1、中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学第一章第一章 井下平面控制测量井下平面控制测量 l特点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、网、测边网、GPSGPS网和交会法等多种可能方案。网和交会法等多种可能方案。l目的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、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。贯
2、通测量的要求。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学第一节第一节 井下导线的布设与等级井下导线的布设与等级l 井下导线的等级井下导线的等级 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。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，这两类又都应敷设成闭(附)合导线或复测支导线。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学l 井下导线的等级：井下导线的等级：井井下下导导线线基本控制基本控制采区控制采区控制77导线导线1515导线导线1515导线导线3030导线导线中国
3、矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学 表表1-1 1-1 基本控制导线的主要技术指标基本控制导线的主要技术指标 表表1-2 1-2 基本控制导线的主要技术指标基本控制导线的主要技术指标井田一翼长度/km测角中误差/一般边长/m导线全长相对闭合差闭(附)合导线复测支导线11530901/40001/30001301/30001/2000井田一翼长度/km测角中误差/一般边长/m导线全长相对闭合差闭(附)合导线复测支导线57602001/80001/6000515401401/60001/4000中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学 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
4、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1.5-2.0km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。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学l井下导线的发展与形式井下导线的发展与形式 井下导线往往不是一次全面布网，而是随井下巷道掘进而逐步敷设。如图所示，当由石门处拉门开始掘进主要运输大巷时，随巷道掘进而先敷设低等级的 15 和 30 导线（如图中虚线所示），用以控制巷道中线的标定和及时填绘矿图，随巷道掘进每 30 100m 延长一次。井下导线的发展中国矿业大学环境与测
5、绘学院 矿山测量学当巷道掘进到 300 500m 时，再敷设 7 和 15 级基本控制导线，用来检查前面已敷设的低级采区控制导线是否正确。当巷道继续向前掘进时，以基本控制导线所测设的最终边为基础，向前敷设低等级控制导线和给中线。当巷道又掘进300500m时，再延长基本控制导线。这样不断分段重复，直到形成闭（附）合导线，如图所示。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学 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 经纬仪-钢尺导线 光电测距导线 陀螺定向-光电测距导线 l 井下导线的类型井下导线的类型
6、中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学l 井下导线点的设置井下导线点的设置 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，以便于寻找。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学第二节第二节 井下经纬仪导线的角度测量井下经纬仪导线的角度测量一、井
7、下测角与地面测角的不同一、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。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学
8、二二、井下角度测量方法与限差规定井下角度测量方法与限差规定 井下角度测量的方法步骤为：井下角度测量的方法步骤为：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)中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学2.2.测量角度：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
9、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，有复测法和测回法。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学仪器级别同一测回中半测回互差两测回间互差两次对中测回间互差DJ2DJ6 20 40 12 30 30 60 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。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学井下经纬仪导线水平角观测仪器井下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
10、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。导线级别使用仪器观测方法按导线(水平)边长分15m以下1530m30m以上对中次数测回数对中次数测回数对中次数测回数7DJ2测回法33221215DJ6测回法或复测法22121230DJ15测回法或复测法111111中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学第三节第三节 井下经纬仪导线的边长测量井下经纬仪导线的边长
11、测量 井下经纬仪导线的边长通常是用钢尺直接丈量。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 温度计中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学2.钢尺量边方法 悬空丈量法 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。对准经纬仪镜上横轴中心，另一端
12、加钢尺检定时的拉力并对准大头针，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,同时还要测记温度。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学 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。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学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中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学4)4)垂曲改正垂曲
13、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-d d.任意长度改正Lf,注意分段丈量时改正 e.倾斜边长垂曲改正 Lf=Lfcos2中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学 5)5)倾斜边长化算为水平边长倾斜边长化算为水平边长 l=Lcos 6)6)其他改正其他改正 导线边长化到投影面 投影到高斯投影面中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学二、光电测
14、距仪测边二、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。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.检查仪器是否正常3.测距 按下测距键(MEAS)，开始测距。并按要求记录测距结果。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学第四节第四节 井下导线测量外业井下导线测量外业 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
15、；井下巷道狭窄，运输繁忙，观测条件不利等。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学一、选点和埋点一、选点和埋点(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 中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学二、测角和量边二、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)三架法导线测量中国矿业大
16、学环境与测绘学院 矿山测量学(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。导线测量完成之后，丈量仪器中心到巷道顶板、底板和两帮的距离(量上、量下、量左和量右)。还要测量巷道、硐室或工作面的轮廓，通常是用“支距法”，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。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学图 1-42 碎 步 测 量 草 图3a1b2b1a2b3a34碎步测量中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学(四)导线延长与检查为了检查验证已知起始点的可靠性，在接测之前应对上次所测的最 后一个水平角及最后
17、一条边长按原观测的相应精度进行检查。角度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：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。2 2dm 容中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学 边长检查边长检查重新丈量上次最后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)。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学 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
18、、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。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学第五节第五节 井下导线测量内业井下导线测量内业 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。一一.测量资料整理测量资料整理 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。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学 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
19、后化算为水平边长，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。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学三.导线计算 方法同地面导线计算方法。四.关于陀螺边的处理 1.陀螺定向边为非坚强方向时的平差方法：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 向边的坐标方位角始和末也应参与平差。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学
20、2.2.陀螺定向边为坚强方向时的平差方法如下陀螺定向边为坚强方向时的平差方法如下 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 /iVfn 中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学 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。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学第二章第二
21、章 井下高程测量井下高程测量第一节第一节 概述概述一、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。其具体任务大体为：中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学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。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学二、井下高程测量的基本要求二、井下高程测量的基本要求 在主
22、要水平运输巷道中，一般应采用精度不低于S3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)三角高程测量。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学 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300500m
23、设置一组高程点，每组至少应由三个点组成，其间距以30 80m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。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学第二节第二节 井下水准测量井下水准测量一、井下水准测量外业一、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-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5
24、mm 井下水准路线为支线、附合路线或闭合路线 中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学二、水准测量内业二、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-号号中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学三、巷道剖面图测绘三、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
25、，符合要求后，再利用第二次仪器高，依次读取中间点上水准尺读数。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学 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1 2000、1 1000或1 500，对应的竖直比例尺一般为1 200、1 100或1 50。其绘制方法如下：中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学(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
26、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。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学 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
27、道的腰线。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学第三节第三节 井下三角高程测量井下三角高程测量 井下三角高程测量是与经纬仪导线测量同时进行的。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点的距离L，量取仪器高i及觇标高v。B对A点的高差可按下式计算：sinhLiv 中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学 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，当测点在顶板时，i i和和v v为负值，在底板时为正值
28、。为负值，在底板时为正值。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学 Ai1iAlLBBv1vh井 下 三 角 高 程 测 量中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学 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，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：式中：k折光系数；R测线处地球曲率半径。2sincoscos/2hLLkRiv 中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学 三角高程测量的倾角观测一般可采用一个测回。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。中国矿业大学环境与测绘学院 矿山测量学 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+0.3 )mm(为导线水平边长 m)；三角高程高差闭合差不应大于100 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，可根据起始点的高程推算各导线点的高程。lllL
