煤礦測量學(xué)課件

煤礦測量學(xué)課件第1頁/共84頁第一節(jié)井下導(dǎo)線的布設(shè)與等級

一、井下導(dǎo)線的等級井下導(dǎo)線一般是從井底車場內(nèi)的起始邊開始，向井田邊界分段測設(shè)的；而起始邊的數(shù)據(jù)是由定向測量確定了的。井下導(dǎo)線的布設(shè)，按照“高級控制低級”的原則進行。我國《煤礦測量規(guī)程》規(guī)定，井下平面控制分為基本控制(表1-1)和采區(qū)控制(表1-2)兩類，這兩類又都應(yīng)敷設(shè)成閉(附)合導(dǎo)線或復(fù)測支導(dǎo)線。第2頁/共84頁井下導(dǎo)線基本控制采區(qū)控制7″導(dǎo)線15″導(dǎo)線15″導(dǎo)線30″導(dǎo)線第3頁/共84頁第一節(jié)井下導(dǎo)線的布設(shè)與等級

表1-1基本控制導(dǎo)線的主要技術(shù)指標

表1-2基本控制導(dǎo)線的主要技術(shù)指標井田一翼長度/km測角中誤差/″一般邊長/m導(dǎo)線全長相對閉合差閉(附)合導(dǎo)線復(fù)測支導(dǎo)線≥1±1530～901/40001/3000＜1±30—1/30001/2000井田一翼長度/km測角中誤差/″一般邊長/m導(dǎo)線全長相對閉合差閉(附)合導(dǎo)線復(fù)測支導(dǎo)線≥5±760～2001/80001/6000＜5±1540～1401/60001/4000第4頁/共84頁

基本控制導(dǎo)線按照測角精度分為±7″和±15″兩級，一般從井底車場起始邊開始，沿主要巷道(井底車場，水平大巷，集中上、下山等)敷設(shè)，通常每隔1.5~2.0km應(yīng)加測陀螺定向邊，以提供檢核和方位平差條件。采區(qū)控制導(dǎo)線按測角精度分為±15″和±30″兩級，沿采區(qū)上、下山、中間巷道或片盤運輸巷道以及其他次要巷道敷設(shè)。第5頁/共84頁礦圖測繪第6頁/共84頁第7頁/共84頁二、井下導(dǎo)線的發(fā)展與形式分次布設(shè)，逐步敷設(shè)；先低級，后高級；不斷向前，直至邊界。圖1井下導(dǎo)線圖第8頁/共84頁

支導(dǎo)線閉合導(dǎo)線附合導(dǎo)線導(dǎo)線網(wǎng)但由于井下測量的某些特點，有時形成一些特殊的導(dǎo)線。如交叉閉合導(dǎo)線，坐標附合導(dǎo)線，“無定向?qū)Ь€”；方向附合導(dǎo)線等。經(jīng)緯儀----鋼尺導(dǎo)線光電測距導(dǎo)線陀螺定向-----光電測距導(dǎo)線

三、井下導(dǎo)線的類型第9頁/共84頁第10頁/共84頁四、井下導(dǎo)線點的設(shè)置

井下導(dǎo)線點按照其使用時間長短和重要性而分為永久點和臨時點兩種。導(dǎo)線點應(yīng)當選擇在巷道頂(底)板穩(wěn)固、通視良好且易于安設(shè)儀器觀測、盡量不受來往礦車影響的地方。永久導(dǎo)線點應(yīng)埋設(shè)在主要巷道中，一般每隔300～500m埋設(shè)一組三個永久點永久點的結(jié)構(gòu)應(yīng)以堅固耐用和使用方便為原則所有導(dǎo)線點均應(yīng)做明顯標志并統(tǒng)一編號，用紅漆或白漆將點位圈出來，并將編號醒目地涂寫在設(shè)點處的巷道幫上，以便于尋找。第11頁/共84頁返回下一頁第12頁/共84頁第二節(jié)井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線的角度測量一、井下測角與地面測角的不同

(1)井下測點多設(shè)于巷道頂板上，因此經(jīng)緯儀要在測點下對中，經(jīng)緯儀望遠鏡筒上刻有儀器中心，即鏡上中心。為利于點下對中，最好在望遠鏡筒上安裝點下對中器，或利用專門的點下光學(xué)對中器。

(2)在傾角很大的急傾斜巷道中測角時，望遠鏡視線可能被水平度盤擋住，故礦用經(jīng)緯儀望遠鏡筒要短，最好有目鏡棱鏡或偏心望遠鏡。

(3)由于井下黑暗潮濕，并有瓦斯及煤塵，儀器有較好的密封性。第13頁/共84頁二、礦用經(jīng)緯儀的維護1.礦用經(jīng)緯儀的檢驗2.礦用經(jīng)緯儀的維護敲幫問頂專人看護擦干裝箱防震出汗，晾，溫度均勻，擦。第14頁/共84頁第15頁/共84頁第16頁/共84頁第17頁/共84頁第18頁/共84頁三、井下角度測量方法與限差規(guī)定

井下角度測量的方法步驟為：

1.安置儀器：導(dǎo)線點在巷道底板時，安置儀器的方法與地面相同。當測點在巷道頂板時，應(yīng)進行點下對中。對中時，要整平儀器，并令望遠鏡水平，由測點上懸掛下垂球，移動經(jīng)緯儀使鏡上中心對準垂球尖。再整平儀器，重新對中。(垂球碰儀器，擋風(fēng)布或防風(fēng)套管，重球浸水中，光學(xué)對點)第19頁/共84頁第20頁/共84頁第21頁/共84頁第22頁/共84頁2.測量角度：

前后視點上掛垂球線，作為瞄準的標志。若井下巷道中風(fēng)大，錘球加重，放入水桶中穩(wěn)定，或加擋風(fēng)布。井下黑暗潮濕，并有瓦斯及煤塵，儀器有較好的密封性，經(jīng)緯儀及覘標均需照明，最好有防爆照明設(shè)備。將礦燈置于垂球線的后側(cè)面，并在礦燈上蒙一層白紙或毛面薄膜，使垂球線清晰地呈現(xiàn)在柔和的光亮背景上。井下測角方法與地面一樣，有復(fù)測法和測回法。其步驟如下：第23頁/共84頁設(shè)欲測角度ACB(如圖)，則在測站C上安置經(jīng)緯儀后將度盤對在0°附近正鏡瞄準后視點A,讀取水平度盤讀數(shù)a1,十字絲中絲瞄準垂球上標志,豎盤指標水準管氣泡居中后讀取豎盤讀數(shù)LA正鏡順時針旋轉(zhuǎn)瞄準前視B,讀取b1和LB倒鏡后逆時針旋轉(zhuǎn)照準部，瞄準B,讀取b2和RB逆時針旋轉(zhuǎn)照準部，瞄準A,讀取a2和RA計算一測回水平角:第24頁/共84頁水平角:β=(b1-a1+b2-a2)/2垂直角:后視δA=(RA-LA-180゜)/2前視δB=(RB-LB-180゜)/2第25頁/共84頁儀器級別同一測回中半測回互差兩測回間互差兩次對中測回間互差DJ2DJ620″40″12″30″30″60″表1-3經(jīng)緯儀導(dǎo)線水平角觀測限差傾角小于30的井巷中，限差見下表。當傾角大于30時，限差放寬1.5倍，并且要特別注意儀器整平。第26頁/共84頁表1-4井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線水平角觀測儀器注：1.如不用表中所列的儀器，可根據(jù)儀器級別和測角精度要求適當增減測回數(shù)；

2.由一個測回轉(zhuǎn)到下一個測回觀測前，應(yīng)將度盤位置變換180°/n(n為測回數(shù))；

3.多次對中時，每次對中測一個測回。若用固定在基座上的光學(xué)對中器進行點上對中，每次對中應(yīng)將基座旋轉(zhuǎn)360°/n。井下傾角一般用測回法觀測一個測回；重要的兩個測回。它與水平角同時觀測。導(dǎo)線級別使用儀器觀測方法按導(dǎo)線(水平)邊長分15m以下15～30m30m以上對中次數(shù)測回數(shù)對中次數(shù)測回數(shù)對中次數(shù)測回數(shù)7″DJ2測回法33221215″DJ6測回法或復(fù)測法22121230″DJ15測回法或復(fù)測法111111第27頁/共84頁四、電子經(jīng)緯儀(全站儀)測角1.度盤及讀數(shù)設(shè)備絕對編碼度盤，光柵度盤,電柵度盤，記時測角盤2.補償方式單軸補償，雙軸補償，三軸補償3.電經(jīng)+光電測距+微處理器=全站儀4.防爆改裝5.使用方法第28頁/共84頁第29頁/共84頁第30頁/共84頁電子經(jīng)緯儀的自動補償系統(tǒng)1、電子測角自動補償系統(tǒng)的工作原理1211212212發(fā)光二極管接收二極管Z=PPZHHiTT21T21Titip第31頁/共84頁2、幾種補償系統(tǒng)（1）KernE2電子經(jīng)緯儀的補償系統(tǒng)發(fā)光二極管光電探測陣列補償器液體盒1234光電探測陣列（2）SETC電子速測儀的補償系統(tǒng)第32頁/共84頁第33頁/共84頁第34頁/共84頁第三節(jié)井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線的邊長測量

井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線的邊長通常是用鋼尺直接丈量的。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和光學(xué)電子儀器制造水平的提高，現(xiàn)已應(yīng)用電磁波物理測距方法來測量井下導(dǎo)線邊長。一、鋼尺丈量邊長

1.量邊工具鋼尺

50m和30m的并整尺都有毫米刻劃的鋼尺。拉力計溫度計第35頁/共84頁第36頁/共84頁第37頁/共84頁第38頁/共84頁2.鋼尺量邊方法

懸空丈量法

用經(jīng)緯儀的水平視線瞄準前后視點所掛垂球線，用大頭針在繩上標出十字絲交點，然后用鋼尺丈量儀器鏡上中心或橫軸右端中心與大頭針之間的距離。對準經(jīng)緯儀鏡上橫軸中心，另一端加鋼尺檢定時的拉力P并對準大頭針，兩端同時讀數(shù)。零端估讀到毫米。每讀一次數(shù)后，移動鋼尺2～3cm。每條邊要讀數(shù)三次?；ゲ钚∮?mm,同時還要測記溫度。

第39頁/共84頁

為了檢驗，每邊須往返測量，即在每一測站上量前后視距離。在傾斜巷道中則丈量傾斜距離。當丈量的邊長大于尺長時，則必須分段丈量，為此要進行定線。第40頁/共84頁第41頁/共84頁3.鋼尺量邊的改正

1)比長改正

Δk=L0-LM,ΔLk=ΔkL/LM2)溫度改正

ΔLk=Lα(t-t0)3)拉力改正

ΔLP=L(P-P0)/EF第42頁/共84頁4)垂曲改正a.對稱懸鏈線Y=chx加改正ΔLf,負值，與p,自重有關(guān)b.整尺長垂曲改正ΔLf尺=L-S,S=2Rα,L=2Rsinα→ΔLf尺=-8f2/3L尺c.松重距f的測定理論計算:f=qL2尺/8p,ΔLf尺=-q2L3尺/24p2

實測法f=c-a-dd.任意長度改正ΔLf,注意分段丈量時改正e.傾斜邊長垂曲改正

ΔLf′=ΔLfcos2δ第43頁/共84頁ABOPRPRDCSLααf第44頁/共84頁第45頁/共84頁

5)傾斜邊長化算為水平邊長

l=Lcosδ6)其他改正導(dǎo)線邊長化到投影面投影到高斯投影面第46頁/共84頁二、光電測距儀測邊1.安置儀器在測站上整平對中經(jīng)緯儀，將測距頭通過連接器安裝在經(jīng)緯儀上。在鏡站安設(shè)反射棱鏡對中整平，并用反射棱鏡上的準星照準測距頭。2.檢查儀是否正常3.測距按下測距鍵(MEAS)，開始測距。并按要求記錄測距結(jié)果。

第47頁/共84頁第48頁/共84頁

三、鋼尺長度檢定

鋼尺尺面刻劃之間所注記的長度(通稱尺面長，也叫名義長度)與標準長度比較以求出它的實際長度，稱為鋼尺的檢定或比長。

鋼尺的尺面長度與它的實際長度之差就是尺長改正。因此，檢定鋼尺的目的就是求尺長改正數(shù)。工廠在制造上存在著公差；鋼尺的扭折或鉚接也是使兩者不符。鋼尺是在專門設(shè)立的比長器上檢定的。由于比長器設(shè)立的地點不同分為室內(nèi)與野外兩種。

第49頁/共84頁1.室內(nèi)檢定方法

1)用標準米尺逐米檢定

2)用檢定過的鋼尺作標準尺進行檢定

3)在專門的室內(nèi)比長器上進行檢定室內(nèi)比長器可設(shè)在大樓的走廊內(nèi)的墻壁上，兩端用專制的標志牢固埋設(shè)。第50頁/共84頁2.野外檢定方法

野外檢定方法要先建立比長器再用它來檢定鋼尺。野外比長器又叫比長基線。鋼尺檢定時，就是用待檢定的鋼尺去丈量比長器的長度。同樣要進行2～3測回。每尺段應(yīng)測記一次溫度。各尺段所測溫度須化算到同一溫度(標準溫度，一般為20℃)，即對各尺段分別加以改正。按鋼尺丈量的比長器(尺面長)與標準長度比較，便可求得該尺的尺長改正。

第51頁/共84頁

根據(jù)《規(guī)程》對趕超檢定的要求：按各單程比長結(jié)果計算算術(shù)平均值的相對誤差不得大于1/10萬。其中單程指半測回。室內(nèi)工作條件好，并能逐米檢定，故以室內(nèi)檢定鋼尺為好。第52頁/共84頁第四節(jié)井下導(dǎo)線測量外業(yè)

井下導(dǎo)線測量外業(yè)，與地面導(dǎo)線基本相同，但由于井下環(huán)境的特殊性，如導(dǎo)線不是一次全面布設(shè)，而是隨巷道掘進而不斷延長，每次延長之前都要對上次測設(shè)的最后一個導(dǎo)線角度進行檢查；井下導(dǎo)線點多設(shè)于頂板，儀器要在點下對中；井下黑暗，儀器及覘標均需照明；井下巷道狹窄，運輸繁忙，觀測條件不利等。第53頁/共84頁一、選點和埋點(1)相鄰導(dǎo)線點之間通視良好，并應(yīng)盡可能使點間距離大些。在巷道的連接處和交叉口處，應(yīng)當埋設(shè)導(dǎo)線點。(2)為了避免運輸干擾，應(yīng)盡量將點設(shè)在遠離運輸軌道的一側(cè)。(3)導(dǎo)線點應(yīng)當選在巷道穩(wěn)定、安全、便于安置儀器進行觀測的地方，避開淋水、片幫落石和其他不安全因素。選點工作通常由三人完成

第54頁/共84頁二、測角和量邊測角量邊方法同前。(一)工作組織鋼尺導(dǎo)線5人，光電導(dǎo)線4人，分工，聯(lián)絡(luò)信號儀器高，覘標高，巷道上下左右,記錄(二)三架法導(dǎo)線測量第55頁/共84頁儀器級別同一測回中半測回互差檢驗角與最終角之差測回間互差兩次對中測回(復(fù)測)間互差J220″—12″30″J640″40″30″60″表1-3

井下測水平角的各項限差第56頁/共84頁(三)、碎部測量

目的:測得井巷的細部輪廓形狀，作為填繪礦圖的依據(jù)。導(dǎo)線測量完成之后，丈量儀器中心到巷道頂板、底板和兩幫的距離(量上、量下、量左和量右)。還要測量巷道、硐室或工作面的輪廓，通常是用“支距法”，將鋼尺拉緊，然后用皮尺或小鋼尺丈量巷道兩幫特征點到鋼尺(即導(dǎo)線邊)的垂直距離(橫距)b和垂足到儀器站點的距離(縱距)a。第57頁/共84頁第58頁/共84頁(四)、導(dǎo)線延長與檢查

為了檢查驗證已知起始點的可靠性，在接測之前應(yīng)對上次所測的最后一個水平角及最后一條邊長按原觀測的相應(yīng)精度進行檢查。此次觀測與上次觀測的水平角之差△d不應(yīng)超過由下式所計算出的容許值：

△d容≤2√2mβ式中：mβ——相應(yīng)等級的導(dǎo)線測角中誤差。井下7″、15″和30″導(dǎo)線的△d容分別為±20″，±40″和±80″。第59頁/共84頁

重新丈量上次最后一條邊長與原丈量結(jié)果之差不得超過相應(yīng)等級導(dǎo)線邊長往返丈量之差的容許值(基本控制導(dǎo)線為邊長的1/6000，采區(qū)控制導(dǎo)線為邊長的1/2000)。第60頁/共84頁

如果檢查結(jié)果不符合上述要求，則應(yīng)繼續(xù)向后檢查，直到符合要求后方可以它作為起始數(shù)據(jù)，繼續(xù)向前延長導(dǎo)線。當巷道掘進工作面接近各種采礦安全邊界(水、火、瓦斯、老采空區(qū)、井田邊界及重要采礦技術(shù)邊界)時，除應(yīng)延長經(jīng)緯儀導(dǎo)線至掘進掌子頭外，還必須以書面手續(xù)報告礦(井)技術(shù)負責(zé)人，并書面通知安全檢查和施工區(qū)、隊等有關(guān)部門。第61頁/共84頁(五)導(dǎo)線測量記錄

1.手工記錄

2.電子記錄

Pc-E500,SDC-1PDA第62頁/共84頁第63頁/共84頁第64頁/共84頁第65頁/共84頁

下一代多數(shù)人使用的便攜式手寫電腦。這個新穎的叫做UltraMobile2007的東西只比一般的PDA大那么一點點卻具有完整的PC功能，它將使用最新的Longhorn操作系統(tǒng)，預(yù)置無線上網(wǎng)模塊。

第66頁/共84頁第五節(jié)井下導(dǎo)線測量內(nèi)業(yè)

內(nèi)業(yè)計算的目的，是求出導(dǎo)線各邊的坐標方位角及各導(dǎo)線點的平面坐標，并填繪礦圖。

一、測量資料整理

在內(nèi)業(yè)計算開始之前，要重新仔細檢查外業(yè)觀測記錄，是否超限，是否有漏測、漏記、記錯、算錯等問題。記錄手簿經(jīng)檢查無誤后，方可進行下一步計算。第67頁/共84頁

二、計算邊長改正和平均邊長

井下基本控制導(dǎo)線用鋼尺丈量的邊長應(yīng)加入比長，溫度、垂曲等改正后化算為水平邊長，如有必要，還應(yīng)加入歸化到投影水準面的改正和投影到高斯—克呂格平面的改正。將往、返測邊長分別加入上述改正后，如果互差不超過邊長的1/6000，則可取其平均值作為最后邊長。采區(qū)控制導(dǎo)線則只需把量得的往、返測斜距化算為平距，而不必加入其他改正，如果往、返測平距的互差不超過邊長的1/2000，則可取其平均值作為最終邊長。第68頁/共84頁三、角度閉合差的計算及分配(一)閉合導(dǎo)線

閉合導(dǎo)線的角度閉合差fβ是按下式計算的：

式中、——分別是閉合導(dǎo)線的內(nèi)角總和與外角總和；

n——閉合導(dǎo)線的角度個數(shù)。第69頁/共84頁(二)空間交叉閉合導(dǎo)線

設(shè)交叉閉合導(dǎo)線中共有內(nèi)角圖形p個、外角圖形k個，則交叉點應(yīng)有(p+k-1)個，所以交叉導(dǎo)線的角度總和應(yīng)為內(nèi)角圖形與外角圖形的角度總和，即：

=

式中：n1，n2，…，np——每個內(nèi)角圖形中的角度個數(shù)；n1′，n2′，…，nk′——每個外角圖形中的角度個數(shù)。

第70頁/共84頁第71頁/共84頁

這些圖形的角度個數(shù)中包括交叉點上的虛擬角度，但每個交叉點上的兩個虛擬角度對于相鄰兩個對頂圖形來說總是:

所以，應(yīng)當從上式的∑(β)中減去這些虛擬角度，即實測的角度總和應(yīng)為：式中：n——實測角度總個數(shù)；p——內(nèi)角圖形的總個數(shù)；k——外角圖形的總個數(shù)。上式是實測角度總和的理論值，而角度閉合差為：

第72頁/共84頁(三)附合導(dǎo)線

設(shè)附合導(dǎo)線起始邊和最終附合邊的堅強坐標方位角值為α0和αn，測角總個數(shù)為n，則角度閉合差fβ為：

(四)復(fù)測支導(dǎo)線

復(fù)測支導(dǎo)線的角度閉合差fβ是按照最末公共邊的第Ⅰ次和第Ⅱ次所測得的坐標方位角αnⅠ和αnⅡ之差來計算的，即：

第73頁/共84頁(五)角度閉合差的分配(簡易平差)

如果fβ超過限差規(guī)定，則需檢查測角情況，找出超限原因，進行返工重測。如果fβ不超限，則可進行簡易平差，即將fβ反號平均分配給各觀測角值，每個觀測角值的改正數(shù)為：

改正后的角值為：第74頁/共84頁表1-11井下各級經(jīng)緯儀導(dǎo)線的要求

導(dǎo)線類別測角中誤差一般邊長(m)最大角閉合差最大相對閉合差閉(附)合導(dǎo)線復(fù)測支導(dǎo)線閉(附)合導(dǎo)線復(fù)測支導(dǎo)線基本控制±7″±15″60～20040～140±14″±30″±14″±30″1/80001/60001/60001/4000采區(qū)控制±15″±30″30～90—±30″±60″±30″±60″1/40001/30001/30001/2000第75頁/共84頁(六)方向附合導(dǎo)線

它的角度閉合差的計算方法與上述附合導(dǎo)線相同。但是，方向附合導(dǎo)線的角度閉合差的容許值fβ容，除了考慮測角誤差mβ的影響之外，應(yīng)考慮陀螺定向邊的坐標方位角誤差mα0的影響第76頁/共84頁因此：

式中：——起始邊和最邊陀螺定向中誤差；

——測角中誤差。當實際的角度閉合差fβ小于按式所算得的fβ容時，則可進行平差。(1)按照下面的判別式來判別陀螺定向邊是否可視為堅強方向控制邊：(1-20)第77頁/共84頁(2)陀螺定向邊為堅強方向時的平差方法如下：

當式(1-20)