礦山測量貫通論文

1、目 錄摘要目錄. .1前言. .21.礦區(qū)概況.31.1 區(qū)域構(gòu)造位置以及特征.32. 貫通測量概述.42.1 貫通測量.42.2 井巷貫通允許偏差和誤差預(yù)計(jì)參數(shù).5 貫通允許偏差的確定.5 貫通測量誤差預(yù)計(jì).62.3 兩井間巷道貫通誤差預(yù)計(jì)參數(shù).63 第一貫通方案.93.1 貫通測量方法.93.2 貫通誤差預(yù)計(jì).123.3減小誤差措施. .154 .第二貫通方案.164.1 貫通測量方法.16 平面控制測量方案.16 地下控制測量方案.18 礦井聯(lián)系測量方案.18 地面及井下高程控制測量方案.20 導(dǎo)入高程方案.204.2 貫通誤差預(yù)計(jì).204.2.1地面采用GPS布網(wǎng)時(shí)的貫通誤差.20 地

2、下控制方案205 最優(yōu)方案的選擇.215.最優(yōu)方案選擇.255.1在平面控制方面.255.2在井下控制方面.256.結(jié)論.27參考文獻(xiàn). .29致謝 .30前 言貫通測量，尤其是大型巷道貫通測量是礦山測量工作的一項(xiàng)重要工作，貫通工程質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到整個(gè)礦井的建設(shè)、生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益，為了加快礦井的建設(shè)速度、縮短建井周期、保證正常的生產(chǎn)接替和提高礦井產(chǎn)量，經(jīng)常采用多井口或多頭掘進(jìn)，這樣就會(huì)出現(xiàn)兩井間或井田的長距離巷道貫通測量，所以兩井間貫通測量就成為了礦井生產(chǎn)中必不可少的一項(xiàng)工作。近50年來，隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、光機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，測繪儀器制造也得到了長足進(jìn)展，其高科技產(chǎn)品代表之一

3、就是電子全站儀。全站儀是當(dāng)前比較流行，也比較實(shí)用的測繪儀器。應(yīng)用全站儀與傳統(tǒng)的科技手段和地質(zhì)勘探技術(shù)理論相結(jié)合，在礦山勘探、設(shè)計(jì)、開發(fā)和生產(chǎn)運(yùn)營的各個(gè)階段，對礦區(qū)地面和地下的空間、資源和環(huán)境信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、處理、顯示、利用，將極大地提高資源勘探的效率，降低成本，減少人力物力，使礦區(qū)開采更加有效地進(jìn)行。國際上礦山測量儀器正向著多功能、小型化、數(shù)字化和全自動(dòng)化方向發(fā)展。目前國內(nèi)外兩井貫通理論比較成熟，兩井間貫通必須遵循以下原則：1.在確定測量方案和方法時(shí)，應(yīng)保證貫通所必須得精度，過高和過低得精度要求都是不可取得。2.對完成得測量和計(jì)算工作均要有客觀得檢查，如：進(jìn)行不少于兩次獨(dú)立測量；計(jì)算由兩人

4、分別進(jìn)行或采取不同得方法，不同計(jì)算工具等。在此，我們做了蘇村礦兩井貫通測量。礦井的順利貫通加快了了礦井的建設(shè)速度，縮短了建井的周期、保證了正常的生產(chǎn)交替并且提高了礦井的年產(chǎn)量。.1礦區(qū)概況陵川縣蘇村煤礦行政區(qū)劃隸陵川縣禮義鎮(zhèn)及高平市建寧鄉(xiāng)位于陵川禮義鎮(zhèn)北緯35°470035°4915，東經(jīng)113°0545113°0745生產(chǎn)規(guī)模300kt/a，1.1 區(qū)域構(gòu)造位置以及特征位于太行山南段中西側(cè)，晉獲褶斷帶的東側(cè)，地層傾角4°6°，構(gòu)造形跡主要為一些較寬緩的褶皺，斷裂構(gòu)造不發(fā)育，未見巖漿巖侵入?，F(xiàn)將礦區(qū)內(nèi)的褶皺構(gòu)造敘述如下：.東莊向斜位于

5、西部，是區(qū)內(nèi)影響較大的構(gòu)造形跡，圖幅內(nèi)長約5km，東翼傾角4°13°，西翼傾角4°8°，近于對稱，該向斜南部大部分為黃土所掩蓋，北部核部出露P2s地層，兩翼出露P1x地層，軸向北北西北西向，向北西傾伏。.東崔向斜位于東崔村附近，呈隱伏狀，南北長約4km，東翼傾角4°10°，西翼傾角5°11°，近于對稱，軸向近北西向，向北西傾伏。.小山背斜位于東莊向斜和東崔向斜之間，南北長約3km，東翼傾角4°8°，西翼傾角5°9°，軸向北西，向北西傾伏。綜上所述，內(nèi)褶曲寬緩，現(xiàn)未發(fā)現(xiàn)斷層、陷

6、落柱構(gòu)造，未見巖漿巖侵入，地層走向變化不大，根據(jù)DZ/TO2152002煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范對照，構(gòu)造應(yīng)屬簡單類型。2 貫通測量概述2.1 貫通測量采用兩個(gè)或多個(gè)相向或同向的掘進(jìn)工作面分段掘進(jìn)巷道，使其按設(shè)計(jì)要求在預(yù)定地點(diǎn)彼此結(jié)合，叫做巷道貫通。在煤礦開采過程中,貫通測量是礦井建設(shè)發(fā)展的重要一環(huán)。由于貫通測量工作涉及地面和井下,不但要為礦山生產(chǎn)建設(shè)服務(wù),也要為安全生產(chǎn)提供信息,以供管理者做出安全生產(chǎn)決策。貫通測量的任何疏忽都會(huì)影響生產(chǎn),甚至可能導(dǎo)致事故的發(fā)生。因此，貫通測量是一項(xiàng)非常重要的測量工作，測量人員所肩負(fù)的責(zé)任是十分重大的。如果因?yàn)樨炌y量過程中發(fā)生錯(cuò)誤而導(dǎo)致巷道未能正確貫通，或貫通后

7、結(jié)合處的偏差值超限，都將影響巷道質(zhì)量，甚至造成巷道報(bào)廢，人員傷亡等嚴(yán)重后果，在經(jīng)濟(jì)和時(shí)間上給國家造成重大的損失。因此，要求測量人員一絲不茍，嚴(yán)肅認(rèn)真對待貫通測量工作。貫通測量工作中一般應(yīng)當(dāng)遵循下列原則：(1)要在確定測量方案和測量方法時(shí)，保證貫通所必須的精度，既不能因精度過低而使巷道不能正確貫通，也不能因盲目追求過高精度而增加測量工作量和成本。(2)對所完成的每一步測量工作都應(yīng)當(dāng)有客觀獨(dú)立的檢查校核，尤其要杜絕粗差。貫通測量工作的主要任務(wù)包括：根據(jù)貫通巷道的種類和允許偏差，選擇合理的測量方案和測量方法。重要貫通工程，要進(jìn)行貫通測量誤差預(yù)計(jì)。根據(jù)選定的測量方案和測量方法進(jìn)行各項(xiàng)測量工作的施測和計(jì)

8、算，以求得貫通導(dǎo)線最終點(diǎn)的坐標(biāo)和高程。各種測量和計(jì)算都必須有可靠的檢核對貫通導(dǎo)線施測成果及定向精度進(jìn)行必要的分析，并與誤差估算時(shí)所采用的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行比較。若實(shí)測精度低于設(shè)計(jì)的要求，則應(yīng)重測。根據(jù)求得的有關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算貫通巷道的標(biāo)定幾何要素，并實(shí)地標(biāo)定貫通巷道的中線和腰線根據(jù)掘進(jìn)工作的需要，及時(shí)延長巷道的中線和腰線。定期進(jìn)行檢查測量和填圖，并根據(jù)測量結(jié)果及時(shí)調(diào)整中線和腰線。巷道貫通后，應(yīng)立即測量貫通實(shí)際偏差值，并將兩邊的導(dǎo)線連接起來，計(jì)算各項(xiàng)閉合差。還應(yīng)對最后一段巷道的中腰線進(jìn)行調(diào)整。重要貫通工程完成后，應(yīng)對測量工作進(jìn)行精度分析，作出技術(shù)總結(jié)。2.2 井巷貫通允許偏差和誤差預(yù)計(jì)參數(shù) 貫通允許偏差的

9、確定井巷貫通一般分為一井內(nèi)巷道貫通、兩井之間的巷道貫通和立井貫通3種類型。凡是由一條導(dǎo)線起算邊開始，能夠敷設(shè)井下導(dǎo)線到達(dá)貫通巷道兩端的，均屬于一井內(nèi)的巷道貫通。兩井間的巷道貫通，是指在巷道貫通前不能由一條起算邊向貫通巷道的兩端敷設(shè)井下導(dǎo)線，而只能由兩個(gè)井口，通過地面聯(lián)測、聯(lián)系測量，再布設(shè)井下導(dǎo)線到待貫通巷道兩端的貫通。立井貫通主要包括從地面及井下開鑿的立井貫通和延深立井時(shí)的貫通。（1）貫通巷道接合處的偏差值，可能發(fā)生在3個(gè)方向上：（2）水平面內(nèi)沿巷道中線方向上的長度偏差。（3）水平面內(nèi)垂直于巷道中線的左、右偏差。豎直面內(nèi)垂直于巷道腰線的上、下偏差以上三種偏差中，第一種偏差只對貫通在距離上有影響

10、，對巷道質(zhì)量沒有影響；后兩種偏差和對于巷道質(zhì)量有直接影響，所以又稱為貫通重要方向的偏差。井巷貫通的允許偏差值，主要根據(jù)工程的需要，按井巷的種類、用途、施工方法及測量工作所能達(dá)到的精度確定。在一般情況下可以采用如下數(shù)值：平巷或斜巷貫通時(shí)，平巷或斜巷貫通式，中線間的允許偏差可采用0.3-0.5m，腰線間的允許偏差值可采用0.2m。立井貫通時(shí)，全斷面開鑿井同時(shí)砌永久井壁，井筒中心間的允許偏差可采用0.1m，小斷面開鑿時(shí)，可采用0.5m。立井貫通全斷面掘砌，并在破保護(hù)巖柱之前預(yù)安罐梁罐道時(shí)，井筒中心間允許偏差可采用0.015-0.03m。 貫通測量誤差預(yù)計(jì)井巷貫通工程的質(zhì)量對礦井建設(shè)和生產(chǎn)有重大影響，

11、因此必須按規(guī)程規(guī)定，認(rèn)真進(jìn)行設(shè)計(jì)和精心組織工程施工對于大型貫通工程最好采用以下方法：（1）采用光電測距導(dǎo)線建立地面獨(dú)立控制。（2）采用陀螺全站儀進(jìn)行礦井定向（3）井下貫通導(dǎo)線應(yīng)合理地加測陀螺定向邊，并進(jìn)行平差。2.3 兩井間巷道貫通誤差預(yù)計(jì)參數(shù)（1）測量誤差引起貫通相遇點(diǎn)K在水平重要方向上的誤差預(yù)計(jì)公式 地面控制采用萊卡精密導(dǎo)線測量方案時(shí)的誤差預(yù)計(jì)公式 測角誤差的影響Mxß上= （2.1） 量邊誤差的影響 （2.2） 或 （2.3）式中地面導(dǎo)線測角中誤差； 各導(dǎo)線點(diǎn)與K點(diǎn)連線在y軸上的投影長度 導(dǎo)線量邊誤差； L導(dǎo)線邊長； 兩定向連接點(diǎn)的連線在x軸上的投影長度； 地面導(dǎo)線量邊偶然誤差

12、系數(shù)； 地面導(dǎo)線量邊系統(tǒng)誤差系數(shù)； 各導(dǎo)線x軸之間的夾角。定向誤差引起K點(diǎn)在x軸上的誤差預(yù)計(jì)公式 （2.4）式中ma0定向誤差，即井下導(dǎo)線起算邊的坐標(biāo)方位角中誤差； Ry0井下導(dǎo)線起算點(diǎn)與K點(diǎn)連線在y軸上的投影長度。井下導(dǎo)線測量誤差引起K點(diǎn)在x軸上的誤差預(yù)計(jì)公式 測角誤差的影響： （2.5）式中 mß下井下導(dǎo)線測角中誤差； Ry下井下導(dǎo)線各點(diǎn)與K點(diǎn)連線在y軸上的投影長度。若導(dǎo)線獨(dú)立測量n次，則n次測量平均值的影響為：Mxß下= （2.6）量邊誤差的影響：M´xl下= （2.7）式中 為井下光電測距的兩邊誤差 為導(dǎo)線各邊與x軸的夾角各項(xiàng)誤差引起K點(diǎn)在x軸上的總中誤差

13、預(yù)計(jì)公式MxK= （2.8）如果以上觀測都獨(dú)立進(jìn)行兩次的話那么MxK= （2.9）（2）測量誤差引起貫通相遇點(diǎn)K在高程上的誤差預(yù)計(jì)公式地面水準(zhǔn)測量誤差引起K點(diǎn)在高程上的誤差預(yù)計(jì)公式規(guī)程規(guī)定，井口水準(zhǔn)點(diǎn)的高程測量，應(yīng)按地面四等水準(zhǔn)測量的精度要求施測。四等水準(zhǔn)支導(dǎo)線往返測的高程平均值的中誤差為：Mh上=(mm) （2.10）式中 L水準(zhǔn)線路的單程長度，km 導(dǎo)入高程誤差引起K點(diǎn)在高程上的誤差預(yù)計(jì)公式Mh0= （2.11）式中h為兩次獨(dú)立導(dǎo)入高程的互差。規(guī)程規(guī)定h；h為井筒深度。井下水準(zhǔn)測誤差引起K點(diǎn)在高程上的誤差預(yù)計(jì)公式a. 按單位長度高差中誤差估算：Mh= （2.12）式中 mh0單位長度高差中

14、誤差，系按實(shí)測資料求得的數(shù)值； R 水準(zhǔn)路線的長度，kmb.按下表的精度要求估算：表2- 1井下四等水準(zhǔn)誤差表 水準(zhǔn)支線往返測量的高差不符值（mm）閉、附和路線的高程允許閉合差（mm）井下水準(zhǔn)測量的允許閉合差為（mm），所以一次（單程）獨(dú)立測量的中誤差為：M´h=(mm) （2.13）式中 R水準(zhǔn)路線的長度，km 若進(jìn)行n次獨(dú)立測量，則n次測量平均值的中誤差為： Mh = （2.14）斜巷中高程測量引起的誤差，按規(guī)程規(guī)定的限差推算，一次測量的高程中誤差為： Mh = ±50 （2.15）各項(xiàng)誤差引起K點(diǎn)的高程上的總中誤差預(yù)計(jì)公式MhK= （2.16）3 第一貫通方案3.1

15、貫通測量方法在地面兩個(gè)近井點(diǎn)選用GTS-102N全站儀進(jìn)行測量，依據(jù)煤礦測量規(guī)程、三角高程測量規(guī)范，確定貫通容許誤差為：垂直方向±0.20m,水平方向±0.5m（1）平面控制測量方案：地面控制網(wǎng)是地下工程特別是礦井貫通工程正確性的基礎(chǔ)。地面控制測量的基本任務(wù)是根據(jù)地下工程特點(diǎn)和需要，在地面布設(shè)一定形狀的控制網(wǎng)，并精密測定其地面位置。地面控制測量的目的是為了控制全局，限制測量誤差的傳遞和積累，保障測量工作的相對精度8。 施測方法：我們使用的是導(dǎo)線網(wǎng)，把導(dǎo)線布設(shè)成網(wǎng)形或閉合環(huán)形。5復(fù)測導(dǎo)線,施測等級四等,使用儀器為智能型全站儀，作業(yè)限差按照7經(jīng)緯儀導(dǎo)線的限差來進(jìn)行。（2）地下控

16、制測量方案：由于是在井下巷道中測量，所以不能像地面那樣布置成三角或三邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)，智能設(shè)立導(dǎo)線或?qū)Ь€網(wǎng)作為井下平面測量控制。所以，井下平面控制測量實(shí)際上就是導(dǎo)線測量，我們采用和井上控制測量相同的方法來進(jìn)行井下平面控制測量。（3）礦井聯(lián)系測量方案：為了將地面坐標(biāo)導(dǎo)入井下，我們在主副井之間采用兩井定向，具體做法如下：地面設(shè)立連接點(diǎn)、近井點(diǎn)K, 通過聯(lián)系測量將地面的平面坐標(biāo)、方位角及高程傳遞到井下永久點(diǎn)上,作為井下控制測量起始數(shù)據(jù)。井口水準(zhǔn)基點(diǎn)的高程測量,按四等水準(zhǔn)測量的精度要求測設(shè)。作業(yè)限差如表3所示。表3-1水平方向觀測要求及限差表 等級 儀器類型觀測方法 測回?cái)?shù)光學(xué)測微兩次重合讀數(shù)之差 半測回

17、歸零差 一測回內(nèi)2C互差同一方向值各測回互差四等 J2 方向 93 8 13 9聯(lián)系測量的具體做法如下圖所示：圖3-2兩井定向示意圖在兩個(gè)立井個(gè)懸掛一根垂球線A和B，由地面控制點(diǎn)布設(shè)導(dǎo)線測定兩垂球線A、B的坐標(biāo)，內(nèi)業(yè)計(jì)算時(shí)，首先由地面測量結(jié)果求出兩垂球線的坐標(biāo)，、，并計(jì)算出A、B連線的坐標(biāo)方位角和長度 (3.1) (3.2)因地下定向水平的導(dǎo)線構(gòu)成無定向?qū)Ь€，為解算出地下個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，假設(shè)A為假定坐標(biāo)系的原點(diǎn)，A1邊位假定坐標(biāo)縱軸軸方向，由此可計(jì)算出地下各點(diǎn) 在假定坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，并求出A、B連線在假定坐標(biāo)系中的坐標(biāo)方位角及長度，即= (3.3) (3.4) (3.5)式中H豎井深度R地球的平均

18、曲率半徑。應(yīng)小于地面和地下連接測量中誤差的2倍。則=依此可重要計(jì)算出地下各點(diǎn)的坐標(biāo)，由于測量誤差的影響，地下求出的B點(diǎn)坐標(biāo)與地面測出的B點(diǎn)坐標(biāo)存有差值。如果其相對閉合差符合測量所要求的精度時(shí)，可進(jìn)行分配，因地面連接導(dǎo)線精度較高，可將坐標(biāo)增量閉合差按邊長或坐標(biāo)增量成比例反號(hào)分配給地下導(dǎo)線各坐標(biāo)增量上。最后計(jì)算出地下各點(diǎn)的坐標(biāo)。風(fēng)井聯(lián)系測量，我們采用了一井定向的方法。具體方法類似兩井定向方法，不同之處在與一井定向采用一井內(nèi)投入鋼絲。（4）地面及井下高程控制測量方案：井下高程控制分為級和級控制， 級控制是為了建立井下高程測量的首級控制，其精度較高，基本上能滿足貫通工程在高程方面的精度要求，級水準(zhǔn)測量

19、的精度較低，作為級水準(zhǔn)點(diǎn)的加密控制，主要是為了滿足礦井生產(chǎn)的需要。操作方法：利用全站儀進(jìn)行四等測三角高程進(jìn)行。施測前必須對所使用的儀器進(jìn)行檢校，檢校完后將儀器架在測站上，中絲法對向觀測三測回。井下高程測量使用的儀器、工具與地面高程測量基本一樣, 測量等級:五等電磁波測距三角高程。（5）井下導(dǎo)線高程測量方案：因?yàn)閎1L25屬于斜巷，所以我們采用三角高程測量，因?yàn)長25L1屬于平巷，所以我們采用傳統(tǒng)水準(zhǔn)測量。（6）導(dǎo)入高程方案：為使地面與地下建立統(tǒng)一的高程系統(tǒng)，應(yīng)通過斜井、平硐或豎井將地面高程傳遞到地下巷道中，該測量工作稱為高程聯(lián)系測量（也可稱為導(dǎo)入高程）。因?yàn)槭橇⒕晕覀儾庞玫氖情L鋼尺法導(dǎo)入

20、高程。具體方法如下：將經(jīng)過檢定的鋼尺掛上重錘（其重力應(yīng)等于鋼尺檢定時(shí)的拉力），自由懸掛在井中。分別在地面與井下安置水準(zhǔn)儀，首先在A、B點(diǎn)水準(zhǔn)尺上讀取讀數(shù)a、b，然后在鋼尺上讀數(shù)m、n（注意，為了防止鋼絲上下彈動(dòng)產(chǎn)生讀數(shù)誤差，地面與地下應(yīng)同時(shí)在鋼尺上讀數(shù)），同時(shí)測定地面、地下的溫度和。由此可求得B點(diǎn)高程: (3.6) 式中為鋼尺改正數(shù)總和(包括尺長改正、溫度改正、自重伸長改正)。其中鋼尺溫度改正計(jì)算時(shí)，應(yīng)采用井上下實(shí)測溫度的平均值。鋼尺自重伸長改正計(jì)算公式為： (3.7) 式中鋼尺長度，=m-n鋼尺懸掛點(diǎn)至重錘端點(diǎn)間長度，即自由懸掛部分的長度；鋼尺的密度，r=7.8g/E鋼尺的彈性模量，一般取為

21、kg/當(dāng)鋼尺懸掛重量與鋼尺檢定時(shí)的拉力不相同的話，還應(yīng)加入拉力改正。3.2 貫通誤差預(yù)計(jì)因?yàn)槲覀儨y量采用的是GTS-102N全站儀進(jìn)行測量，它的測角中誤差為2，測距精度為±（2mm+2ppm×D）m.s.e.（1） 貫通相遇點(diǎn)K在水平重要方向x上的誤差預(yù)計(jì)：地面光電測距導(dǎo)線的測角和測邊誤差引起K在x軸上的誤差預(yù)計(jì)：根據(jù)該礦300條導(dǎo)線4個(gè)測回的實(shí)測資料分析：取測角中誤差=測角誤差的影響：Mxß上=±×=±×6161=0.149m因?yàn)檫M(jìn)行的是兩次獨(dú)立測量所以測角誤差的影響Mxß平上=0.105m測邊誤差的影響 地面量

22、邊誤差：按導(dǎo)線平均邊長500m，按我們使用的GTS-102N全站儀的測距標(biāo)稱精度取=0.002+2××500=±3mm具體的導(dǎo)線與X軸之間的角列表如下:為了避免圖紙的混亂，我們沒有在圖上進(jìn)行標(biāo)出，我們在下表列出：表3-3 導(dǎo)線與X軸之間的夾角以及余弦值編號(hào)160°0914-0.940180°0000-1195°2601-0.964150°0926-0.866197°4522-0.952162°2345-0.954102°5147-0.22596°0107-0.105100°4

23、704-0.18781°1103-0.15696°0918-0.10564°33350.431335°52270.914 由上表可計(jì)算出：量邊誤差引起的K點(diǎn)在x方向上的誤差大小為：=±=0.008m因?yàn)檫M(jìn)行的是兩次獨(dú)立測量，所以=0.006m定向誤差引起K點(diǎn)在x軸上的誤差預(yù)計(jì)：主副井兩井獨(dú)立兩次定向平均值的誤差所引起的K點(diǎn)的誤差井下導(dǎo)線測量誤差引起K點(diǎn)在x軸上的誤差（角度獨(dú)立測量兩次） mß下井下導(dǎo)線測角中誤差，我們這里取7測角誤差：= =0.222m量邊誤差的影響： 按導(dǎo)線平均邊長200m，根據(jù)儀器的標(biāo)稱精度ml下=0.002+2&

24、#215;10-6D=±2.4mm。M´xl下=0.008m因?yàn)檫M(jìn)行的是兩次獨(dú)立測量所以算術(shù)平均值的中誤差為： M´xl下= =0.006m各項(xiàng)誤差引起K點(diǎn)在x軸上的總中誤差預(yù)計(jì)公式MxK=±=±0.247m貫通在水平重要方向x上的預(yù)計(jì)誤差（取2倍的中誤差）m（2） 測量誤差引起貫通相遇點(diǎn)K在高程上的誤差預(yù)計(jì)公式按規(guī)程限差反算四等水準(zhǔn)測量每1km的高差中誤差=±7mm地面水準(zhǔn)測量誤差引起的K點(diǎn)高程誤差。即導(dǎo)入高程引起的K點(diǎn)高程誤差。即井下三角高程測量引起的K點(diǎn)高程誤差m貫通在高程上的中誤差（以上各項(xiàng)高程測量均獨(dú)立進(jìn)行兩次）=0.063

25、m貫通在高程上的誤差預(yù)計(jì)。即（4）高程測量的誤差主要來源于三角高程測量誤差和高程導(dǎo)入所造成的，三角高程測量誤差主要靠細(xì)心，比如用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)時(shí)要瞄準(zhǔn)中心,水準(zhǔn)管的氣泡要居中,在巷道中測量時(shí)鏡站的照明要好。而高程導(dǎo)入誤差的主要來源有： 氣流對垂球線和垂球線的作用 滴水對垂球線的影響 鋼尺的彈性作用 垂球線的擺動(dòng)面和標(biāo)尺面不平行 垂球線的附生擺動(dòng)3.3減小誤差措施為了減小誤差，我們采取了以下措施：（1）盡量增大兩垂球線間的距離，并選擇合理的垂球線位置。例如使兩垂球線連線方向盡量與氣流方向一致。這樣盡管沿氣流方向的垂球線傾斜可能較大，但是最危險(xiǎn)的方向（即垂直于兩垂球線連線方向）上的傾斜卻不大，因而可以

26、減少投向誤差。（2）適當(dāng)加大垂球重量，這樣可以減小晃動(dòng)。（3）擺動(dòng)觀測時(shí)，垂球線擺動(dòng)的方向應(yīng)盡量與標(biāo)尺平行，并適當(dāng)增大擺幅，但不宜超過100mm。根據(jù)相關(guān)規(guī)程，要求貫通在水平方向上的誤差小于0.5m，在高程方向上的誤差小于0.2m，所以第一套預(yù)計(jì)方案滿足要求，但是精度較差。4 第二貫通方案4.1 貫通測量方法4.1.1 平面控制測量方案：（1）施測方法：采用GPS進(jìn)行平面控制。下面我們就介紹一下用GPS機(jī)型控制的特點(diǎn)：GPS測量的特點(diǎn)是對點(diǎn)間的邊長沒有限制，也不要求兩點(diǎn)間通視，而且點(diǎn)位精度均勻。它與常規(guī)方法相比，具有很大的優(yōu)越性和靈活性，適合各種地下工程的地面控制測量，尤其適合山嶺地區(qū)大型隧道

27、和跨河，跨海隧道的地面控制測量。（2）網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)滿足一定的精度要求合理地確定施測精度標(biāo)準(zhǔn)，既能保證當(dāng)前工程的需要，又留有適當(dāng)?shù)挠嗟?，同時(shí)考慮今后其他工程的可能需要，以便節(jié)省人力、物力，提案高工作效益，加快施測進(jìn)度。（3）遵循統(tǒng)一的測量規(guī)范、按等級標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和作業(yè)GPS測量定位速度快、相對定位精度高、工作時(shí)間短、效益好，是現(xiàn)代的測量方法，必須遵循統(tǒng)一的測量規(guī)范，按等級標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和作業(yè)。國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范中，GPS按其精度劃分為六個(gè)等級，見下表表4-1 GPS測量等級劃分級別固定誤差/mm比例誤差系數(shù) A A30.01 A50.1 B81 C105 D1010 E102

28、0工程控制網(wǎng)一般屬D級或E級，相當(dāng)于國家三等網(wǎng)和四等網(wǎng)。GPS網(wǎng)布設(shè)時(shí)，除了聯(lián)測測區(qū)內(nèi)高級GPS點(diǎn)外，不必按常規(guī)測量方式逐級布網(wǎng)，可根據(jù)實(shí)際需要，采用相應(yīng)的等級規(guī)定一次完成全網(wǎng)的布點(diǎn)和施測。當(dāng)測區(qū)內(nèi)無高級GPS點(diǎn)時(shí)，可與測區(qū)內(nèi)或附近的國家大地控制點(diǎn)連測。(4)網(wǎng)形設(shè)計(jì)GPS網(wǎng)形設(shè)計(jì)是施測方案的基礎(chǔ)，它側(cè)重考慮如何檢核GPS數(shù)據(jù)質(zhì)量和保證點(diǎn)位精度。為了檢核GPS數(shù)據(jù)質(zhì)量，GPS網(wǎng)應(yīng)當(dāng)構(gòu)成閉合環(huán)狀。閉合環(huán)有同步環(huán)和異步環(huán)之分。兩臺(tái)接收機(jī)同時(shí)觀測相同的衛(wèi)星，所得同步觀測資料可以解算出兩站之間的一條基線響亮，將不同時(shí)段觀測的各基線構(gòu)成的閉合環(huán)叫做異步環(huán)。3臺(tái)接收機(jī)同時(shí)觀測相同的衛(wèi)星，所得的同步觀測資料

29、解算出3個(gè)基線響亮構(gòu)成三角形同步環(huán)路，其中只有兩條是獨(dú)立的，一般用K臺(tái)接收機(jī)同步觀測時(shí)，可解算出k(k-1)/2條基線響亮，其中只有k-1條是獨(dú)立的。同樣，由若干條獨(dú)立基線構(gòu)成的閉合環(huán)也叫異步環(huán)。同步環(huán)中由各基線向量構(gòu)成的坐標(biāo)閉合差之和等于零，否則基線解算結(jié)果有粗差。測量中通常用增加多條觀測或附加條件的方法，采用最小二乘法進(jìn)行平差，以提高點(diǎn)位的精度并增加其可靠性。由獨(dú)立基線構(gòu)成的閉合環(huán)或增加觀測的時(shí)段數(shù)都可產(chǎn)生多余觀測。多余觀測數(shù)的計(jì)算是由獨(dú)立基線數(shù)減去待定點(diǎn)數(shù)。設(shè)計(jì)中總的觀測點(diǎn)為m，用k臺(tái)接收機(jī)，在各點(diǎn)做n次觀測，則同步觀測的次數(shù)s=mn/k,獨(dú)立基線向量數(shù)b=(k-1)s=(k-1)mn/

30、k.布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)應(yīng)當(dāng)由異步閉合構(gòu)成區(qū)域性的子環(huán)路，然后由若干子環(huán)路在構(gòu)成覆蓋整個(gè)測區(qū)閉合的網(wǎng)環(huán)路。每個(gè)子環(huán)路可以作為施測方案分期觀測的依據(jù)。每個(gè)子環(huán)路觀測結(jié)束后，便可及時(shí)評定GPS數(shù)據(jù)質(zhì)量。在GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行時(shí)段設(shè)計(jì)。時(shí)段越長，越有可能選取圖形強(qiáng)度較好的星組的觀測數(shù)據(jù)。由于衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)和測站隨地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星相對測站的幾何圖形在不斷變化，星組中衛(wèi)星更替造成時(shí)段的自然分段，每一個(gè)時(shí)段稱為一個(gè)子時(shí)段。為了使觀測能處于最佳時(shí)段，在技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，可更具測站的概略坐標(biāo)及衛(wèi)星星歷作外推預(yù)報(bào)，計(jì)算出觀測時(shí)一天的圖形強(qiáng)度因子，找出間隙區(qū)，選擇最佳觀測時(shí)段。在GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能多與高級GPS控制點(diǎn)或國

31、家測設(shè)的三角點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行連測，以便提供數(shù)據(jù)處理的基準(zhǔn)值和成果測量的外部檢核。4.1.2 地下控制測量方案 地下控制方案我們選擇使用導(dǎo)線網(wǎng)作為井下平面測量控制，地下導(dǎo)線測量的作用是以必要的精度建立地下的控制系統(tǒng)，并依據(jù)該控制系統(tǒng)可以放樣出隧道（或巷道）的掘 進(jìn)方向。與地面導(dǎo)線測量相比，地下工程中的地下導(dǎo)線測量具有以下特點(diǎn)：1.由于受巷道的限制，其形狀通常形成延伸狀。地下導(dǎo)線不能一次布設(shè)完成，而是隨著巷道的開挖而助教向前延伸。2.導(dǎo)線點(diǎn)有時(shí)設(shè)于巷道頂板，需采用點(diǎn)下對中。3.的開挖，先敷設(shè)邊長較短、精度較低的施工導(dǎo)線，指示巷道的掘進(jìn)，而后敷設(shè)高等級導(dǎo)線對低等級導(dǎo)線進(jìn)行檢查校正。 4.地下工作環(huán)境較

32、差，對導(dǎo)線測量干擾較大。施測方法:采用與方案一相同的方法，即智能設(shè)立導(dǎo)線或?qū)Ь€網(wǎng)作為井下平面測量控制。所以，井下平面控制測量實(shí)際上就是導(dǎo)線測量。4.1.3 礦井聯(lián)系測量方案聯(lián)系測量：通過平硐、斜井以及立井將地面的平面坐標(biāo)系統(tǒng)及高程系統(tǒng)傳遞到地下，使地面與地下建立統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)，該項(xiàng)工作稱為聯(lián)系測量。聯(lián)系測量工作的必要性在與：保證地下工程按照設(shè)計(jì)圖紙正確施工，確保巷道的貫通。確定地下工程與地面建筑物、鐵路、河湖等之間的相對位置關(guān)系，保證采礦工程安全生產(chǎn)，同時(shí)及早采取預(yù)防措施，使地面建筑物、鐵路免遭重大破壞。立井平面測量的任務(wù)是確定地下導(dǎo)線起算邊的坐標(biāo)方位角和地下導(dǎo)線起算點(diǎn)的平面坐標(biāo)。高程聯(lián)系測量

33、的任務(wù)是評定地下高程基點(diǎn)的高程。其中測定地下導(dǎo)線起算邊的坐標(biāo)方位角是很重要的環(huán)節(jié)，而且它對導(dǎo)線終點(diǎn)位置的影響是很大的。我們通常將立井平面聯(lián)系測量簡稱為立井定向。方法二與方法一基本相同，但是在方案二中定向我們加測了陀螺邊。在井下我們總共加了、四條陀螺邊。陀螺經(jīng)緯儀是一種將陀螺儀和經(jīng)緯儀解和結(jié)合在一起的儀器。它利用陀螺儀本身的物力特性及地球自轉(zhuǎn)的影響，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋找真北方向，從而測定地面和地下工程中任意測站的大地方位角。在地理南北緯度不大于75度的范圍內(nèi)，它可以不受時(shí)間和環(huán)境等條件限制，實(shí)現(xiàn)快速定向。陀螺經(jīng)緯儀的一次測定作業(yè)過程如下：在地面已知邊上測定儀器常數(shù)以及待定邊上測定陀螺方位角需進(jìn)行多次，而

34、每次的作業(yè)過程是相同的。該作業(yè)過程稱為陀螺方位角的一次測定。其作業(yè)步驟如下：在測站上整平對中陀螺經(jīng)緯儀，以一個(gè)測回測定待定邊或已知邊的方向值，然后將儀器大致對正北方。粗略定向（測定近似北方向）。鎖緊靈敏部，啟動(dòng)陀螺馬達(dá)，待達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后，下放陀螺靈敏部，用粗略定向的方法測定近似北方向。完畢后制動(dòng)陀螺并托起鎖緊，將望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸轉(zhuǎn)到近似北方向位置，固定照準(zhǔn)部。測前懸?guī)Я阄挥^測。打開陀螺照明，下放陀螺靈敏部，進(jìn)行側(cè)前懸?guī)Я阄挥^測，同時(shí)用秒表記錄自擺周期T。零位觀測完畢，托起并鎖緊靈敏部。精密定向（精密測定陀螺北）。采用有扭觀測方法（如逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法等）或無扭觀測方法（如中天法、時(shí)差法、擺幅法等）精密測定已

35、知邊或待定邊的陀螺方位角。測后懸?guī)Я阄挥^測。以一個(gè)測回測定待定邊或已知邊的方向值，測前測后2次觀測的方向值的互差和級經(jīng)緯儀分別不得超過10和25。取測前測后觀測值的平均值作為測線方向值。陀螺儀懸?guī)Я阄挥^測當(dāng)陀螺馬達(dá)不轉(zhuǎn)動(dòng)并且靈敏部下放時(shí)，陀螺靈敏部受懸掛帶和導(dǎo)流絲的扭力作用而產(chǎn)生擺動(dòng)的平衡位置應(yīng)與目鏡分劃板的零刻劃線重合，該位置稱為懸?guī)Я阄唬ㄒ卜Q無扭位置）。如果擺動(dòng)的平衡位置與目鏡分劃板的零刻劃線不重合，則用“零”線來跟蹤靈敏部時(shí)，懸掛帶上的扭矩不完全等于零，會(huì)使靈敏部的擺動(dòng)中心發(fā)生偏移，將使測定的螺旋北方向帶有誤差。所以，在螺旋儀開始工作之前和結(jié)束后，均要進(jìn)行懸?guī)Я阄挥^測。測定懸?guī)Я阄粫r(shí)，應(yīng)

36、將經(jīng)緯儀整平并固定照準(zhǔn)部，然后下陀螺靈敏部并從讀數(shù)目鏡中觀測靈敏部的擺動(dòng)（當(dāng)陀螺儀較長時(shí)間末運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，測定零位之前，應(yīng)將馬達(dá)開動(dòng)幾分鐘預(yù)熱，然后切斷電源，待馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)后再放下靈敏部），在分劃板上連續(xù)讀3個(gè)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)讀數(shù)、（以格計(jì)），估讀到0.1格。按下式計(jì)算零位如懸?guī)Я阄怀^0.5格就要進(jìn)行校正，如陀螺定向時(shí)測前測后所得的零位變化超過0.3格時(shí)，應(yīng)按公式加入零位改正數(shù)。4.1.4 地面及井下高程控制測量方案施測方法：方案二采取的是與方案一相同的測量方法。4.1.5 導(dǎo)入高程方案 我們這里仍然采用長鋼尺法導(dǎo)入高程，方法同方案一，在此不作贅述。4.2 貫通誤差預(yù)計(jì)4.2.1地面采用GPS布網(wǎng)時(shí)的貫通誤

37、差在將GPS用于兩井間巷道貫通測量時(shí)，可選用E級網(wǎng)或D級網(wǎng)精度來測設(shè)兩井井口附近的近井點(diǎn)，而且兩井近井點(diǎn)之間應(yīng)盡量通視，如圖紙所示，南梁、D為兩井的近井點(diǎn)，K點(diǎn)為貫通相遇點(diǎn)，這時(shí)由于地面GPS測量誤差所引起的K點(diǎn)在x軸方向上的貫通誤差可按下列公式估算3式中近井點(diǎn)K和D之間的邊長中誤差，按計(jì)算a 固定誤差，對于D級及E級GPS網(wǎng)，a10mm；b 比例誤差系數(shù)，D級GPS網(wǎng)，b10×；E級GPS網(wǎng)，b20；兩近井點(diǎn)連線與貫通重要方向X軸之間的夾角。按上面的式子在圖中確定相應(yīng)的參數(shù)則有：我們采用的GPS是天寶5700，所以其中的a=0.003m，b=0.5×m所以=±=

38、±0.004m=±0.004×0.629=±0.003m4.2.2 地下控制方案我們加測了三條陀螺邊,b2b3、L28L27、L4L3、L1A三條陀螺邊，其中b1b 3為支導(dǎo)線，而剩下L28L27、L4L3之間構(gòu)成方向附合導(dǎo)線，L4L3、L1A構(gòu)成方向附合導(dǎo)線我們將b1b3這條陀螺邊稱為S1，依次為S2、S3、S4。對于S2和S3之間的導(dǎo)線點(diǎn)，我們先將坐標(biāo)原點(diǎn)移到導(dǎo)線的平均坐標(biāo)點(diǎn)上，也就是導(dǎo)線的重心上，我們先將之間的導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)列表如下：表4-1各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)編號(hào) XYL2885234.6717104744.2799L2785408.3690104744

39、.5032L2685528.2937104744.2544L2585735.5297104744.8805L2485983.1400104744.7425L2386151.6635104744.4385L2286303.2680104744.4385L2186439.2884104744.7911 表4-2各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)編號(hào) XYL2086539.7015104744.5000L1986539.7015104453.1803L1886539.7015104163.1313L1786539.7015103871.1704L1686539.7015103579.9484L1586539.70121

40、03288.0201L1486539.7015102996.4667L1386539.7015102705.2952 表4-3各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)編號(hào) XYL1286539.7015102414.1460L1186539.7903102123.3913L1086539.7903101831.5142L0986539.7903101539.6218L0886828.3617101539.7370L0787116.4723101539.7625L0687298.7672101539.4116L0587522.4548101539.4477L0487660.6201101540.0988L0387792.

41、3356101539.7391由上表得出： =然后再圖上找出這個(gè)點(diǎn)，然后將坐標(biāo)原點(diǎn)平移到這個(gè)點(diǎn)。過這個(gè)點(diǎn)做出新的坐標(biāo)軸稱為，然后在圖中作出從L28、L27L3到新軸的垂線（如圖紙所示）對于S3和S4之間也如以上操作：表4-4各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)編號(hào) XYL387792.3356101539.8016L287938.5277101539.7370L187939.3467101571.9529L087932.8738101591.2535LC87936.4519101640.6298LB87960.0608101650.0000A88000.0000101650.0000由上表得：=87928.510=

42、101597.600找出相應(yīng)的坐標(biāo)，然后過此點(diǎn)做出新的軸，如圖紙所示：則mß下井下導(dǎo)線測角中誤差，我們這里取7（1）貫通相遇點(diǎn)K在水平重要x方向上的誤差預(yù)計(jì)測角誤差：= =0.163m測邊誤差：量邊誤差的影響： 按導(dǎo)線平均邊長200m，根據(jù)儀器的標(biāo)稱精度ml下=0.002+2×10-6D=±2.4mm。M´xl下=0.008m因?yàn)檫M(jìn)行的是兩次獨(dú)立測量所以算術(shù)平均值的中誤差為： M´xl下= =0.006m定向誤差引起K點(diǎn)在x軸上的誤差預(yù)計(jì)公式 :兩井定向一次定向中誤差=16261.8255=0.020m各項(xiàng)誤差引起K點(diǎn)在x軸上的總中誤差預(yù)計(jì)公式

43、MxK=±0.164m貫通在水平重要方向x上的預(yù)計(jì)誤差（取2倍的中誤差）m（3） 測量誤差引起貫通相遇點(diǎn)K在高程上的誤差預(yù)計(jì)公式因?yàn)樵诰潞途细叱滩捎玫姆椒ê头桨敢幌嗤敲凑`差預(yù)計(jì)應(yīng)與方案一相同，如下：地面水準(zhǔn)測量誤差引起的K點(diǎn)高程誤差。即導(dǎo)入高程引起的K點(diǎn)高程誤差。即井下三角高程測量引起的K點(diǎn)高程誤差m井下水準(zhǔn)測量引起的K點(diǎn)高程誤差貫通在高程上的中誤差（以上各項(xiàng)高程測量均獨(dú)立進(jìn)行兩次）=0.043m貫通在高程上的誤差預(yù)計(jì)。即5 最優(yōu)方案的選擇經(jīng)過上述兩套方案的討論，發(fā)現(xiàn)兩套方案在精度上都滿足需要。但是在下面幾點(diǎn)上B方案明顯優(yōu)于A方案：5.1 在平面控制方面平面控制的精度對于全站

44、儀導(dǎo)線做控制，有很多缺點(diǎn)，首先，測站間必須通視，用人多，測量周期長，且受時(shí)間、其后、地形等因素限制，而且用人多所以費(fèi)用也比較高，相對于全站儀來說，現(xiàn)在流行的GPS精度定位高，可以更加準(zhǔn)確的測量出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，而且觀測時(shí)間短，測站間無需通視，可提供三維坐標(biāo)，且不受時(shí)間、其后、地形等因素的影響。工程預(yù)算 控制測量時(shí)各類工程建設(shè)過程中重要的基礎(chǔ)技術(shù)工作，傳統(tǒng)的大地控制測量方法包括閉合導(dǎo)線、三角網(wǎng)鎖、雙導(dǎo)線、主副導(dǎo)線、支導(dǎo)線、導(dǎo)線加三角網(wǎng)鎖等。高程測量采用水準(zhǔn)測量和三角高程測量，多采用三角高程測量。這些傳統(tǒng)測量方法的外業(yè)測量時(shí)間長、需要投入人力較多且效率低下，而且費(fèi)用較高，精度較低。5.2 在井下控制方

45、面測量精度：方案一采用的是7導(dǎo)線網(wǎng)來做的控制，控制精度滿足精度需要，在水平方向的貫通誤差是0.466m，在高程上的貫通誤差是0.126m，滿足規(guī)程規(guī)定的在水平方向的貫通誤差小于0.5m，在高程上的貫通誤差小于0.2m的精度要求，方案二采用的是15導(dǎo)線加測陀螺邊的方法，在水平方向的貫通誤差是0.328m，在高程上由于和方案一采用相同的方法，所以在高程上的貫通誤差也是0.126m，在方案二中我們加測了S1、S2、S3、S4四條陀螺邊，由于陀螺邊的加測，使我們的貫通精度大大的提高9。測回?cái)?shù)在第一套方案中，由于我們只是采用的7導(dǎo)線網(wǎng)作為井下貫通的控制網(wǎng)，所以我們需要多測幾個(gè)測回才能保證測量的精度，而方