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1、14.1 近井点和井口水准基点 14.2 矿井平面联系测量 14.3 矿井高程联系测量 14.4 井下平面测量 14.5 井下高程测量,第14章 井下测量,14.1 近井点和井口水准基点,在国家一、二等三角网和水准网的基础上布设矿区三、四等三角网或高精度测距导线作为矿区平面控制，布设矿区三、四等水准网作为矿区的高程控制。,一、矿区控制测量方法,二、近井点和井口水准点的概念和作用,1、概念 矿井工业广场井筒附近布设的平面控制点和高程控制点。 2、作用 建立矿井上下统一坐标系统。,1、测定方法和精度要求 近井点可在矿区控制网的基础上，用插网、插点和敷设经纬仪导线等方法测设。其点位中误差不得超过7c
2、m，后视边方位角中误差不得超过 10。 井口水准点按四等水准测量的精度要求测设。 2、布设要求 (1)、尽可能埋设在便于观测、保存和不受开采影响的地点； (2)、近井点至井口的连测导线边数不超过3条； (3)、高程水准基点应不少于两个。,三、近井点和井口水准点的测定方法、精度要求和布设要求,14.2 矿井平面联系测量,1、矿井联系测量概念 把井上、井下坐标系统统一起来所进行的测量工作。 2、矿井联系测量的意义 矿井基建、生产乃至矿井报废阶段所进行的各种多项工作都需要建立在井上、下采用同一坐标系统的基础上。 3、矿井联系测量的分类,一、概述,4、矿井平面联系测量的任务,平面联系测量（定向测量）,
3、高程联系测量（导入高程）,根据地面已知点的平面坐标和已知边的方位角，确定井下导线起算点的平面坐标和起算边的方位角。,5、斜井或平硐的平面联系测量方法,6、定点误差、定向误差,(1)、传递坐标误差（定点误差）影响分析 (2)、传递方位角误差（定向误差）影响分析,直接从地面已知点延斜井或平硐敷设导线到井下 即可求出井下已知点的坐标和已知边的方位角。,由图(a)可以看出：定点的误差对其他各点的影响不随导线的延长而增大。,由图(b)可以看出：定向的误差（起始边方位角误差）对其他各点的影响随导线的延长而变化。,如果不考虑井下导线测量的误差，即井下导线的几何形状不变,若导线有更多点,所以：离起始点越远，由
4、方位角误差所引起的导线各点点位误差就越大。,在平面联系测量中，方位角传递的误差是主要的，因此把平面联系测量简称为矿井定向。,井下导线起始方位角的误差作为衡量矿井定向的标准。,定向,几何定向,通过斜井或平峒,一井定向,两井定向,物理定向,投向仪定向,陀螺经纬仪定向,磁性定向,矿井定向概括来说分为两类：,7、矿井平面联系测量方法分类,二、一井定向,即在一个井筒内悬挂两根钢丝，将地面点的坐标和边的方位角传递到井下的工作。,一井定向工作,投点： 在井筒中悬挂铅 垂线至定向水平,连接： 在定向水平通过 测量把垂线与井 下永久导线点联系起来,(一) 投点,投点是以井筒中悬挂的两根钢丝形成的竖直面将井上的点
5、位和方位角传递到井下。,投点方法有稳定投点和摆动投点。,1、投点误差与投向误差,由地面向定向水平投点时，由于井筒内气流、滴水等影响，使得垂球线在地面上的位置投到定向水平后会发生偏离，这种偏离称为投点误差。,由投点误差引起的垂球线连线的方向误差，称为投向误差。,图14-3 投点误差与投向误差,图(b) 中,图(c)中,设AA=eA，BB=eB 且由于很小，则(c)图中的可简化为：,如果设 则投向误差为：,说明：仅1mm的投点误差，引起方位角误差达2多。,因此要减少投向误差，必须加大两垂球线间的距离c和减少投点误差e之值。,定向时最好暂时关闭风机； 采用直径小、抗拉强度高的钢丝； 适当增加垂球的重
6、量并将之浸入液体中； 采取防水措施减小滴水的影响； 尽可能增大两根钢丝间的距离c。,减少投点误差的措施：,(1) 信号圈法 依次下放3-5个直径为2-3cm的小圈套，看它们是否依次到达定向水平来检查。,测定半周期的方法：在定向水平上，记录钢丝连续摆动10次的时间，然后计算出一次摆动的时间。,2、钢丝自由悬挂的检查,(3) 振幅法 测定钢丝摆动的半周期，看它是否与计算值相等。 钢丝摆动的半周期计算公式为：,(2) 比距法 比较井上、井下两钢丝间的距离的方法进行检查。两距离互差不大于2mm，便可认为钢丝是自由悬挂。,在定向水平通过测量把垂线与井下永久导线点联系起来，这项工作称为连接。,连接测量分为
7、地面连接测量和井下连接测量两部分。,地面连接测量是在地面测定两钢丝的坐标及其连线的方位角；,连接测量的方法很多，这里仅以连接三角形法为例予以介绍。,井下连接测量是在定向水平根据两钢丝的坐标及其连线的方位角确定井下导线起始点的坐标与起始边的方位角。,（二）、连接,为了提高定向的精度，在选择井上、井下连接点C、C时，应使连接三角形布设成延伸三角形。即尽可能将C、C设置在AB的延长线上，且靠近一根垂球线，使和小于2。,1、连接三角形应满足的条件,连接三角形示意图,2、连接三角形法的外业,地面连接测量是在C点安置经纬仪测量出和两个角度，并丈量a、b、c三条边的边长。,同样，井下连接测量是在C点安置仪器
8、测量出和三个角度，并丈量c，b和a三条边的边长。,(1)、运用正弦定理，解算出，,(2)、检查测量和计算成果,首先，连接三角形的三个内角、以及、的和均应为180。若有少量残差可平均分配到、或上。(角的检验）,3、连接三角形的解算,其次，井上丈量所得的两钢丝间的距离c丈与按余弦定理计算出的距离c计相差应不大于2mm；,井下丈量所得的两钢丝间的距离c丈与计算出的距离c计相差应不大于4 mm。,若符合上述要求可在丈量的a、b、c以及a、b、c中 加入改正数Va，Vb，Vc及Va，bc,(3)、将井上、井下连接图形视为一条导线，EDCA BCDE，按照导线的计算方法求出井下起始点D的坐标及井下起始边D
9、 E的方位角,采用一井定向进行平面联系测量应独立进行两次，两次定向求得的井下起始边的方位角互差应小于2。符合要求取两次定向的平均值作为井下起始边方位角。,(4)、连接三角形的解算实例,见教材208页。,两井定向是在两个井筒内各用重球悬挂一根钢丝，通过地面和井下导线将它们连接起来，从而把地面坐标系统中的平面坐标和方向传递到井下。,三、两井定向,1、概述,当矿井有两个立井，且在定向水平有巷道相通、并能进行测量时，就可采用两井定向。,由于两井定向时，两垂球线之间距离增加，因而减少了投向误差，井下起始边方位角的精度也随之提高，这是两井定向的优点。,如果设 ，当两垂线间的距离（煤矿安全规程规定两井筒间的
10、最小距离不得小于30m）为 则投向误差为：,(1)、 投点,地面连接测量 井下连接测量,两井定向的外业测量与一井定向类似，也包括投点、地面和井下连接测量。,2、外业,在两个立井中各悬挂一根垂球线A和B,投点设备和方法与一井定向时相同。,(2) 连接测量,(1) 根据地面连接测量的成果，按照导线的计算方法，计算出地面两钢丝点A、B的坐标(xA,yA)、(xB,yB)；,(2) 计算两钢丝点A、B的连线在地面坐标系统中的方位角,(3) 以并下导线起始边A1为x轴，A点为坐标原点建立假定坐标系，计算井下导线各连接点在此假定坐标系中的平面坐标，设B点的假定坐标为（xB,yB)；,3、两井定向的内业计算
11、,(6) 根据A点的坐标（xA,yA) 和计算出的A1边的方位角 ，计算出并下导线各点在地面坐标系统中的坐标和方位角；,(4) 计算A、B连线在假定坐标系中的方位角 。,(5) 计算井下起始边在地面坐标系统中的方位角,4、两井定向实例,见教材210页。,按规程规定，两井定向必须独立进行两次，两次求得的起始边方位角互差不得超过1取两次独立定向计算结果的平均值作为两井定向井下连接导线的最终值。,陀螺定向是运用陀螺经纬仪直接测定井下未知边的方位角。 1、陀螺经纬仪的基本原理 陀螺经纬仪是根据自由陀螺仪(在不受外力作用时，具有三个自由度的陀螺仪)的原理而制成的。自由陀螺仪具有以下两个基本特性： (1)
12、定轴性 陀螺轴在不受外力作用时，它的方向始终指向初始恒定方向； (2)进动性 陀螺轴在受到外力作用时，将产生非常重要的效应“进动,四、陀螺定向,调节悬重的位置使杠杆水平时，陀螺转动后，其轴线的方向始终保持不变、即可验证定轴性。 当将悬重向左移动一小段距离，即相当于陀螺轴受到一个向下的作用力时，陀螺转动后，杠杆将保持水平，但将在水平面上作逆时针方向的转动,同理，将悬重右移一小段距离，即陀螺轴受到一个向上的作用力时，陀螺转动后，杠杆仍保持水平但将在水平面上作顺时针方向的转动，这样即可验证自由陀螺仪的进动性。,目前，常用的陀螺仪是采用两个完全自由度和一个不完全自由度的钟摆式陀螺仪。它是根据上述的陀螺
13、仪的定轴性和进动性两个基本特性，并考虑到陀螺仪对地球自转的相对运动，使陀螺轴在测站子午线附近作简谐摆动的原理而制成的。,2、矿用陀螺经纬仪的基本结构 陀螺经纬仪是陀螺仪和经纬仪组合而成的定向仪器。 分为上架式陀螺经纬仪和下架式陀螺经纬仪两大类。,3、陀螺经纬仪定向的方法（逆转点法）,(1)在地面已知边上采用23个测回测定仪器常数 由于仪器加工等多方面的原因，实际中的陀螺轴的平衡位置往往与测站真子午线的方向不重合，它们之间的夹角我们称之为陀螺经纬仪的仪器常数,要在地面已知边上测定，关键是要测定已知边的陀螺方位角,第一步，在A点安置陀螺经纬仪，严格整平对中，并以两个镜位观测测线方向AB的方向值测前
14、方向值M1。,第二步，将经纬仪的视准轴大致对准北方向(对于逆转点法要求偏离陀螺子午线方向不大于60)。,第三步，测量悬挂带零位值测前零位，同时用秒表测定陀螺摆动周期。,测定零位的方法是：下放陀螺灵敏部，从读数目镜中观测灵敏部的摆动，在分划板上连续选三个逆转点(即陀螺轴围绕子午线摆动时偏离子午线的两侧最远位置)的读数，估读至0.1格，并按下式计算零位：,测定 的方法是：,并按下式计算,第四步，用逆转点法精确测定陀螺北方向值 。启动陀螺马达，缓慢下放灵敏部，使摆幅在1一3范围内。调节水平微动螺旋使光标线与分划板零刻度线随时保持重合到达逆转点后，记下经纬仪水平度盘读数。连续记录5个逆转点的读数,第五
15、步，进行测后零位观测，方法同测前零位观测。,第六步，再以两个镜位测定AB边的方向值测后方向M2。,第七步，计算,(4)计算井下未知边的坐标方位角 。,(2)在井下定向边上采用两测回测定陀螺方位角,a点的子午线的收敛角。,(3)返回地面后，及时再在已知边AB上测定仪器常数,例题如表14-11所示。,1、矿井高程联系测量又称导入标高，其目的是建立井上、井下统一的高程系统。 2、采用平硐或斜井开拓的矿井，高程联系测量可采用水准测量或三角高程测量，将地面水准点的高程传至井下。 3、常用的竖井导入标高的方法有钢尺法、钢丝法和光电测距仪法。,14-3 矿井高程联系测量,通过在地面建立的比长台用钢尺往返分段
16、测量出钢丝上两标记间的长度，且往返测量的长度互差不得超过,一、钢丝法导入标高,1、悬挂钢丝 2、在井上、井下同时用水准仪测得A、B处水准尺上的读数a和b，并用水准仪瞄准钢丝，在钢丝上作上标记。 3、变换仪器高再测一次，两次测得的井上、井下高程基点与钢丝上相应标志间的高差互差不超过4mm，则可取其平均值作为最终结果。,1、井口附近安置光电测距仪，在井口和井底的中部，分别安置反射镜。,二、光电测距仪导入标高,3、测量出仪器中心至井上和井下反射镜的距离l、S，从而井上与井下反射镜中心间的铅垂距离H,2、井上的反射镜与水平面成45夹角，井下的反射镜处于水平状态。,4、分别在井上、井下安置水准仪。测量出井上反射镜中心与地面水准基点间的高差和井下反射镜中心与井下水准基点间的高差，则可
