贯通误差预计

设计与误差预计第一章贯通工程概况1.1测区概况为了扩大生产矿区需要在西庄矿风井和西庄斜井两井进行贯通。贯通路线为：西庄风井f回风上山f疏水巷f运输平巷石门f疏水巷f大巷f二水平皮带井f皮带坡车场f联络巷f一级强皮坡f西庄斜井。工程要求两端同时掘进最后在贯通点K进行贯通。如图所示贯通测量采用两个或多个相向或同向的掘进工作面分段掘进巷道，使其按设计要求在预定地点彼此结合，叫做巷道贯通。在煤矿开采过程中,贯通测量是矿井建设发展的重要一环。由于贯通测量工作涉及地面和井下,不但要为矿山生产建设服务,也要为安全生产提供信息,以供管理者做出安全生产决策。贯通测量的任何疏忽都会影响生产,甚至可能导致事故的发生。因此，贯通测量是一项非常重要的测量工作，测量人员所肩负的责任是十分重大的。如果因为贯通测量过程中发生错误而导致巷道未能正确贯通，或贯通后结合处的偏差值超限，都将影响巷道质量，甚至造成巷道报废，人员伤亡等严重后果，在经济和时间上给国家造成重大的损失。因此，要求测量人员一丝不苟，严肃认真对待贯通测量工作。贯通测量工作中一般应当遵循下列原则：要在确定测量方案和测量方法时，保证贯通所必须的精度，既不能因精度过低而使巷道不能正确贯通，也不能因盲目追求过高精度而增加测量工作量和成本。对所完成的每一步测量工作都应当有客观独立的检查校核，尤其要杜绝粗差。贯通测量工作的主要任务包括：根据贯通巷道的种类和允许偏差，选择合理的测量方案和测量方法。重要贯通工程，要进行贯通测量误差预计。根据选定的测量方案和测量方法进行各项测量工作的施测和计算，以求得贯通导线最终点的坐标和高程。各种测量和计算都必须有可靠的检核对贯通导线施测成果及定向精度进行必要的分析，并与误差估算时所采用的有关参数进行比较。若实测精度低于设计的要求，则应重测。根据求得的有关数据，计算贯通巷道的标定几何要素，并实地标定贯通巷道的中线和腰线根据掘进工作的需要，及时延长巷道的中线和腰线。定期进行检查测量和填图，并根据测量结果及时调整中线和腰线。巷道贯通后，应立即测量贯通实际偏差值，并将两边的导线连接起来，计算各项闭合差。还应对最后一段巷道的中腰线进行调整。重要贯通工程完成后，应对测量工作进行精度分析，作出技术总结。贯通允许偏差的确定井巷贯通一般分为一井内巷道贯通、两井之间的巷道贯通和立井贯通3种类型。凡是由一条导线起算边开始，能够敷设井下导线到达贯通巷道两端的，均属于一井内的巷道贯通。两井间的巷道贯通，是指在巷道贯通前不能由一条起算边向贯通巷道的两端敷设井下导线，而只能由两个井口，通过地面联测、联系测量，再布设井下导线到待贯通巷道两端的贯通。立井贯通主要包括从地面及井下开凿的立井贯通和延深立井时的贯通。贯通巷道接合处的偏差值，可能发生在3个方向上：(1)水平面内沿巷道中线方向上的长度偏差。水平面内垂直于巷道中线的左、右偏差Ax。竖直面内垂直于巷道腰线的上、下偏差Ah以上三种偏差中，第一种偏差只对贯通在距离上有影响，对巷道质量没有影响；后两种偏差Ax和Ah对于巷道质量有直接影响，所以又称为贯通重要方向的偏差。井巷贯通的允许偏差值，主要根据工程的需要，按井巷的种类、用途、施工方法及测量工作所能达到的精度确定。在一般情况下可以采用如下数值：平巷或斜巷贯通时，平巷或斜巷贯通式，中线间的允许偏差可采用0.3-0.5m，腰线间的允许偏差值可采用0.2m。

立井贯通时，全断面开凿井同时砌永久井壁，井筒中心间的允许偏差可采用0.1m，小断面开凿时，可采用0.5m。立井贯通全断面掘砌，并在破保护岩柱之前预安罐梁罐道时，井筒中心间允许偏差可采用0.015-0.03m。第二章贯通测量方案的选择2.1地面控制测量根据测区附近已有的国家控制点与近井点进行联测求出近井点的坐标和高程。近井船近井船集山北其中已有控制点坐标分别为北山X=4076454.937Y=518489.029H=229.321梁山顶X=4075869.642Y=518896.933H=330.057张村南X=4075942.832Y=517899.884H=230.057通过GPS控制网和水准联系测量计算出近井点A的坐标为近井点AX=4076519.389Y=517960.401H=225.230GPS测量的精度标准通常用网中相邻点之间的距离中误差表示，其形式为：b二±鮎a2+(b•d)2式中b——距离中误差，mm；a 固定误差，mm，b 比例误差系数，10-6；d——相邻点的距离，km。国家测绘局1992年制定的我国第一部“GPS测量规范”将GPS的测量精度分为A~E五级，见表2-5。表2-5 国家GPS控制网的主要技术要求等级最小距离/km距离精度指标a/mmb/x10-6A级100~200W5<0.1B级15〜250W8<1C级5〜40<10<5D级2-15<10<10E级1~10<10<20同步环坐标分量及环线全长相对闭合差的规定(1X10-6)等级限差类型E级坐标分量相对闭合差6.0环线全长相对闭合差10.0重复基线边检验重复基线的长度较差不宜超过下式的规定：ds<2-^20"式中：°■为E级GPS控制网规定的精度（按实际平均边长计算）独立环闭合差检验无论采用单基线模式或多基线模式解算基线，都应在整个GPS网中选取的独立基线构成独立环，各独立环的坐标分量闭合差和全长闭合差应符合下式的规定：平面高程控制测量采用四等水准测量（双面尺法）具体要求如下2.1.1观测方法三等水准测量采用中丝读数法进行往返测。当使用有光学测微器的水准仪和线条式因瓦水准标尺观测时，也可进行单程双转点观测。四等水准测量采用中丝读数法进行单程观测。支线必须往返测或单程双转点观测。2.1.2设置测站要求三、四等水准测量采用尺台作转点尺承。观测应在标尺分划线成像清晰稳定时进行，若成像欠佳，应酌情缩短视线长度。测站的视线长度、视线高度等按表1规定执行。表1等级视线长度前后视距差（m）每站的前后视距累积差（m）视线高度（m）仪器类型视距三等DS3<75<2.0<5.0三丝能读数DS1，DS05<100四等DS3<100<3.0<10.0三丝能读数DS1,DS05<150测站观测程序和方法1、三等水准测量每测站照准标尺分划顺序为：1）后视标尺黑面（基本分划）；2）前视标尺黑面（基本分划）；3）前视标尺红面（辅助分划）；4）后视标尺红面（辅助分划）。2、四等水准测量每测站照准标尺分划顺序为：1）后视标尺黑面（基本分划）；2）后视标尺红面（辅助分划）；3）前视标尺黑面（基本分划）；4）前视标尺红面（辅助分划）。一测站的操作程序：1）首先整置仪器竖轴至垂直位置（望远镜绕竖轴旋转时，水准气泡两端分离不大于1cm）；2）远镜对准后视尺黑面，用倾斜螺旋导水准气泡准确居中，按视距丝和中丝精确读定标尺读数（四等观测可不读上、下丝读数，直接读距离）；3）照准前视尺黑面，按2）款操作；4）照准前视尺红面，按2）款操作，此时只读中丝读数；5）照准后视尺红面，按4）款操作。使用单排分划的因瓦标尺观测时，对单排分划进行两次照准读数，代替基辅分划读数。自动安平水准仪的操作程序与气泡式水准仪相同。每测站观测前，首先将概略整平水准气泡导至中央，然后按规定顺序照准标尺进行读数。转镜水准仪的操作程序，应按规定顺序照准标尺，而将黑面和红面分划的观测分别在两个镜位（或摆位）进行。三、四等水准测量，采用单程双转点法观测时，在每一转点处，安置左右相距0.5m的两个尺台，相应于左右两条水准路线。每一测站按规定的方法和操作程序，首先完成右路线的观测，而后进行左路线的观测。间歇与检测1、观测间歇时，最好在水准点上结束。否则，应选择两个坚稳可靠、光滑突出、便于放置标尺的固定点，作为间歇点。间歇后，应进行检测，检测结果符合限差要求，即可由此起测。如无固定点可选择，则间歇前应对最后两测站的转点处打入带有帽钉的木桩作为间歇点。间歇后进行检测，比较任意两转点间歇前后所测高差，若符合限差要求，即可由此起测。否则，则须从前一水准点起测。2、检测成果应保留，但计算高差时不采用。读数位数与测站观测限差1、读数取位按表2规定执行。表2等级中丝读数法(mm)光学测微法(mm)视距丝中丝视距丝平分丝三等1110.1四等11112、测站观测限差按表3规定执行。表3等级观测方法基、辅分划(黑红面)读数的差(mm)基辅分划(黑红面)所测高差的差(mm)单程双转点法观测时，左右路线转点差(mm)检测间歇点高差的差(mm)三等中丝读数法2.03.03.0光学测微法1.01.51.5四等中丝读数法3.05.04.05.0测站观测误差超限，在本站发现后可立即重测，若迁站后才发现，则应从水准点或间歇点(须经检测符合限差)起始，重新观测。观测中应遵守的事项1、观测时，须用白色测伞遮蔽阳光；迁站时，应罩以白色仪器罩。2、对具有倾斜螺旋的水准仪，观测前应测出倾斜螺旋的置平零点，并作标记，随着气温变化，应随时调整零点位置。对于自动安平水准仪的圆水准器，观测前须严格置平。3、在连续各测站上安置水准仪的三脚架时，应使其中两脚架与水准路线的方向平行，而第三脚轮换置于路线方向的左侧与右侧。4、除路线转弯处外，每一测站上仪器与前后标尺的三个位置，应接近一条直线。5、 同一测站上观测时，一般不得两次调焦。仅当视线长度小于10m，且前后视距差小于lm时，可在观测前后标尺时调整焦距。6、 每一测段的往测和返测，其站数均应为偶数。由往测转向返测时，两支标尺须互换位置，并应重新整置仪器。7、 在高差甚大的地区，应尽可能使用因瓦水准尺按光学测微法实测。往返测高差不符值与环线闭合差的限差表4等级测段、路线往返测高差不符值(mm)测段、路线的左右路线高差不符值(mm)附合路线或环线闭合差(mm)检测已测测段咼差之差(mm)平原山区三等±n4K±s4k±12\[l±1571±20仮四等±20TF±iWk±20^L±25血±30>/R注：K——路线或测段的长度，km；L 附合路线（环线）长度，km；R——检测测段长度，km。山区指高程超过1000m或路线中最大高差超过400m的地区。1、 检测已测测段高差之差的限差，对单程或双程检测均适用。2、 水准环线由不同等级路线构成时，环线闭合差的限差，应按各等级路线长度分别计算，然后取其平方和的平方根为限差。2.2联系测量联系测量的目的是为了将地面的坐标、方位和高程传递到井下去，以确定井下导线起始边的方位角以及井下定向基点的平面坐标和高程。风井处拟采用一井定向进行联系测量，斜井则采用三角测量方法一井定向工作可分为投点和连接测量1．投点投点时，通常采用单重投点法（即在投点过程中，垂球的重量不变）。单重投点可分为两类：单重稳定投点和单重摆动投点。减少投点误差的主要措施：尽管增加两垂球线间的距离，并选择合理的垂球线位置。例如使两垂球线连线方向尽量与气流方向一致。这样尽管沿气流方向的垂球线偏斜可能较大，但垂直于两垂球线连线方向上的倾斜却不大，因而可以减少投向误差。尽量减少马头门处气流对垂球线的影响。定向时最好停止风机运转，以减少风速。采用小直径、高强度的钢丝，适量加大垂球重量，并将垂球浸入稳定液中。减少滴水对垂球线及垂球的影响，在淋水大的井筒，必须采用挡水措施，并在大水桶上加挡水盖。连接测量一般采用连接三角形法连接三角形法是在井上下井筒附近选定连接点C和C,A、B点为两垂球线点，从而在井上下形成了以AB为公用边的三角形ABC和三角形ABC'。称这两个三角形为连接三角形。连接三角形法的外业工作：图3-2 一井定向井上、下连接图1、外业（1）在连接点C上用测回法测量角度丫和申。当CD边小于20m时，在C点的水平角观测，仪器应对中三次，每次对中应将照准部或（基座）位置变换120度。具体施测方法和限差见表3-1表3-1施测方法及限差仪器级别水平角观测方法测回数测角中误差限差半测回归零差各测回互差重新对中测回间互差DJ2全圆方向观测法36〃12〃12〃60〃DJ6全圆方向观测法66〃30〃30〃72〃（2）丈量连接三角形的三个边长a（a，）、b（b‘）及。（c'）。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。在垂球线稳定的情况下，应用钢尺的不同起点丈量6次。读数估读到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。在垂球线摆动的情况下，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（至少连续读取六个读数），确定钢丝在钢尺上的稳定位置，以求得边长。每次均须用上述方法丈量两次，互差不得大于3mm，取其平均值作为丈量结果。井上、下量得两垂球线间距离互差，一般不超过2mm。如果连接点不是事先埋好而是临时选定时，那么还应在点D和D'处测量角度5和节，并且丈量CD和CD'。关于测角量边的方法及要求，地面与由近井点到连接点的导线测量相同，井下则按井下基本控制导线测量要求进行。地面连接时，测出5、甲和Y角，丈量DC边和延伸三角形的a、b、c边。井下连接时，测出屮、0和5'角，丈量延伸三角形的a'、b'边和C'D'边。之所以要测5和5'角，量DC和D'C'边长，是因为连接点C和C'是在连接测量时临时选定的。2、内业连接三角形法的内业包括解三角形和导线计算两部分。首先解算三角形，在图3-2中,角度丫和边a、b、c均为已知，在三角形ABC中可按正弦定理求出«和0角，即absma=—smy；sm0=—y

cc同样，可以计算出井下连接三角形中的a和0角。解算完三角形后检查测量和计算成果。连接三角形的三个内角a、0、y以及a'、0'、y'的和应为180。，一般均能闭合，若有少量残差可平均分配到a、0和a'、0上。其次，井上丈量所得的两钢丝间的距离c十与按余弦定理计算丈出的距离c，两者的差值d，在井上连接三角形中相差应不大于2mm，井下连接计三角形中相差应不大于4mm，在符合规程的要求时，可在丈量的边长上加入改正数：dddU=—一,u=—一,u=—a 3b 3c3

然后，根据上述角度和丈量的边长，将井上下看成一条由EDCABCDE组成的导线，按一般导线的计算方法求出井下起始边的方位角和起始点的坐标x、y。，一般为了校核定向应独立进行两次。DE DD两次求得的井下起始边方位角之差不得超过2，然后取两次定向的平均值作为最终定向成果。导入高程将经过检定的钢尺挂上重锤，自由悬垂在井中。分别在井上和井下安置水准仪，在A、B点上读数a和b,然后在钢尺上读数b和a,同时记下地上于地下1212的温度，由此可以计算出B点的高程。可采用两次仪器高和移动钢尺进行两次两测回测量其高程。两次仪器高的高差互差小于3mm，两次观测互差小于H/8000（H为井深）。ai[VWII；zhulonq.comai[VWII；zhulonq.com地下控制测量地下控制测量中导线为支导线，平巷采用水准测量斜巷采用三角高程测量井下导线测量地下导线应尽量沿线路中线布设，边长要接近等边，一般边长不得小于60m，不得大于200m。敷设7〃级导线，测回法两个测回，同一测回中半测回互差不超过土20"，两测回间互差不超过土12"。测边时一测回读数较差不大于10mm,单程测回间较差不大于15mm；往返观测同一边长时，换算为水平距离后的互差，不得大于1/6000，三角高程测量规范如下三角测量的精度各等三角测量按照三角形闭合差计算的测角中误差限值等级亠尺0等二等三等四等测角中误差土0.7''土1.0”土1.8''土2.5”各等三角测量最弱边的边长相对中误差和方位角中误差限值等级亠尺0等二等三等四等边长相对中误差1/20万1/12万1/7万1/4万方位角中误差土09土1.5''土2.5”土4.5”井下高程测量平巷中用s3水准仪后前前后往返观测，往返测高差的较差按《煤炭测量规程》不得超过高程闭合差±50mmf万（R为水准点间的路线长度，以km为单位）。斜巷中采用三角高程测量与导线同时施测。仪器高和觇标高应在观测开始前和结束后用钢尺各量一次。两次丈量的互差不得大于4mm，取其平均值作为丈量结果。每条导线边两端点往返测高差的互差不大于10mm±0.3mmXL（L为导线的水平边长，以km为单位），每段三角高程导线的高差往返测互差不应大于±100mmjL（L

为导线长度，以km为单位）。第三章贯通误差预计3・1贯通相遇点K在水平方向上x上的误差预计地面平面控制测量误差引起K点在重要方向x'上得贯通误差预计由于地面采用GPS布网，则由于地面GPS控制测量误差所引起K点在重要方向x'上得贯通误差可按下式估算Mx'=Mscos 'ABSAB式中SAB 近井点A式中SAB 近井点A和B之间的边长中误差,ABa2 (bS)2计算a 固定误差，对于D级以及E级GPS网，a10mmb---比例误差系数,D级GPS网，b10106；E级GPS网，b20106AB---AB---两近井点连线与贯通重要方向x'轴之间的夹角定向测量引起K点在x'方向上得贯通误差预计联系测量包括定向测量和导入高程。其目的是把地面点得坐标、方位及高程传递到井下去。其中定向测量不论采用几何定向或陀螺定向，其测量误差都将集中在井下导线起始边的坐标方位角上。所以，定向测量误差引起K点在x'方向上的误差为M=mM=m a0x'式中M---定向测量误差，及有定向引起的井下导线起始边坐标方位角中误a0差R---井下导线起始点与K点在y'方向上的投影长度y0'井下导线测量引起K点在x'方向上的误差导线测量的测角误差引起的K点在x'方向上的误差大小为n…R2’yi

式中m-―井下导线测角中误差；R—-K点与各导线点的连线在y'轴方向上的投影长度，可从设计图上量yi'取n---导线点数由导线测量的测边误差引起K点在x'方向上的误差大小为Mxl'm2cosMxl'i i式中li井下光电测距仪的量边误差，由仪器厂家给定的计算公式确定式中li井下光电测距仪的量边误差，由仪器厂家给定的计算公式确定a导线各边与x'轴的夹角;il---各导线边长；in---导线边数4.各项误差引起的K点在x'方向上的总误差M=±:M2+M2+M2+M2x'x±x0xj下xl下若各项测量均独立测量n次，则平均值的中误差为MMxk平 n最后可得K点在x'方向上的预计贯通误差为M=2M兀预 3平3.2贯通相遇点K在高程上的误差预计地面水准测量误差地面水准测量引起的高程误差M的估算公式为H上M=±mLH上 公里或M=±mnH上 站式中m―-地面水准测量每1km长度的高差观测中误差;公里m---地面水准测量每测站观测高差中误差；站n---地面水准测量的测站数；L---地面水准路线的长度，km。当缺乏大量实测资料无法求得m值时，可以按有关规程中规定的限差进行反公里算求得。导入高程误差当缺乏大量实测资料无法求得导入高程中误差时也可以按照有关规程中的规定的两次独立导入高程的允许互差来反算求得一次导入高程的中误差。规程中规定：两次独立导入高程的互差不得超过井筒深度h的1/8000，则一次导入高程的中误差为h1M—± •—H0 80002.2井下水准测量和三角高程测量误差当认为水准测量每公里观测高差中误差都相同时，按照下式估算水准测量的中误差M=±mRH水 公里式中M---水准测量高差中误差；H水m 地面水准测量每1km长度的高差观测中误差；公里R-―水准路线的长度，km。当认为水准测量每测站观测差中误差都相同时，按照下式估算水准测量的中误差M=±mnH水 站式中m---地面水准测量每测站观测高差中误差；站n---地面水准测量的测站数；井下三角高程测量引起的高差中误差可以按下式估算M=±m LH经 公里经式中m ―-每1km三角高程测量观测高差中误差；公里经

L二角咼程测量路线总长度，km。各项误差引起K点在高程上的总误差由地面水准测量误差、导入高程误差和井下高程测量误差所引起的K点在高程上的总中误差为TOC\o"1-5"\h\z=土；M2 +M2+M2 +M2HK ' H上 H0 H水 H若各项测量均独立测量n次，则平均值的中误差为MM =^HkH平 v-n若取两倍中误差作为预计误差，则K点在高程上的贯通误差为M=2MH预 H平章贯通误差预计4.1误差预计基本误差参数的确定由于本矿区过去积累了较多的实测资料，因此各项测量的误差参数均根据以前的实测资料分析求得，少部分误差参数(如地面水准和导入高程等)根据《煤炭测量规程》中的限差规定反算得出。地面导线的测角中误差：mp=土4.8"。m=0.005+5xm=0.005+5xlO-6D=0.005+5x10-6x200=±0.006m=+6mm联系测量：一井定向一次定向中误差m=±32"，两井定向一次定向中误差am=±16"。a0井下导线测角误差：m=±5.6"。叶井下导线量边误差：按导线平均边长130m，根据仪器的标称精度m=0.005+5x10-6x130=±5.65mm下地面水准测量误差：按规程限差反算四等水准测量每1km的高差中误差公里上公里上=±7mm2丫2（7） 导入高程误差：一次导入高程的中误差m=±丄•丄=土11.2mm。ho 80002J2（8） 井下水准测量误差：每1km的高差中误差m =土15mm公里下（9） 井下三角高程测量误差：每1km的高差中误差为m 二±32mm公里经4.2贯通误差预计绘制一张比例尺为1:2000的误差预计图，其形式如下图所示。在图上根据设计和生产部门共同商定的贯通点K,过K点作x'和y'轴，并在图中标出设计的导线点位置。

1)贯通相遇点K在水平重要方向x'上的误差预计地面GPS控制网测量误差引起K点在x'方向上的误差。由测量已知数据可知，华测GPS接收机a<10mm，b<10x10-6S=579.7243则M=±“2+(bS)2=11.559mmSABa'=87d29'52.61〃ABM=±M=±Mcosa'AB=±11.559xcos87d29'52.61〃=0.504mmAB定向误差引起的误差K点在x'方向上的误差。风井一井独立三次定向平均值的误差所引起的K点得误差1m ±32m=± R= ±x661.2464=0.059mx风-<3pyo风<3x206265其中R 由图中直接量取。yo风井下导线测量误差引起K点在x'方向上的误差。井下测角误差引起的K点得误差(井下边长独立测量两次)m|C 56M=± &下工R2=土. x6513930.087=0.125mxj下 \>2p1y； \：2x206265其中R根据井下导线由设计图中直接量取，数据如下表yi'y1120.419y16683.8342y2162.6009y17673.4577y3220.7932y18631.5785y4271.8007y19567.0517

y5311.3799y20502.7061y6357.4213y21324.5311y7433.1016y22231.0354y8466.4119y2370.8165y9542.6696y24133.3952y10565.0108y25297.3733y11525.4088y26349.5619y12569.9809y27400.0304y13647.7366y28520.8794y14687.5013y29649.5329y15688.4538井下量边误差引起的K点得误差（井下边长独立测量两次）1UM=土Ym2cos2a'=土0.0160m其中m=土5.65mm,a'是井下各导线边与x'轴方向的夹角。数据如下所示l下 ia1-a1-226d40'40.05〃a2-326d32'22.27〃a3-426d18'30.56〃a4-526d30'36.49"a5-626d52'50.74"a6-727d43'5.18"a7-828d25'48.46"a8-969d50'45.45"a9-1069d28'19.09"a15-162d