矿山测量贯通论文

目目 录录摘要目录. .1前言. .21.矿区概况.31.1 区域构造位置以及特征.32. 贯通测量概述.42.1 贯通测量.42.2 井巷贯通允许偏差和误差预计参数.52.2.1 贯通允许偏差的确定.52.2.2 贯通测量误差预计.62.3 两井间巷道贯通误差预计参数.63 第一贯通方案.93.1 贯通测量方法.93.2 贯通误差预计.123.3 减小误差措施. .154 .第二贯通方案.164.1 贯通测量方法.164.1.1 平面控制测量方案.164.1.2 地下控制测量方案.184.1.3 矿井联系测量方案.184.1.4 地面及井下高程控制测量方案.204.1.5 导入高程方案.204.2 贯通误差预计.204.2.1 地面采用 GPS 布网时的贯通误差.204.2.2 地下控制方案 205 最优方案的选择.215.最优方案选择.255.1 在平面控制方面.255.2 在井下控制方面.256.结论.27参考文献. .29致谢 .30前前 言言贯通测量，尤其是大型巷道贯通测量是矿山测量工作的一项重要工作，贯通工程质量的好坏，直接关系到整个矿井的建设、生产和经济效益，为了加快矿井的建设速度、缩短建井周期、保证正常的生产接替和提高矿井产量，经常采用多井口或多头掘进，这样就会出现两井间或井田的长距离巷道贯通测量，所以两井间贯通测量就成为了矿井生产中必不可少的一项工作。近 50 年来，随着电子技术、计算机技术、光机技术和通讯技术的发展，测绘仪器制造也得到了长足进展，其高科技产品代表之一就是电子全站仪。全站仪是当前比较流行，也比较实用的测绘仪器。应用全站仪与传统的科技手段和地质勘探技术理论相结合，在矿山勘探、设计、开发和生产运营的各个阶段，对矿区地面和地下的空间、资源和环境信息进行采集、存储、处理、显示、利用，将极大地提高资源勘探的效率，降低成本，减少人力物力，使矿区开采更加有效地进行。国际上矿山测量仪器正向着多功能、小型化、数字化和全自动化方向发展。目前国内外两井贯通理论比较成熟，两井间贯通必须遵循以下原则：1.在确定测量方案和方法时，应保证贯通所必须得精度，过高和过低得精度要求都是不可取得。2.对完成得测量和计算工作均要有客观得检查，如：进行不少于两次独立测量；计算由两人分别进行或采取不同得方法，不同计算工具等。在此，我们做了苏村矿两井贯通测量。矿井的顺利贯通加快了了矿井的建设速度，缩短了建井的周期、保证了正常的生产交替并且提高了矿井的年产量。.1 矿区概况矿区概况陵川县苏村煤矿行政区划隶属陵川县礼义镇及高平市建宁乡管辖，井田位于陵川县西部，礼义镇苏庄崔村一带，其地理坐标为北纬 354700354915，东经11305451130745。2006 年 10 月 25 日山西省国土资源厅换发采矿许可证，证号为：41，批准开采 3 号、9 号、15 号煤层，生产规模 300kt/a，井田面积 7.7351km2，具体范围由以下 14 个拐点（6带）连线圈定（详见表 1-1） ，井田南北长约 4.16km，东西宽约 4.03km。1.1 区域构造位置以及特征区域构造位置以及特征井田位于太行山南段中西侧，晋获褶断带的东侧，地层倾角 46，构造形迹主要为一些较宽缓的褶皱，断裂构造不发育，未见岩浆岩侵入。现将矿区内的褶皱构造叙述如下：.东庄向斜位于井田内西部，是区内影响较大的构造形迹，图幅内长约 5km，东翼倾角413，西翼倾角 48，近于对称，该向斜南部大部分为黄土所掩盖，北部核部出露 P2s 地层，两翼出露 P1x 地层，轴向北北西北西向，向北西倾伏。.东崔向斜位于东崔村附近，呈隐伏状，南北长约 4km，东翼倾角 410，西翼倾角511，近于对称，轴向近北西向，向北西倾伏。.小山背斜位于东庄向斜和东崔向斜之间，南北长约 3km，东翼倾角 48，西翼倾角59，轴向北西，向北西倾伏。综上所述，井田内褶曲宽缓，现未发现断层、陷落柱构造，未见岩浆岩侵入，地层走向变化不大，根据 DZ/TO2152002 煤、泥炭地质勘查规范对照，井田构造应属简单类型。2 贯通测量概述贯通测量概述2.12.1 贯通测量贯通测量采用两个或多个相向或同向的掘进工作面分段掘进巷道，使其按设计要求在预定地点彼此结合，叫做巷道贯通。在煤矿开采过程中,贯通测量是矿井建设发展的重要一环。由于贯通测量工作涉及地面和井下,不但要为矿山生产建设服务,也要为安全生产提供信息,以供管理者做出安全生产决策。贯通测量的任何疏忽都会影响生产,甚至可能导致事故的发生。因此，贯通测量是一项非常重要的测量工作，测量人员所肩负的责任是十分重大的。如果因为贯通测量过程中发生错误而导致巷道未能正确贯通，或贯通后结合处的偏差值超限，都将影响巷道质量，甚至造成巷道报废，人员伤亡等严重后果，在经济和时间上给国家造成重大的损失。因此，要求测量人员一丝不苟，严肃认真对待贯通测量工作。贯通测量工作中一般应当遵循下列原则：(1)要在确定测量方案和测量方法时，保证贯通所必须的精度，既不能因精度过低而使巷道不能正确贯通，也不能因盲目追求过高精度而增加测量工作量和成本。(2)对所完成的每一步测量工作都应当有客观独立的检查校核，尤其要杜绝粗差。贯通测量工作的主要任务包括：根据贯通巷道的种类和允许偏差，选择合理的测量方案和测量方法。重要贯通工程，要进行贯通测量误差预计。根据选定的测量方案和测量方法进行各项测量工作的施测和计算，以求得贯通导线最终点的坐标和高程。各种测量和计算都必须有可靠的检核对贯通导线施测成果及定向精度进行必要的分析，并与误差估算时所采用的有关参数进行比较。若实测精度低于设计的要求，则应重测。根据求得的有关数据，计算贯通巷道的标定几何要素，并实地标定贯通巷道的中线和腰线根据掘进工作的需要，及时延长巷道的中线和腰线。定期进行检查测量和填图，并根据测量结果及时调整中线和腰线。巷道贯通后，应立即测量贯通实际偏差值，并将两边的导线连接起来，计算各项闭合差。还应对最后一段巷道的中腰线进行调整。重要贯通工程完成后，应对测量工作进行精度分析，作出技术总结。2.22.2 井巷贯通允许偏差和误差预计参数井巷贯通允许偏差和误差预计参数2.2.1 贯通允许偏差的确定贯通允许偏差的确定井巷贯通一般分为一井内巷道贯通、两井之间的巷道贯通和立井贯通 3 种类型。凡是由一条导线起算边开始，能够敷设井下导线到达贯通巷道两端的，均属于一井内的巷道贯通。两井间的巷道贯通，是指在巷道贯通前不能由一条起算边向贯通巷道的两端敷设井下导线，而只能由两个井口，通过地面联测、联系测量，再布设井下导线到待贯通巷道两端的贯通。立井贯通主要包括从地面及井下开凿的立井贯通和延深立井时的贯通。（1）贯通巷道接合处的偏差值，可能发生在 3 个方向上：（2）水平面内沿巷道中线方向上的长度偏差。（3）水平面内垂直于巷道中线的左、右偏差。x竖直面内垂直于巷道腰线的上、下偏差h以上三种偏差中，第一种偏差只对贯通在距离上有影响，对巷道质量没有影响；后两种偏差和对于巷道质量有直接影响，所以又称为贯通重要方向的偏差。xh井巷贯通的允许偏差值，主要根据工程的需要，按井巷的种类、用途、施工方法及测量工作所能达到的精度确定。在一般情况下可以采用如下数值：平巷或斜巷贯通时，平巷或斜巷贯通式，中线间的允许偏差可采用 0.3-0.5m，腰线间的允许偏差值可采用 0.2m。立井贯通时，全断面开凿井同时砌永久井壁，井筒中心间的允许偏差可采用0.1m，小断面开凿时，可采用 0.5m。立井贯通全断面掘砌，并在破保护岩柱之前预安罐梁罐道时，井筒中心间允许偏差可采用 0.015-0.03m。2.2.22.2.2 贯通测量误差预计贯通测量误差预计井巷贯通工程的质量对矿井建设和生产有重大影响，因此必须按规程规定，认真进行设计和精心组织工程施工对于大型贯通工程最好采用以下方法：（1）采用光电测距导线建立地面独立控制。（2）采用陀螺全站仪进行矿井定向（3）井下贯通导线应合理地加测陀螺定向边，并进行平差。2.3 两井间巷道贯通误差预计参数两井间巷道贯通误差预计参数（1）测量误差引起贯通相遇点 K 在水平重要方向上的误差预计公式 地面控制采用莱卡精密导线测量方案时的误差预计公式 测角误差的影响Mx 上= （2.1）yiM2R上 量边误差的影响 （2.2）22cos上上lxlmM 或 （2.3）2222LcosxxlblM上上上式中地面导线测角中误差；上m 各导线点与 K 点连线在 y 轴上的投影长度yiR 导线量边误差；lm L导线边长； 两定向连接点的连线在 x 轴上的投影长度；xL 地面导线量边偶然误差系数；上 地面导线量边系统误差系数；上b 各导线 x 轴之间的夹角。定向误差引起 K 点在 x 轴上的误差预计公式 （2.4）0001yaxRmM式中 ma0定向误差，即井下导线起算边的坐标方位角中误差； Ry0井下导线起算点与 K 点连线在 y 轴上的投影长度。井下导线测量误差引起 K 点在 x 轴上的误差预计公式 测角误差的影响： （2.5）2R下下下yxmM式中 m 下井下导线测角中误差； Ry 下井下导线各点与 K 点连线在 y 轴上的投影长度。若导线独立测量 n 次，则 n 次测量平均值的影响为：Mx 下= （2.6）nMx下量边误差的影响：Mxl 下= （2.7）221cosinlim式中 为井下光电测距的两边误差ilm 为导线各边与 x 轴的夹角i各项误差引起 K 点在 x 轴上的总中误差预计公式MxK= （2.8）222022xlMM下下上上xlxxxMMM如果以上观测都独立进行两次的话那么MxK= （2.9）2222201MM2lxxxxxlMMM上上下下（2）测量误差引起贯通相遇点 K 在高程上的误差预计公式地面水准测量误差引起 K 点在高程上的误差预计公式规程规定，井口水准点的高程测量，应按地面四等水准测量的精度要求施测。四等水准支导线往返测的高程平均值的中误差为：Mh 上=(mm) （2.10）L10式中 L水准线路的单程长度，km 导入高程误差引起 K 点在高程上的误差预计公式Mh0= （2.11）2 2h式中h 为两次独立导入高程的互差。 规程规定h；h 为井筒深度。8000h井下水准测误差引起 K 点在高程上的误差预计公式a. 按单位长度高差中误差估算：Mh= （2.12）Rmh0式中 mh0单位长度高差中误差，系按实测资料求得的数值； R 水准路线的长度，kmb.按下表的精度要求估算：表 2- 1 井下四等水准误差表 水准支线往返测量的高差不符值（mm）闭、附和路线的高程允许闭合差（mm）R50L50井下水准测量的允许闭合差为（mm） ，所以一次（单程）独立测量的中误R50差为：Mh=(mm) （2.13）R2250R18式中 R水准路线的长度，km 若进行 n 次独立测量，则 n 次测量平均值的中误差为： Mh = （2.14）nMh斜巷中高程测量引起的误差，按规程规定的限差推算，一次测量的高程中误差为： Mh = 50 （2.15）l各项误差引起 K 点的高程上的总中误差预计公式MhK= （2.16）22202MMhhhhMM上3 第一贯通方案第一贯通方案3.13.1 贯通测量方法贯通测量方法在地面两个近井点选用 GTS-102N 全站仪进行测量，依据煤矿测量规程 、 三角高程测量规范 ，确定贯通容许误差为：垂直方向0.20m,水平方向0.5m（1）平面控制测量方案：地面控制网是地下工程特别是矿井贯通工程正确性的基础。地面控制测量的基本任务是根据地下工程特点和需要，在地面布设一定形状的控制网，并精密测定其地面位置。地面控制测量的目的是为了控制全局，限制测量误差的传递和积累，保障测量工作的相对精度8。 施测方法：我们使用的是导线网，把导线布设成网形或闭合环形。5复测导线,施测等级四等,使用仪器为智能型全站仪，作业限差按照 7经纬仪导线的限差来进行。（2）地下控制测量方案：由于是在井下巷道中测量，所以不能像地面那样布置成三角或三边网、边角网，智能设立导线或导线网作为井下平面测量控制。所以，井下平面控制测量实际上就是导线测量，我们采用和井上控制测量相同的方法来进行井下平面控制测量。（3）矿井联系测量方案：为了将地面坐标导入井下，我们在主副井之间采用两井定向，具体做法如下：地面设立连接点、近井点 K, 通过联系测量将地面的平面坐标、方位角及高程传递到井下永久点上,作为井下控制测量起始数据。井口水准基点的高程测量,按四等水准测量的精度要求测设。作业限差如表 3 所示。表 3-1水平方向观测要求及限差表 等级 仪器类型观测方法 测回数光学测微两次重合读数之差 半测回归零差 一测回内2C 互差同一方向值各测回互差四等 J2 方向 93 8 13 9联系测量的具体做法如下图所示：图 3-2 两井定向示意图在两个立井个悬挂一根垂球线 A 和 B，由地面控制点布设导线测定两垂球线 A、B的坐标，内业计算时，首先由地面测量结果求出两垂球线的坐标，、，并计算出 A、B 连线的坐标方位角和长度AxAyBxByABABc (3.1)arctanBAABBAyyxx (3.2)22ABABABxyc 因地下定向水平的导线构成无定向导线，为解算出地下个点的坐标，假设 A 为假定坐标系的原点，A1 边位假定坐标纵轴轴方向，由此可计算出地下各点 在假 x定坐标系中的坐标，并求出 A、B 连线在假定坐标系中的坐标方位角及长度，ABABc即= (3.3)ABarctanBByx (3.4)22()()ABbBxyc (3.5)()HRABABcccc 式中 H竖井深度R地球的平均曲率半径。应小于地面和地下连接测量中误差的 2 倍。则=c1AABAB依此可重要计算出地下各点的坐标，由于测量误差的影响，地下求出的 B 点坐标与地面测出的 B 点坐标存有差值。如果其相对闭合差符合测量所要求的精度时，可进行分配，因地面连接导线精度较高，可将坐标增量闭合差按边长或坐标增量成比例反号分配给地下导线各坐标增量上。最后计算出地下各点的坐标。风井联系测量，我们采用了一井定向的方法。具体方法类似两井定向方法，不同之处在与一井定向采用一井内投入钢丝。（4）地面及井下高程控制测量方案：井下高程控制分为级和级控制， 级控制是为了建立井下高程测量的首级控制，其精度较高，基本上能满足贯通工程在高程方面的精度要求，级水准测量的精度较低，作为级水准点的加密控制，主要是为了满足矿井生产的需要。操作方法：利用全站仪进行四等测三角高程进行。施测前必须对所使用的仪器进行检校，检校完后将仪器架在测站上，中丝法对向观测三测回。井下高程测量使用的仪器、工具与地面高程测量基本一样, 测量等级:五等电磁波测距三角高程。（5）井下导线高程测量方案：因为 b1L25 属于斜巷，所以我们采用三角高程测量，因为 L25L1 属于平巷，所以我们采用传统水准测量。（6）导入高程方案：为使地面与地下建立统一的高程系统，应通过斜井、平硐或竖井将地面高程传递到地下巷道中，该测量工作称为高程联系测量（也可称为导入高程） 。因为是立井，所以我们才用的是长钢尺法导入高程。具体方法如下：将经过检定的钢尺挂上重锤（其重力应等于钢尺检定时的拉力） ，自由悬挂在井中。分别在地面与井下安置水准仪，首先在 A、B 点水准尺上读取读数 a、b，然后在钢尺上读数m、n（注意，为了防止钢丝上下弹动产生读数误差，地面与地下应同时在钢尺上读数） ，同时测定地面、地下的温度和。由此可求得 B 点高程:t上t下 (3.6)()()BAiHHmnbal 式中为钢尺改正数总和(包括尺长改正、温度改正、自重伸长改正)。其中l钢尺温度改正计算时，应采用井上下实测温度的平均值。钢尺自重伸长改正计算公式为： (3.7)()102rlll lE 式中 钢尺长度， =m-nll钢尺悬挂点至重锤端点间长度，即自由悬挂部分的长度； l钢尺的密度，r=7.8g/r3cmE钢尺的弹性模量，一般取为kg/62 102m当钢尺悬挂重量与钢尺检定时的拉力不相同的话，还应加入拉力改正。3.23.2 贯通误差预计贯通误差预计因为我们测量采用的是 GTS-102N 全站仪进行测量，它的测角中误差为 2，m测距精度为（2mm+2ppmD）m.s.e.（1） 贯通相遇点 K 在水平重要方向 x 上的误差预计：地面光电测距导线的测角和测边误差引起 K 在 x 轴上的误差预计：根据该矿 300 条导线 4 个测回的实测资料分析：取测角中误差=m上5.0测角误差的影响：Mx 上=6161=0.149myiM2R上5.0206265379612875.0206265因为进行的是两次独立测量所以测角误差的影响Mx 平上=0.105m0.1492测边误差的影响 地面量边误差：按导线平均边长 500m，按我们使用的 GTS-102N 全站仪的测距标称精度取=0.002+2500=3mmlm上610具体的导线与 X 轴之间的角列表如下:为了避免图纸的混乱，我们没有在图上进行标出，我们在下表列出：表 3-3 导线与 X 轴之间的夹角以及余弦值编号cos1KS1600914-0.94012S S1800000-123S S1952601-0.96434S S1500926-0.86645S S1974522-0.95256S S1622345-0.95467S S1025147-0.22578S S960107-0.10589S S1004704-0.187910S S811103-0.1561011S S960918-0.1051213S S6433350.43113S D33552270.914 由上表可计算出：量边误差引起的 K 点在 x 方向上的误差大小为：=0.008m22cos上上lxlmM69 106.532因为进行的是两次独立测量，所以=0.006mxlM上平0.0082定向误差引起 K 点在 x 轴上的误差预计：主副井两井独立两次定向平均值的误差所引起的 K 点的误差0001132 261.82550.028m22206265xayMmR 风主井下导线测量误差引起 K 点在 x 轴上的误差（角度独立测量两次） m 下井下导线测角中误差，我们这里取 7测角误差：= =0.222m2R2xymM 下下下785707295206265 2量边误差的影响： 按导线平均边长 200m，根据仪器的标称精度 ml 下=0.002+210-6D=2.4mm。Mxl 下=0.008m221cosinlim因为进行的是两次独立测量所以算术平均值的中误差为： Mxl 下= =0.006m0.0082各项误差引起 K 点在 x 轴上的总中误差预计公式MxK=222022xlMM下下上上xlxxxMMM=222220.0060.1050.0280.2220.006=0.247m贯通在水平重要方向 x 上的预计误差（取 2 倍的中误差）m22 0.2470.494MkkMxx （2） 测量误差引起贯通相遇点 K 在高程上的误差预计公式按规程限差反算四等水准测量每 1km 的高差中误差=上公里m=7mm202 2地面水准测量误差引起的 K 点高程误差。即L0.007 6.80.018HMm上上公里= m导入高程引起的 K 点高程误差。即0H145010.020800080002 22 2HMm风=0H160010.027800080002 22 2HMm主=井下三角高程测量引起的 K 点高程误差mHL0.032 6.40.08M三公里三= m贯通在高程上的中误差（以上各项高程测量均独立进行两次）=0.063m222200H12MKHHHHMMMM 平上风主三+贯通在高程上的误差预计。即KKHM0.126mHM 预平=2= 2 0. 063=（4）高程测量的误差主要来源于三角高程测量误差和高程导入所造成的，三角高程测量误差主要靠细心，比如用望远镜瞄准时要瞄准中心,水准管的气泡要居中,在巷道中测量时镜站的照明要好。而高程导入误差的主要来源有： 气流对垂球线和垂球线的作用 滴水对垂球线的影响 钢尺的弹性作用 垂球线的摆动面和标尺面不平行 垂球线的附生摆动3.33.3 减小误差措施减小误差措施为了减小误差，我们采取了以下措施：（1）尽量增大两垂球线间的距离，并选择合理的垂球线位置。例如使两垂球线连线方向尽量与气流方向一致。这样尽管沿气流方向的垂球线倾斜可能较大，但是最危险的方向（即垂直于两垂球线连线方向）上的倾斜却不大，因而可以减少投向误差。（2）适当加大垂球重量，这样可以减小晃动。（3）摆动观测时，垂球线摆动的方向应尽量与标尺平行，并适当增大摆幅，但不宜超过 100mm。根据相关规程，要求贯通在水平方向上的误差小于 0.5m，在高程方向上的误差小于 0.2m，所以第一套预计方案满足要求，但是精度较差。4 第二贯通方案第二贯通方案4.14.1 贯通测量方法贯通测量方法4.1.14.1.1 平面控制测量方案：平面控制测量方案：（1）施测方法：采用 GPS 进行平面控制。下面我们就介绍一下用 GPS 机型控制的特点：GPS 测量的特点是对点间的边长没有限制，也不要求两点间通视，而且点位精度均匀。它与常规方法相比，具有很大的优越性和灵活性，适合各种地下工程的地面控制测量，尤其适合山岭地区大型隧道和跨河，跨海隧道的地面控制测量。（2）网点应满足一定的精度要求合理地确定施测精度标准，既能保证当前工程的需要，又留有适当的余地，同时考虑今后其他工程的可能需要，以便节省人力、物力，提案高工作效益，加快施测进度。（3）遵循统一的测量规范、按等级标准设计和作业GPS 测量定位速度快、相对定位精度高、工作时间短、效益好，是现代的测量方法，必须遵循统一的测量规范，按等级标准设计和作业。国家质量技术监督局发布的全球定位系统（GPS）测量规范中，GPS 按其精度划分为六个等级，见下表表 4-1 GPS 测量等级划分级别固定误差/mm比例误差系数 A A30.01 A50.1 B81 C105 D1010 E1020工程控制网一般属 D 级或 E 级，相当于国家三等网和四等网。GPS 网布设时，除了联测测区内高级 GPS 点外，不必按常规测量方式逐级布网，可根据实际需要，采用相应的等级规定一次完成全网的布点和施测。当测区内无高级 GPS 点时，可与测区内或附近的国家大地控制点连测。(4)网形设计GPS 网形设计是施测方案的基础，它侧重考虑如何检核 GPS 数据质量和保证点位精度。为了检核 GPS 数据质量，GPS 网应当构成闭合环状。闭合环有同步环和异步环之分。两台接收机同时观测相同的卫星，所得同步观测资料可以解算出两站之间的一条基线响亮，将不同时段观测的各基线构成的闭合环叫做异步环。3 台接收机同时观测相同的卫星，所得的同步观测资料解算出 3 个基线响亮构成三角形同步环路，其中只有两条是独立的，一般用 K 台接收机同步观测时，可解算出 k(k-1)/2 条基线响亮，其中只有 k-1 条是独立的。同样，由若干条独立基线构成的闭合环也叫异步环。同步环中由各基线向量构成的坐标闭合差之和等于零，否则基线解算结果有粗差。测量中通常用增加多条观测或附加条件的方法，采用最小二乘法进行平差，以提高点位的精度并增加其可靠性。由独立基线构成的闭合环或增加观测的时段数都可产生多余观测。多余观测数的计算是由独立基线数减去待定点数。设计中总的观测点为 m，用 k 台接收机，在各点做 n 次观测，则同步观测的次数s=mn/k,独立基线向量数 b=(k-1)s=(k-1)mn/k.布设 GPS 网时应当由异步闭合构成区域性的子环路，然后由若干子环路在构成覆盖整个测区闭合的网环路。每个子环路可以作为施测方案分期观测的依据。每个子环路观测结束后，便可及时评定 GPS 数据质量。在 GPS 网设计时应进行时段设计。时段越长，越有可能选取图形强度较好的星组的观测数据。由于卫星的运动和测站随地球自转运动，卫星相对测站的几何图形在不断变化，星组中卫星更替造成时段的自然分段，每一个时段称为一个子时段。为了使观测能处于最佳时段，在技术设计时，可更具测站的概略坐标及卫星星历作外推预报，计算出观测时一天的图形强度因子，找出间隙区，选择最佳观测时段。在 GPS 网设计时，应尽可能多与高级 GPS 控制点或国家测设的三角点、水准点进行连测，以便提供数据处理的基准值和成果测量的外部检核。4.1.2 地下控制测量方案地下控制测量方案 地下控制方案我们选择使用导线网作为井下平面测量控制，地下导线测量的作用是以必要的精度建立地下的控制系统，并依据该控制系统可以放样出隧道（或巷道）的掘 进方向。与地面导线测量相比，地下工程中的地下导线测量具有以下特点：1.由于受巷道的限制，其形状通常形成延伸状。地下导线不能一次布设完成，而是随着巷道的开挖而助教向前延伸。2.导线点有时设于巷道顶板，需采用点下对中。3.的开挖，先敷设边长较短、精度较低的施工导线，指示巷道的掘进，而后敷设高等级导线对低等级导线进行检查校正。 4.地下工作环境较差，对导线测量干扰较大。施测方法:采用与方案一相同的方法，即智能设立导线或导线网作为井下平面测量控制。所以，井下平面控制测量实际上就是导线测量。4.1.34.1.3 矿井联系测量方案矿井联系测量方案联系测量：通过平硐、斜井以及立井将地面的平面坐标系统及高程系统传递到地下，使地面与地下建立统一的坐标系统，该项工作称为联系测量。联系测量工作的必要性在与：保证地下工程按照设计图纸正确施工，确保巷道的贯通。确定地下工程与地面建筑物、铁路、河湖等之间的相对位置关系，保证采矿工程安全生产，同时及早采取预防措施，使地面建筑物、铁路免遭重大破坏。立井平面测量的任务是确定地下导线起算边的坐标方位角和地下导线起算点的平面坐标。高程联系测量的任务是评定地下高程基点的高程。其中测定地下导线起算边的坐标方位角是很重要的环节，而且它对导线终点位置的影响是很大的。我们通常将立井平面联系测量简称为立井定向。方法二与方法一基本相同，但是在方案二中定向我们加测了陀螺边。在井下我们总共加了、四条陀螺边。12S S23S S34S S34S S陀螺经纬仪是一种将陀螺仪和经纬仪解和结合在一起的仪器。它利用陀螺仪本身的物力特性及地球自转的影响，实现自动寻找真北方向，从而测定地面和地下工程中任意测站的大地方位角。在地理南北纬度不大于 75 度的范围内，它可以不受时间和环境等条件限制，实现快速定向。陀螺经纬仪的一次测定作业过程如下：在地面已知边上测定仪器常数以及待定边上测定陀螺方位角需进行多次，而T每次的作业过程是相同的。该作业过程称为陀螺方位角的一次测定。其作业步骤如下：在测站上整平对中陀螺经纬仪，以一个测回测定待定边或已知边的方向值，然后将仪器大致对正北方。粗略定向（测定近似北方向） 。锁紧灵敏部，启动陀螺马达，待达到额定转速后，下放陀螺灵敏部，用粗略定向的方法测定近似北方向。完毕后制动陀螺并托起锁紧，将望远镜视准轴转到近似北方向位置，固定照准部。测前悬带零位观测。打开陀螺照明，下放陀螺灵敏部，进行侧前悬带零位观测，同时用秒表记录自摆周期 T。零位观测完毕，托起并锁紧灵敏部。精密定向（精密测定陀螺北） 。采用有扭观测方法（如逆转点法等）或无扭观测方法（如中天法、时差法、摆幅法等）精密测定已知边或待定边的陀螺方位角。测后悬带零位观测。以一个测回测定待定边或已知边的方向值，测前测后 2 次观测的方向值的互差和级经纬仪分别不得超过 10和 25。取测前测后观测值的平均值作为测线方2J6J向值。陀螺仪悬带零位观测当陀螺马达不转动并且灵敏部下放时，陀螺灵敏部受悬挂带和导流丝的扭力作用而产生摆动的平衡位置应与目镜分划板的零刻划线重合，该位置称为悬带零位（也称无扭位置） 。如果摆动的平衡位置与目镜分划板的零刻划线不重合，则用“零”线来跟踪灵敏部时，悬挂带上的扭矩不完全等于零，会使灵敏部的摆动中心发生偏移，将使测定的螺旋北方向带有误差。所以，在螺旋仪开始工作之前和结束后，均要进行悬带零位观测。测定悬带零位时，应将经纬仪整平并固定照准部，然后下陀螺灵敏部并从读数目镜中观测灵敏部的摆动（当陀螺仪较长时间末运转时，测定零位之前，应将马达开动几分钟预热，然后切断电源，待马达停止转动后再放下灵敏部） ，在分划板上连续读 3个逆转点读数、（以格计） ，估读到 0.1 格。按下式计算零位1231321(22 ）如悬带零位超过0.5 格就要进行校正，如陀螺定向时测前测后所得的零位变化超过 0.3 格时，应按公式加入零位改正数。 4.1.44.1.4 地面及井下高程控制测量方案地面及井下高程控制测量方案施测方法：方案二采取的是与方案一相同的测量方法。4.1.54.1.5 导入高程方案导入高程方案 我们这里仍然采用长钢尺法导入高程，方法同方案一，在此不作赘述。4.24.2 贯通误差预计贯通误差预计4.2.14.2.1 地面采用地面采用 GPS 布网时的贯通误差布网时的贯通误差在将 GPS 用于两井间巷道贯通测量时，可选用 E 级网或 D 级网精度来测设两井井口附近的近井点，而且两井近井点之间应尽量通视，如图纸所示，南梁、D 为两井的近井点，K 点为贯通相遇点，这时由于地面 GPS 测量误差所引起的 K 点在 x 轴方向上的贯通误差可按下列公式估算3ABABMs cosxM上式中近井点 K 和 D 之间的边长中误差，按计算ABSMAB22S=()MabSa固定误差，对于 D 级及 E 级 GPS 网，a10mm；b比例误差系数，D 级 GPS 网，b10；E 级 GPS 网，b20；610610两近井点连线与贯通重要方向 X 轴之间的夹角。AB按上面的式子在图中确定相应的参数则有：我们采用的 GPS 是天宝 5700，所以其中的 a=0.003m，b=0.5m610所以=0.004mABSM2620.003(0.5 104323)=0.0040.629=0.003mABABMs cosxM上4.2.2 地下控制方案地下控制方案我们加测了三条陀螺边,b2b3、L28L27、L4L3、L1A 三条陀螺边，其中b1b 3 为支导线，而剩下 L28L27、L4L3 之间构成方向附合导线，L4L3、L1A 构成方向附合导线我们将 b1b3 这条陀螺边称为 S1，依次为S2、S3、S4。对于 S2 和 S3 之间的导线点，我们先将坐标原点移到导线的平均坐标点上，也就是导线的重心上，我们先将之间的导线点的坐标列表如下：表 4-1 各导线点的坐标编号 XYL2885234.6717104744.2799L2785408.3690104744.5032L2685528.2937104744.2544L2585735.5297104744.8805L2485983.1400104744.7425L2386151.6635104744.4385L2286303.2680104744.4385L2186439.2884104744.7911 表 4-2 各导线点的坐标编号 XYL2086539.7015104744.5000L1986539.7015104453.1803L1886539.7015104163.1313L1786539.7015103871.1704L1686539.7015103579.9484L1586539.7012103288.0201L1486539.7015102996.4667L1386539.7015102705.2952 表 4-3 各导线点的坐标编号 XYL1286539.7015102414.1460L1186539.7903102123.3913L1086539.7903101831.5142L0986539.7903101539.6218L0886828.3617101539.7370L0787116.4723101539.7625L0687298.7672101539.4116L0587522.4548101539.4477L0487660.6201101540.0988L0387792.3356101539.7391由上表得出：2830224947986518.42312626ixx =283026iyy 2684904103265.538526然后再图上找出这个点，然后将坐标原点平移到这个点。过这个点做出新的坐标轴称为 ，然后在图中作出从 L28、L27L3 到新轴的垂线（如图纸所示）对于 S3 和 S4 之间也如以上操作：表 4-4 各导线点的坐标编号 XYL387792.3356101539.8016L287938.5277101539.7370L187939.3467101571.9529L087932.8738101591.2535LC87936.4519101640.6298LB87960.0608101650.0000A88000.0000101650.0000由上表得：=87928.5100 x=101597.6000y找出相应的坐标，然后过此点做出新的轴，如图纸所示：2则 m 下井下导线测角中误差，我们这里取 7（1）贯通相遇点 K 在水平重要 x 方向上的误差预计测角误差：= =0.163m2R2xymM 下下下1510072680206265 2测边误差：量边误差的影响： 按导线平均边长 200m，根据仪器的标称精度 ml 下=0.002+210-6D=2.4mm。Mxl 下=0.008m221cosinlim因为进行的是两次独立测量所以算术平均值的中误差为： Mxl 下= =0.006m0.0082定向误差引起 K 点在 x 轴上的误差预计公式 :两井定向一次定向中误差0m=16261.8255=0.020m0001xayMmR 主1206265各项误差引起 K 点在 x 轴上的总中误差预计公式MxK=2222x0MxxxlMMM上下下=22220.0030.0200.1630.008=0.164m贯通在水平重要方向 x 上的预计误差（取 2 倍的中误差）m22 0.1640.328MkkMxx（3） 测量误差引起贯通相遇点 K 在高程上的误差预计公式因为在井下和井上高程采用的方法和方案一相同，那么误差预计应与方案一相同，如下：地面水准测量误差引起的 K 点高程误差。即L0.007 6.80.018HMm上上公里= m导入高程引起的 K 点高程误差。即0H145010.020800080002 22 2HMm风=0H160010.027800080002 22 2HMm主=井下三角高程测量引起的 K 点高程误差mHL0.032 0.9800.032mM 三公里三=m井下水准测量引起的 K 点高程误差HL0.015 5.50.035mM 水公里水=m贯通在高程上的中误差（以上各项高程测量均独立进行两次）2222200HH12MMKHHHHMMMM 平上风主三+水+=0.043m2222210.0182+0. 035+0. 020 +0. 027 +0. 032贯通在高程上的误差预计。即KKHM0.086mHM 预平=2= 2 0. 043=5 最优方案的选择最优方案的选择经过上述两套方案的讨论，发现两套方案在精度上都满足需要。但是在下面几点上 B 方案明显优于 A 方案：5.15.1 在平面控制方面在平面控制方面平面控制的精度对于全站仪导线做控制，有很多缺点，首先，测站间必须通视，用人多，测量周期长，且受时间、其后、地形等因素限制，而且用人多所以费用也比较高，相对于全站仪来说，现在流行的 GPS 精度定位高，可以更加准确的测量出相应的数据，而且观测时间短，测站间无需通视，可提供三维坐标，且不受时间、其后、地形等因素的影响。工程预算 控制测量时各类工程建设过程中重要的基础技术工作，传统的大地控制测量方法包括闭合导线、三角网锁、双导线、主副导线、支导线、导线加三角网锁等。高程测量采用水准测量和三角高程测量，多采用三角高程测量。这些传统测量方法的外业测量时间长、需要投入人力较多且效率低下，而且费用较高，精度较低。5.25.2 在井下控制方面在井下控制方面测量精度：方案一采用的是 7导线网来做的控制，控制精度满足精度需要，在水平方向的贯通误差是 0.466m，在高程上的贯通误差是 0.126m，满足规程规定的在水平方向的贯通误差小于 0.5m，在高程上的贯通误差小于 0.2m 的精度要求，方案二采用的是 15导线加测陀螺边的方法，在水平方向的贯通误差是 0.328m，在高程上由于和方案一采用相同的方法，所以在高程上的贯通误差也是 0.126m，在方案二中我们加测了 S1、S2、S3、S4 四条陀螺边，由于陀螺边的加测，使我们的贯通精度大大的提高9。测回数在第一套方案中，由于我们只是采用的 7导线网作为井下贯通的控制网，所以我们需要多测几个测回才能保证测量的精度，而方案二中由于我们采用的是 15导线加测陀螺边的方法，所以我们采用导线独立测量两个测回，然后加测陀螺边就能满足精度的需要，所以方案二的应用使测量工作更加的简单，而且在工程预算方面，方案二的使用，也使测量成本大大的降低。综上所述，B 方案在精度方面及工程预算方面都要优于 A 方案，说明采用新技术、新一期，不仅精度比常规仪器的方法要高出很多，而且在资金、人员使用上都要节省。所以本次贯通测量选用 B 方案。6 结论结论贯通测量的好坏，固然决定于贯通质量的好坏,固然决定于所选择的贯通方案和测量方法是否正确,但更重要的是实际施测工作的质量。一方面在重要贯通工程开始施测前,要充分做好人员准备,另一方面要切实抓好质量保证体系的贯彻落实。除此之外,还要注意采取如下措施:(1)提高控制测量的精度。 (2)测量过程中,提高仪器对中精度,如使用四联脚架法施测。 (3)在斜巷中测角时,注意对中精度和仪器整平的精度,每测回重新对中整平。 (4)矿山井巷易受地质条件限制形成短边巷道,建议使用陀螺全站仪加测短边陀螺方位角,提高贯通精度。 (5)在巷道中,由于顶板淋水等原因,导线点的标识有时不清楚。专门制作导线点标志牌,实行挂牌管理。 (6)小断面掘进,当贯通距离剩余20 m以上时,采取小断面掘进,提高贯通段巷道质量。通过苏村煤业两井贯通的实例，我们可以总结出大中型贯通测量应遵循的一些基本原则：(1)大中型贯通施测前，应进行贯通测量方案设计和贯通测量误差预计。(2)贯通测量施测过程中，应采用一些有效的技术手段，如三架联测法等来提高导线观测精度。(3)从贯通测量的外爷观测到内业计算，都应坚持用多余的数据进行检校的原则，以提高测量成果的可靠度。总之，只要抓好贯通测量中的每一个环节工作，就能保证每一个贯通工程都。能实现准确贯通，使测量真正起到“眼睛”的作用通过此次大型贯通，我学到了很多东西，而且也将很多我们课堂上所得的知识应用到了现实的贯通上，实现了真正意义上的理论实践想结合。而且从这次贯通中，我们都取得了丰富的贯通实践经验，同时也给我们这样一个启迪：对于大型的贯通工程，首先应根据工程的限差要求进行误差预计，采用合理先进的测量方法和测量手段；并在施测过程中严格执行测量规程，贯通工程就一定会达到预期的效果。参考文献参考文献1邵金克，宋晓东.提高矿井贯通测量精度得思考J.内蒙古煤炭经济，2004（5）2徐绍铨，张华海，杨志强,（等）.GPS 测量原理及应用M.武汉：武汉大学出版社，2003.3刘大杰，施一民，过静珺， （等）.全球定位系统的原理与数据处理M.上海：同济大学出版社，2003.4张国良，朱家钰，顾和和， （等）.矿山测量学M.徐州：中国矿业大学出版社，2003.5中国统配煤矿总公司生产局.煤矿测量手册M.北京：煤炭工业出版社，1998. 6董秀桃，郭玉社.提高大型贯通工程测量精度得方法J矿业快报，2003,(3);5-7.7叶小明，凌模.全站仪原理误差M.武汉:武汉大学出版社，2004.8丛玉梅，孙占群，宋丙剑.井巷贯通测量控制网布设及精度提高方法J中国西部科技 总第 186 期9李青岳，陈永奇主编.工程测量学M.北京：测绘出版社，1995.6 致致 谢谢本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！ 本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在此感谢同学的指导和帮助；感谢所有老师对我孜孜不倦的教诲，在此表示深深的感谢。没有他们的帮助和支持是没有办法完成我的毕业论文的，在此祝愿各位老师身体健康，万事如意，同学们学业有成，前程似锦！