精品课程《矿山测量学(共两部分：第一部分)》PPT课件.ppt

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1、矿山测量学,第一章 井下平面控制测量,特点：由于受井下巷道条件的限制，井下平面控制均以导线的形式沿巷道布设，而不能像地面控制网那样可以有测角网、测边网、GPS网和交会法等多种可能方案。目的:是建立井下平面测量的控制，作为测绘和标定井下巷道、硐室、回采工作面等的平面位置的基础，也能满足一般贯通测量的要求。,第一节 井下导线的布设与等级,一、井下导线的等级 井下导线一般是从井底车场内的起始边开始，向井田边界分段测设的；而起始边的数据是由定向测量确定了的。井下导线的布设，按照“高级控制低级”的原则进行。我国煤矿测量规程规定，井下平面控制分为基本控制(表1-1)和采区控制(表1-2)两类，这两类又都应

2、敷设成闭(附)合导线或复测支导线。,井下导线,基本控制,采区控制,7导线,15导线,15导线,30导线,第一节 井下导线的布设与等级,表1-1 基本控制导线的主要技术指标表1-2 基本控制导线的主要技术指标,基本控制导线按照测角精度分为7和15两级，一般从井底车场起始边开始，沿主要巷道(井底车场，水平大巷，集中上、下山等)敷设，通常每隔1.52.0km应加测陀螺定向边，以提供检核和方位平差条件。采区控制导线按测角精度分为15和30两级，沿采区上、下山、中间巷道或片盘运输巷道以及其他次要巷道敷设。,矿图测绘,二、井下导线的发展与形式,分次布设，逐步敷设；先低级，后高级；不断向前，直至边界。,三、

3、井下导线的类型支导线闭合导线附合导线导线网但由于井下测量的某些特点，有时形成一些特殊的导线。如交叉闭合导线，坐标附合导线，“无定向导线”；方向附合导线等。经纬仪-钢尺导线光电测距导线陀螺定向-光电测距导线,四、井下导线点的设置,井下导线点按照其使用时间长短和重要性而分为永久点和临时点两种。导线点应当选择在巷道顶(底)板稳固、通视良好且易于安设仪器观测、尽量不受来往矿车影响的地方。永久导线点应埋设在主要巷道中，一般每隔300500m埋设一组三个永久点 永久点的结构应以坚固耐用和使用方便为原则 所有导线点均应做明显标志并统一编号，用红漆或白漆将点位圈出来，并将编号醒目地涂写在设点处的巷道帮上，以便

4、于寻找。,返回,下一页,第二节 井下经纬仪导线的角度测量,一、井下测角与地面测角的不同(1)井下测点多设于巷道顶板上，因此经纬仪要在测点下对中，经纬仪望远镜筒上刻有仪器中心，即镜上中心。为利于点下对中，最好在望远镜筒上安装点下对中器，或利用专门的点下光学对中器。(2)在倾角很大的急倾斜巷道中测角时，望远镜视线可能被水平度盘挡住，故矿用经纬仪望远镜筒要短，最好有目镜棱镜或偏心望远镜。(3)由于井下黑暗潮湿，并有瓦斯及煤尘，仪器有较好的密封性。,二，矿用经纬仪的维护,1.矿用经纬仪的检验2.矿用经纬仪的维护敲帮问顶专人看护擦干装箱防震出汗，晾，温度均匀，擦,三、井下角度测量方法与限差规定 井下角度

5、测量的方法步骤为：1.安置仪器：导线点在巷道底板时，安置仪器的方法与地面相同。当测点在巷道顶板时，应进行点下对中。对中时，要整平仪器，并令望远镜水平，由测点上悬挂下垂球，移动经纬仪使镜上中心对准垂球尖。再整平仪器，重新对中。(垂球碰仪器，挡风布或防风套管，重球浸水中，光学对点),2.测量角度：前后视点上挂垂球线，作为瞄准的标志。若井下巷道中风大，锤球加重，放入水桶中稳定，或加挡风布。井下黑暗潮湿，并有瓦斯及煤尘，仪器有较好的密封性，经纬仪及觇标均需照明，最好有防爆照明设备。将矿灯置于垂球线的后侧面，并在矿灯上蒙一层白纸或毛面薄膜，使垂球线清晰地呈现在柔和的光亮背景上。井下测角方法与地面一样，有

6、复测法和测回法。其步骤如下：,设欲测角度ACB(如图)，则在测站C上安置经纬仪后将度盘对在0附近正镜瞄准后视点A,读取水平度盘读数a1,十字丝中丝瞄准垂球上标志,竖盘指标水准管气泡居中后读取竖盘读数LA正镜顺时针旋转瞄准前视B,读取b1和LB倒镜后逆时针旋转照准部，瞄准B,读取b2和RB逆时针旋转照准部，瞄准A,读取a2和RA计算一测回水平角:,水平角=(b1-a1+b2-a2)/2垂直角:后视A=(RA-LA-180)/2前视B=(RB-LB-180)/2,经纬仪导线水平角观测限差,倾角小于30的井巷中，限差见下表。当倾角大于30时，限差放宽1.5倍，并且要特别注意仪器整平。,表1-4 井下

7、经纬仪导线水平角观测仪器注：1.如不用表中所列的仪器，可根据仪器级别和测角精度要求适当增减测回数；2.由一个测回转到下一个测回观测前，应将度盘位置变换180/n(n为测回数)；3.多次对中时，每次对中测一个测回。若用固定在基座上的光学对中器进行点上对中，每次对中应将基座旋转360/n。井下倾角一般用测回法观测一个测回；重要的两个测回。它与水平角同时观测。,四、电子经纬仪(全站仪)测角1.度盘及读数设备绝对编码度盘，光栅度盘,电栅度盘，记时测角盘2.补偿方式单轴补偿，双轴补偿，三轴补偿3.电经+光电测距+微处理器=全站仪4.防爆改装5.使用方法,第三节 井下经纬仪导线的边长测量,井下经纬仪导线的

8、边长通常是用钢尺直接丈量的。随着科学技术的迅速发展和光学电子仪器制造水平的提高，现已应用电磁波物理测距方法来测量井下导线边长。一、钢尺丈量边长1.量边工具钢尺 50m和30m的并整尺都有毫米刻划的钢尺。拉力计温度计,2.钢尺量边方法 采用悬空丈量法。具体作法为：用经纬仪的水平视线瞄准前后视点所挂垂球线，用大头针在绳上标出十字丝交点，然后用钢尺丈量仪器镜上中心或横轴右端中心与大头针之间的距离。丈量时，用钢尺末端的整厘米刻划对准经纬仪镜上后横轴中心，另一端加钢尺检定时的拉力P并对准大头针，两端同时读数。零端估读到毫米。每读一次数后，移动钢尺23cm。每条边要读数三次。互差小于3mm,同时还要测记温

9、度。,为了检验，每边须往返测量，即在每一测站上量前后视距离。在倾斜巷道中则丈量倾斜距离。当丈量的边长大于尺长时，则必须分段丈量，为此要进行定线。,3.钢尺量边的改正 1)比长改正 k=L0-LM,Lk=kL/LM 2)温度改正 Lk=L(t-t0)3)拉力改正 LP=L(P-P0)/EF,4)垂曲改正a.对称悬链线Y=chx 加改正Lf,负值，与p,自重有关b.整尺长垂曲改正Lf尺=L-S,S=2R,L=2Rsin Lf尺=-8f2/3L尺c.松重距f的测定 理论计算:f=q L2尺/8p,Lf尺=-q2 L3尺/24p2 实测法 f=c-a-dd.任意长度改正Lf,注意分段丈量时改正e.倾斜

10、边长垂曲改正 Lf=Lfcos2,A,B,O,P,R,P,R,D,C,S,L,f,5)倾斜边长化算为水平边长 l=Lcos6)其他改正导线边长化到投影面投影到高斯投影面,二、光电测距仪测边1.安置仪器 在测站上整平对中经纬仪，将测距头通过连接器安装在经纬仪上，把电源线的一端插入测距头物镜旁的电源插座内，另一端与电池相连。同时，在镜站安设反射棱镜对中整平，并用反射棱镜上的准星照准测距头。2.检查仪是否正常3.测距 按下测距键(MEAS)，开始测距。并按要求记录测距结果。,三、钢尺长度检定 钢尺尺面刻划之间所注记的长度(通称尺面长，也叫名义长度)与标准长度比较以求出它的实际长度，称为钢尺的检定或比

11、长。钢尺的尺面长度与它的实际长度之差就是尺长改正。因此，检定钢尺的目的就是求尺长改正数。工厂在制造上存在着公差；钢尺的扭折或铆接也是使两者不符。钢尺是在专门设立的比长器上检定的。由于比长器设立的地点不同分为室内与野外两种。,室内检定方法 1)用标准米尺逐米检定 2)用检定过的钢尺作标准尺进行检定 3)在专门的室内比长器上进行检定 室内比长器可设在大楼的走廊内的墙壁上，两端用专制的标志牢固埋设。,2.野外检定方法 野外检定方法要先建立比长器再用它来检定钢尺。野外比长器又叫比长基线。钢尺检定时，就是用待检定的钢尺去丈量比长器的长度。同样要进行23测回。每尺段应测记一次温度。各尺段所测温度须化算到同

12、一温度(标准温度，一般为20)，即对各尺段分别加以改正。按钢尺丈量的比长器(尺面长)与标准长度比较，便可求得该尺的尺长改正。,根据规程对赶超检定的要求：按各单程比长结果计算算术平均值的相对误差不得大于1/10万。其中单程指半测回。室内工作条件好，并能逐米检定，故以室内检定钢尺为好。,第四节 井下导线测量外业,井下导线测量外业，与地面导线基本相同，但由于井下环境的特殊性，如导线不是一次全面布设，而是随巷道掘进而不断延长，每次延长之前都要对上次测设的最后一个导线角度进行检查；井下导线点多设于顶板，仪器要在点下对中；井下黑暗，仪器及觇标均需照明；井下巷道狭窄，运输繁忙，观测条件不利等。,一、选点和埋

13、点(1)相邻导线点之间通视良好，并应尽可能使点间距离大些。在巷道的连接处和交叉口处，应当埋设导线点。(2)为了避免运输干扰，应尽量将点设在远离运输轨道的一侧。(3)导线点应当选在巷道稳定、安全、便于安置仪器进行观测的地方，避开淋水、片帮落石和其他不安全因素。选点工作通常由三人完成,二、测角和量边 测角量边方法同前。(一)工作组织 钢尺导线5人，光电导线4人，分工，联络信号仪器高，觇标高，巷道上下左右,记录(二)三架法导线测量,表1-3 井下测水平角的各项限差,(三)、碎部测量 目的:测得井巷的细部轮廓形状，作为填绘矿图的依据。在进行井下导线测量完成测角量边之后，进行碎部测量，丈量仪器中心到巷道

14、顶板、底板和两帮的距离(俗称为量上、量下、量左和量右)。此外，还要测量巷道、硐室或工作面的轮廓，通常是用“支距法”，在丈量完导线边长之后，将钢尺拉紧，然后用皮尺或小钢尺丈量巷道两帮特征点到钢尺(即导线边)的垂直距离(横距)b和垂足到仪器站点的距离(纵距)a。,(四)、导线延长与检查 为了检查验证其所依据的已知起始点的可靠性，避免引起事故，在接测之前应对上次所测的最后一个水平角及最后一条边长按原观测的相应精度进行检查。此次观测与上次观测的水平角之差d不应超过由下式所计算出的容许值：d容2 2m式中：m相应等级的导线测角中误差。井下7、15和30导线的d容分别为20，40和80。,重新丈量上次最后

15、一条边长与原丈量结果之差不得超过相应等级导线边长往返丈量之差的容许值(基本控制导线为边长的1/6000，采区控制导线为边长的1/2000)。,如果检查结果不符合上述要求，则应继续向后检查，直到符合要求后方可以它作为起始数据，继续向前延长导线。当巷道掘进工作面接近各种采矿安全边界(水、火、瓦斯、老采空区、井田边界及重要采矿技术边界)时，除应延长经纬仪导线至掘进掌子头外，还必须以书面手续报告矿(井)技术负责人，并书面通知安全检查和施工区、队等有关部门。,(五)导线测量记录 1.手工记录 2.电子记录Pc-E500,SDC-1PDA,下一代多数人使用的便携式手写电脑。这个新颖的叫做Ultra Mob

16、ile 2007的东西只比一般的PDA大那么一点点却具有完整的PC功能，它将使用最新的Longhorn操作系统，预置无线上网模块。,第五节 井下导线测量内业,内业计算的目的，是求出导线各边的坐标方位角及各导线点的平面坐标，并填绘矿图。一、测量资料整理 在井下测角量边过程中，应按照规程的要求进行检核，如果不符合，必须重测，直到满足要求为止。在内业计算开始之前，要重新仔细检查外业观测记录，是否超限，是否有漏测、漏记、记错、算错等问题。记录手簿经检查无误后，方可进行下一步计算。,二、计算边长改正和平均边长 检查边长记录，抄录后要进行核对。井下基本控制导线用钢尺丈量的边长应加入比长，温度、垂曲等改正后

17、化算为水平边长，如有必要，还应加入归化到投影水准面的改正和投影到高斯克吕格平面的改正。将往、返测边长分别加入上述改正后，如果互差不超过边长的1/6000，则可取其平均值作为最后边长。采区控制导线则只需把量得的往、返测斜距化算为平距，而不必加入其他改正，如果往、返测平距的互差不超过边长的1/2000，则可取其平均值作为最终边长。,三、角度闭合差的计算及分配(一)闭合导线 闭合导线的角度闭合差f是按下式计算的：f=内i-180(n-2)f=外i-180(n+2)i=(1,2,.,3)式中 内i、外i分别是闭合导线的内角总和与外角总和；n闭合导线的角度个数。,(二)空间交叉闭合导线 设交叉闭合导线中

18、共有内角图形p个、外角图形k个，则交叉点应有(p+k-1)个，所以交叉导线的角度总和(包括实际观测的角度和交叉点上的虚拟角度)应为内角图形与外角图形的角度总和，即：()=180(n1-2)+(n2-2)+(np-2)+180(n1+2)+(n2+2)+(np+2)=180(n1+n2+np)+(n1+n2+nk)-2(p-k)式中：n1，n2，np每个内角图形中的角度个数；n1，n2，nk每个外角图形中的角度个数。,返回,下一页,这些图形的角度个数中包括交叉点上的虚拟角度，但每个交叉点上的两个虚拟角度对于相邻两个对顶图形来说总是:+=360 所以，应当从上式的()中减去这些虚拟角度，即实测的角

19、度总和应为：=()-360(p+k-1)=180n-2(p-k)式中：n实测角度总个数；p内角图形的总个数；k外角图形的总个数。上式是实测角度总和的理论值，而角度闭合差为：f=实测-180n-2(p-k),(三)附合导线 设附合导线起始边和最终附合边的坚强坐标方位角值为0和n，测角总个数为n，则角度闭合差f为：f=左-n180-(n-0)f=右-n180-(0-n)(四)复测支导线 复测支导线的角度闭合差f是按照最末公共边的第次和第次所测得的坐标方位角n和n之差来计算的，即：f=n-n,(五)角度闭合差的分配(简易平差)如果f超过限差规定，则需检查测角情况，找出超限原因，进行返工重测。如果f不

20、超限，则可进行简易平差，即将f反号平均分配给各观测角值，每个观测角值的改正数为：Vi=-f/n；改正后的角值为：i=i+Vi；,表1-11 井下各级经纬仪导线的要求,(六)方向附合导线 当用陀螺经纬仪测定了支导线的起始边和最末边的坐标方位角时，则这种导线叫做方向附合导线，它与一般附合导线的区别在于其终点K及D的坐标不是已知坚强值。显然，它的角度闭合差的计算方法与上述附合导线相同。但是，方向附合导线的角度闭合差的容许值f容，除了考虑测角误差m的影响之外，应考虑陀螺定向边的坐标方位角误差m0的影响，,返回,下一页,因此：f容2(2m02+nm2)1/2 式中：m0起始边和最边陀螺定向中误差；m测角

21、中误差。当实际的角度闭合差f小于按式所算得的f容时，则可进行平差。(1)按照下面的判别式来判别陀螺定向边是否可视为坚强方向控制边：m0/(m)1/3(1-20),(2)陀螺定向边为坚强方向时的平差方法如下：当式(1-20)成立时，则说明两端定向边的坐标方位角误差在总误差中所占比重很小，角度闭合差f主要是由于测角中误差m所引起的，这时，即可将两端的陀螺定向边视为坚强方向不参加平差，而将角度闭合差f反号平均分配于各个角度上，各角的改正数为 Vi=-f/n。,(3)陀螺定向边为非坚强方向时的平差方法：当式(1-20)不成立时，说明陀螺定向边的误差所占比重较大不能视为坚强方向，即两端定向边的坐标方位角

22、始和末也应参与平差。,四、坐标方位角的推算 各条导线边的坐标方位角是按下式计算的：i=i-1+i左 180 i=i-1-i右180式中：i、i-1分别为第i边(待求边)与 第i-1边的坐标方位角；i改正后的角值。,在闭合导线中，从第一边开始，经各导线边再推算回到该边的坐标方位角应相同；附合导线(含方向附合导线)中，推算出的最后一边的坐标方位角应与原最终坚强边的坐标方位角相同；复测支导线两次推算得的最后一条公共边的坐标方位角应当相等。否则，便是计算有误，应检查角度闭合差f、角度改正值Vi及各边坐标方位角i的计算，发现错误及时改正。,五、坐标增量闭合差的计算及调整 为计算坐标增量闭合差，须先计算各

23、条导线边的坐标增量，其方法同地面导线。六、坐标计算 按下式计算各导线点的坐标：xi=xi-1+xi-1,i；yi=yi-1+yi-1,I(1-29)如为闭合导线，则由起始点起算，经各导线点再算至起始点的坐标应相等；附合导线由起始点推算到最终已知坚强点坐标应相等；而复测支导线和方向附合导线则两次算得的最末点的坐标应相等。,由此可看出，整个导线计算除角度闭合差和坐标增量相对闭合差两项大的检核外，每一步计算都有检核。但也可能发生错误，如用错起算数据或抄错原始资料等。因此，在实际工作中，全部计算工作应由两人分别独立进行，最后相互对照校核，以杜绝错误。此处导线的计算方法是一种近似(简易)平差，因为它先分

24、配角度闭合差，然后用改正后角度计算坐标增量闭合差，并将fx和fy分别平差，故不是将角度条件和纵横坐标条件联合进行的严密平差。但由于井下导线一般先分段布设为支导线，且精度要求不很高，此外导线不是一次全面布网而是随巷道掘进而逐步延长，故这种简易平差方法还是适用的。当井下导线精度要求较高而又确有必要采取严密平差方法时，也可采用计算机进行严密平差。,第二章 井下高程测量第一节 概述,一、井下高程测量的目的和种类 井下高程测量是测定井下各种测点高程的测量工作。其目的是为了建立一个与地面统一的高程系统，确定各种采掘巷道、硐室在竖直方向上的位置及相互关系，以解决各种采掘工程在竖直方向上的几何问题。其具体任务

25、大体为：1.在井下主要巷道内精确测定高程点和永久导线点的高程，建立井下高程控制；2.给定巷道在竖直面内的方向；3.确定巷道底板的高程；4.检查主要巷道及其运输线路的坡度和测绘主要运输巷道纵剖面图。,二、井下高程测量的基本要求,在主要水平运输巷道中，一般应采用精度不低于S10级的水准仪和普通水准尺进行水准测量；在其他巷道中，可根据巷道坡度的大小、采矿工程的要求等具体情况，采用水准测量或三角高程测量测定。当巷道倾角小于5时采用水准测量；倾角在58之间可采用水准测量，也可采用三角高程测量，当倾角大于8时则采用三角高程测量。井下高程测量分三种类型，即：(1)通过立井导入高程；2)水准测量；(3)三角高

26、程测量。,在进行井下高程测量之前，应在井底车场和主要巷道内预先设置好水准点。从井底车场高程起算点开始，沿井底车场和主要巷道逐段向前敷设，每隔300 500m设置一组高程点，每组至少应由三个点组成，其间距以3080m为宜，永久导线点也可作为高程点使用。水准点可设在巷道的顶板、底板或两帮上，也可以设在井下固定设备的基础上。设置时应考虑使用方便并选在巷道不宜变形的地方。设在巷道顶、底板的水准点构造与永久导线点相同。井下所有高程点应统一编号，并将编号明显地标记在点的附近。,第二节 井下水准测量,一、井下水准测量外业 主要是测出相邻两测点高差,方法：仪器放两测点中间，前后视放水准尺，(倒立)照明。粗平-

27、瞄准-精平-读数两次仪器高,仪器高之差大于10cm,两次仪器高高差互差不大于5mm 井下水准路线为支线、附合路线或闭合路线,二、水准测量内业计算测点间高差hi-平差-求各测点高程Hi h=a-b测点在顶板上时，水准尺读数前冠以-号,三、巷道剖面图测绘,为了检查平巷的铺轨质量或为平巷改造提供设计依据，需进行巷道纵剖面图的绘，这一工作一般是在水准测量过程中同时完成的。具体做法是：先用皮尺沿轨面(或底板)每隔10m或20m标记一个临时测点(中间点)，并将其标设在巷道两帮上，以便调整坡度放腰线时使用。这些测点要统一编号。施测时在每测站上先用两次仪器高测出转点间的高差，符合要求后，再利用第二次仪器高，依

28、次读取中间点上水准尺读数。,内业计算时，先根据后视点的高程和第二次仪器高时的后视点水准尺读数，求出仪器视线高程；再由仪器视线高程减去各中间点上的水准尺读数，即为各中间点的高程。室内绘制巷道纵剖面图时，水平比例尺一般为12000、11000或1500，对应的竖直比例尺一般为1200、1100或150。其绘制方法如下：,(1)按水平比例尺画出表格，表中填写：测点编号、测点间距、测点的实测高程和设计高程、轨面(或底板)的实际坡度。(2)在表格的上方，绘出轨面(巷道)的纵剖面图。绘图时，先按竖直比例尺绘出水平线，在其左端注明高程，在线上绘出各测点的水平投影位置，再按各测点的实测高程和选定的竖直比例尺绘

29、出各测点在竖直面上的位置，然后用直线段将这些位 置点连接起来，即为轨面。(3)在表格的下方绘出该巷道的平面图，并在图上绘出水准基点或导线点的位置。,经剖面测量后，如巷道轨面的实际坡度与设计的相差太大，则应进行调整。为了减少调整工作量，根据巷道的具体情况，在不影响运输的前提下，可适当改变原设计坡度，分段进行调整，但应与有关人员商定。巷道坡度调整后，测量人员应按、调整的坡度要求，标设巷道的腰线。,第三节 井下三角高程测量,井下三角高程测量是与经纬仪导线测量同时进行的。施测方法如下图所示。安置经纬仪于A点，对中整平。在B点悬挂垂球。用望远镜瞄准垂球线上的标志b点，测出倾角，用钢尺丈量仪器中心到b点的

30、距离l，量取仪器高i及觇标高v。由图2-4可以看出，B对A点的高差可按下式计算：h=lsin+iv式中：l实测斜长，基本控制导线应是经三项改正后的斜长；垂直角，仰角为正，俯角为负；i 仪器高，由测点量至仪器中心的高度；v 觇标高，由测点量至照准目标点的高度；当测点在顶板时，i和v为负值，在底板时为正值。,当井下经纬仪导线为光电测距导线时，在A点安置仪器，在B点安置反射棱镜，并对中整平。用测距仪测出仪器至反射棱镜中心斜距l0，经气象、加常数等项改正后，得改正后斜距l。A、B两点间的高差可按下式计算：h=lsin+l2cos(cos-k)/2R+i-v 式中：k折光系数；R测线处地球曲率半径。,三

31、角高程测量的倾角观测一般可采用一个测回，其精度要求见表7-6。仪器高和觇标高在开始前和结束后各量一次(以减小垂球线荷重后的渐变影响)，两次丈量的互差不得大于4mm，取其平均值作为测量结果。丈量仪器高时，可使望远镜竖直，量出测点至镜上中心间的距离。,三角高程测量要往返进行。相邻两点往返测量的高差互差不应大于(10+0.3l)mm(l为导线水平边长，m)；三角高程导线高差闭合差不应大于100 L mm(L为导线长,km)当高差的互差符合要求后，应取往返测高差的平均值作为一次测量结果。闭合和附合高程路线的闭合差，可按边长成正比分配。复测支线终点的高程，应取两次测量的平均值。高差经改正后，可根据起始点

32、的高程推算各导线点的高程。,第四节 井下高程导线的平差,第三章 矿井联系测量,第一节 作用和任务 将矿区地面平面坐标系统和高程系统传递到井下的测量，称为联系测量。将地面平面坐标系统传递到井下的测量称平面联系测量，简称定向。将地面高程系统传递到井下的测量称高程联系测量，简称导入高程。矿井联系测量的目的是使地面和井下测量控制网采用同一坐标系统。其必要性在于：,(1)需要确定地面建筑物、铁路和河湖等与井下采矿巷道之间的相对位置关系。(2)需要确定相邻矿井的各巷道间及巷道与老塘(采空区)间的相互关系，正确地划定两相邻矿井间的隔离矿柱。(3)为解决很多重大工程问题，如井筒的贯通或相邻矿井间各种巷道的贯通

33、，以及由地面向井下指定地点开凿小井或打钻孔等等,地面塌陷和井下采矿,联系测量的任务在于确定：(1)井下经纬仪导线起算边的坐标方位角；(2)井下经纬仪导线起算点的平面坐标x和y；(3)井下水准基点的高程H。,第二节 矿井定向的种类与要求,矿井定向概括说来可分为两大类：一类是从几何原理出发的几何定向；另一类则是以物理特性为基础的物理定向。几何定向分为:(1)通过平硐或斜井的几何定向；(2)通过一个立井的几何定向;(一井定向)；(3)通过两个立井的几何定向(两井定向)。物理定向分为：(1)用精密磁性仪器定向；(2)用投向仪定向；(3)用陀螺经纬仪定向。,规程规定的联系测量的主要精度要求见表3-1。,

34、表3-1 联系测量的主要限差,规程中几何定向的限差，是根据当时制定规程时各矿的实际定向精度规定的。根据一些局矿的统计资料，求得两次独立定向平均值的中误差M0和两次独立定向的容许互差列于表3-2。表3-2 实际定向精度与规程限差对比,第三节 地面近井点、井口水准基点及井下定向基点测设,1.矿区控制测量简介矿区基本控制网是指为满足矿山生产和建设对空间位置的精确需要而设立的平面和高程控制网,也称近井网。其目的是将整个矿区或矿山纳入统一的平面坐标系统和高程系统之中。它可以是国家等级控制网的一部分，也可以根据需要单独布设。,布设要求,一个矿区应采用统一的坐标和高程系统。为了便于成果、成图的相互利用，应尽

35、可能采用国家3带高斯平面坐标系统。在特殊情况下，可采用任意中央子午线或矿区平均高程面的矿区坐标系统。矿区面积小于50Km2且无发展可能时，可采用独立坐标系统。矿区高程尽可能采用1985国家高程基准，当无此条件时，方可采用假定高程系统。,矿区地面平面控制网可采用三角网、边角网、导线网，GPS定位等布网方法建立。矿区首级平面控制网必须考虑矿区远景发展的需要。一般在国家一、二等平面控制网基础上布设，其等级依矿区井田大小及贯通距离和精度要求确定。,矿区地面高程首级控制网，一般应采用水准测量方法建立，其布设范围和等级选择依据矿区长度来确定。矿区地面高程首级控制网宜布设成环形网，加密时宜布设成附合路线和结

36、点网，只有在山区和丘陵地带，才允许布设成水准支线。各等水准网中最弱点的高程中误差(相对于起算点)不得大于2cm。,2.近井点和井口高程基点的概念及其作用,在矿山建设和生产过程中，须按设计和工程要求进行各种采矿工程测量，如:井口位置、十字中线点和工业广场建筑物的标定，井筒掘砌和提升设备安装时的测量，建立地表移动和建(构)筑物变形观测站，工业广场平面图的测绘，井下基本控制导线的施测以及井口之间井巷贯通。,所有这些采矿工程测量都必须依据建立在井口附近的平面控制点和高程控制点来进行。在矿山工程测量中称这类控制点为近井点和井口高程基点。近井点和井口高程基点是矿山测量的基准点。,矿区近井点布设要求,近井点

37、可在矿区三、四等三角网、测边网或边角网的基础上，用插网、插点、敷设经纬仪导线(钢尺量距或光电测距)或GPS定位等方法测设。近井点的精度，对于测设它的起算点来说，其点位中误差不得超过7cm，后视边方位角中误差不得超过10。近井网的布设方案可参照矿区平面控制网的布设规格和精度要求来测设。,井口高程基点的高程精度应满足两相邻井口间进行主要巷道贯通的要求。由于两井口间进行主要巷道贯通时，在高程上的允许偏差mz允=0.2m，则其中误差0.1m，一般要求两井口水准基点相对的高程中误差引起贯通点K在Z轴方向的偏差中误差应不超过 mZ/3=0.03m。,所以井口高程基点的高程测量，应按四等水准测量的精度要求测

38、设。在丘陵和山区难以布设水准路线时，可用三角高程测量方法测定，但应使高程中误差不超过3cm，对于不涉及两井间贯通问题的高程基点的高程精度不受此限。,近井点和井口水准基点是矿山测量的基准点。在建立近井点和井口水准基点时，应满足下列要求：(1)尽可能埋设在便于观测、保存和不受开采影响的地点。当近井点必须设于井口 附近工业厂房顶上时，应保证观测时不受机械震动影响和便于向井口敷设导线；(2)每个井口附近应设置一个近井点和两个水准基点；(3)近井点至井口的连测导线边数应不超过三个；,(4)多井口矿井的近井点应统一合理布置，尽可能使相邻井口的近井点构成三角网中的一个边，或力求间隔的边数最少；(5)近井点和

39、井口水准基点标石的埋设深度，在无冻土地区应不小于0.6m，在冻土地区盘石顶面与冻结线之间的高度应不小于0.3m；(6)为使近井点和井口水准基点免受损坏，在点的周围宜设置保护桩和栅栏或刺网。在标石上方宜堆放高度不小于0.5m的碎石。,第四节 立井几何定向,一、概述 在立井中悬挂钢丝垂线由地面向井下传递平面坐标和方向的测量工作称为立井几何定向。几何定向分一井定向和两井定向。立井几何定向方法:可把立井几何定向工作分为两部分：由地面向定向水平投点(简称投点)；在地面和定向水平上与垂球线连接(简称连接)。,二、一井定向方法 在一个井筒中挂两根钢丝，将,x,y传到井下 方法：连接三角形法，四边形法，瞄直法

40、(一)投点 在井筒内挂两根垂球线。,多重,单重,稳定:水桶内，静止不变，井深小，摆幅小,摆动:井深，风大，摆幅大，自由摆动,投点,投点误差：风流、滴水等影响，钢丝地面井下投影不重合，线量偏差投向误差：由投点误差所引起的垂球线连线的方向误差,a,A,B,b,a,A,b,B,B,A,a,b,c,c,c,e,=e/ce=1mm,c=3m时,=e/c=68.8规程规定，两井两次独立定向之差小于2,则一次定向中误差不大小42,投向误差小于30当c=2,3,4m时，e=c/=0.3,0.45,0.6mm减小投点误差措施：1)增大c2)减少马头门处风流3)小直径，高强度纲丝,加大锤重，浸入液体中4)减小滴水

41、影响，挡水，桶盖,与e成正比,与c成反比,1.单重稳定投点 单重稳定投点是假定垂球线在井筒内处于铅垂位置而静止不动。当井筒不深、滴水不大、井筒内气流缓慢、垂球线摆动很小、其摆幅一般不超过0.4mm时被采用。缠绕钢丝的手摇绞车固定在出车平台上，钢丝通过安装在井架横梁上的导向滑轮、自定点板的缺口挂下，定点板固定在一专用的木架上，用以稳住垂线悬挂点的平面位置，使其不受井架震动的影响。在钢丝下端挂上垂球，并将它放在盛有稳定液的水桶中。,投点所需主要设备的要求如下：(1)垂球：以对称砝码式的垂球为好，每个圆盘重量最好为10kg或20kg。当井深小于100m时，采用3050 kg的垂球，当超过100m时，

42、则宜采用50100kg的垂 球；(2)钢丝：应采用直径为0.52mm的高强度的优质碳素弹簧钢丝。钢丝上悬挂的重锤 重量应为钢丝极限强度的60%70%；(3)手摇绞车：绞车各部件的强度应能承受三倍投点时的荷重，绞车应设有双闸；(4)导向滑轮：直径不得小于150 mm，轮缘做成锐角形的绳槽以防止钢丝脱落，最 好采用滚珠轴承；(5)定点板：用铁片制成，定向时也可不用定点板；(6)小垂球：在提放钢丝时用，其形状成圆柱形或普通垂球之形状均可；(7)大水桶：用以稳定垂球线，一般可采用废汽油桶，水桶上应加盖。,2.钢丝下放及自由悬挂的检查下放方法:缓慢下放，稳定，闸，挂大锤球，伸长量自由悬挂检查:信号圈法比

43、距法直接检查,3.单重摆动投点观测重球线摆动，找出其静止位置，然后固定，连接观测。二根标尺,经纬仪定点盘大头针，小钉等,(二)连接 由于不能在垂球线A、B点安设仪器，故选定井上下的连接点C与C，从而在井上下形成了以AB为公用边的ABC和ABC，一般把这样的三角形称为连接三角形。从下图井上下连接三角形的平面投影可看出，当已知D点坐标及DE边的方位角和地面三角形各内角及边长时，便可按导线测量计算法，算出A、B在地面坐标系统中的坐标及其连线方位角。同样，已知A、B的坐标及其连线的方位角和井下三角形各要素时，再测定连接角，就能计算出井下导线起始边DE的方位角及D点的坐标。,在选择井上下连接点C和C时，

44、应满足下列要求：(1)点C与D及C与D应彼此通视，且CD和CD的长度应尽量大于20m。当CD边小于20m时，在C点进行水平角观测，仪器必须对中三次，每次对中应将照准部(或基座)位置变换120；(2)点C与C应尽可能地在AB延长线上，使三角形的锐角应小于2，这样便构成最有利的延伸三角形；(3)点C和C应适当地靠近最近的垂球线，使a/c及 b/c之值应尽量小一些。,1.外业：(1)在连接点C上用测回法测量角度和。当CD边小于20m时，在C点 的水 平角观测，仪器应对中三次，每次对中应将照准部或基座)位置变换 120。具体的 施测方法和限差见教材P99表3-17。(2)丈量连接三角形的三个边长a(a

45、)、b(b)及c(c)。量边应用检验过的钢 尺并施加比长时的拉力，记录测量时的温度。因边短且井筒中工作不便，故无须往返测量。,在垂线稳定情况下，应用钢尺的不同起点丈量6次。估读导0.5mm。同一边各次观测值的互差不得大于2mm，取平均值作为丈量的结果。在垂球摆动的情况下，应将钢尺沿所量三角形的各边方向固定，然后用摆动观测了的方法，确定钢丝在钢吃上的稳定位置，以求得边长。每次均须用上述方法测量两次，互差不得大于3mm，取其平均值作为丈量结果。井上、下量得两垂球先间距离的互差，一般应不超过2mm。,测角,量边CD,CD,2.内业检查记录。(1)三角形的解算 sin=a sin/c,sin=b si

46、n/c 当178 时,=a/c,=b/c(2)测量和计算正确性检核+-180=f,平均分配于,上 d=c丈-c计,c计 2=a2+b2-2ab cos 当d 时，符合规程要求，分配d va=-d/3,vb=+d/3,vc=-d/3,2mm,井上,4mm,井下,(三)一井定向的工作组织 一井定向因工作环节多，测量精度要求高，同时又要缩短占用井筒的时间，所以须有很好的工作组织，才能圆满地完成定向工作。一井定向的工作组织可分为：(1)准备工作 选择连接方案，作出技术设计；定向设备及用具的准备；检查定向设备及检验仪器；预先安装某些投点设备和将所需用具设备等送至定向井口和井下；确定井上下的负责人，统一负

47、责指挥和联络工作。(2)制定地面的工作内容及顺序。(3)制定定向水平上的工作内容及顺序。,(4)定向时的安全措施 在定向过程中，应劝阻一切非定向工作人员在井筒附近停留；提升容器应牢固停妥；井盖必须结实可靠地盖好；对定向钢丝必须事先仔细检查，放提纲丝时，应事先通知井下，只有当井下人员撤出井筒后才能开始；垂球未到井底或地面时，井下人员均不得进入井筒；下放钢丝时应严格遵守均匀慢放等规定，切忌时快时慢和猛停，因为这样最易使钢丝折断；应向参加定向工作的全体人员反复进行安全教育，以提高警惕。在地面工作的人员不得将任何东西掉入井内，在井盖工作的人员均应配带安全带；定向时，地面井口自始至终不能离人，应有专人负

48、责井上下联系。,(5)定向后的技术总结 定向工作完成后，应认真总结经验，并写出技术总，同技术设计书一起长期保存。定向后的技术总结，首先应对技术设计书的执行情况作简要说明，指出在执行中遇到的问题、更改的部分及原因。其次编入下列内容：定向测量的实际时间安排，实际参加定向的人员及分工；地面连测导线的计算成果及精度；定向的内业计算及精度评定；定向测量的综合评述和结论。,三、两井定向方法,当矿区有两个立井，且两井之间在定向水平上有巷道相通并能进行测量时，就要采用两井定向。两井定向时，由于两垂球线间距离大大增加，因而由投点误差引起的投向误差也大大减小，这是两井定向的最大优点。,(一)外业工作1.投点 在两

49、个立井中各悬挂一根垂球线A和B。投点设备和方法与一井定向时相同，一般采用单重稳定投点。2.地面连接测量 从近井点K分别向两垂球线A、B测设连接导线K-A及K-B，以确定A、B的坐标和AB的坐标方位角。连接导线敷设时，应使其具有最短的长度并尽可能沿两垂球线连线的方向延伸，因为此时量边误差对连线的方向不产生影响。导线可采用级或级导线。3.井下连接测量 在定向水平测设经纬仪导线A-1-2-3-4-B，导线可采用7或15基本控制导线。,(二)内业计算1.根据地面连接测量的结果，计算两垂球连线的方位角及长度按一般方法，算出两垂球线的坐标xA、yA、xB、yB，根据算出的坐标，计算AB的方位角及长度：AB

50、=arctan(yB-yA)/(xB-xA)c=(yB-yA)/sinAB=(xB-xA)/cosAB=(xBA2+yBA2)1/2(1)2.根据假定坐标系统计算井下连接导线 假设A为坐标原点，A1边为x轴方向，即 xA,yA=0,A1=00000。AB=arctan(yB/xB)c=yB/sinAB=xB/cosAB=(xB2+yB2)2(2),3.测量和计算的检验 用比较井上与井下算得的两垂线间距离c与c进行检查。由于两垂球的向地心性，差值c为:c=c-(c+Hc/R)(3-12)c应不超过井上、下连接测量中误差的两倍 4.按地面坐标系统计算井下导线各边的方位角及各点的坐标 A1=AB-A