《7礦井聯(lián)系測(cè)量》培訓(xùn)課件

7礦井聯(lián)系測(cè)量7.1礦山聯(lián)系測(cè)量的目的與任務(wù)7.2礦井定向的種類與要求7.3近井網(wǎng)測(cè)量7.4立井幾何定向7.5陀螺經(jīng)緯儀定向7.6導(dǎo)入高程1.聯(lián)系測(cè)量

1）聯(lián)系測(cè)量：將礦區(qū)地面平面坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)傳遞到井下的測(cè)量，稱為聯(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(jiǎn)稱定向。將地面高程系統(tǒng)傳遞到井下的測(cè)量稱高程聯(lián)系測(cè)量，簡(jiǎn)稱導(dǎo)入高程。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)。7.1礦山聯(lián)系測(cè)量的目的與任務(wù)2.聯(lián)系測(cè)量重要性為了解地面建筑物、鐵路以及水體與井下巷道、回采工作面之間的相互位置關(guān)系，需要繪制井上下對(duì)照?qǐng)D，以便及時(shí)準(zhǔn)確地掌握礦井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，采取預(yù)防措施為了確定相鄰礦井之間的保護(hù)煤柱需要準(zhǔn)確地掌握兩礦井間巷道及采空區(qū)的空間相對(duì)位置關(guān)系為了解決許多重大工程，如井筒的延深貫通和井口間的巷道貫通，以及由地面向井下指定開鑿小井或打鉆等，都需要在一個(gè)統(tǒng)一的平面坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)中才能得到解決

地面塌陷和井下采礦3.聯(lián)系測(cè)量的任務(wù)井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線起始點(diǎn)的方位角井下經(jīng)緯儀導(dǎo)線起始點(diǎn)的平面坐標(biāo)井下水準(zhǔn)基點(diǎn)的高程前兩項(xiàng)任務(wù)是通過平面聯(lián)系測(cè)量完成的，后一項(xiàng)任務(wù)是由高程聯(lián)系測(cè)量完成的，這樣就可以得到井下平面和高程計(jì)算數(shù)據(jù)。7.2礦井定向的種類與要求

礦井定向概括說來可分為兩大類：一類是從幾何原理出發(fā)的幾何定向；另一類則是以物理特性為基礎(chǔ)的物理定向。

幾何定向分為:

(1)通過平硐或斜井的幾何定向

(2)通過一個(gè)立井的幾何定向(一井定向)

(3)通過兩個(gè)立井的幾何定向(兩井定向)

物理定向分為：

(1)用精密磁性儀器定向

(2)用投向儀定向

(3)用陀螺經(jīng)緯儀定向《規(guī)程》規(guī)定的聯(lián)系測(cè)量的主要精度表7-1聯(lián)系測(cè)量的主要限差15″級(jí):<40″25″級(jí):<60″井下同一定向邊兩次獨(dú)立陀螺經(jīng)緯儀定向的互差15″級(jí):<40″25″級(jí):<70″一井定向：<2′兩井定向：<1′陀螺經(jīng)緯儀精度級(jí)別是按實(shí)際達(dá)到的一測(cè)回測(cè)量陀螺方位角的中誤差確定的同一邊任意兩測(cè)回測(cè)量陀螺方位角的互差陀螺經(jīng)緯儀定向井田一翼長(zhǎng)度小于300m的小礦井，可適當(dāng)放寬限差，但應(yīng)<10′由近井點(diǎn)推算的兩次獨(dú)立定向結(jié)果的互差幾何定向備注容許限差類別

《規(guī)程》中幾何定向的限差，是根據(jù)當(dāng)時(shí)制定《規(guī)程》時(shí)各礦的實(shí)際定向精度規(guī)定的。根據(jù)一些局礦的統(tǒng)計(jì)資料，求得兩次獨(dú)立定向平均值的中誤差和兩次獨(dú)立定向的容許互差列于表3-2。表7-2實(shí)際定向精度與規(guī)程限差對(duì)比1′2′《規(guī)程》規(guī)定值估算值52″13″85兩井定向1′40″25″28一井定向備注兩次獨(dú)立定向的個(gè)數(shù)定向方法7.3近井網(wǎng)測(cè)量1.礦區(qū)控制測(cè)量簡(jiǎn)介礦區(qū)基本控制網(wǎng)是指為滿足礦山生產(chǎn)和建設(shè)對(duì)空間位置的精確需要而設(shè)立的平面和高程控制網(wǎng),也稱近井網(wǎng)。其目的是將整個(gè)礦區(qū)或礦山納入統(tǒng)一的平面坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)之中。它可以是國(guó)家等級(jí)控制網(wǎng)的一部分，也可以根據(jù)需要單獨(dú)布設(shè)。

2.布設(shè)要求

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(guó)家3o帶高斯平面坐標(biāo)系統(tǒng)。在特殊情況下，可采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(guó)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)。

礦區(qū)地面平面控制網(wǎng)可采用三角網(wǎng)、邊角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)，GPS定位等布網(wǎng)方法建立。礦區(qū)首級(jí)平面控制網(wǎng)必須考慮礦區(qū)遠(yuǎn)景發(fā)展的需要。一般在國(guó)家一、二等平面控制網(wǎng)基礎(chǔ)上布設(shè)，其等級(jí)依礦區(qū)井田大小及貫通距離和精度要求確定。

礦區(qū)地面高程首級(jí)控制網(wǎng)，一般應(yīng)采用水準(zhǔn)測(cè)量方法建立，其布設(shè)范圍和等級(jí)選擇依據(jù)礦區(qū)長(zhǎng)度來確定。礦區(qū)地面高程首級(jí)控制網(wǎng)宜布設(shè)成環(huán)形網(wǎng)，加密時(shí)宜布設(shè)成附合路線和結(jié)點(diǎn)網(wǎng)，只有在山區(qū)和丘陵地帶，才允許布設(shè)成水準(zhǔn)支線。各等水準(zhǔn)網(wǎng)中最弱點(diǎn)的高程中誤差(相對(duì)于起算點(diǎn))不得大于±2cm。3.近井點(diǎn)和井口高程基點(diǎn)

在礦山建設(shè)和生產(chǎn)過程中，須按設(shè)計(jì)和工程要求進(jìn)行各種采礦工程測(cè)量，如:井口位置、十字中線點(diǎn)和工業(yè)廣場(chǎng)建筑物的標(biāo)定，井筒掘砌和提升設(shè)備安裝時(shí)的測(cè)量，建立地表移動(dòng)和建(構(gòu))筑物變形觀測(cè)站，工業(yè)廣場(chǎng)平面圖的測(cè)繪，井下基本控制導(dǎo)線的施測(cè)以及井口之間井巷貫通。

所有這些采礦工程測(cè)量都必須依據(jù)建立在井口附近的平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)來進(jìn)行。在礦山工程測(cè)量中稱這類控制點(diǎn)為近井點(diǎn)和井口高程基點(diǎn)。近井點(diǎn)和井口高程基點(diǎn)是礦山測(cè)量的基準(zhǔn)點(diǎn)。

4.礦區(qū)近井點(diǎn)布設(shè)要求

近井點(diǎn)可在礦區(qū)三、四等三角網(wǎng)、測(cè)邊網(wǎng)或邊角網(wǎng)的基礎(chǔ)上，用插網(wǎng)、插點(diǎn)、敷設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線(鋼尺量距或光電測(cè)距)或GPS定位等方法測(cè)設(shè)。近井點(diǎn)的精度，對(duì)于測(cè)設(shè)它的起算點(diǎn)來說，其點(diǎn)位中誤差不得超過7cm，后視邊方位角中誤差不得超過±10″。近井網(wǎng)的布設(shè)方案可參照礦區(qū)平面控制網(wǎng)的布設(shè)規(guī)格和精度要求來測(cè)設(shè)。

井口高程基點(diǎn)的高程精度應(yīng)滿足兩相鄰井口間進(jìn)行主要巷道貫通的要求。由于兩井口間進(jìn)行主要巷道貫通時(shí)，在高程上的允許偏差=±0.2m，則其中誤差±0.1m，一般要求兩井口水準(zhǔn)基點(diǎn)相對(duì)的高程中誤差引起貫通點(diǎn)K在Z軸方向的偏差中誤差應(yīng)不超過=±0.03m。

所以井口高程基點(diǎn)的高程測(cè)量，應(yīng)按四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求測(cè)設(shè)。在丘陵和山區(qū)難以布設(shè)水準(zhǔn)路線時(shí)，可用三角高程測(cè)量方法測(cè)定，但應(yīng)使高程中誤差不超過±3cm，對(duì)于不涉及兩井間貫通問題的高程基點(diǎn)的高程精度不受此限。

近井點(diǎn)和井口水準(zhǔn)基點(diǎn)是礦山測(cè)量的基準(zhǔn)點(diǎn)。在建立近井點(diǎn)和井口水準(zhǔn)基點(diǎn)時(shí)，應(yīng)滿足下列要求：

(1)盡可能埋設(shè)在便于觀測(cè)、保存和不受開采影響的地點(diǎn)。

(2)每個(gè)井口附近應(yīng)設(shè)置一個(gè)近井點(diǎn)和兩個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)；

(3)近井點(diǎn)至井口的連測(cè)導(dǎo)線邊數(shù)應(yīng)不超過三個(gè)；

(4)多井口礦井的近井點(diǎn)應(yīng)統(tǒng)一合理布置，盡可能使相鄰井口的近井點(diǎn)構(gòu)成三角網(wǎng)中的一個(gè)邊，或力求間隔的邊數(shù)最少；

(5)近井點(diǎn)和井口水準(zhǔn)基點(diǎn)標(biāo)石的埋設(shè)深度，在無凍土地區(qū)應(yīng)不小于0.6m，在凍土地區(qū)盤石頂面與凍結(jié)線之間的高度應(yīng)不小于0.3m；

(6)為使近井點(diǎn)和井口水準(zhǔn)基點(diǎn)免受損壞，在點(diǎn)的周圍宜設(shè)置保護(hù)樁和柵欄或刺網(wǎng)。在標(biāo)石上方宜堆放高度不小于0.5m的碎石。

7.4立井幾何定向1.立井幾何定向在立井中懸掛鋼絲垂線由地面向井下傳遞平面坐標(biāo)和方向的測(cè)量工作稱為立井幾何定向。幾何定向分一井定向和兩井定向。立井幾何定向方法:

可把立井幾何定向工作分為兩部分：由地面向定向水平投點(diǎn)(簡(jiǎn)稱投點(diǎn))；在地面和定向水平上與垂球線連接(簡(jiǎn)稱連接)。

2.一井定向通過一個(gè)豎直井筒進(jìn)行的幾何定向叫一井定向。一井定向須在豎井井筒內(nèi)懸掛兩根鋼絲，鋼絲的一端固定在井口地面，下端系上定向?qū)Ｓ么骨?，鋼絲在井筒內(nèi)應(yīng)自由懸掛。稱兩根鋼絲為”垂球線”。然后在地面和井下定向水平分別用經(jīng)緯儀和鋼尺測(cè)出有關(guān)數(shù)據(jù)，按照地面坐標(biāo)系統(tǒng)求出兩垂球線的平面坐標(biāo)及其連線的方向角；在定向水平上則將垂球線與井下永久點(diǎn)予以連測(cè)，這樣便將地面的方向和坐標(biāo)傳遞到井下，從而達(dá)到定向的目的。

1）投點(diǎn)

在井筒內(nèi)掛兩根垂球線多重單重穩(wěn)定:水桶內(nèi)，靜止不變，井深小，擺幅小擺動(dòng):井深，風(fēng)大，擺幅大，自由擺動(dòng)投點(diǎn)投點(diǎn)誤差：風(fēng)流、滴水等影響，··鋼絲地面井下投影不重合，線量偏差投向誤差：由投點(diǎn)誤差所引起的垂球線連線的方向誤差aABbaAbBBAabθθccce··

=1mm,=3m時(shí),=±68.8″規(guī)程規(guī)定，一井兩次獨(dú)立定向之差小于2′,則一次定向中誤差不大小±42″,投向誤差小于±30″當(dāng)=2,3,4m時(shí)，=0.3,0.45,0.6mm與成正比與成反比減小投點(diǎn)誤差措施：1)增大2)減少馬頭門處風(fēng)流3)小直徑，高強(qiáng)度綱絲,加大錘重，浸入液體中4)減小滴水影響，擋水，桶蓋投點(diǎn)所需主要設(shè)備的要求如下：(1)垂球：以對(duì)稱砝碼式的垂球?yàn)楹?，每個(gè)圓盤重量最好為10kg或20kg。當(dāng)井深小于100m時(shí)，采用30～50kg的垂球，當(dāng)超過100m時(shí)，則宜采用50～100kg的垂球；(2)鋼絲：應(yīng)采用直徑為0.5～2mm的高強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼絲。鋼絲上懸掛的重錘重量應(yīng)為鋼絲極限強(qiáng)度的60%～70%；(3)手搖絞車：絞車各部件的強(qiáng)度應(yīng)能承受三倍投點(diǎn)時(shí)的荷重，絞車應(yīng)設(shè)有雙閘；

(4)導(dǎo)向滑輪：直徑不得小于150mm，輪緣做成銳角形的繩槽以防止鋼絲脫落，最好采用滾珠軸承；(5)定點(diǎn)板：用鐵片制成，定向時(shí)也可不用定點(diǎn)板；(6)小垂球：在提放鋼絲時(shí)用，其形狀成圓柱形或普通垂球之形狀均可；(7)大水桶：用以穩(wěn)定垂球線，一般可采用廢汽油桶，水桶上應(yīng)加蓋。

2）連接

a.連接三角形法由于不能在垂球線、點(diǎn)安設(shè)儀器，故選定井上下連接點(diǎn)與，從而在井上下形成了以為公用邊的和，一般把這樣的三角形稱為連接三角形。當(dāng)已知點(diǎn)坐標(biāo)及邊的方位角和地面三角形各內(nèi)角及邊長(zhǎng)時(shí)，便可按導(dǎo)線測(cè)量計(jì)算法，算出、在地面坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo)及其連線方位角。同樣，已知、的坐標(biāo)及其連線的方位角和井下三角形各要素時(shí)，再測(cè)定連接角，就能計(jì)算出井下導(dǎo)線起始邊的方位角及點(diǎn)的坐標(biāo)。CBAC′D′E′DEabca′b′c

外業(yè)：

(1)在連接點(diǎn)上用測(cè)回法測(cè)量角度和。

(2)丈量連接三角形的三個(gè)邊長(zhǎng)、及。量邊應(yīng)用檢驗(yàn)過的鋼尺并施加比長(zhǎng)時(shí)的拉力，記錄測(cè)量時(shí)的溫度。

在垂線穩(wěn)定情況下，應(yīng)用鋼尺的不同起點(diǎn)丈量6次。估讀導(dǎo)0.5mm。同一邊各次觀測(cè)值的互差不得大于2mm，取平均值作為丈量的結(jié)果。在垂球擺動(dòng)的情況下，應(yīng)將鋼尺沿所量三角形的各邊方向固定，然后用擺動(dòng)觀測(cè)了的方法，以求得邊長(zhǎng)。每次均須用上述方法測(cè)量?jī)纱?，互差不得大?mm，取其平均值作為丈量結(jié)果。井上、下量得兩垂球先間距離的互差，一般應(yīng)不超過2mm。

內(nèi)業(yè)

檢查記錄

(1)三角形的解算

當(dāng)

及

時(shí)，

(2)測(cè)量和計(jì)算正確性檢核

①

，平均分配于，上

②

當(dāng)<時(shí)，符合規(guī)程要求，分配

2mm,井上4mm,井下3）一井定向的工作組織

工作環(huán)節(jié)多，測(cè)量精度要求高，縮短占用井筒的時(shí)間，需很好的工作組織。a準(zhǔn)備工作

①選擇連接方案，作出技術(shù)設(shè)計(jì)；②定向設(shè)備及用具的準(zhǔn)備；③檢查定向設(shè)備及檢驗(yàn)儀器；④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；⑤確定井上下的負(fù)責(zé)人，統(tǒng)一負(fù)責(zé)指揮和聯(lián)絡(luò)工作。b制定地面的工作內(nèi)容及順序。c制定定向水平上的工作內(nèi)容及順序。。

4)定向時(shí)的安全措施①在定向過程中，應(yīng)勸阻一切非定向工作人員在井筒附近停留②提升容器應(yīng)牢固停妥③井蓋必須結(jié)實(shí)可靠地蓋好④對(duì)定向鋼絲必須事先仔細(xì)檢查，放提綱絲時(shí)，應(yīng)事先通知井下，只有當(dāng)井下人員撤出井筒后才能開始⑤垂球未到井底或地面時(shí)，井下人員均不得進(jìn)入井筒⑥下放鋼絲時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守均勻慢放等規(guī)定，切忌時(shí)快時(shí)慢和猛停，因?yàn)檫@樣最易使鋼絲折斷⑦應(yīng)向參加定向工作的全體人員反復(fù)進(jìn)行安全教育，以提高警惕。在地面工作的人員不得將任何東西掉入井內(nèi)，在井蓋工作的人員均應(yīng)配帶安全帶⑧定向時(shí)，地面井口自始至終不能離人，應(yīng)有專人負(fù)責(zé)井上下聯(lián)系b.瞄直法該法又稱穿線法，實(shí)質(zhì)是連接三角形法的一個(gè)特例，就是使井上連接點(diǎn)位于AB的延長(zhǎng)線上，即C、A、B、C′位于同一直線上。只須在C與C′安置經(jīng)緯儀，精確測(cè)出角度和，量出長(zhǎng)度，就能完成定向任務(wù)。瞄直法的內(nèi)外業(yè)工作簡(jiǎn)單，適用于精度不高的小礦井定向。特別是在建井時(shí)采礦設(shè)計(jì)中相鄰上下分段巷道的對(duì)應(yīng)關(guān)系一致時(shí)往往采用瞄直法進(jìn)行一井定向。3.兩井定向

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)。所謂“兩井定向”就是在兩個(gè)井筒中各掛一根垂球線，然后在地面和井下利用導(dǎo)線把這兩個(gè)垂球線連接起來，通過計(jì)算把地面坐標(biāo)系統(tǒng)中的平面坐標(biāo)及方向傳遞到井下。由于兩井定向是把兩垂球線分別掛在兩個(gè)井筒內(nèi)，因此其間距離很大，一般達(dá)30m以上，比一井定向兩垂球線之間的距離大大地增加，從而減少了投向誤差的影響。如果設(shè)投點(diǎn)誤差=1mm，垂球線間距離為30m時(shí)，其投向誤差為

1)外業(yè)工作

投點(diǎn)

在兩個(gè)立井中各懸掛一根垂球線A和B。

地面連接測(cè)量

從近井點(diǎn)K分別向兩垂球線A、B測(cè)設(shè)連接導(dǎo)線K-Ⅱ-Ⅰ-A及K-Ⅱ-B，以確定A、B的坐標(biāo)和AB的坐標(biāo)方位角。導(dǎo)線可采用Ⅰ級(jí)或Ⅱ級(jí)導(dǎo)線。

井下連接測(cè)量

在定向水平測(cè)設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線A-1-2-3-4-B，導(dǎo)線可采用7″或15″基本控制導(dǎo)線。2)內(nèi)業(yè)計(jì)算根據(jù)地面連接測(cè)量的結(jié)果，計(jì)算兩垂球連線的方位角及長(zhǎng)度

按一般方法，算出兩垂球線的坐標(biāo)、、、根據(jù)算出的坐標(biāo)，計(jì)算的方位角及長(zhǎng)度

根據(jù)假定坐標(biāo)系統(tǒng)計(jì)算井下連接導(dǎo)線

假設(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)，邊為軸方向，即

測(cè)量和計(jì)算的檢驗(yàn)

用比較井上與井下算得的兩垂線間距離與進(jìn)行檢查。由于兩垂球的向地心性，差值為:

應(yīng)不超過井上、下連接測(cè)量中誤差的兩倍

按地面坐標(biāo)系統(tǒng)計(jì)算井下導(dǎo)線各邊的方位角及各點(diǎn)的坐標(biāo)

其他邊的坐標(biāo)方位角為：

式中：——該邊在假定坐標(biāo)系中的假定方位角。根據(jù)起算數(shù)據(jù)

,

,與井下導(dǎo)線的測(cè)量數(shù)據(jù)重新計(jì)算井下連接導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)。

將地面與井下求得的B點(diǎn)坐標(biāo)相比較，如果相對(duì)閉合差符合井下所采用連接導(dǎo)線的精度時(shí)，可將坐標(biāo)增量閉合差按井下連接導(dǎo)線邊長(zhǎng)成比例反號(hào)加以分配，因地面連接導(dǎo)線精度較高，可不加改正。

7.5陀螺經(jīng)緯儀定向

陀螺經(jīng)緯儀是將陀螺儀和經(jīng)緯儀結(jié)合的儀器。不受時(shí)間和環(huán)境的限制，觀測(cè)簡(jiǎn)單方便、效率高，較高的定向精度，所以是一種先進(jìn)的定向儀器。就礦山而言，它完全可以取代國(guó)內(nèi)礦山測(cè)量沿用百年之久的幾何定向法，克服了幾何定向法要占用井筒而造成停產(chǎn)、耗費(fèi)大量人力、物力和時(shí)間等缺點(diǎn)。

1.陀螺經(jīng)緯儀2.陀螺經(jīng)緯儀在礦山測(cè)量中作用(1)為井下每一水平進(jìn)行定向。(2)控制導(dǎo)線測(cè)量誤差的積累。加測(cè)陀螺方位邊，發(fā)現(xiàn)粗差，減少方向誤差的積累。(3)礦山及地下工程大型巷道貫通定向。(4)在蔭蔽地區(qū)，線路、管道、隧道等工程的定向。(5)與光電測(cè)距儀配套使用，可用極坐標(biāo)法測(cè)設(shè)新點(diǎn)和敷設(shè)高精度的光電測(cè)距——陀螺定向?qū)Ь€。

自由陀螺儀有兩個(gè)特性，具體如下：

(1)陀螺軸在不受外力矩作用時(shí)，它的方向始終指向初始恒定方位，即所謂定軸性；(2)陀螺軸在受外力作用時(shí)，將產(chǎn)生非常重要的效應(yīng)——“進(jìn)動(dòng)”，即所謂進(jìn)動(dòng)性。陀螺軸在受外力作用時(shí)，以最小角度向外力矩方向進(jìn)動(dòng)。通過實(shí)驗(yàn)還可以得出：進(jìn)動(dòng)的角速度ωP的大小與外加力矩MB成正比，與陀螺儀的動(dòng)量矩H成反比，即通常用右手定則來表示它們之間的方向關(guān)系。

3.陀螺經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)

目前上架懸掛式陀螺經(jīng)緯儀的型號(hào)很多，在國(guó)際上比較有代表性的有GAK-1、Gi-C11、TK4等，我國(guó)則有JT15、FT90等。雖然在具體的構(gòu)造上各有特點(diǎn)，但在總體結(jié)構(gòu)上卻基本類似。這里以JT15為例，說明陀螺經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)。JT15陀螺經(jīng)緯儀是由陀螺儀、經(jīng)緯儀、便攜式陀螺電源箱及三腳架等四部分組成。陀螺的核心是陀螺馬達(dá)，它裝在密封的充氫的陀螺房中，通過懸掛柱由懸掛帶懸掛起來，用兩根導(dǎo)流絲12和懸掛帶1及旁路結(jié)構(gòu)給其供電。在懸掛柱上裝有反光鏡。它們共同構(gòu)成了陀螺靈敏部。與陀螺儀支承殼體固連在一起的光標(biāo)線，經(jīng)反射棱鏡、反光鏡反射后，再通過物鏡成像在目鏡分劃板5上，從而構(gòu)成了反射式光學(xué)系統(tǒng)。轉(zhuǎn)動(dòng)儀器外部的手輪，通過凸輪帶動(dòng)鎖緊限幅機(jī)構(gòu)的升降，使陀螺靈敏部托起(鎖緊)或下放(擺動(dòng))。器外殼14內(nèi)壁和底部裝有磁蔽罩，用于防止外界磁場(chǎng)的干擾。陀螺儀和經(jīng)緯儀的連接，靠經(jīng)緯儀上部的橋形支架及螺紋壓環(huán)8的壓緊來實(shí)現(xiàn)。二者連接的穩(wěn)定性是通過橋形支架頂部三個(gè)球形頂針插入陀螺儀底部三條向心“V”形槽達(dá)到強(qiáng)制歸心的。

4.陀螺經(jīng)緯儀定向方法

此法要求起始近似定向達(dá)到±15′以內(nèi)。在整個(gè)觀測(cè)過程中，經(jīng)緯儀照準(zhǔn)部都固定在這個(gè)近似北方向上。中天法陀螺儀定向時(shí)一個(gè)測(cè)站的操作程序如下:

(1)嚴(yán)格整置經(jīng)緯儀，以一個(gè)測(cè)回測(cè)定待定或已知測(cè)線的方向值。然后將儀器大致對(duì)正北方。

(2)進(jìn)行粗略定向。將經(jīng)緯儀照準(zhǔn)部固定在近似北方N′上，并記錄下N′值。

(3)測(cè)前零位觀測(cè)。(4)啟動(dòng)陀螺馬達(dá)，下放靈敏部，經(jīng)限幅，使光標(biāo)像擺幅不超過目鏡視場(chǎng)。然后按下列順序進(jìn)行觀測(cè)：①指標(biāo)線經(jīng)過分劃板零刻線時(shí)啟動(dòng)秒表，讀取t1；②指標(biāo)線到達(dá)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)，在分劃板上讀取擺幅讀數(shù)aE③指標(biāo)線返回零刻線時(shí)讀出秒表上讀數(shù)t2；

④指標(biāo)線到達(dá)另一逆轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)讀擺幅讀數(shù)aW；⑤靈敏部指標(biāo)線返回零刻線時(shí)讀秒表上中天時(shí)間t3；重復(fù)進(jìn)行上述操作，一次定向需連續(xù)測(cè)定5次中天時(shí)間。記錄不跟蹤擺動(dòng)周期T2。(5)測(cè)后零位觀測(cè)。

(6)測(cè)定待定或已知測(cè)線方向值。取前、后兩次的平均值作為測(cè)線方向值?；居?jì)算如下：擺動(dòng)半周期：時(shí)間差：擺幅值：近似北方偏離平衡位置的改正數(shù)為：

擺動(dòng)平衡位置在水平度盤上的讀數(shù)(陀螺北方向值)應(yīng)為：

式中c——比例系數(shù)。

c值的測(cè)定和計(jì)算方法如下：①利用實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)求c值。把經(jīng)緯儀照準(zhǔn)部擺在偏東10′和偏西10′左右，分別用中天法觀測(cè)，求出時(shí)間差Δt1和Δt2，以及擺幅值a1和a2，可列出如下方程式，以求解c值。

解之得：

c值與地理緯度有關(guān)，在同一地區(qū)南北不超過500km范圍以內(nèi)可使用同一c值，超過這個(gè)范圍須重新測(cè)定。隔一定時(shí)間后應(yīng)抽測(cè)檢查。②利用擺動(dòng)周期計(jì)算比例系數(shù)c

式中m——分劃板分劃值；

T1——跟蹤擺動(dòng)周期；

T2——不跟蹤擺動(dòng)周期。

5.陀螺經(jīng)緯儀定向時(shí)的注意事項(xiàng)

陀螺經(jīng)緯儀是以動(dòng)力原理論為基礎(chǔ)的光、機(jī)、電結(jié)合的精密儀器。工作時(shí)，陀螺靈敏部具有較大的慣性，必須注意合理使用，妥善保管，才能保持儀器的精度和壽命。在使用時(shí)，應(yīng)根據(jù)儀器的性能及指標(biāo)注意一些事項(xiàng)。(1)必須由具有一定操作經(jīng)驗(yàn)的人員來使用儀器。前后兩次測(cè)量?jī)x器常數(shù)，一般應(yīng)在三晝夜內(nèi)完成。(2)在啟動(dòng)陀螺馬達(dá)到額定轉(zhuǎn)速之前和制動(dòng)陀螺馬達(dá)的過程中，陀螺靈敏部必須處于鎖緊狀態(tài)，防止懸掛帶和導(dǎo)流絲受損傷。(3)在陀螺靈敏部處于鎖緊狀態(tài)、馬達(dá)又在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，嚴(yán)禁搬動(dòng)和水平旋轉(zhuǎn)儀器。否則將產(chǎn)生很大的力，壓迫軸承，以致毀壞儀器。(4)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)，不得開啟逆變器。(5)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。(6)儀器應(yīng)存放在干燥、清潔、通風(fēng)良好處，切忌置于熱源附近，環(huán)境溫度以10℃~30℃為宜。(7)儀器用車輛運(yùn)輸時(shí)，要使用專用防震包裝箱。(8)在野外觀測(cè)時(shí)，儀器要避免太陽光直接照射。(9)目鏡或其他光學(xué)零件受污時(shí)，光用軟毛刷輕輕拭去灰塵，然后用鏡頭紙或軟絨布揩拭，以免損傷光潔度和表面涂層。

7.6導(dǎo)入高程

1.導(dǎo)入高程的實(shí)質(zhì)高程聯(lián)系也稱導(dǎo)入標(biāo)高，它的任務(wù)就在于把地面的高程系統(tǒng)，經(jīng)過平硐、斜井或立井傳遞到井下高程測(cè)量的起始點(diǎn)上。所以我們稱之為導(dǎo)入高程。導(dǎo)入高程的方法隨開拓的方法不同而分為：①通過平硐導(dǎo)入高程②通過斜井導(dǎo)入高程③通過立井導(dǎo)入高程

通過平硐導(dǎo)入高程，可以用一般井下幾何水準(zhǔn)測(cè)量來完成。其測(cè)量方法和精度與井下水準(zhǔn)相同。

通過斜井導(dǎo)入高程，可以用一般三角高程測(cè)量來完成。其測(cè)量方法和精度與井下基本控制三角高程測(cè)量相同。

通過立井導(dǎo)入高程的實(shí)質(zhì)，就是如何來求得井上下兩水準(zhǔn)儀水平視線間的長(zhǎng)度l。立井導(dǎo)入高程的方法有長(zhǎng)鋼尺導(dǎo)入高程、長(zhǎng)鋼絲導(dǎo)入高程和光電測(cè)距儀導(dǎo)入高程。

則

因此通過立井導(dǎo)入高程的實(shí)質(zhì)就是如何求得l的長(zhǎng)度。

2.鋼尺導(dǎo)入高程

目前在國(guó)內(nèi)外使用的長(zhǎng)鋼尺有500m、800m、1000m等幾種。鋼尺通過井蓋放入井下，掛上一個(gè)10kg左右垂球，以拉直鋼尺，使之居于自由懸掛位置。在地面及井下安平水準(zhǔn)儀，分別在A、B兩點(diǎn)水準(zhǔn)尺上取讀數(shù)a與b，然后將水準(zhǔn)儀照準(zhǔn)鋼尺。當(dāng)鋼尺掛好后，井上、下同時(shí)取讀數(shù)m和n。同時(shí)讀數(shù)可避免鋼尺移動(dòng)所產(chǎn)生的誤差。還應(yīng)用點(diǎn)溫計(jì)測(cè)定井上、下的溫度t1、t2。

根據(jù)上述測(cè)量數(shù)據(jù)，就能求得A、B兩點(diǎn)之高差為：

式中:為鋼尺的總改正數(shù)，它包括尺長(zhǎng)、溫度、拉力和鋼尺自重等四項(xiàng)改正數(shù)。即

在計(jì)算溫度改正數(shù)時(shí)，鋼尺工作時(shí)的溫度應(yīng)該取井上下溫度的平均值，即t=(t上+t下)/2

對(duì)于鋼尺的自重改正，可按下式計(jì)算：

式中——鋼尺的相對(duì)密度，即7.8g/cm3;

E——鋼尺的彈性系數(shù)，等于2×106kg/cm