測兩次，角度閉合差：和 4-124.3 高程測量 4.3.1 地面水準(zhǔn)測量1井口水準(zhǔn)點(diǎn)的建立 埋設(shè)水準(zhǔn)基點(diǎn)兩個通過兩水準(zhǔn)基點(diǎn)布設(shè)四等水準(zhǔn)符合路線2準(zhǔn)備工作 儀器設(shè)備：級水準(zhǔn)儀一臺，銦鋼水準(zhǔn)尺一對，尺臺一對人員組成：觀測一人，記錄一人，前后視各一人3外業(yè)觀測兩風(fēng)井的高程控制測量按?國家水準(zhǔn)測量標(biāo)準(zhǔn)?有關(guān)地面四等水準(zhǔn)測量規(guī)定執(zhí)行。采用水準(zhǔn)儀測定井口高程基點(diǎn)的高程，四等水準(zhǔn)測量獨(dú)立進(jìn)行兩次取平均值。4內(nèi)業(yè)計算： 符合水準(zhǔn)路線閉合差：

44、4-134.3.2導(dǎo)入高程測量1準(zhǔn)備工作 儀器設(shè)備：測距儀一臺，單棱鏡一對，平面反光鏡一個，腳架一個，級水準(zhǔn)儀一臺，銦鋼水準(zhǔn)尺一對人員組成：觀測二人，記錄二人，前后視各二人2外業(yè)觀測在地面井口附近設(shè)一點(diǎn)即近井水準(zhǔn)基點(diǎn)A，其高程為，在井底車場設(shè)一點(diǎn)B，其高程待求。在地面與井下安置水準(zhǔn)儀，并在A、B兩點(diǎn)所立的水準(zhǔn)尺上讀取讀書a和b。設(shè)地面和井下兩水準(zhǔn)儀視線之間的距離，那么A、B兩點(diǎn)的高差按下式求出： 4-14=計算出了，就能算出B點(diǎn)在統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)中的高程為： 4-15 3內(nèi)業(yè)計算 兩次測量互差應(yīng)小于平均值，每次三測回，獨(dú)立施測兩次。4.3.3 井下水準(zhǔn)測量1井下水準(zhǔn)點(diǎn)建立 每間隔400m設(shè)置水準(zhǔn)點(diǎn)

45、一組，每組二個間距30m2準(zhǔn)備工作儀器設(shè)備：水準(zhǔn)儀一臺，水準(zhǔn)尺一對， 人員組成：觀測一人，記錄一人，前后視各一人3外業(yè)觀測 井下平巷采用幾何水準(zhǔn)測量，斜巷三角高程測量，按?規(guī)程?有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。幾何水準(zhǔn)測量采用水準(zhǔn)儀兩次儀器高方法進(jìn)行測量。為了減少通過斜巷傳遞高程誤差在斜巷中采用光電測距和經(jīng)緯儀高程法進(jìn)行測量，以上均取兩次平均值。斜巷中三角高程測量與導(dǎo)線同時施測，施測方法如圖4-3所示。圖4-3井下三角高程測量Fig.2-8 triangle height measurement of underground安置經(jīng)緯儀于A點(diǎn)，對中整平。在B點(diǎn)懸掛垂球。用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)垂球線上的標(biāo)志b點(diǎn)，測出傾角，用

46、鋼尺丈量儀器中心到b點(diǎn)的距離，量取儀器高及覘標(biāo)高。由圖可知，B對A點(diǎn)的高差的計算公式為： 4-16式中，實(shí)測斜長，根本控制導(dǎo)線應(yīng)是經(jīng)三項(xiàng)改正后的斜長；垂直角，仰角為正，俯角為負(fù)；儀器高，由測點(diǎn)量至儀器中心的高度，測點(diǎn)在底板時為正值，頂板時為負(fù)值；覘標(biāo)高，由測點(diǎn)量至照準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)的高度，測點(diǎn)在在底板時為正值，頂板時為負(fù)值。每條導(dǎo)線邊兩端往返測高差的互差不大于10mm+0.3mm(為導(dǎo)線水平邊長，以m為單位)，每段三角高程導(dǎo)線的高差往返測互差不應(yīng)大于100mmL為導(dǎo)線長度，以km為單位。當(dāng)高差的互差符合標(biāo)準(zhǔn)后，應(yīng)取往返測高差的平均值作為一次測量結(jié)果。以上高程測量均獨(dú)立進(jìn)行兩次4內(nèi)業(yè)計算兩次施測高差閉合

47、差小于取兩次平均值。4.4 貫穿測量的技術(shù)路線中應(yīng)注意的問題 1注意原始資料的可靠性，起算數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確無誤。使用地面控制網(wǎng)的資料時，必須對原網(wǎng)的精度.控制網(wǎng)點(diǎn)位是否受到采動影響等了解清楚，必要時應(yīng)實(shí)地進(jìn)行檢查測量。對于地面控制點(diǎn)和井下測量起始點(diǎn)，務(wù)必查明確無破壞和位移前方能使用。對于工程設(shè)計的資料，特別是巷道的方位，坐標(biāo)，距離，高程，坡度等，要進(jìn)行認(rèn)真的檢核。2各項(xiàng)測量工作都要有可靠的獨(dú)立檢核。要進(jìn)行復(fù)測復(fù)算，防止產(chǎn)生粗差。對于重要的貫穿工程，在進(jìn)行復(fù)測時，應(yīng)盡可能換人觀測和計算，條件允許時，最好換用測量儀器和工具，復(fù)測合格前方可施工。3精度要求很高的貫穿工程。要采取提高精度的相應(yīng)措施。例如，

48、設(shè)法提高定向測量的精度，有可能時，可加測陀螺定向邊，并進(jìn)行平差；在施測高精密導(dǎo)線時，要盡可能增大導(dǎo)線邊長，并用光電測距儀量邊。對井下邊長較短的測站，要設(shè)法提高儀器的對中精度，如采取防風(fēng)措施，采用光學(xué)對中，加大垂球的重量，增加重新對中的次數(shù)，或者采用三架法測量，省點(diǎn)法測量。斜巷中測角要注意儀器整平的精度，并考慮經(jīng)緯儀的豎軸的傾斜改正。陀螺定向時要盡量消除外界不良環(huán)境條件對精度的影響，例如在地面測定儀器常數(shù)時，可將測站點(diǎn)因入室內(nèi)進(jìn)行觀測，防止在室外高壓線附近，或風(fēng)大、氣溫低的測站上觀測；井下亦可選在硐室內(nèi)觀測，再引測到貫穿導(dǎo)線邊上，這樣就減少了巷道中運(yùn)輸、風(fēng)流等對陀螺定向觀測的影響。4對施測結(jié)果要

49、及時進(jìn)行精度分析，并與原誤差預(yù)計的精度要求進(jìn)行比擬，各個環(huán)節(jié)都不能低于原精度要求，必要時要進(jìn)行返工重測。5利用測量成果計算標(biāo)定要素時，注意不要抄錯或用錯數(shù)據(jù)資料。實(shí)地標(biāo)定時，注意不要用錯測點(diǎn)。井下測點(diǎn)的標(biāo)志編號要醒目、清晰。6貫穿巷道掘進(jìn)過程中，要及時進(jìn)行測量和填圖，并根據(jù)測量成果及時調(diào)整巷道掘進(jìn)的方向和坡度等。如采用全斷面一次成巷施工，那么在貫穿前的一段巷道內(nèi)可采用臨時支護(hù)。鋪設(shè)臨時簡易軌道，以減少巷道貫穿后的整修工作量1。5 測繪新技術(shù)應(yīng)用本章主要介紹有限元法在測繪中的應(yīng)用和礦山開采沉陷觀測數(shù)據(jù)處理的程序。對有限元法的理論和計算方法進(jìn)行簡單的描述，編制數(shù)據(jù)處理的程序使其工作量減少。5.1

50、用有限元法進(jìn)行測邊網(wǎng)平差一個平面三邊測量網(wǎng)類似于一個平面結(jié)構(gòu)的框架。前者是測量兩點(diǎn)之間的距離，而后者是用鉸鏈連接再一起的彈性構(gòu)件。由于測量誤差的存在。多余觀測通常在三邊測量網(wǎng)中不能吻合。因此，必須對所有的距離加以適當(dāng)?shù)母恼龜?shù)數(shù)進(jìn)行調(diào)整。同樣，由于構(gòu)件的裝置誤差使框架中的多余構(gòu)件不能結(jié)合。如果使構(gòu)件強(qiáng)制在應(yīng)有位置上，那么將引起各個構(gòu)件中的變形，引起了構(gòu)件中的長度變化。距離和構(gòu)件的長度變化改正數(shù)均按最小條件來調(diào)配，即距離改正數(shù)的權(quán)總和與多余構(gòu)件連接到框架中所做的功為最小。有限元法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，該方法要求計算出各節(jié)點(diǎn)的初始坐標(biāo)。一個或幾個多余構(gòu)件的變形將會引起節(jié)點(diǎn)的位移，這種位移可以直接計算出來。可

51、以認(rèn)為位移的垂直和水平分量就是各點(diǎn)初始坐標(biāo)的改正數(shù)。因此，可以獲得一個類似于附有條件的坐標(biāo)變量的平差方法。表5-1 結(jié)構(gòu)和測量相似的表示方法結(jié)構(gòu)1框架 平面架 節(jié)點(diǎn) 構(gòu)件 勁度 坐標(biāo) 彈性模數(shù) 橫截面積測量2網(wǎng) 平面測邊網(wǎng) 控制點(diǎn) 距離 權(quán) 坐標(biāo) 距離 權(quán)5.1.1 有限元法有限元法像其它數(shù)值一樣是一種離散化的方法。它是一個帶有無限量自由度的連續(xù)體，可以用一個模擬實(shí)際情況的模型來代替，但這里僅為有限量的自由度。著模型是一個離散元件的集合體，它僅僅是被次節(jié)點(diǎn)的連接。設(shè)有一長為L，截面積為A，彈性模數(shù)為E的桿狀元件。作用在兩節(jié)點(diǎn)上的軸向力分別為和，引起這兩點(diǎn)的軸向位移為和。利用最小勢能原理得構(gòu)件上

52、力與位移關(guān)系結(jié)果如下： 5-1如果應(yīng)用于桿上的力和為，那么從方程式可計算出位移和，反之亦然。上述方程式可以寫成下面的一般形式： 其中構(gòu)件的力向量，即作用在構(gòu)件節(jié)點(diǎn)上所有的力構(gòu)件的勁度矩陣，即構(gòu)件的材料和幾何特征性相結(jié)合矩陣的構(gòu)件的位移向量，即構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的位移5.1.2 內(nèi)業(yè)計算 表5-1 距離觀測值及平差值 編號 測得距離L 權(quán)P 力f 改正數(shù)v=f/p 改正數(shù)L+v1 1999 1.0 +0.002 +0.002 1999.0022 2191 1.1 +0.005 +0.004 2191.0043 1679 0.84 +0.002 +0.002 1679.0024 1194 0.06 +0.0

53、06 +0.007 1194.0075 1657 0.83 +0.007 +0.008 1657.008表5-2 坐標(biāo)、待定點(diǎn)坐標(biāo)初始值及平差值點(diǎn) X Y 1 -19091 -21490 0 02 -17531 -20241 + 0.000228 + 0.0001983 -16032 -20980 + 0.001361 + 0.0010404 -16918 -21780 0 0用有限元法進(jìn)行測邊網(wǎng)的平差計算，其計算結(jié)果與傳統(tǒng)最小而乘法結(jié)果相似。對于大規(guī)模多余觀測較多的測邊網(wǎng)使用該法其優(yōu)點(diǎn)更明顯。利用邊長改正數(shù)可進(jìn)行觀測精度的評定。5.2 礦山開采沉陷本文論述了地表移動、變形數(shù)據(jù)處理程序的設(shè)計思

54、路，以及實(shí)現(xiàn)過程。該程序能夠快速處理地表移動、變形的原始觀測數(shù)據(jù)。5.2.1 程序流程圖；讀入原始觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 輸出處理結(jié)果 輸出曲線圖6 結(jié)束語本章將在前幾章進(jìn)行分析的根底上，對貫穿測量的設(shè)計方案進(jìn)行總結(jié)，進(jìn)一步的體會描述出來。最后對貫穿測量中存在的一些問題進(jìn)行分析和解決，使貫穿工作順利的完成。6.1 貫穿測量設(shè)計方案總結(jié)1對特大型貫穿測量工作，要盡可能采用先進(jìn)的測量儀器和技術(shù)，提高貫穿精度，保證貫穿萬無一失。利用到裝切眼，把上下風(fēng)巷的支導(dǎo)線連接起來，可行成一條閉合導(dǎo)線進(jìn)行檢查，提高導(dǎo)線的精度，然后用平差值修正前進(jìn)方向。2團(tuán)結(jié)協(xié)作，充分調(diào)動職工的積極性，是提高貫穿測量工作精度和效率的

55、有效途徑。測量工作是一項(xiàng)集體性很強(qiáng)的工作，需要多人密切協(xié)作，相互配合，每人都要有高度的責(zé)任心測量工作才能順利的完成。3貫穿測量工作必須嚴(yán)格遵守?煤礦測量規(guī)程?和有關(guān)的規(guī)定執(zhí)行。煤礦的貫穿測量工作是一項(xiàng)重要的，技術(shù)性很強(qiáng)的工作，貫穿誤差的大小直接影響工程的質(zhì)量的好壞和煤礦的平安生產(chǎn)，因此對貫穿工作的重要性要有足夠的認(rèn)識，在實(shí)際操作過程中要認(rèn)真細(xì)致，嚴(yán)格遵守每一項(xiàng)操作規(guī)程，選點(diǎn)要合理，觀測記錄要認(rèn)真細(xì)致，對超限的成果和數(shù)據(jù)要分析原因重新測量。4根據(jù)現(xiàn)有的儀器設(shè)備進(jìn)行測量方案的優(yōu)化：依據(jù)現(xiàn)場情況盡量減少測站數(shù)；適當(dāng)增加控制邊數(shù)；利用三連架方法，減少對點(diǎn)誤差的傳遞；利用到裝切眼的貫穿及時聯(lián)測平差，修正

56、巷道掘進(jìn)方向等措施保證最終貫穿精度。6.2 體會本次設(shè)計為期時間雖短，卻很好地到達(dá)了理想的效果，在很大程度上實(shí)現(xiàn)了理論聯(lián)系實(shí)際，使老師課堂所傳授的知識與實(shí)際得到了很好的結(jié)合，對礦山測量學(xué)有了更加深入的了解，特別是對貫穿測量預(yù)計這方面的知識了解得更加透徹，掌握得更加牢固，主要表達(dá)在以下幾個方面：1首先，表達(dá)在礦山測量的重要性方面。礦山測量被譽(yù)為礦山的“眼睛是不無道理的。礦山測量是開發(fā)礦業(yè)過程中不可缺少的一項(xiàng)重要的根底技術(shù)工作。在勘探、設(shè)計、建設(shè)、生產(chǎn)各個階段直到礦井報廢為止，都要進(jìn)行礦山測量工作。在貫徹執(zhí)行平安、經(jīng)濟(jì)、合理地最大限度采出有用礦物的根本方針的過程中，礦山測量發(fā)揮了重要作用：在均衡生

57、產(chǎn)方面起保證作用；在充分開采地下資源和采掘工程質(zhì)量方面起監(jiān)督作用；在平安生產(chǎn)方面起指導(dǎo)作用。2其次，貫穿測量作為礦山測量的一局部，其重要性也是不可無視的。貫穿測量是一項(xiàng)非常重要的測量工作，礦山測量人員的任務(wù)就是保證各掘進(jìn)工作面均沿著設(shè)計位置與方向掘進(jìn)，使貫穿后接合處的偏差不超過規(guī)定限差，這就要求礦山測量人員必須一絲不茍，嚴(yán)肅認(rèn)真地對待貫穿測量工作。因?yàn)樨灤y量過程中發(fā)生錯誤未能貫穿，或貫穿后接合處的偏差值超限，都將影響井巷質(zhì)量，甚至造成井巷報廢、人員傷亡等嚴(yán)重后果，在經(jīng)濟(jì)和時間上給國家造成很大損失，也使測量人員的信譽(yù)一落千丈。3最后，對貫穿測量設(shè)計書的編制有了深入了解。編制貫穿測量設(shè)計書的主要

58、任務(wù)是選擇合理的測量方案和測量方法，并進(jìn)行貫穿測量的誤差預(yù)計。特別地，通過本次課程設(shè)計，我掌握了一井內(nèi)巷道貫穿測量的誤差預(yù)計、一井幾何定向巷道貫穿測量的誤差預(yù)計、井下導(dǎo)線加測堅強(qiáng)陀螺定向邊后巷道貫穿測量的誤差預(yù)計等方法?？傊?，通過本次設(shè)計，我不但加強(qiáng)穩(wěn)固了理論知識、加強(qiáng)了動手能力而且更重要的是培養(yǎng)了認(rèn)真、一絲不茍、不怕繁瑣的工作精神，等等這些都為今后的學(xué)習(xí)、工作奠定了堅實(shí)的根底，使我對知識的認(rèn)識與掌握程度有了更進(jìn)一步的提高。6.3 井下儀器對中存在的問題分析井下導(dǎo)線測量水平角的觀測方法有復(fù)測法和測回法兩種。由于井下觀測條件的影響，儀器對中的時間約占測量時間的一半，特別是井下測量條件困難，造成儀

59、器對中偏差較大。 井下觀測水平角時，經(jīng)緯儀的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)中心和儀器上的對中器光軸中心不在一條鉛垂線上，產(chǎn)生了一個偏差，這個偏差稱為儀器對中殘差。一般有兩點(diǎn)：第一，用光學(xué)對中器對中時儀器光學(xué)中心與光學(xué)對光軸中心所產(chǎn)生的偏差。第二，懸掛垂球?qū)χ袝r垂球中心所產(chǎn)生的偏差。受井下條件的限制，加上照明條件差，風(fēng)速過大等多種因素，造成了儀器的豎軸和測點(diǎn)中心產(chǎn)生了一個偏差，稱為偏距e值，為了盡量使偏距差對觀測值影響減少到最低值，必須采取合理的方法進(jìn)行改正才能滿足?煤礦測量規(guī)程?要求。 假設(shè)儀器未正確對中，所測的水平角就有誤差，如圖1，C為測站，測得的，假設(shè)儀器對中后在點(diǎn)，測得的，設(shè)偏心的距離，那么偏心距產(chǎn)生的水

60、平角誤差為： 6-1其中， 式中，e儀器對中殘差；a,b導(dǎo)線邊長；對中殘差發(fā)生方向與邊長方向的夾角?？梢娕c偏心距成正比，與觀測距離成反比，所以邊距離對測角影響較大。由于井下導(dǎo)線短邊，多角這一特點(diǎn)，儀器對中偏差對水平角測量影響明顯。按復(fù)測法和測回法觀測時，如不加任何措施很難消除儀器對中的殘差。?煤礦測量規(guī)程?要求井下級導(dǎo)線邊長小于15m，采用測回法至少三次對中觀測，級導(dǎo)線采用復(fù)測法和測回法至少二次對中觀測，實(shí)際中我們遇到的問題不止這些。下面介紹以下如何消除對中時所產(chǎn)生的誤差。在觀測中，當(dāng)腳架大致安平后，儀器上基座的三個安平螺旋包含于腳架頭上三角形位置上，垂球掛好在頂板上的測點(diǎn)，每一次對中直接將基