《矿井联系测量》PPT课件.ppt

煤矿矿井测量,主讲人：孔祥波QQ:635788255 四川矿山安全技术培训中心,教学对象： 四川省内小煤矿的地测技术人员或拟任地测技术人员。,教学内容： 一、矿井联系测量 4学时 1.近井点和井口水准基点的测设 2.一井定向 3.导入高程 二、井下平面测量 4学时 1.井下经纬仪导线外业 2.井下经纬仪导线内业 3.罗盘仪测量 三、井下高程测量 4学时 1.井下水准测量 2.井下高程测量 四、巷道及回采工作面测量 4学时 1.井下巷道中、腰线的标定 2.巷道掘进验收及采区测量,教学目的： 通过培训，使学员能掌握水准仪、经纬仪的原理及使用方法，并能够熟练的在实际中对各种巷道的中、腰线的施放工作；同时，能绘制采掘工程平面图、巷道平面图、剖面图、地形图、井上下对照图及煤层底板等高线图、工业广场平面图等图纸；能够进行一些较为简单的贯通测量及方案设计；能进行一些常用的测量误差数据处理。,教学重点和难点： 是通过学习后怎样尽快的掌握从理论到实践的过程，特别是在矿井测量的中，应付各种复杂情况下的测量工作，更要重点掌握的是定向和贯通过程中的外业测量和数据的内业处理；其次，是井下中、腰线的测设和标定以及巷道验收和采区测量。,智利矿难给我们的启示 智利救援公式， 75%的科学，25%的奇迹。 当2010年8月5日智利发生矿井坍塌后，当局曾预计要花四个月才能够救出矿工。不过，才经过数周的钻挖，救援人员就在上周六成功打通长达2000（600m）英尺的救援隧道。 40岁的哈特受访时说：“我实在无法形容现在的心情。这真的是很令人惊奇的事。我们奋斗了那么久，终于到达了井底深处。现在我们终于可以救出那些矿工了这是我做过的最重要的事。”,第一章 矿井联系测量 概述 联系测量：将矿区地面上的平面坐标系统和高程系统传递到井下的测量。 分为：平面联系测量、高程联系测量 目的：就是使地面和井下测量采用同一坐标系统。,重要性 1.建立矿区地面和井下（露天坑）测量控制系统，为煤矿各项测量工作提供起算数据；确定地面与井下之间的相对位置关系。 2.防止井下开采而引起的岩层与地表移动，造成重大事故。参与“三下”（铁路下、水体下和建筑物下）采煤和塌陷区综合治理以及土地征用和村庄搬迁的方案设计和实施； 3.需要确定相邻矿井的各巷道及采空区间的相互位置关系，正确划定隔离煤柱。 4.为解决重大的工程问题，如贯通及由地面向井下指定地点开凿小井等，都需要有一个统一的井上下坐标系统。,5、利用测绘资料，解决煤矿生产、建设和改造中提出的各种测绘问题，并为煤矿灾害的预防、救护提供有关的测绘资料； 6、定期进行矿井“三量”（开拓煤量、准备煤量和回采煤量）的统计分析；正确反映煤矿采掘（剥）关系现状。按生产矿井储量管理规程的要求；对煤矿各级储量动态及损失量进行统计和管理工作，对煤炭资源的合理开采进行业务监督； 7、参与本矿区（矿）月度、季度、年度生产计划和长远发展规划的编制工作。,煤矿测量规程（2010）第5条规定： 一个矿区应采用统一的坐标和高程系统。为了便于成果、成图的相互利用，应尽可能采用国家3带高斯平面坐标系统。在特殊情况下，可采用任意中央子午线或矿区平均高程面的矿区坐标系统。 矿区面积小于50平方公里且无发展可能时，可采用独立坐标系统。 矿区高程尽可能采用1985国家高程基准，当无此条件时，方可采用假定高程系统。,一、联系测量的任务 1.确定井下经纬仪导线起算边的坐标方位角； 2.确定井下经纬仪导线起算点的平面坐标x和 y； 3.确定井下水准基点的高程H； 二、矿井定向的种类 分为:1.几何定向：平硐或斜井的几何定向；通过一井或两井的几何定向。 2.物理定向：有精密磁性仪器和陀螺经纬仪定向。,1.定向误差对井下导线的影响 通过立井传递坐标和方向时，主要的、起决定性作用的影响因素，是能否精确地确定井下导线起始边的方位角； 因此，我们在进行平面联系测量时，要尽可能减小方位角的传递误差，以方位角的传递为主，这也是矿井平面测量又称为定向的原因。,2.矿井几何定向的主要精度要求 煤矿测量规程45条规定： 采用几何定向测量的方法时，从近井点推算的两次独立定向结果的互差，对两井和一井定向测量分别不得超过1“和2“ ； 当一井定向测量的外界条件较差时，在满足采矿工程要求的的前提下，互差可放宽至3“。 井田一翼长度小于300m的小矿井，两次独立定向结果的互差可适当放宽，但不得超过10。,第一节近井点和井口水准基点的测设 一、近井点和井口水准基点的要求 1.尽可能的埋设在便于观测、保存和不受开采影响的地点。 2.每个井口附近应设置一个近点和两个水准基点。 3.近井点至井口的连测导线边数应不超过三个。,4.多井口矿井的近井点应统一合理布置，尽量使相邻井口的近井点构成导线网中的一个边，或力求间隔的边数最少。 5.在点的周围宜设置保护桩和栅栏或刺网，在标石上方宜堆放高度不小于0.5m的碎石。 6.在近井点及与近井点直接构成导线网边的点上，宜用角钢或废钻杆等材料建造永久觇标。,规程规定的联系测量的主要精度要求,联系测量的主要限差,规程中几何定向的限差，是根据当时制定规程时各矿的实际定向精度规定的。根据一些局矿的统计资料，求得两次独立定向平均值的中误差和两次独立定向的容许互差 实际定向精度与规程限差对比,二、近井点及井口水准点测量的精度要求 （一）近井点可在矿区三、四等三角网、测边网或边角网的基础上，用插网、插点、敷设经纬仪导线(钢尺量距或光电测距)或GPS定位等方法测设。 近井点的精度，对于测设它的起算点来说，其点位中误差不得超过7cm，后视边方位角中误差不得超过10。,（二）井口高程基点的高程精度应满足两相邻井口间进行主要巷道贯通的要求。由于两井口间进行主要巷道贯通时，在高程上的允许偏差 =0.2m，其中误差0.1m，一般要求两井口水准基点相对的高程中误差引起贯通点K在Z轴方向的偏差中误差应不超过0.03m。,所以井口高程基点的高程测量，应按四等水准测量的精度要求测设。在丘陵和山区难以布设水准路线时，可用三角高程测量方法测定，但应使高程中误差不超过3cm，对于不涉及两井间贯通问题的高程基点的高程精度不受此限。,（三）GPS测设近井点 1.近井点应埋设在视野开阔处，点周围不应有成片的障碍物； 2.离高压线路、变电站不得小于200m； 4.距强辐射的电台、电视台、微波站不小于400m； 5.避开对电磁波接收有强烈吸收和反射影响的金属和其它障碍物及大范围的水面等；,第二节 一井定向 在立井中悬挂钢丝垂线，由地面向井下传递平面坐标和方向的测量工作称为立井几何定向。 立井几何定向方法: 可把立井几何定向工作分为两部分： 由地面向定向水平投点(简称投点)； 在地面和定向水平上与垂球线连接(简称连接)。,一、一井定向方法 在一个井筒中挂两根钢丝，将 , , 传到井下 方法：连接三角形法，四边形法，瞄直法。 (一) 投点 在井筒内挂两根垂球线。,多重,单重,稳定:水桶内，静止不变，井深小，摆幅小,摆动:井深，风大，摆幅大，自由摆动,投点,投点误差：风流、滴水等影响，钢丝地面井下投影不重合，线量偏差 投向误差：由投点误差所引起的垂球线连线的方向误差,a,A,B,b,a,A,b,B,B,A,a,b,c,c,c,e,规程规定，两井两次独立定向之差小于2,则 一次定向中误差不大于42,投向误差小于30 当 c =2,3,4m时， =0.3,0.45,0.6mm,规程第54条 为了减小投点误差，投点和连接测量期间应停止风机运转，否则应采取隔离或降低风速的措施。在淋水大的井筒，应采取挡水措施。 规程第56条 投点用的钢丝应尽可能采用小直径的高强度钢丝。但必须保证足够的抗拉强度。 钢丝上悬挂重铊的重量应是钢丝极限抗拉强度的6070。 规程第57条 垂线下放后，必须检查重铊与桶壁、桶底之间及垂线与井壁，井筒设备之间育无接触之处。当确认无接触后，方可进行连接测量。 采用几何定向时，一井定向的两垂线间井上、下量得距离的互差，一般应不超过2mm。,1、单重稳定投点 单重稳定投点是假定垂球线在井筒内处于铅垂位置而静止不动。当井筒不深、滴水不大、井筒内气流缓慢、垂球线摆动很小、其摆幅一般不超过0.4mm时被采用。,2、投点所需主要设备： (1) 垂球：以对称砝码式的垂球为好，每个圆盘重量最好为10kg或20kg。当井深小于100m时，采用3050 kg的垂球，当超过100m时，则宜采用50100kg的垂 球； (2) 钢丝：应采用直径为0.52mm的高强度的优质碳素弹簧钢丝。钢丝上悬挂的重锤 重量应为钢丝极限强度的60%70%； (3) 手摇绞车：绞车各部件的强度应能承受三倍投点时的荷重，绞车应设有双闸；,(4) 导向滑轮：直径不得小于150mm，轮缘做成锐角形的绳槽以防止钢丝脱落，最好采用滚珠轴承； (5) 定点板：用铁片制成，定向时也可不用定点板； (6) 小垂球：在提放钢丝时用，其形状成圆柱形或普通垂球之形状均可； (7) 大水桶：用以稳定垂球线，一般可采用废汽油桶，水桶上应加盖。,3、钢丝下放及自由悬挂的检查 下放方法:缓慢下放，稳定，闸，挂大锤球，伸长量 自由悬挂检查: 信号圈法 比距法 直接检查,减小投点误差措施： 1）采用高强度小直径钢丝，适当加大配重； 2）减少钢丝绳的摆动； 3）测量时关闭或暂停通风机，以减少风流影响； 4）尽量增大两钢丝绳间的间距； ）采取防水措施减少滴水的影响；,(二) 连接 由于不能在垂球线 A 、B 点安设仪器，故选定井上下的连接点C与C，从而在井上下形成了以AB 为公用边的 ABC和AB C ，一般把这样的三角形称为连接三角形。当已知D点坐标及DE边的方位角和地面三角形各内角及边长时，便可按导线测量计算法，算出A、B在地面坐标系统中的坐标及其连线方位角。同样，已知A 、B的坐标及其连线的方位角和井下三角形各要素时，再测定连接角 ，就能计算出井下导线起始边DE的方位角及D点的坐标。,C,B,A,C,D,E,D,E,a,b,c,a,b,c,在选择井上下连接点 和 时，应满足下列要求： (1) 点 与 及 与 应彼此通视，且 和 的长度应尽量大于20m。当 边小于20m时，仪器必须对中三次； (2) 点 与 应尽可能地在 延长线上，使三角形的锐角 应小于2，这样便构成最有利的延伸三角形； (3) 点 和 应适当地靠近最近的垂球线，使 及 之值应尽量小一些。,1.外业： (1) 在连接点 上用测回法测量角度 和 。 (2) 丈量连接三角形的三个边长 、 、 及 。量边应用检验过的钢尺并施加比长时的拉力，记录测量时的温度。,在垂线稳定情况下，应用钢尺的不同起点丈量6次。估读导0.5mm。同一边各次观测值的互差不得大于2mm，取平均值作为丈量的结果。 在垂球摆动的情况下，应将钢尺沿所量三角形的各边方向固定，然后用摆动观测的方法，以求得边长。每次均须用上述方法测量两次，互差不得大于3mm，取其平均值作为丈量结果。 井上、下量得两垂球之间距离的互差，一般应不超过2mm。,2.内业 检查记录 (1)三角形的解算 当 及 时， (2)测量和计算正确性检核 ，平均分配于 ， 上 当 时，符合规程要求，分配,2mm,井上,4mm,井下,二 一井定向的工作组织 工作环节多，测量精度要求高，占用井筒的时间多，需很好的工作组织。 (1) 准备工作 选择连接方案，作出技术设计； 定向设备及用具的准备； 检查定向设备及检验仪器； 预先安装某些投点设备和将所需用具设备等送至定向井口和井下； 确定井上下的负责人，统一负责指挥和联络工作。 (2) 制定地面的工作内容及顺序。 (3) 制定定向水平上的工作内容及顺序。 。,(4) 定向时的安全措施 在定向过程中，应劝阻一切非定向工作人员在井筒附近停留； 提升容器应牢固停妥； 井盖必须结实可靠地盖好； 对定向钢丝必须事先仔细检查，放提纲丝时，应事先通知井下，只有当井下人员撤出井筒后才能开始； 垂球未到井底或地面时，井下人员均不得进入井筒；, 下放钢丝时应严格遵守均匀慢放等规定，切忌时快时慢和猛停，因为这样最易使钢丝折断； 应向参加定向工作的全体人员反复进行安全教育，以提高警惕。在地面工作的人员不得将任何东西掉入井内，在井盖工作的人员均应配带安全带； 定向时，地面井口自始至终不能离人，应有专人负责井上下联系。,(5) 定向后的技术总结 定向工作完成后，应认真总结经验，并写出技术总结，同技术设计书一起长期保存。 定向后的技术总结，首先应对技术设计书的执行情况作简要说明，指出在执行中遇到的问题、更改的部分及原因。其次编入下列内容： 定向测量的实际时间安排，实际参加定向的人员及分工； 地面连测导线的计算成果及精度； 定向的内业计算及精度评定； 定向测量的综合评述和结论。,第三节 导入高程测量,一、导入高程的的原理 高程联系测量的任务，就在于把地面的高程系统，经过平硐、斜井或立井传递到井下高程测量的起始点上。所以我们称之为导入高程。,但值得注意的是： （1）1985国家高程系统 （2）1956黄海高程系统 （3）地方高程系统。 注：水准原点：青岛市观象山 H0= 72.260m（85黄海系） = 72.289m（56黄海系）,导入高程的方法随开拓的方法不同而分为： 通过平硐导入高程； 通过斜井导入高程； 通过立井导入高程。,平硐导入高程：可以用一般井下几何水准测量来完成。其测量方法和精度与井下水准相同。 斜井导入高程：可以用一般三角高程测量来完成。其测量方法和精度与井下基本控制三角高程测量相同。 立井导入高程：就是如何来求得井上下两水准仪水平视线间的长度l。立井导入高程的方法有长钢尺导入高程、长钢丝导入高程和光电测距仪导入高程和光电测距仪导入高程。,图3-11 通过立井导入高程,则 因此通过立井导入高程的实质就是如何求得L的长度。,目前导入高程采用的方法有: 长钢尺导入高程； 短钢尺导入高程； 钢丝导入高程； 测距仪导入高程；,二、 长钢尺导入高程 目前在国内外使用的长钢尺有500m、800m、1000 m等几种。 钢尺通过井盖放入井下，挂上一个10kg左右垂球，以拉直钢尺，使之居于自由悬挂位置。 在地面及井下安平水准仪，分别在A、B两点水准尺上取读数a与b，然后将水准仪照准钢尺。当钢尺挂好后，井上、下同时取读数m和n。同时读数可避免钢尺移动所产生的误差。还应用点温计测定井上、下的温度t1、t2。,根据上述测量数据