第3章 矿井联系测量.ppt

1、 第 3章 矿井联系测量 3-1联系测量的作用和任务 3-2 矿井定向的种类与要求 3-3地面近井点、井口水准基点及井下定向基点的测设 3-4立井几何定向 3-5 陀螺经纬仪定向 3-7用垂球投点和投向的误差 3-6 导入高程 第一节 联系测量的作用和任务 一、概念 联系测量：将矿区地面平面坐标系统和高程系统传递到井下 ，使井上下能采用同一坐标系统所进行的测量工作 。 联系测量包括平面联系测量和高程联系测量，即定向和导入高程 二、联系测量的目的和任务 1、联系测量的目的：使地面和井下测量控制网采用同一坐标系统。 2、 联系测量的任务： （ 1）井下经纬仪导线起算边的坐标方位角； （ 2）确定井

2、下经纬仪导线起算点的平面坐标 x和 y； （ 3）确定井下水准基点的高程 H。 第二节 矿井定向的种类与要求 矿井定向概括来说分为两类： 定向 几何定向 通过斜井或平峒 一井定向 两井定向 物理定向 磁性定向 投向仪定向 陀螺定向 3-3 地面近井点、井口水准基点 及井下定向基点的测设 一、近井点和井口水准基点的设臵要求 1）尽可能埋设在便于观测、保存和不受开采影响的地点 ; 2）每个井口附近应设臵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； 二、近井点和井口水准基点的精度要求 1、近井网的布设方案和要求 煤矿测量规程 2、近井点的点位精度要求 近井点可在矿区三 、

3、 四等三角网 、 测边网的基础上 ， 用插网 、插点和敷设经纬仪导线 （ 钢尺量距或光电量距 ） 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。 3、井口高程基点的精度要求 井口水准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 井口水准基点的高程测量 ， 应按四等水准测量的精度要求测设 。 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制。 测量高程基点的水准路线 ， 可布设成附 （ 闭 ） 合路线 、高程网或水准支线 。 除水准支线必须往返观测外 ， 其余均可只进行单程测量 。 用三角高程测量时应采用精

4、度不低于 J2级的经纬仪测量垂直角 ， 用测距精度为 级的光电测距仪测量边长 。 三、利用全球定位系统（ GPS） 测设近井点利用全球定位系统进行定位测量的技术和方法称全球定位系统测量 ， 即导航卫星测时和测距的简称 ， 通常简写为 GPS。在大地测量 、 工程测量 、 地籍测量 、 航空摄影测量等领域显示出良好的应用潜力和效益 。 利用 GPS卫星定位测量测设近井点时 ， 近井点应埋设在视野开阔处 ， 点周围视场内不应有地面倾角大于 10的成片障碍物 。 同时应避开高压输电线 、 变电站等设施 ， 其最近不得小于 200m。 测量可采用静态定位法 。 静态定位能够通过大量的重复观测来提高定位

5、精度 。 GPS测量必须按 1992年我国测绘局发布的 全球定位系统 （ GPS） 测量规范 进行 。 在 规范 将 GPS网点划分为 A、B、 C、 D、 E五个等级 。 其中 D级和 E级分别相当于常规测量的国家三等点和四等点 ， 近井点测设可采用上述等级 。 有关技术标准见下表 等 级 平均边长 /km 仪器 要求 精度指标 /mm 图形强度 观测时段个数 时段 长 /min 卫星高度角限值 / a b D 105 单频或双频 10 10 10 2 60 15 E 52 单频或双频 10 20 10 2 6 15 GPS测量数据处理的基本内容为：观测值的粗加工；预处理；基线向量解算以及

6、GPS基线向量网与地面网数据的综合处理等 。 图 3-1GPS测量数据处理的基本流程 四 、 地面连测导线的测量 地面有近井点至井口（定向连接点）的连测导线，边数应不超过 3个。 地面连测时 ， 应敷设测角中误差不超过 5或 10的闭合导线或复测支导线 ， 10（ 二级 ） 小三角网作为首级控制的小矿区 。 地面连测导线应尽量采用光电测距导线。 图 3-2地面连测 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 一井定向 两井定向 3-4 立井几何定向 在一个井筒内悬挂两根垂球线由地面向井下传递平面坐标和方向的测量工作称为一井定向 。 一井

7、定向工作 投点 连接 一井定向方法有连接三角形法 、 四边形法和适用于小型矿井的瞄直法等 。 本节只介绍常用的连接三角形法 。 二 、 一井定向方法 （一）投点 1、投点的方法 由地面向定向水平投点，简称投点 采用垂球线单重投点法 单重稳定投点 0.4mm 单重摆动投点 2、投点误差与投向误差 由地面向定向水平投点时 ， 由于井筒内气流 、 滴水等影响 ， 使得垂球线在地面上的位臵投到定向水平后会发生偏离 ，这种偏离称为投点误差 。 由投点误差引起的垂球线连线的方向误差，称为投向误差。 图 3-3 投点误差与投向误差 (a) (b) (c) A B A B A B AB BBAAtg 图 (b

8、) 中 图 (c)中 ABAABBtg 设 AA=BB=e ， AB=c，且由于 很小，则 (c)图中的 可简化为： ce2因此要减少投向误差，必须加大两垂球线间的距离 c和减少投点误差 e之值。 减少投点误差的主要措施： 1)尽量 增大两垂球线间的距离，并选择合理的垂球线位臵 ; 总投向误差为： ce2)定向时最好减少风机运转或增设风门，以减少风速 3)采用高强度、小直径的钢丝，适当加大垂球重量，并将垂球浸入到稳定液中 ; 4)减少滴水对垂球线及垂球的影响。 3、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臵而静止不动，所进行的投点。 单重稳定投点设备和安装系统如下图所示： 图

9、3-4稳定投点的设备和安装 4 、钢丝的下放和自由悬挂的检查 通常采用以下方法 : (1) 信号圈法 (2) 比距法 比距法是采用比较井上、井下两钢丝间的距离的方法进行检查。 若量得的井上、井下两钢丝间的距离互差不大于 2mm， 便认为钢丝是自由悬挂的。 (3) 振幅法 振幅法是测定钢丝摆动的半周期，看它是否与计算值相等 。 理论值按下式计算： 由于稳定液的阻尼作用，实测的半周期应大于计算值。若小于计算值，可将实测的半周期代入上式，计算出钢丝自由悬挂的长度，以便估计接触点的位臵； (4)井筒条件允许时，可以乘罐笼或吊桶直接检查钢丝的悬挂。 5 、单重摆动投点 单重摆动投点是通过观测垂球线的摆动

10、 ,找出其静止 位臵并固定起来 ,然后进行连接测量。 常采用标尺法和定中盘法 （二）连接 1、概念 把地面上的已知点和定向水平上的永久点与垂球线连接，简称为连接。 2、连接测量 连接测量分为地面连接测量和井下连接测量两部分。 地面连接测量是在地面测定两钢丝的坐标及其连线的方位角； 连接测量的方法很多，这里仅以连接三角形法为例予以介绍。 井下连接测量是在定向水平根据两钢丝的坐标及其连线的方位角确定井下导线起始点的坐标与起始边的方位角。 图 3-4连接三角形示意图 图中三角形 ABC和 ABC称为连接三角形。为了提高定向的精度，在选择井上、井下连接点 C、 C时，应使连接三角形 ABC和 ABC满

11、足以下三个条件： （ 1）点 C与 D及点 C与 D要彼此通视，且 CD与 CD 的边长要大于 20m； (2) 三角形的锐角 和 要小于 2；构成最有利的延伸三角形 (3) a/c与 b/c的值要尽量小一些，一般应小于 1.5 。 1） .连接三角形应满足的条件 2）连接三角形法的外业 地面连接测量是在 C点安臵经纬仪测量出 和 两个角度，并丈量 a、 b、 c三条边的边长。 同样，井下连接测量是在 C 点安臵仪器测量出 和 三个角度，并丈量 c， b 和 a 三条边的边长。 3）连接三角形的解算 运用正弦定理，解算出 ， ， ， 检查测量和计算成果 首先，连接三角形的三个内角 、 、 以及

12、 、 、 的和均应为 180 。若有少量残差可平均分配到 、 或上。 (角的检验） 其次，井上丈量所得的两钢丝间的距离 c丈 与按余弦定理计算出的距离 c计 相差应不大于 2mm； 井下丈量所得的两钢丝间的距离 c丈 与计算出的距离 c计 相差应不大于 4 mm。 若符合上述要求可在丈量的 a、 b、 c以及 a 、 b 、 c 中 加入改正数 Va， Vb， Vc及 Va ， b c 将井上、井下连接图形视为一条导线，如 D C A B C D，按照导线的计算方法求出井下起始点 C的 坐标及井下起始边 CD的方位角 （三） 一井定向的工作组织 组织要求：精度高、尽量的缩短占用井筒的时间 。 一井定向的工作组织包括：准备工作，地面和定向水平上的工作以及安全措施等。 三、 两井定向 1.概述 当矿井有两个竖井，且在定向水平有巷道相通、并能进行测量 时，就可采用两井定向。 两井定向是在两个井筒内各用重球悬挂一根钢丝，通过地面和井下导线将它们连接起来，从而把地面坐标系统中的平面坐标和方向传递到井下。 两井定向的外业测量与一井定向类似，也包括投点、地面和井下连接测量，