礦山測(cè)量學(xué)課程設(shè)計(jì)方案

礦山測(cè)量

課程設(shè)計(jì)報(bào)告姓名：張智遠(yuǎn)班級(jí)：測(cè)繪10-2班學(xué)號(hào)：07103094指導(dǎo)老師：顧和和中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)測(cè)學(xué)院2013/7/20目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、 課程設(shè)計(jì)概述 1\o"CurrentDocument"1.1設(shè)計(jì)目的 1\o"CurrentDocument"1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 1\o"CurrentDocument"1.3編制依據(jù) 1\o"CurrentDocument"1.4坐標(biāo)系統(tǒng) 1\o"CurrentDocument"二、 礦井平面聯(lián)系測(cè)量 2\o"CurrentDocument"2.1兩井定向方案 2\o"CurrentDocument"2.1.1技術(shù)規(guī)范及限差要求 2\o"CurrentDocument"2.1.2測(cè)量方案 3\o"CurrentDocument"2.1.3投點(diǎn)、連接 4\o"CurrentDocument"2.1.4工作組織與安全措施 5\o"CurrentDocument"2.1.5內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理 5\o"CurrentDocument"2.2陀螺定向方案 6\o"CurrentDocument"2.2.1陀螺經(jīng)緯儀定向基本原理 6\o"CurrentDocument"2.2.2陀螺經(jīng)緯儀定向步驟 7\o"CurrentDocument"2.2.3組織工作與注意事項(xiàng) 8\o"CurrentDocument"2.2.4陀螺經(jīng)緯儀定向誤差分析 8\o"CurrentDocument"2.3兩種方案的比較 9\o"CurrentDocument"2.3.1兩井定向精度估計(jì) 9\o"CurrentDocument"2.3.2陀螺定向精度估計(jì) 9\o"CurrentDocument"三、 井下平面控制測(cè)量 11\o"CurrentDocument"3.1井下導(dǎo)線的等級(jí)與布設(shè) 11\o"CurrentDocument"3.2導(dǎo)線布設(shè)系統(tǒng) 12\o"CurrentDocument"3.2.1基本控制設(shè)計(jì) 12\o"CurrentDocument"3.2.2采區(qū)控制設(shè)計(jì) 12\o"CurrentDocument"3.3精度估算 13\o"CurrentDocument"3.3.1基本控制精度估算 13\o"CurrentDocument"3.3.2采區(qū)控制精度估算 14\o"CurrentDocument"四、 高程聯(lián)系測(cè)量 15\o"CurrentDocument"4.1高程導(dǎo)入方法 15\o"CurrentDocument"4.1.1鋼尺導(dǎo)入高程 15\o"CurrentDocument"4.1.2鋼絲導(dǎo)入高程 16\o"CurrentDocument"4.1.3光電測(cè)距儀導(dǎo)入高程 16\o"CurrentDocument"4.2精度估算 17\o"CurrentDocument"五、 井下高程控制測(cè)量 17\o"CurrentDocument"5.1地面水準(zhǔn)測(cè)量 17\o"CurrentDocument"5.1.1地面水準(zhǔn)布設(shè)方案 18\o"CurrentDocument"5.1.2地面水準(zhǔn)精度估算 19\o"CurrentDocument"5.2井下水準(zhǔn)控制網(wǎng)設(shè)計(jì) 20\o"CurrentDocument"5.2.1井下水準(zhǔn)布設(shè)方案 20\o"CurrentDocument"5.2.2井下水準(zhǔn)精度估算 21\o"CurrentDocument"5.3井下三角高程設(shè)計(jì) 225.3.1布設(shè)方案 225.3.2精度估算 22\o"CurrentDocument"六、體會(huì) 23、課程設(shè)計(jì)概述1.1設(shè)計(jì)目的礦山測(cè)量課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完礦山測(cè)量學(xué)課程和完成礦山測(cè)量教學(xué)實(shí)驗(yàn)之后進(jìn)行的,是對(duì)學(xué)生進(jìn)行測(cè)繪高級(jí)工程人才基本訓(xùn)練的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。其目的在于通過對(duì)某礦井的主要礦山測(cè)量工作的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力及其創(chuàng)新能力。為了通過模擬實(shí)踐更好的理解課本知識(shí)，更真實(shí)的了解礦山測(cè)量工作，環(huán)測(cè)學(xué)院在2013年7月組織10級(jí)學(xué)生進(jìn)行為期一周的礦山測(cè)量課程設(shè)計(jì)，讓學(xué)生將學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行有效的復(fù)習(xí)并形成體系。1?2設(shè)計(jì)內(nèi)容礦井平面聯(lián)系測(cè)量井下平面控制測(cè)量高程聯(lián)系測(cè)量井下高程控制測(cè)量1?3編制依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》《煤礦測(cè)量規(guī)程》《全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范》(GB/18314-2009)《DZS3水準(zhǔn)儀使用說明書》(北京博飛)；《LeicaTC1500用戶手冊(cè)》(瑞士徠卡)；⑹《測(cè)繪產(chǎn)品檢查驗(yàn)收規(guī)定》，CH1002—95。⑺《測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》，CH1003—95。1?4坐標(biāo)系統(tǒng)一個(gè)礦區(qū)應(yīng)采用統(tǒng)一的坐標(biāo)和高程系統(tǒng)。為了便于成果、成圖的相互利用，應(yīng)盡可能采用國家3°帶高斯平面坐標(biāo)系統(tǒng)。在特殊情況下，可米用任意中央子午線或礦區(qū)平均高程面的礦區(qū)坐標(biāo)系統(tǒng)。礦區(qū)面積小于50km2且無發(fā)展可能時(shí)，可采用獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)。礦區(qū)高程盡可能采用1985國家高程基準(zhǔn)，當(dāng)無此條件時(shí)，方可采用假定高程系統(tǒng)。、礦井平面聯(lián)系測(cè)量將地面平面坐標(biāo)系統(tǒng)傳遞到井下的測(cè)量稱平面聯(lián)系測(cè)量，簡稱定向。礦井聯(lián)系測(cè)量的目的是使地面和井下測(cè)量控制網(wǎng)采用同一坐標(biāo)系統(tǒng)。其必要性在于：需要確定地面建筑物、鐵路和河湖等與井下采礦巷道之間的相對(duì)位置關(guān)系。需要確定相鄰礦井的各巷道間及巷道與老塘(采空區(qū))間的相互關(guān)系，正確地劃定兩相鄰礦井間的隔離礦柱。為解決很多重大工程問題，如井筒的貫通或相鄰礦井間各種巷道的貫通，以及由地面向井下指定地點(diǎn)開鑿小井或打鉆孔等等。聯(lián)系測(cè)量的任務(wù)在于確定：井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線起算邊的坐標(biāo)方位角；井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線起算點(diǎn)的平面坐標(biāo)x和y；井下水準(zhǔn)基點(diǎn)的咼程H。本設(shè)計(jì)采用兩井定向方案與陀螺經(jīng)緯儀定向兩種方案，并對(duì)其進(jìn)行了精度評(píng)定和比較。2.1兩井定向方案當(dāng)?shù)V區(qū)有兩個(gè)立井，且兩井之間在定向水平上有巷道相通并能進(jìn)行測(cè)量時(shí)，就要采用兩井定向。兩井定向時(shí)，由于兩垂球線間距離大大增加，因而由投點(diǎn)誤差引起的投向誤差也大大減小，這是兩井定向的最大優(yōu)點(diǎn)。兩井定向示意圖2.1.1技術(shù)規(guī)范及限差要求表1近井光電測(cè)距導(dǎo)線的布設(shè)與精度要求

等 級(jí)附（閉）合導(dǎo)線長度（km）一般邊長（km）測(cè)距相對(duì)中誤差測(cè)角中誤差導(dǎo)線全長相對(duì)閉合差三等導(dǎo)線152~51/100000±1.81/00000四等導(dǎo)線101~21/100000±2.51/40000一級(jí)導(dǎo)線50.51/30000±51/20000二級(jí)導(dǎo)線30.251/20000±101/10000表1《煤礦測(cè)量規(guī)程》規(guī)定，兩井兩次獨(dú)立定向所算得的井下定向邊的方位角之差，不應(yīng)超過土1‘。則一次定向的中誤差為M =±60〃/22，21.2”€0若忽略投向誤差0,認(rèn)為井上、下連接誤差大致相同，則m，m=±21.2、江=±15"2.1.2測(cè)量方案本設(shè)計(jì)中，井上測(cè)設(shè)采用二級(jí)導(dǎo)線，從兩個(gè)給定已知點(diǎn)M、N敷設(shè)導(dǎo)線，求得近井點(diǎn)的坐標(biāo)及方位角，設(shè)計(jì)圖見圖1-1（綠色部分為井上導(dǎo)線）。圖1-1近井點(diǎn)測(cè)量設(shè)計(jì)圖本設(shè)計(jì)中，在井下定向水平，測(cè)設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線A-1-2-3-4-5-6-7-B，導(dǎo)線采用15"基本控制導(dǎo)線。導(dǎo)線布設(shè)圖見圖1-2（藍(lán)色部分為井下導(dǎo)線）。2.1.3投點(diǎn)、連接投點(diǎn)：在兩個(gè)立井中各懸掛一根垂球線A和B。投點(diǎn)的方法與一井定向相同，只是每個(gè)井筒懸掛一根鋼絲，投點(diǎn)工作比一井定向簡單，而且占用井筒時(shí)間短。用錘線或激光束將地面點(diǎn)的位置通過立井傳遞至定向水平的測(cè)量工序。包括單重穩(wěn)定投點(diǎn)、單重?cái)[動(dòng)投點(diǎn)和激光投點(diǎn)。本礦井筒400左右，不算太深，滴水不大，井筒氣流比較緩和，因此決定采用單重穩(wěn)定投點(diǎn)方式。所需設(shè)備及要求：垂球：50-100kg；鋼絲：0.5-2mm的高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼絲；單閘手搖絞車；導(dǎo)向滑輪：直徑不小于150mm；定點(diǎn)板；加蓋大水桶；小錘球。地面連接：地面連接的任務(wù)在于測(cè)定兩垂球的坐標(biāo)，再由坐標(biāo)算出兩垂球的方位角來。關(guān)于地面連接的方式，根據(jù)兩井筒相距的遠(yuǎn)近而有所不同。當(dāng)兩井相距較近時(shí)，則可插入一個(gè)近井點(diǎn),然后用導(dǎo)線連接，當(dāng)兩井相距較遠(yuǎn)時(shí)，則可在兩井筒附近各插入一個(gè)近井點(diǎn)來連接。如圖1所示。當(dāng)敷設(shè)導(dǎo)線時(shí)，應(yīng)該使導(dǎo)線具有最短的長度并盡可能沿兩垂球連線的方向延伸，因?yàn)榇藭r(shí)量邊誤差對(duì)聯(lián)線的方向不產(chǎn)生影響。一般可按照設(shè)立近井點(diǎn)的要求進(jìn)行測(cè)量，但在定向之前,應(yīng)根據(jù)一次定向測(cè)量中誤差不超過土20〃的要求。井下連接：在定向水平上，一般可用井下7〃經(jīng)緯儀導(dǎo)線將兩垂球線連接起來,在巷道形狀可能的情況下，和地面連接導(dǎo)線一樣盡可能沿兩垂球方向敷設(shè)，并使其長度最短。在選定了井上下連接方案后，應(yīng)進(jìn)行精度預(yù)計(jì)。如果井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線起始邊的方位角中誤差"不超過20〃，方案才能被采用。

2.1.4工作組織與安全措施工作組織的主要流程有：（1） 準(zhǔn)備工作選擇連接方案，做出技術(shù)設(shè)計(jì)；定向設(shè)備及用具準(zhǔn)備；檢查定向設(shè)備及檢驗(yàn)儀器；預(yù)先安裝某些投點(diǎn)設(shè)備和將所需用具設(shè)備等送至定向井口和井下；確定井上下負(fù)責(zé)人，同一負(fù)責(zé)指揮和聯(lián)絡(luò)工作。（2） 制定地面的工作內(nèi)容及順序（3） 制定定向水平上的工作內(nèi)容和順序（4） 定向時(shí)的安全措施：定向過程中應(yīng)勸阻一切非定向工作人員在井筒附近停留；提升容器應(yīng)牢固停妥；井蓋必須結(jié)實(shí)可靠地改好；對(duì)定向鋼絲必須事先仔細(xì)檢查，放提鋼絲時(shí)應(yīng)事先通知井下，只有當(dāng)井下人員撤離時(shí)才能開始；垂球未到井底，人員不得進(jìn)入井筒；鋼絲要均勻慢放。（5） 定向后的技術(shù)總結(jié)：包括定向測(cè)量的實(shí)際時(shí)間安排，實(shí)際參與定向的人員和分工；地面連測(cè)導(dǎo)線的計(jì)算成果及精度；定向的內(nèi)業(yè)計(jì)算和精度評(píng)定；定向測(cè)量的綜合評(píng)述和總結(jié)。2?1?5內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理由于每個(gè)井筒內(nèi)只投一個(gè)點(diǎn)，不能直接推算井下導(dǎo)線邊的方位角。因此，首先采用假定坐標(biāo)系統(tǒng)，然后經(jīng)過換算求得與地面坐標(biāo)系統(tǒng)一致的方位角。（1）根據(jù)地面導(dǎo)線計(jì)算A、B點(diǎn)坐標(biāo)，通過坐標(biāo)反算原理求出兩錘球線連線在地面坐標(biāo)系統(tǒng)中的方位角、邊長；y一y €yy一y €ytana=—^A=abABx一x €xBA ABSABy—y——B AsinaABx一x

——B AcosaAB=(€x)2+(€y)2AB AB（2）建立井下假定坐標(biāo)系統(tǒng)，計(jì)算在定向水平上兩錘球線連線的假定方位角、邊長。通常為了計(jì)算方便，假定A-1邊為x'軸方向，與A-1垂直方向?yàn)閥'軸，A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，即a'A1=0O00'00"計(jì)算井下連接導(dǎo)線各點(diǎn)假定坐標(biāo)，直至錘線b的假定坐標(biāo)x'B和yB。再通過反算公式計(jì)算AB的假定方位角及其邊長:tanaABxtanaABx'B，x'Ay'，y' x'，x' i S' =BA=B A=(€x')2+(€y')2ABsina'cosa' 、AB ABAB AB理論上講，Sab和S'AB應(yīng)相等。（3）按地面坐標(biāo)系統(tǒng)計(jì)算井下連接導(dǎo)線各邊的方位角及各個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)。€，€-€'A1 AB AB式中 若€AB<€'AB時(shí)， €，€?360…-€'A1 AB AB然后根據(jù)€A1之值，以錘線A的地面坐標(biāo)重新計(jì)算井下連接導(dǎo)線各邊的方位角及各點(diǎn)的坐標(biāo)，最終求得錘線B的坐標(biāo)。井下連接導(dǎo)線按地面坐標(biāo)系統(tǒng)算出B點(diǎn)坐標(biāo)值應(yīng)和地面連接導(dǎo)線所算得的B點(diǎn)坐標(biāo)值相等。為了檢核，兩井定向也應(yīng)獨(dú)立進(jìn)行兩次，兩次算得的井下起始邊的方位角互差不得超過1’。2.2陀螺定向方案設(shè)計(jì)應(yīng)包括選用儀器、選定地面和井下測(cè)定邊、觀測(cè)方法和限差、精度估計(jì)、坐標(biāo)傳遞、工作組織等陀螺定向是運(yùn)用陀螺經(jīng)緯儀直接測(cè)定井下未知邊的方位角。它克服了運(yùn)用幾何定向方法進(jìn)行聯(lián)系測(cè)量時(shí)占用井筒時(shí)間長、工作組織復(fù)雜等缺點(diǎn)，目前，已廣泛應(yīng)用于礦井聯(lián)系測(cè)量和控制井下導(dǎo)線方向誤差的積累。本次陀螺定向所用陀螺經(jīng)緯儀為JT15No79563陀螺經(jīng)緯儀。2?2?1陀螺經(jīng)緯儀定向基本原理A=A—€0 TA，€’+ATA，€+y00€，A—入，€'?A—yT 平在地面已知邊上測(cè)定儀器常數(shù)求得儀器常數(shù)：匕-1u在井下定向邊上測(cè)定陀螺方位角在井下進(jìn)行陀螺定向，則定向邊的地理方位角A為：A=€t+人。測(cè)量要求：測(cè)定定向邊陀螺方位角應(yīng)獨(dú)立進(jìn)行兩次，其互差應(yīng)小于40〃。儀器上井后重新測(cè)定儀器常數(shù)儀器上井后，應(yīng)在已知邊上重新測(cè)定儀器常數(shù)2—3次。前后兩次測(cè)定的儀器常數(shù)，其中任意兩個(gè)儀器常數(shù)的互差應(yīng)小于40〃，然后求出儀器常數(shù)的最或是值。用白塞爾公式m，士WV]/（n?1）評(píng)定一次測(cè)定中誤差。求算子午線收斂角…地理方位角和坐標(biāo)方位角的關(guān)系為：Ao=€o+0子午線Y0的符號(hào)由安置經(jīng)緯儀的位置確定，在中央子午線以東為正，以西為負(fù)。求算井下定向邊的坐標(biāo)方位角由上述公式可得出："兒「 l：--因此井下定向邊的坐標(biāo)方位角為：「 '： '2?2?2陀螺經(jīng)緯儀定向步驟本次測(cè)量運(yùn)用逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法第一步：在A點(diǎn)安置陀螺經(jīng)緯儀，嚴(yán)格整平對(duì)中，并以兩個(gè)鏡位觀測(cè)測(cè)線方向AB的方向值——測(cè)前方向值M。第二步：將經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)軸大致對(duì)準(zhǔn)北方向（對(duì)于逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法要求偏離陀螺子午線方向不大于60’。第三步：測(cè)量懸掛帶零位值一一測(cè)前零位，同時(shí)用秒表測(cè)定陀螺擺動(dòng)周期。第四步：用逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法精確測(cè)定陀螺北方向值Nt。啟動(dòng)陀螺馬達(dá)，緩慢下放靈敏部，使擺幅在1°~3°范圍內(nèi)。調(diào)節(jié)水平微動(dòng)螺旋使光標(biāo)像與分劃板零刻度線隨時(shí)保持重合，到達(dá)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)后，記下經(jīng)緯儀水平度盤讀數(shù)。連續(xù)記錄5個(gè)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)的讀數(shù)0、J、U3、U4、U5，并按下式計(jì)算叫：第五步：進(jìn)行測(cè)后零位觀測(cè)，方法同測(cè)前零位觀測(cè)。第六步：再以兩個(gè)鏡位測(cè)定AB邊的方向值——測(cè)后方向值M。2第七步：計(jì)算T陀螺方位角：€tABT=M1+M2-NAB陀 2 T于是可得井下定向邊坐標(biāo)方位角。2?2?3組織工作與注意事項(xiàng)必須在熟悉陀螺儀性能的基礎(chǔ)上，由具有一定操作經(jīng)驗(yàn)的人員來使用儀器。在啟動(dòng)陀螺馬達(dá)達(dá)到額定之前和制動(dòng)陀螺馬達(dá)的過程中，陀螺靈敏部必須處于緊鎖狀態(tài)，防止懸掛帶和導(dǎo)流絲受損傷。在陀螺靈敏部處于緊鎖狀態(tài)、馬達(dá)又在處于高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，嚴(yán)禁搬動(dòng)和水平旋轉(zhuǎn)儀器。在使用陀螺電源逆變器時(shí)，要注意接線的正確；使用外接電源時(shí)應(yīng)注意電壓、極性是否正確。在沒有負(fù)載時(shí)，不得使用逆變器。陀螺儀存放時(shí)，要裝入儀器箱內(nèi)，放入干燥劑，儀器要正確存放，不要倒置或躺臥。儀器應(yīng)放在干燥，清潔，通風(fēng)良好處，切忌放到熱源附近。儀器用車輛運(yùn)載時(shí)，要使用專用防震包裝箱。在野外觀測(cè)時(shí)，儀器要避免太陽光直接照射。目鏡或其他光學(xué)零件受污時(shí)，先用軟毛刷輕輕拭去灰塵，然后用鏡頭紙或軟絨布揩拭，一面?zhèn)鉂嵍群捅砻嫱繉印??2?4陀螺經(jīng)緯儀定向誤差分析按跟蹤逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法進(jìn)行陀螺定向時(shí)，主要誤差來源有：經(jīng)緯儀測(cè)定方向的誤差；上架式陀螺儀與經(jīng)緯儀的連接誤差；懸掛帶零位變動(dòng)誤差；靈敏部擺動(dòng)平衡位置的變動(dòng)誤差；外界條件，如風(fēng)流、氣溫及震動(dòng)等因素的影響。

2.3兩種方案的比較2.3.1兩井定向精度估計(jì)地面連接誤差+nm2P地面連接誤差包括由近井點(diǎn)T到結(jié)點(diǎn)II和由結(jié)點(diǎn)II到兩垂球線A、B所設(shè)兩部分導(dǎo)線的誤差。為了研究方便起見，假定一坐標(biāo)系統(tǒng)：AB為y軸，垂直于AB的方向線為x軸。則m2=m2…土p2Cn2++nm2P上，AB XA XBmXAc――兩垂球線間的距離mXA由結(jié)點(diǎn)到垂球線A間所測(cè)設(shè)的支導(dǎo)線誤差所引起的A點(diǎn)在x軸方向上的位置誤差;mXB由結(jié)點(diǎn)到垂球線B間所測(cè)設(shè)的支導(dǎo)線誤差所引起的B點(diǎn)在X軸方向上的位置誤差;nmXBmp――由近井點(diǎn)到結(jié)點(diǎn)間導(dǎo)線的測(cè)角誤差。m2=(mjp》工R2、m2…工m2sin2①、m2 =(m.p>工R2、m2…工m2sin2①xAP P■' yAxAl l xBP P： yB xBl l經(jīng)計(jì)算，得肌上=12.78v21.2，符合精度要求井下連接誤差井下導(dǎo)線測(cè)角誤差所引起的不同邊的連接誤差計(jì)算公式：M2…m2p/c2€R<2+工Rs)]，2P //、A 、B、M2…m2p/c2R‘2+工R<2)>M2…m2p/c2(2R<2+工R<2)，iP / A B丿由井下導(dǎo)線量邊誤差所引起的連接誤差計(jì)算公式：m2…p2a2/c2工lsin2①, ■' i i上式中R'A(見圖9-11)為由導(dǎo)線點(diǎn)1、2、3、…、(i-1)到垂球線A的距離在AB連線上的投影;而R'B則為由導(dǎo)線點(diǎn)i、i+1、…、(n-1)到垂球線B的距離在AB連接上的投影。經(jīng)計(jì)算，最大方位角誤差為14〃，小于限差15〃，符合精度要求。則叫二+門需二Ji/十nd=19.1"2?3?2陀螺定向精度估計(jì)陀螺經(jīng)緯儀的測(cè)量精度，以陀螺方位角一次測(cè)定中誤差表示，跟蹤逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法定向時(shí)的誤差

分析。以德國威斯特發(fā)倫采礦聯(lián)合公司的GYR0MAT2000型陀螺經(jīng)緯儀為例來進(jìn)行探討。按跟蹤逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法進(jìn)行陀螺定向時(shí)，主要誤差來源有：①經(jīng)緯儀測(cè)定方向的誤差；②上架式陀螺儀與經(jīng)緯儀的連接誤差；③懸掛帶零位變動(dòng)誤差；④靈敏部擺動(dòng)平衡位置的變動(dòng)誤差；⑤外界條件，如風(fēng)流、氣溫及震動(dòng)等因素的影響。經(jīng)緯儀測(cè)定方向的誤差一條測(cè)線一次觀測(cè)的程序?yàn)椋簝x器在測(cè)站對(duì)中整平；測(cè)前以一測(cè)回測(cè)定測(cè)線方向值；以5個(gè)連續(xù)跟蹤逆轉(zhuǎn)點(diǎn)在度盤上的讀數(shù)確定陀螺北方向值；測(cè)后以一測(cè)回測(cè)定測(cè)線方向值。這樣，此項(xiàng)誤差包括：對(duì)中誤差一般陀螺定向邊都較長，當(dāng)測(cè)線邊長d=60m時(shí)，取e=e=0.8mm,則覘標(biāo)對(duì)中誤差和儀器對(duì)中Tc誤差為:(?T士誤差為:(?T士卩鬲=2x用廠豪60X10測(cè)線一測(cè)回的測(cè)量方法中誤差m二±6"i測(cè)前測(cè)后兩測(cè)回的平均值中誤差±4".2由5個(gè)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)觀測(cè)確定陀螺北方向的誤差逆轉(zhuǎn)點(diǎn)觀測(cè)誤差包括跟蹤瞄準(zhǔn)誤差m和讀數(shù)誤差m。u o二±4"m二±0.05t二±0.05t,60二±3"o故逆轉(zhuǎn)點(diǎn)觀測(cè)誤差為：m=士嚴(yán)2+m2十'42+32=±5"u o由5個(gè)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)讀數(shù)計(jì)算平均值的公式為:(u+3u+4u+3u+u)1 2 3 4 5則相應(yīng)的誤差為:二士1二士1+9+16+9+1,m144二士牛=±2".5故經(jīng)緯儀測(cè)定方向的誤差為:m二士.m2+m2+m2+m2=±-x1.892+1.892+4.242+2.52=±5".6H '、ec eT i平 N0上架式陀螺儀與經(jīng)緯儀的連接誤差陀螺儀與經(jīng)緯儀靠固定在照準(zhǔn)部上的過渡支架來連接。每次定向都要把陀螺儀安置在經(jīng)緯儀支架上，這樣由于每次拆裝連接而造成的方向誤差，根據(jù)用WILDT3經(jīng)緯儀對(duì)三臺(tái)儀器多次的實(shí)際測(cè)試，求得其連接中誤差m<±2"，取m，±2"。E E（3） 懸掛帶零位變動(dòng)誤差懸掛帶對(duì)陀螺擺動(dòng)系統(tǒng)的指向起阻礙作用，在實(shí)際觀測(cè)時(shí)采用跟蹤的方法可以消除懸掛帶扭力的大部分影響。懸掛帶材料的力學(xué)性質(zhì)的優(yōu)劣、陀螺運(yùn)轉(zhuǎn)造成的溫升、外界氣候的變化以及擺動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械鎖緊和釋放等因素的影響，均會(huì)引起零位變位。根據(jù)對(duì)三臺(tái)陀螺經(jīng)緯儀的167次測(cè)試結(jié)果，求得懸掛帶零位變動(dòng)中誤差m，€4"。a（4） 靈敏部擺動(dòng)平衡位置的變動(dòng)誤差影響擺動(dòng)平衡位置變動(dòng)的主要因素是：電源電壓頻率的變化引起角動(dòng)量的變化,靈敏部內(nèi)部溫度的變化引起重心位移以及由于溫升造成懸掛帶和導(dǎo)流絲的形變等因素都會(huì)造成平衡位置的變動(dòng)。由此而造成的誤差多呈系統(tǒng)性，按JT15陀螺經(jīng)緯儀靈敏部結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行的98次試驗(yàn)，擺動(dòng)平衡位置的最大離散度為12"?16",中誤差m，±6"。b（5） 外界條件，如風(fēng)流、氣溫及震動(dòng)等影響這些條件的影響程度較為復(fù)雜，無法精確地一一測(cè)試，可取m，±5"。外所以，測(cè)線陀螺方位角一次測(cè)定中誤差為：m，土m2+m2+m2+m2+m2，±、'5.62+22+42+62+52，±10".6T \HEab 夕卜誤差分析的結(jié)果說明德國威斯特發(fā)倫采礦聯(lián)合公司的GYR0MAT2000型陀螺經(jīng)緯儀的設(shè)計(jì)精度是合理可行的。三、井下平面控制測(cè)量在井下施工過程中，平面控制測(cè)量按照與地面控制測(cè)量統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)，建立地下的控制系統(tǒng)。根據(jù)地下導(dǎo)線的坐標(biāo)，就可以放樣出巷道中線及其腰線的位置，指出巷道開挖的方向,保重貫通施工時(shí)時(shí)的精度要求。礦區(qū)控制一般布設(shè)成三角網(wǎng)，邊角網(wǎng)或?qū)Ь€網(wǎng)。在布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)，每個(gè)井口附近至少有一個(gè)控制點(diǎn)。而在井下巷道中測(cè)量時(shí)，只能敷設(shè)成支導(dǎo)線或者導(dǎo)線網(wǎng)的形式，隨著巷道的開挖向前延伸。3?1井下導(dǎo)線的等級(jí)與布設(shè)井下導(dǎo)線的布置，按照“高級(jí)控制低級(jí)”的原則進(jìn)行。根據(jù)我國1989年能源部頒發(fā)《煤礦測(cè)量規(guī)范》規(guī)定，井下平面控制測(cè)量分為基本控制和采區(qū)控制兩類。這兩類又都應(yīng)該敷設(shè)成閉（附）合導(dǎo)線或者復(fù)測(cè)支導(dǎo)線。技術(shù)指標(biāo)見表1-1、表1-2。表1-1基本控制導(dǎo)線的主要技術(shù)指標(biāo)

井田一翼長度/km測(cè)角中誤差/〃一般邊長/m導(dǎo)線全長相對(duì)閉合差閉（附）合導(dǎo)線復(fù)測(cè)支導(dǎo)線三5±760?2001/80001/6000V5±1540?1401/60001/4000表1-2采區(qū)控制導(dǎo)線的主要技術(shù)指標(biāo)井田一翼長度/km測(cè)角中誤差/〃一般邊長/m導(dǎo)線全長相對(duì)閉合差閉（附）合導(dǎo)線復(fù)測(cè)支導(dǎo)線三1±1530?901/40001/3000V1±30——1/30001/2000基本控制導(dǎo)線按照測(cè)角精度分為土7〃和±15〃兩級(jí)，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(cè)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(cè)角精度分為±15〃和±30〃兩級(jí)，沿采區(qū)上、下山、中間巷道或片盤運(yùn)輸巷道以及其他次要巷道敷設(shè)。3?2導(dǎo)線布設(shè)系統(tǒng)3.2.1基本控制設(shè)計(jì)由于本礦井兩翼長度在4km和3km左右，因此基本導(dǎo)線測(cè)角中誤差要求15〃，附和導(dǎo)線導(dǎo)線全長相對(duì)閉合差要求1/6000。根據(jù)技術(shù)規(guī)范，基本控制布置為四等導(dǎo)線就可滿足要求，采用J經(jīng)緯儀進(jìn)行?；究刂凭W(wǎng)設(shè)計(jì)見圖3-1。63?2?2采區(qū)控制設(shè)計(jì)由于本設(shè)計(jì)小于1km,因此測(cè)角中誤差小于±30〃即可，采用J經(jīng)緯儀進(jìn)行。采區(qū)控制設(shè)計(jì)見6圖3-2。

3?3精度估算3?3?1基本控制精度估算措度評(píng)定點(diǎn)名方位角中課差邊住中謀差（mm）邊校相對(duì)中誤茅相如直陸中誤差mm2標(biāo)謀基Mx(hmd)My(mnj)H(:nun〕A(hud^E(hhd)N（度〕B0.650.43L/5萬0.45120.260.370.450.430.li122.230.8G0.461/君萬0.70110.&40.560.S50.640.56167.L9L.Q10.12L/S4Q310.46100.760.661.000.760.66L7S.&21.090.471/戲萬0.9391.400.791.611.420.7412.521.100.431/659130.4581.380.751.571.390.745.611.050.431/11萬0.4971.230.701.461.230.785.3S0.940.421/687730.4461.190.771.411.190.770.340.760.471/33萬0.73&0.930.771.20D.930.75170.L90.640.481/節(jié)萬0.735&.780.731.0G0.800.70150.090.670.43L/619740.4340.720.711.01D.760.67138.520.670.461/29萬0.6330.470.6S0.7S&.650.41LL7.330.730.441/□萬0.5130.310.550.63&.570.29104.550.730.441/13萬0.4810.290.360.4G0.430.17127.470.610.431/13萬0.46A精度評(píng)定（1）點(diǎn)位總誤差MK2=MOK2+Mdk2+Ms2由定向引起的點(diǎn)位誤差MOkM0k1=R]*ma0/p=0.04376m=43.76mm由井下導(dǎo)線測(cè)角兩邊引起的點(diǎn)位誤差mdkMDK=MC=40.35mm由起始點(diǎn)坐標(biāo)誤差引起的點(diǎn)位誤差ms

MS=9.87mm由于兩井定向獨(dú)立進(jìn)行兩次=羽=39.96mnri點(diǎn)位總誤差口mK=JMDK+Mg+ =57.64(2)點(diǎn)位總預(yù)計(jì)誤差Mk=2MkK預(yù) KM=2M=115.28mm＜生產(chǎn)限差(200mm)K預(yù) K3?3?2采區(qū)控制精度估算如圖1所示，設(shè)導(dǎo)線起點(diǎn)為第1點(diǎn)，終點(diǎn)為第(n+1)點(diǎn)，共需推算n個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，在推算中,設(shè)各點(diǎn)角度觀測(cè)值為€i,各邊觀測(cè)值為si,各邊方位角為ai,各點(diǎn)坐標(biāo)為xi、yi,則導(dǎo)線末端點(diǎn)坐標(biāo)為：X1+ 0icosai(1)X1+ 0icosai(1)yi+52SisinCLiJ i=]如不考慮起始點(diǎn)坐標(biāo)xi、yi的誤差影響，微分上式可得:(2)式中，(yn+1+yi)、(xn+1+xi)分別為第i點(diǎn)至末端點(diǎn)在y和x方向的坐標(biāo)增量。經(jīng)計(jì)算，D5點(diǎn)的點(diǎn)位誤差為(3.08mm,4mm)符合精度要求。

四、高程聯(lián)系測(cè)量礦井高程聯(lián)系測(cè)量又稱導(dǎo)入標(biāo)高，其目的是建立井上、井下統(tǒng)一的高程系統(tǒng)。采用平硐或斜井開拓的礦井，高程聯(lián)系測(cè)量可采用水準(zhǔn)測(cè)量或三角高程測(cè)量，將地面水準(zhǔn)點(diǎn)的高程傳遞到井下。4.1高程導(dǎo)入方法4.1.1鋼尺導(dǎo)入高程高程導(dǎo)入是立井高程導(dǎo)入并用長鋼尺導(dǎo)入，目前國內(nèi)外使用的長鋼尺有500m、800m、1000m等幾種。施測(cè)方法：下放鋼尺在地面及井下安平水，分別在A、B兩點(diǎn)所立水準(zhǔn)尺上讀取讀數(shù)a、b，然后將水準(zhǔn)儀照準(zhǔn)鋼尺，在井上下同時(shí)讀取讀數(shù)準(zhǔn)儀m、n，同時(shí)測(cè)定井上下溫度tl、t2，溫度取井上下的溫度平均值，即t=(t1+t2)/2。根據(jù)上述測(cè)量數(shù)據(jù)，求得A、B兩點(diǎn)的高差為：h=(m-n)+(b-a)+SAL其中LAL為鋼尺的總改正數(shù)。它包括尺長、溫度、拉力和鋼尺自重等改正數(shù)。即》AL=ALk+ALt+ALp+ALc高程導(dǎo)入的基本公式和圖形如下：h=l-a+b=l+(b-a)B點(diǎn)在統(tǒng)一坐標(biāo)系中的高程HB=HA-h導(dǎo)入高程需獨(dú)立進(jìn)行兩次前后兩次之差不得超過1/8000。4.1.2鋼絲導(dǎo)入高程采用鋼絲法導(dǎo)入標(biāo)高時(shí)，首先應(yīng)在井筒中部懸掛一鋼絲，在井下端懸一重錘，使其處于自由懸掛狀態(tài)。施測(cè)方法：在井上、井下同時(shí)用水準(zhǔn)儀測(cè)得A、B處水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)a和b，并用水準(zhǔn)儀瞄準(zhǔn)鋼絲，在鋼絲上作上標(biāo)記；變換儀器高再測(cè)一次，若兩次測(cè)得的井上、井下高程基點(diǎn)與鋼絲上相應(yīng)標(biāo)志間的高差互差不超過4mm,則可取其平均值作為最終結(jié)果。可通過在地面建立的比長臺(tái)用鋼尺往返分段測(cè)量出鋼絲上兩標(biāo)記間的長度，且往返測(cè)量的長度互差不得超過L/8000(L為鋼絲上兩標(biāo)志間的長度)。這樣，井下水準(zhǔn)基點(diǎn)B的高程HB即可通過下式求得：H=H—L+(a-b)B BA4?1?3光電測(cè)距儀導(dǎo)入高程運(yùn)用光電測(cè)距儀導(dǎo)入標(biāo)高，不僅精度高，而且縮短了井筒占用時(shí)間，因此是一種值得推廣的導(dǎo)入標(biāo)高方法。光電測(cè)距儀導(dǎo)入標(biāo)高的基本方法：在井口附近的地面上安置光電測(cè)距儀，在井口和井底的中部，分別安置反射鏡；井上的反射鏡與水平面成45°夾角，井下的反射鏡處于水平狀態(tài)；通過光電測(cè)距儀分別測(cè)量出儀器中心至井上和井下反射鏡的距離L、S。從而計(jì)算出井上與井下反射鏡中心間的鉛垂距離H：H=S-L+AL式中，AL為光電測(cè)距儀的總改正數(shù)。分別在井上、井下安置水準(zhǔn)儀。讀取立于E、A及F、B處水準(zhǔn)尺的讀數(shù)e、a和f、b。A、B之間的高差為：h=H-(a-e)+b-f。B的高程巴：HB=HA-h。運(yùn)用光電測(cè)距儀導(dǎo)入標(biāo)高也要測(cè)量兩次，其互差也不應(yīng)超過H/8000。

4.2精度估算導(dǎo)入高程均需獨(dú)立進(jìn)行兩次，也就是說在第一次進(jìn)行完畢后，改變其井上下水準(zhǔn)儀的高度并移動(dòng)鋼尺，用同樣的方法再作一次。加入各種改正數(shù)后，前后兩次之差，按《煤礦測(cè)量規(guī)程》規(guī)定一般取導(dǎo)入高程的誤差M=止，d為允許誤差，約等于井深的1/8000。h0 2J235080003508000€15.47mm五、井下高程控制測(cè)量5?1地面水準(zhǔn)測(cè)量水準(zhǔn)測(cè)量采用國產(chǎn)北京光學(xué)儀器廠DS3自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀，使用木質(zhì)水準(zhǔn)尺。每一測(cè)站采用兩次儀器高法觀測(cè)兩點(diǎn)之間的高差，兩次測(cè)得結(jié)果若在5mm限差之內(nèi)，則取兩次結(jié)果平均數(shù)作為所測(cè)高差結(jié)果。由于測(cè)區(qū)內(nèi)地理原因，為了防止腳架的升降，應(yīng)自備尺墊。為減弱水準(zhǔn)標(biāo)尺的零點(diǎn)誤差及儀器及腳架沉降所帶來的誤差對(duì)觀測(cè)結(jié)果的影響，從國家二等水準(zhǔn)點(diǎn)SZ1到近井點(diǎn)I,及由近井點(diǎn)I至國家二等水準(zhǔn)點(diǎn)之間測(cè)段都布設(shè)為偶數(shù)段測(cè)站，并且在觀測(cè)過程中，相鄰測(cè)站間標(biāo)尺要互換。高程控制與平面控制一樣，亦自成系統(tǒng)。礦區(qū)地面之間通視良好，地勢(shì)起伏不大，附合水準(zhǔn)路線按地面四等水準(zhǔn)測(cè)量要求施測(cè)，見表1-1水準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)完畢，即可按擬定的水準(zhǔn)路線進(jìn)行觀測(cè)。先在水準(zhǔn)起始點(diǎn)立尺，作為后視尺，再安置儀器于測(cè)站1,同時(shí)選擇轉(zhuǎn)點(diǎn)，放上尺墊，并立另一水準(zhǔn)尺于其上，作為前視尺，后視起始點(diǎn)水準(zhǔn)尺，得后視讀數(shù)，前視轉(zhuǎn)點(diǎn)得前視讀數(shù)，后視值減前視值得起始點(diǎn)與轉(zhuǎn)點(diǎn)的高差，記錄計(jì)算完畢后，沿水準(zhǔn)路線前移，將儀器安置于第二站，第一站的前視尺原處不動(dòng)，轉(zhuǎn)過尺

面作為第二站后視尺，第一站前視尺作為后視尺，同時(shí)繼續(xù)觀測(cè)、記錄及計(jì)算。重復(fù)此過程,完成高程觀測(cè)全部工作。表1-1四等精度水準(zhǔn)要求等級(jí)儀器級(jí)別線度視長(m)前后視距差(m)前后視距累差(m)視線離地面低高度(m)基本分劃、輔助分劃黑紅面讀數(shù)(mm)基本分劃、輔助分劃黑紅面高差(mm)四級(jí)DS31005100.23.05.05?1?1地面水準(zhǔn)布設(shè)方案主井與副井之間的水準(zhǔn)測(cè)量，以近井點(diǎn)I作為水準(zhǔn)基點(diǎn)。為顧及兩井口水準(zhǔn)基點(diǎn)相對(duì)高程中誤差引起貫通點(diǎn)K在Z軸方向的偏差中誤差的限定值，即土0.03m，所以井口水準(zhǔn)基點(diǎn)的高程測(cè)量按照《國家水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求測(cè)設(shè)。本次地面水準(zhǔn)測(cè)量作業(yè)方案為自已知國家二等水準(zhǔn)點(diǎn)SZ1起測(cè)，沿水準(zhǔn)附合線測(cè)設(shè)到國家二等水準(zhǔn)點(diǎn)SZ2。從水準(zhǔn)點(diǎn)I開始向主井布設(shè)水準(zhǔn)支線，傳遞主井高程。5?1?2地面水準(zhǔn)精度估算在MATLAB中編程進(jìn)行求解，以下為代碼：B=zeros(&7);JK=[1,99;1,2;2,3;3,4;4,5;5,6;6,7;7,99];i=l；while1fi==9break;endj=JK(i,1);k=JK(i,2);B(i,j)=1；fk==99;a=1;elseB(i,k)=-1;endi=i+1;endQ=blkdiag(2.6628,1.4047,4.2235,1.7795,1.611,1.3075,3.2838,1.2187);P=inv(Q);BTPB=B'*P*B;Qhh=inv(BTPB);表點(diǎn)位精度估算水準(zhǔn)方向邊長(m)權(quán)值以200m為單位權(quán)協(xié)因數(shù)JH口點(diǎn)號(hào)點(diǎn)位誤差SZ1->175.1092.6627972.257413.0049291->2142.381.4046923.121623.533612->347.3544.2235084.361134.1766493->4112.3881.7795494.272544.1340054->5124.1491.6109673.880153.9395945->6152.9611.3075233.343563.6570486->760.9053.2838031.133872.1296017->SZ2164.1031.218747注：每千米咼差中誤差10mm5.2井下水準(zhǔn)控制網(wǎng)設(shè)計(jì)石門處為平巷部分，采用與地面上同樣的北光DS3自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀進(jìn)行往返觀測(cè)，往返測(cè)高差的較差不大于土50mm<R.（R為水準(zhǔn)點(diǎn)間路線長度，以km為單位）。本次任務(wù)中水準(zhǔn)路線部分路程較短，采用地下二級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)規(guī)格。本次平巷部分采用水準(zhǔn)高程測(cè)量。水準(zhǔn)儀高差傳遞的具體作法是：當(dāng)由上平巷向下平巷通過斜巷傳遞高程時(shí)，在斜巷上端整置儀器，后視上平巷中的高程點(diǎn)A,測(cè)垂直角量斜邊和A點(diǎn)處的覘標(biāo)高。然后，前視一臨時(shí)設(shè)置的固定照準(zhǔn)點(diǎn)，測(cè)垂直角量斜邊。在斜巷中每兩站之間均用臨時(shí)設(shè)置的固定照準(zhǔn)點(diǎn)代替測(cè)點(diǎn)。在上下兩站觀測(cè)過程中，其中間設(shè)置的固定照準(zhǔn)點(diǎn)一直保持不動(dòng)（遷站時(shí)應(yīng)特別注意不要碰動(dòng)照準(zhǔn)點(diǎn)）。中間各站均前后視照準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)垂直角量斜邊。當(dāng)測(cè)到斜巷下端時(shí)，在最后一站后視固定照準(zhǔn)點(diǎn)，測(cè)垂直角量斜邊，前視下平巷中的高程點(diǎn)B,測(cè)垂直角量斜邊和B點(diǎn)處的覘標(biāo)高。A、B各水準(zhǔn)點(diǎn)之間的高差按下式計(jì)算：h=H-H=h+h+ h+a-bABBA1 2 n式中a 上平巷水準(zhǔn)點(diǎn)覘標(biāo)高；b 下平巷水準(zhǔn)點(diǎn)覘標(biāo)高；采用變更儀器高（兩次儀器高互差應(yīng)大于10cm）的方法進(jìn)行觀測(cè)。兩次測(cè)得的相鄰點(diǎn)間的高差互差不大于5mm時(shí)，取其平均值作為觀測(cè)成果。由于井下高程點(diǎn)有的設(shè)在頂板上程點(diǎn)在頂板上時(shí)，應(yīng)在讀數(shù)前加“-