《8井下控制测量》培训课件

8井下控制测量8.1井下平面控制测量8.2井下高程控制测量8.3罗盘仪在井下测量中的应用

8.1井下平面控制测量

在矿井井下测量中，平面控制测量是井下给向和测图的基础。与地面测量一样，仍然遵循高级控制低级、每项测量有检查、测量精度应满足工程要求这三项原则。

目的:是建立井下平面测量的控制，作为测绘和标定井下巷道、硐室、回采工作面等的平面位置的基础，也能满足一般贯通测量的要求。1.井下平面控制测量的特点特点：由于受井下巷道条件的限制，井下平面控制均沿巷道布设，而不能像地面控制网那样可以有测角网、测边网、GPS网和交会法等多种可能方案。井下平面控制测量控制网形式：导线测量：导线测量平面、空间2.井下导线的分类和等级

井下导线一般是从井底车场内的起始边开始，向井田边界分段测设的；而起始边的数据是由定向测量确定了的。井下导线的布设，按照“高级控制低级”的原则进行。我国《煤矿测量规程》规定，井下平面控制分为基本控制和采区控制两类，这两类又都应敷设成闭(附)合导线或复测支导线。分类与等级井下导线基本控制采区控制7″导线15″导线15″导线30″导线

表1基本控制导线的主要技术指标

表2基本控制导线的主要技术指标井田一翼长度/km测角中误差/″一般边长/m导线全长相对闭合差闭(附)合导线复测支导线≥1±1530～901/40001/3000＜1±30—1/30001/2000井田一翼长度/km测角中误差/″一般边长/m导线全长相对闭合差闭(附)合导线复测支导线≥5±760～2001/80001/6000＜5±1540～1401/60001/4000矿图测绘3.巷道平面控制测量外业

井下巷道平面测量外业，与地面基本相同，但由于井下环境的特殊性，如导线不是一次全面布设，而是随巷道掘进而不断延长，每次延长之前都要对上次测设的最后一个导线角度进行检查；井下导线点多设于顶板，仪器要在点下对中；井下黑暗，仪器及觇标均需照明；井下巷道狭窄，运输繁忙，观测条件不利等。1）选点埋点（1）导线点应尽量埋设在顶板岩石稳固、避开淋水和电缆、不影响运输之处，并便于观测和保存。（2）相邻导线点之间通视良好，间距尽量均匀，并应尽可能使点间距离大些。基本控制导线边尽量不小于30m，采区控制导线边尽量不小于15m。（3）在巷道的拐弯处、交叉口处、边坡点和已停工的掘进工作面等处均应当埋设导线点。从选定该类点之前的2～3个测点开始，就应当注意调整边长，以避免出现过短或过长的导线边。（4）为了避免运输干扰，应尽量将点设在远离运输轨道的一侧。（5）永久点应按《规程》要求，于施测前1～2天埋好，所有导线点要统一编号，并用白漆涂写在点旁，便于寻找，并最好在数字的右下角注一“•”，防止混淆出错，如“6.”“9.”等。选点工作通常由三人完成，彼此用矿灯表示点位，当相邻两面相互看见矿灯时，则固定中间点，依法选定所有导线点。

安置仪器导线点在巷道底板时，安置仪器的方法与地面相同。当测点在巷道顶板时，应进行点下对中。对中时，要整平仪器，并令望远镜水平，由测点上悬挂下垂球，移动经纬仪使镜上中心对准垂球尖。再整平仪器，重新对中。(垂球碰仪器，挡风布或防风套管，重球浸水中，光学对点)

三种情况说明利用垂球进行点下对中和整平利用光学对点器进行点下对中和整平“三架法”自动对中2）水平角测量对中

垂球对中步骤：

粗略对中：移动三脚架，使垂球尖离测站（镜上）中心1

2cm内；

精确对中：稍微松开中心螺丝，在脚架头上移动(不能旋转)仪器，使垂球尖精确对中测站（镜上）标志中心，旋紧中心螺丝。

注意脚架头首先要放平，三个脚螺旋基本等高；脚架适当踩实；垂球尖尽量接近标志，便于判断。

光学对中步骤：对准、调平、整平、对中

打开三脚架，装上经纬仪；

固定三脚架一脚，双手持脚架另二脚并不断调整其位置，同时观测光学对点器十字分划，

使光学对点器精确对准测站标志；

伸缩三脚架(二脚)，调平仪器，使圆气泡居中；

调脚螺旋，精确整平仪器，并通过在脚架头上移动仪器，精确对中。

有时必须反复上述三步的操作。测量角度：

前后视点上挂垂球线，作为瞄准的标志。若井下巷道中风大，锤球加重，放入水桶中稳定，或加挡风布。井下黑暗潮湿，并有瓦斯及煤尘，仪器有较好的密封性，经纬仪及觇标均需照明，最好有防爆照明设备。将矿灯置于垂球线的后侧面，并在矿灯上蒙一层白纸或毛面薄膜，使垂球线清晰地呈现在柔和的光亮背景上。井下测角方法与地面一样，有复测法和测回法。其步骤如下：

测回法设欲测角度ACB(如图)，则在测站C上安置经纬仪后将度盘对在0°附近正镜瞄准后视点A,读取水平度盘读数a1,十字丝中丝瞄准垂球上标志,竖盘指标水准管气泡居中后读取竖盘读数LA正镜顺时针旋转瞄准前视B,读取b1和LB倒镜后逆时针旋转照准部，瞄准B,读取b2和RB逆时针旋转照准部，瞄准A,读取a2和RA计算一测回水平角:复测法复测法是用复测经纬仪（备有复测机构）进行观测的。度盘刻画精度低，目的减少读数次数，提高精度。一般不多。3.竖直角观测倾斜视线与水平线的夹角即为倾斜角，简称倾角，通常用δ表示，并规定仰角取正值，俯角取负值，取值范围为-90°～+90°。倾斜视线与铅垂线向上方向所组成的夹角称为天顶距，通常用Z表示，取值范围为0°～180°。3）边长测量

井下经纬仪导线的边长通常是用钢尺直接丈量的。随着科学技术的迅速发展和光学电子仪器制造水平的提高，现已应用电磁波物理测距方法来测量井下导线边长。a.钢尺量边方法

悬空丈量法

用经纬仪的水平视线瞄准前后视点所挂垂球线，用大头针在绳上标出十字丝交点，然后用钢尺丈量仪器镜上中心或横轴右端中心与大头针之间的距离。对准经纬仪镜上横轴中心，另一端加钢尺检定时的拉力P并对准大头针，两端同时读数。零端估读到毫米。每读一次数后，移动钢尺2～3cm。每条边要读数三次。互差小于3mm,同时还要测记温度。

测回读数次数往测温度后端前端后减前第一测回1236°C50.03050.02050.0300.03670.02710.037249.993349.992949.9928平均值49.9930

为了检验，每边须往返测量，即在每一测站上量前后视距离。在倾斜巷道中则丈量倾斜距离。当丈量的边长大于尺长时，则必须分段丈量，为此要进行定线。钢尺量边的改正比长改正温度改正拉力改正垂曲改正倾斜边长化算为水平边长其他改正b.光电测距仪测边安置仪器在测站上整平对中经纬仪，将测距头通过连接器安装在经纬仪上。在镜站安设反射棱镜对中整平，并用反射棱镜上的准星照准测距头。检查仪是否正常测距按下测距键(MEAS)，开始测距。并按要求记录测距结果。4巷道平面控制测量内业

内业计算的目的，是求出导线各边的坐标方位角及各导线点的平面坐标，并填绘矿图。1）测量资料整理

在内业计算开始之前，要重新仔细检查外业观测记录，是否超限，是否有漏测、漏记、记错、算错等问题。记录手簿经检查无误后，方可进行下一步计算。角度：同一测回半测回互差、两测回间互差、两次对中测回间互差

边长：尺段以不同起点读数三次，三次所测得长度互差不得大于3mm，外业边长计算起始数据一些信息：观测者；记录、仪器高、温度略图

2）计算边长改正和平均边长

井下基本控制导线用钢尺丈量的边长应加入比长，温度、垂曲等改正后化算为水平边长，如有必要，还应加入归化到投影水准面的改正和投影到高斯—克吕格平面的改正。将往、返测边长分别加入上述改正后，如果互差不超过边长的1/6000，则可取其平均值作为最后边长。

闭合导线

闭合导线的角度闭合差fβ是按下式计算的：

式中、——分别是闭合导线的内角总和与外角总和；

n——闭合导线的角度个数。3）角度闭合差的计算及分配空间交叉闭合导线

设交叉闭合导线中共有内角图形p个、外角图形k个，则交叉点应有(p+k-1)个，所以交叉导线的角度总和应为内角图形与外角图形的角度总和，即：

∑β´=180°[(n1-2)+(n2-2)+…+(np-2)]+180°[(n1´+2)+(n2´+2)+…+(nk´+2)]=180°[(n1+n2+…+np)+(n1´+n2´+…+nk´)-2(P-K)]

式中：n1，n2，…，np——每个内角图形中的角度个数；n1′，n2′，…，nk′——每个外角图形中的角度个数。

4）坐标方位角的推算

各条导线边的坐标方位角是按下式计算的：

式中：、——分别为第i边(待求边)与第i-1边的坐标方位角；

——改正后的角值。5）坐标增量闭合差的计算及调整

为计算坐标增量闭合差，须先计算各条导线边的坐标增量，其方法同地面导线。（一）计算坐标增量：（二）计算坐标增量闭合差：6）坐标计算

按下式计算各导线点的坐标：

xi=xi-1+△xi-1,i；yi=yi-1+△yi-1,I

如为闭合导线，则由起始点起算，经各导线点再算至起始点的坐标应相等；附合导线由起始点推算到最终已知坚强点坐标应相等；而复测支导线和方向附合导线则两次算得的最末点的坐标应相等。8.2井下高程控制测量1.井下高程测量井下高程测量：是测定井下各种测点高程的测量工作。分为高程控制测量和高程碎部测量高程控制测量——高程控制网高程碎部测量——方向、坡度和图2.井下高程测量目的为了建立一个与地面统一的高程系统；确定各种采掘巷道、硐室在竖直方向上的位置及相互关系；解决各种采掘工程在竖直方向上的几何问题。3.井下高程测量的种类：(1)水准测量；(2)三角高程测量。4.井下高程测量的任务在井下主要巷道内精确测定高程点和永久导线点的高程，建立井下高程控制给定巷道在竖直面内的方向确定巷道底板的高程检查主要巷道及其运输线路的坡度和测绘主要运输巷道纵剖面图5.井下水准测量1）井下水准测量外业

井下水准路线的布设井下水准路线的布设形式同地面一样，视情况可布设成支水准路线、附和水准路线、闭合水准路线三种形式。井下水准测量可分为Ⅰ，Ⅱ两个等级进行测量，Ⅰ级水准是为了确定井下主要水平巷道中的高程点和永久导线点的高程，一般由井底车场水准点开始，沿主要运输巷道向井田边界敷设；Ⅱ级水准测量的精度较低，作为Ⅰ级水准点的高程加密，主要是为了满足矿井日常生产的需要

井下水准测量的基本要求

井下水准测量的外业施测主要是测出相邻两测点高差,方法：仪器放两测点中间，前后视放水准尺，(倒立)照明。

粗平---瞄准---精平---读数两次仪器高,仪器高之差大于10cm,两次仪器高高差互差不大于4、5mm等级一站两次高差较差（mm）支水准路线往返测高差不符值（mm）附、闭合路线的高程允许闭合差（mm）Ⅰ4Ⅱ52)井下水准测量内业

计算测点间高差hi--平差--求各测点高程Hi

h=a-b

测点在顶板上时，水准尺读数前冠以-号路线计算同地面计算高程闭合差计算各测站改正数计算各测站改正后高差计算高程点的高程测点号高差中数改正数改正后高差点之高程（m）备注Ammmm200.667已知高程-2.9062-2.904Ｂ197.7631.88021.882Ｃ199.6450.12220.124Ｄ199.7691.43021.432Ｅ201.201已知高程6.井下三角高程测量

井下三角高程测量是与经纬仪导线测量同时进行的。施测方法如下图所示。安置经纬仪于A点，对中整平。在B点悬挂垂球。用望远镜瞄准垂球线上的标志b点，测出倾角δ，用钢尺丈量仪器中心到b点的距离L′，量取仪器高i及觇标高v。由图可以看出，B对A点的高差可按下式计算：

L′

井下三角高程测量L式中：L′——实测斜长，基本控制导线应是经三项改正后的斜长；δ——垂直角，仰角为正，俯角为负；i——仪器高，由测点量至仪器中心的高度；

v——觇标高，由测点量至照准目标点的高度；当测点在顶板时，i和v为负值，在底板时为正值。

当井下经纬仪导线为光电测距导线时，在A点安置仪器，在B点安置反射棱镜，并对中整平。用测距仪测出仪器至反射棱镜中心斜距L0′，经气象、加常数等项改正后，得改正后斜距L′。A、B两点间的高差可按下式计算：式中：k——折光系数；

R——测线处地球曲率半径。

三角高程测量的倾角观测一般可采用一个测回，其精度要求见表。仪器高和觇标高在开始前和结束后各量一次(以减小垂球线荷重后的渐变影响)，两次丈量的互差不得大于4mm，取其平均值作为测量结果。丈量仪器高时，可使望远镜竖直，量出测点至镜上中心间的距离。观测方法DJ2经纬仪DJ6经纬仪测回数竖直角互差（″）指标差互差（″）测回数竖直角互差（″）指标差互差（″）对向观测（中丝法）122525单向观测（中丝法）2151522525

三角高程测量要往返进行。相邻两点往返测量的高差互差不应大于(10+0.3l)mm(为导线水平边长，m)；三角高程导线高