礦井聯(lián)系測量(一)

1、煤礦礦井測量QQ:635788255四川礦山安全技術(shù)培訓(xùn)中心1教學(xué)對象：四川省內(nèi)小煤礦的地測技術(shù)人員或擬任地測技術(shù)人員。2教學(xué)內(nèi)容：一、礦井聯(lián)系測量 4學(xué)時1.近井點和井口水準基點的測設(shè)2.一井定向3.導(dǎo)入高程二、井下平面測量 4學(xué)時1.井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線外業(yè)2.井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線內(nèi)業(yè)3.羅盤儀測量三、井下高程測量 4學(xué)時1.井下水準測量2.井下高程測量四、巷道及回采工作面測量 4學(xué)時1.井下巷道中、腰線的標定2.巷道掘進驗收及采區(qū)測量3教學(xué)目的： 通過培訓(xùn)，使學(xué)員能掌握水準儀、經(jīng)緯儀的原理及使用方法，并能夠熟練的在實際中對各種巷道的中、腰線的施放工作；同時，能繪制采掘工程平面圖、巷道平面圖、剖面圖、

2、地形圖、井上下對照圖及煤層底板等高線圖、工業(yè)廣場平面圖等圖紙；能夠進行一些較為簡單的貫通測量及方案設(shè)計；能進行一些常用的測量誤差數(shù)據(jù)處理。4教學(xué)重點和難點： 是通過學(xué)習(xí)后怎樣盡快的掌握從理論到實踐的過程，特別是在礦井測量的中，應(yīng)付各種復(fù)雜情況下的測量工作，更要重點掌握的是定向和貫通過程中的外業(yè)測量和數(shù)據(jù)的內(nèi)業(yè)處理；其次，是井下中、腰線的測設(shè)和標定以及巷道驗收和采區(qū)測量。5智利礦難給我們的啟示智利救援公式， 75%的科學(xué)，25%的奇跡。 當(dāng)2010年8月5日智利發(fā)生礦井坍塌后，當(dāng)局曾預(yù)計要花四個月才能夠救出礦工。不過，才經(jīng)過數(shù)周的鉆挖，救援人員就在上周六成功打通長達2000（600m）英尺的救援

3、隧道。 40歲的哈特受訪時說：“我實在無法形容現(xiàn)在的心情。這真的是很令人驚奇的事。我們奮斗了那么久，終于到達了井底深處?，F(xiàn)在我們終于可以救出那些礦工了這是我做過的最重要的事?！? 第一章 礦井聯(lián)系測量概述聯(lián)系測量：將礦區(qū)地面上的平面坐標系統(tǒng)和高程系統(tǒng)傳遞到井下的測量。分為：平面聯(lián)系測量、高程聯(lián)系測量目的：就是使地面和井下測量采用同一坐標系統(tǒng)。7重要性1.建立礦區(qū)地面和井下（露天坑）測量控制系統(tǒng)，為煤礦各項測量工作提供起算數(shù)據(jù)；確定地面與井下之間的相對位置關(guān)系。2.防止井下開采而引起的巖層與地表移動，造成重大事故。參與“三下”（鐵路下、水體下和建筑物下）采煤和塌陷區(qū)綜合治理以及土地征用和村莊搬遷

4、的方案設(shè)計和實施；3.需要確定相鄰礦井的各巷道及采空區(qū)間的相互位置關(guān)系，正確劃定隔離煤柱。4.為解決重大的工程問題，如貫通及由地面向井下指定地點開鑿小井等，都需要有一個統(tǒng)一的井上下坐標系統(tǒng)。85、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、救護提供有關(guān)的測繪資料；6、定期進行礦井“三量”（開拓煤量、準備煤量和回采煤量）的統(tǒng)計分析；正確反映煤礦采掘（剝）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)及損失量進行統(tǒng)計和管理工作，對煤炭資源的合理開采進行業(yè)務(wù)監(jiān)督；7、參與本礦區(qū)（礦）月度、季度、年度生產(chǎn)計劃和長遠發(fā)展規(guī)劃的編制工作。9煤礦測量規(guī)程（20

5、10）第5條規(guī)定： 一個礦區(qū)應(yīng)采用統(tǒng)一的坐標和高程系統(tǒng)。為了便于成果、成圖的相互利用，應(yīng)盡可能采用國家3帶高斯平面坐標系統(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)坐標系統(tǒng)。礦區(qū)面積小于50平方公里且無發(fā)展可能時，可采用獨立坐標系統(tǒng)。礦區(qū)高程盡可能采用1985國家高程基準，當(dāng)無此條件時，方可采用假定高程系統(tǒng)。10一、聯(lián)系測量的任務(wù)1.確定井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線起算邊的坐標方位角；2.確定井下經(jīng)緯儀導(dǎo)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、礦井定向的種類分為:1.幾何定向：平硐或斜井的幾何定向；通過一井或兩井的幾何定向。 2.物理定向：有精密磁性儀器和陀螺經(jīng)緯儀定向

6、。111.定向誤差對井下導(dǎo)線的影響通過立井傳遞坐標和方向時，主要的、起決定性作用的影響因素，是能否精確地確定井下導(dǎo)線起始邊的方位角；因此，我們在進行平面聯(lián)系測量時，要盡可能減小方位角的傳遞誤差，以方位角的傳遞為主，這也是礦井平面測量又稱為定向的原因。122.礦井幾何定向的主要精度要求煤礦測量規(guī)程45條規(guī)定：采用幾何定向測量的方法時，從近井點推算的兩次獨立定向結(jié)果的互差，對兩井和一井定向測量分別不得超過1和2 ； 當(dāng)一井定向測量的外界條件較差時，在滿足采礦工程要求的的前提下，互差可放寬至3。井田一翼長度小于300m的小礦井，兩次獨立定向結(jié)果的互差可適當(dāng)放寬，但不得超過10。13第一節(jié)近井點和井口

7、水準基點的測設(shè)一、近井點和井口水準基點的要求1.盡可能的埋設(shè)在便于觀測、保存和不受開采影響的地點。2.每個井口附近應(yīng)設(shè)置一個近點和兩個水準基點。3.近井點至井口的連測導(dǎo)線邊數(shù)應(yīng)不超過三個。144.多井口礦井的近井點應(yīng)統(tǒng)一合理布置，盡量使相鄰井口的近井點構(gòu)成導(dǎo)線網(wǎng)中的一個邊，或力求間隔的邊數(shù)最少。5.在點的周圍宜設(shè)置保護樁和柵欄或刺網(wǎng)，在標石上方宜堆放高度不小于0.5m的碎石。6.在近井點及與近井點直接構(gòu)成導(dǎo)線網(wǎng)邊的點上，宜用角鋼或廢鉆桿等材料建造永久覘標。15規(guī)程規(guī)定的聯(lián)系測量的主要精度要求 聯(lián)系測量的主要限差15級: 4025級: 60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

8、25級: 70一井定向： 2 兩井定向：1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同一邊任意兩測回測量陀螺方位角的互差陀螺經(jīng)緯儀定向井田一翼長度小于300m的小礦井，可適當(dāng)放寬限差，但應(yīng) 10由近井點推算的兩次獨立定向結(jié)果的互差幾何定向備注容許限差類別16 規(guī)程中幾何定向的限差，是根據(jù)當(dāng)時制定規(guī)程時各礦的實際定向精度規(guī)定的。根據(jù)一些局礦的統(tǒng)計資料，求得兩次獨立定向平均值的中誤差和兩次獨立定向的容許互差 實際定向精度與規(guī)程限差對比12規(guī)程規(guī)定值估算值5213 85兩井定向140 2528一井定向備注兩次獨立定向的個數(shù)定向方法17二、近井點及井口水準點測量的精度要求（一）

9、近井點可在礦區(qū)三、四等三角網(wǎng)、測邊網(wǎng)或邊角網(wǎng)的基礎(chǔ)上，用插網(wǎng)、插點、敷設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線(鋼尺量距或光電測距)或GPS定位等方法測設(shè)。 近井點的精度，對于測設(shè)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。18（二）井口高程基點的高程精度應(yīng)滿足兩相鄰井口間進行主要巷道貫通的要求。由于兩井口間進行主要巷道貫通時，在高程上的允許偏差 =0.2m，其中誤差0.1m，一般要求兩井口水準基點相對的高程中誤差引起貫通點K在Z軸方向的偏差中誤差應(yīng)不超過0.03m。 19所以井口高程基點的高程測量，應(yīng)按四等水準測量的精度要求測設(shè)。在丘陵和山區(qū)難以布設(shè)水準路線時，可用三角高程測量方法測定，

10、但應(yīng)使高程中誤差不超過3cm，對于不涉及兩井間貫通問題的高程基點的高程精度不受此限。20（三）GPS測設(shè)近井點1.近井點應(yīng)埋設(shè)在視野開闊處，點周圍不應(yīng)有成片的障礙物；2.離高壓線路、變電站不得小于200m；4.距強輻射的電臺、電視臺、微波站不小于400m；5.避開對電磁波接收有強烈吸收和反射影響的金屬和其它障礙物及大范圍的水面等；21 第二節(jié) 一井定向在立井中懸掛鋼絲垂線，由地面向井下傳遞平面坐標和方向的測量工作稱為立井幾何定向。 立井幾何定向方法:可把立井幾何定向工作分為兩部分：由地面向定向水平投點(簡稱投點)；在地面和定向水平上與垂球線連接(簡稱連接)。 2223 一、一井定向方法 在一個

11、井筒中掛兩根鋼絲，將 , , 傳到井下 方法：連接三角形法，四邊形法，瞄直法。 (一) 投點 在井筒內(nèi)掛兩根垂球線。多重單重穩(wěn)定:水桶內(nèi)，靜止不變，井深小，擺幅小擺動:井深，風(fēng)大，擺幅大，自由擺動投點24投點誤差：風(fēng)流、滴水等影響，鋼絲地面井下投影不重合，線量偏差投向誤差：由投點誤差所引起的垂球線連線的方向誤差aABbaAbBBAabccce25規(guī)程規(guī)定，兩井兩次獨立定向之差小于2,則一次定向中誤差不大于42,投向誤差小于30當(dāng) c =2,3,4m時， =0.3,0.45,0.6mm26規(guī)程第54條 為了減小投點誤差，投點和連接測量期間應(yīng)停止風(fēng)機運轉(zhuǎn)，否則應(yīng)采取隔離或降低風(fēng)速的措施。在淋水大的

12、井筒，應(yīng)采取擋水措施。規(guī)程第56條 投點用的鋼絲應(yīng)盡可能采用小直徑的高強度鋼絲。但必須保證足夠的抗拉強度。鋼絲上懸掛重鉈的重量應(yīng)是鋼絲極限抗拉強度的6070。規(guī)程第57條 垂線下放后，必須檢查重鉈與桶壁、桶底之間及垂線與井壁，井筒設(shè)備之間育無接觸之處。當(dāng)確認無接觸后，方可進行連接測量。采用幾何定向時，一井定向的兩垂線間井上、下量得距離的互差，一般應(yīng)不超過2mm。271、單重穩(wěn)定投點 單重穩(wěn)定投點是假定垂球線在井筒內(nèi)處于鉛垂位置而靜止不動。當(dāng)井筒不深、滴水不大、井筒內(nèi)氣流緩慢、垂球線擺動很小、其擺幅一般不超過0.4mm時被采用。28292、投點所需主要設(shè)備： (1) 垂球：以對稱砝碼式的垂球為好

13、，每個圓盤重量最好為10kg或20kg。當(dāng)井深小于100m時，采用3050 kg的垂球，當(dāng)超過100m時，則宜采用50100kg的垂 球；(2) 鋼絲：應(yīng)采用直徑為0.52mm的高強度的優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼絲。鋼絲上懸掛的重錘 重量應(yīng)為鋼絲極限強度的60%70%；(3) 手搖絞車：絞車各部件的強度應(yīng)能承受三倍投點時的荷重，絞車應(yīng)設(shè)有雙閘； 3031(4) 導(dǎo)向滑輪：直徑不得小于150mm，輪緣做成銳角形的繩槽以防止鋼絲脫落，最好采用滾珠軸承；(5) 定點板：用鐵片制成，定向時也可不用定點板；(6) 小垂球：在提放鋼絲時用，其形狀成圓柱形或普通垂球之形狀均可； (7) 大水桶：用以穩(wěn)定垂球線，一般可采

14、用廢汽油桶，水桶上應(yīng)加蓋。32333、鋼絲下放及自由懸掛的檢查下放方法:緩慢下放，穩(wěn)定，閘，掛大錘球，伸長量自由懸掛檢查:信號圈法比距法直接檢查34減小投點誤差措施：1）采用高強度小直徑鋼絲，適當(dāng)加大配重；2）減少鋼絲繩的擺動；3）測量時關(guān)閉或暫停通風(fēng)機，以減少風(fēng)流影響；4）盡量增大兩鋼絲繩間的間距；）采取防水措施減少滴水的影響；35(二) 連接 由于不能在垂球線 A 、B 點安設(shè)儀器，故選定井上下的連接點C與C，從而在井上下形成了以AB 為公用邊的 ABC和AB C ，一般把這樣的三角形稱為連接三角形。當(dāng)已知D點坐標及DE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

15、在地面坐標系統(tǒng)中的坐標及其連線方位角。同樣，已知A 、B的坐標及其連線的方位角和井下三角形各要素時，再測定連接角 ，就能計算出井下導(dǎo)線起始邊DE的方位角及D點的坐標。3637CBACDEDEabcabc38在選擇井上下連接點 和 時，應(yīng)滿足下列要求： (1) 點 與 及 與 應(yīng)彼此通視，且 和 的長度應(yīng)盡量大于20m。當(dāng) 邊小于20m時，儀器必須對中三次； (2) 點 與 應(yīng)盡可能地在 延長線上，使三角形的銳角 應(yīng)小于2，這樣便構(gòu)成最有利的延伸三角形； (3) 點 和 應(yīng)適當(dāng)?shù)乜拷罱拇骨蚓€，使 及 之值應(yīng)盡量小一些。 39 1.外業(yè)： (1) 在連接點 上用測回法測量角度 和 。 (2)

16、丈量連接三角形的三個邊長 、 、 及 。量邊應(yīng)用檢驗過的鋼尺并施加比長時的拉力，記錄測量時的溫度。40在垂線穩(wěn)定情況下，應(yīng)用鋼尺的不同起點丈量6次。估讀導(dǎo)0.5mm。同一邊各次觀測值的互差不得大于2mm，取平均值作為丈量的結(jié)果。 在垂球擺動的情況下，應(yīng)將鋼尺沿所量三角形的各邊方向固定，然后用擺動觀測的方法，以求得邊長。每次均須用上述方法測量兩次，互差不得大于3mm，取其平均值作為丈量結(jié)果。 井上、下量得兩垂球之間距離的互差，一般應(yīng)不超過2mm。41 2.內(nèi)業(yè) 檢查記錄 (1)三角形的解算 當(dāng) 及 時， (2)測量和計算正確性檢核 ，平均分配于 ， 上 當(dāng) 時，符合規(guī)程要求，分配 2mm,井上

17、4mm,井下4243二 一井定向的工作組織 工作環(huán)節(jié)多，測量精度要求高，占用井筒的時間多，需很好的工作組織。 (1) 準備工作 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； 確定井上下的負責(zé)人，統(tǒng)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)容及順序。44(4) 定向時的安全措施 在定向過程中，應(yīng)勸阻一切非定向工作人員在井筒附近停留； 提升容器應(yīng)牢固停妥； 井蓋必須結(jié)實可靠地蓋好； 對定向鋼絲必須事先仔細檢查，放提綱絲時，應(yīng)事先通知井下，只有當(dāng)井下人員撤出井筒后

18、才能開始； 垂球未到井底或地面時，井下人員均不得進入井筒；45 下放鋼絲時應(yīng)嚴格遵守均勻慢放等規(guī)定，切忌時快時慢和猛停，因為這樣最易使鋼絲折斷； 應(yīng)向參加定向工作的全體人員反復(fù)進行安全教育，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)，在井蓋工作的人員均應(yīng)配帶安全帶； 定向時，地面井口自始至終不能離人，應(yīng)有專人負責(zé)井上下聯(lián)系。46(5) 定向后的技術(shù)總結(jié) 定向工作完成后，應(yīng)認真總結(jié)經(jīng)驗，并寫出技術(shù)總結(jié)，同技術(shù)設(shè)計書一起長期保存。 定向后的技術(shù)總結(jié)，首先應(yīng)對技術(shù)設(shè)計書的執(zhí)行情況作簡要說明，指出在執(zhí)行中遇到的問題、更改的部分及原因。其次編入下列內(nèi)容： 定向測量的實際時間安排，實際參加定向的人

19、員及分工； 地面連測導(dǎo)線的計算成果及精度； 定向的內(nèi)業(yè)計算及精度評定； 定向測量的綜合評述和結(jié)論。 47 第三節(jié) 導(dǎo)入高程測量 一、導(dǎo)入高程的的原理高程聯(lián)系測量的任務(wù)，就在于把地面的高程系統(tǒng)，經(jīng)過平硐、斜井或立井傳遞到井下高程測量的起始點上。所以我們稱之為導(dǎo)入高程。48但值得注意的是：（1）1985國家高程系統(tǒng)（2）1956黃海高程系統(tǒng)（3）地方高程系統(tǒng)。注：水準原點：青島市觀象山 H0= 72.260m（85黃海系） = 72.289m（56黃海系）49導(dǎo)入高程的方法隨開拓的方法不同而分為： 通過平硐導(dǎo)入高程； 通過斜井導(dǎo)入高程； 通過立井導(dǎo)入高程。 50平硐導(dǎo)入高程：可以用一般井下幾何水準

20、測量來完成。其測量方法和精度與井下水準相同。斜井導(dǎo)入高程：可以用一般三角高程測量來完成。其測量方法和精度與井下基本控制三角高程測量相同。立井導(dǎo)入高程：就是如何來求得井上下兩水準儀水平視線間的長度l。立井導(dǎo)入高程的方法有長鋼尺導(dǎo)入高程、長鋼絲導(dǎo)入高程和光電測距儀導(dǎo)入高程和光電測距儀導(dǎo)入高程。51 圖3-11 通過立井導(dǎo)入高程 則因此通過立井導(dǎo)入高程的實質(zhì)就是如何求得L的長度。52目前導(dǎo)入高程采用的方法有:長鋼尺導(dǎo)入高程；短鋼尺導(dǎo)入高程；鋼絲導(dǎo)入高程；測距儀導(dǎo)入高程；53二、 長鋼尺導(dǎo)入高程 目前在國內(nèi)外使用的長鋼尺有500m、800m、1000 m等幾種。 鋼尺通過井蓋放入井下，掛上一個10kg左右垂球，以拉直鋼尺，使之居于自由懸掛位置。 在地面及井下安平水準儀，分別在A、B兩點水準尺上取讀數(shù)a與b，然后將水準儀照準鋼尺。當(dāng)鋼尺掛好后，井上、下同時取讀數(shù)m和n。同時讀數(shù)可避免鋼尺移動所產(chǎn)生的誤差。還應(yīng)用點溫計測定井上、下的溫度t1、t2。5455