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1、浅析全站仪在井下测量中的应用-毕业论文湖南安全技术职业学院Hunan Vocational Institute of Safety Technology论 文 题 目:浅析全站仪在井下测量中的应用 学 生 姓 名: 杨 荐 玉 专 业 班 级: 测绘 0902班 指 导 老 师: 李 才 甫 系 主 任院长: 甘 孝 君 评阅人:二?一二 年 五 月目 录摘 要 1引 言 2第一章 井下测量的概述 3第二章 井下测量的特点 42.1井下测量的等级 42.2 井下测量受环境的影响,与地面测量有许多不同之处 4第三章 全站仪在井下测量中的优势 6第四章 全站仪在井下的测量方法 74.1 井下四架法
2、传递,三架法导线测量 74.2 井下两架法导线测量 74.3 井下一架法导线测量 74.4 三角高程测量替代井下水准测量 124.5 全站仪在其他功能应用 12第五章 全站仪在井下测量工作中的常见问题 135.1 在井下遗漏工具 135.2 观测员读错,记录员听错数据 135.3 未进行棱镜改正数的设定 135.4 温度和气压对测量带来的影响 13第六章 测量过程中常见问题的解决方案 156.1 下井前注意检查工具 156.2 加强培训 156.3 对棱镜改正数进行设定 156.4 对温度和气压进行设定 15第七章 井下使用全站仪的注意事项 167.1 仪器点下对中点的问题 167.2 井下使
3、用全站仪的安全问题 167.3 测量数据记录与保存 16总 结 17参考文献 18摘 要 全站仪是一种电子、机械及光学器械构成的高技术测量仪器,是集水平角、竖直角、平距、斜距、高差测量等功能为一体的测绘仪器,因其功能强大且使用方便,被广泛用于工程施工中。在煤矿测量中使用经纬仪、水准仪进行相关数据的测量,不仅工作量大,且精度低。使用全站仪可以明显的提高测量精度,而且减轻测量人员的工作负担提高工作效率。本文根据全站仪在煤矿测量中的应用实践,介绍了全站仪在井下测量中的方法、全站仪在井下测量中的优势以及全站仪在井下测量中应注意的事项。关键词:全站仪 井下测量 测量精度 误差引 言 随着矿山建设的不断发
4、展,产量的不断攀升,矿山测量作为为生产一线服务的部门,工作任务和要求也不断提高。如何快速、精确、有效的在精度要求下完成工作任务,是当代矿山测量面对的首要问题。随着科技的不断进步,测量仪器不断更新,全站仪逐渐被各矿区所应用成为矿山测量不可或缺的测量仪器。本文根据我在湘煤集团周源山煤矿的实习经历简要介绍全站仪在井下测量中的应用。第一章 井下测量的概述井下测量是矿山测量的主要任务,井下测量的观测数据和成果是巷道掘进的正确和日常维护的重要先决条件。因此,煤矿的安全生产是需要井下测量人员提供准确的测量数据和测量成果。由于井下测量是在巷道内进行的,受巷道条件的限制,平面测量只有导线测量一种方法,高程测量有
5、水准测量和三角高程测量两种方法。 井下导线分为基本控制导线和采区控制导线。基本控制导线精度较高,是井下的首级平面控制。采区控制导线精度较低,是矿井的加密控制。采区测量包括采区联系测量、采区次要巷道测量、回采工作面测量。采区联系测量是通过竖直或急倾巷道向采区内传递方向、坐标和高程的测量工作,主要包括通过两个竖直巷道进行联系测量;通过一个竖直巷道进行联系测量;通过急倾斜巷道进行联系测量。采区次要巷道测量是为了填绘矿图,以采区控制导线为基础而敷设的碎步导线测量,主要任务是为填绘矿图提供资料。回采工作面测量是按旬或按局、矿规定的日期进行验收填图测量。回采工作面每月测量的次数应以能满足生产和回采率计算的
6、要求为目的,但至少须测出工作面的月末位置。测量的主要内容为回采工作面的长度、进度;充填区和煤柱的位置和尺寸;煤层厚度和采高等。井下高程测量是测定各种勘探或采掘巷道、硐室、矿体等在竖直方向上的位置及其相互关系的测量工作。包括:向巷道内导入高程和建立井下高程控制网、标定巷道的腰线、确定巷道及矿体在竖直投影图上的位置、检查主要巷道和运输轨道的坡度、测绘主要运输巷道的纵断面图等。通过平面和高程测量来标定井下各巷道、硐室位置并绘制图纸,为生产提供服务。第二章 井下测量的特点2.1井下测量的等级 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(表 1-1)和采取控制(表
7、 1-2)两类,这两类又都应敷设成闭(附)合导线或复测支导线。表 1-1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 5 571560200401401/80001/6000 1/6000 1/4000 表 1-2采区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 115303090 ?1/40001/3000 1/3000 1/2000注:30导线可作为小矿井的基本控制导线。基本控制导线按照测角精度分为7和15两级,一般从井底车场的起始边开
8、始,沿矿井主要巷道(井底车场,水平大巷,集中上、下山等)敷设,通常每隔 1.52.0km应加测陀螺定向边,以提供检核和方位平差条件。采区控制导线也按测角精度分为15和30两级,沿采区上、下山、中间巷道或片盘运输巷道以及其他次要巷道敷设。2.2 井下测量受环境的影响,与地面测量有许多不同之处 1井下测量的对象主要是巷道,其主要任务是确定巷道、回采工作面的平面位置和高程。为矿山建设和生产提供数据与图纸资料。 2井下巷道测量的方式主要是导线测量,导线的布设形式通常有闭合导线、附和导线与支导线三种,但井下巷道施工测量中,通常以支导线为主,在巷道贯通以后,进行联测时才可以布设闭合导线或附和导线。3在巷道
9、测量中,工作环境潮湿、黑暗、视野狭窄、行人车辆又多,巷道内还有各种管线障碍,这些因素都会对测量工作造成一定的影响。 4井下巷道测量对精度要求很高,在井下平面控制测量与井下巷道贯通测量中,导线测量精度的高低将对确定新老巷道及采空区之间的关系,巷道的贯通等产生重要的影响,在矿山的安全生产与抢险救灾工作中也起着重要作用。 5井下导线测量方法通常采用“后前前后”的观测顺序,导线点一般都布设在巷道顶板上,对点号吊挂线绳进行对中测量。 6测量对象,如工作面位置,采场边界在空间上不断变化,地质断层面的出露及钻孔、取样点随时间的变化,要求测量人员经常地重复地进行观测。第三章 全站仪在井下测量中的优势 以往煤矿
10、主要使用经纬仪测角、钢尺量边来进行导线测量,这种方法又称为钢尺-经纬仪测量法。用钢尺量距,对一些长边来说,为了保证测量的精度,通常将边分为几段来量,需要几个人同时配合,还需要对钢尺进行垂曲改正、温度改正、尺长改正等多项改正,费时费力工作效率极低,并且精度不能得到保证,由于误差具有累积性和传递性,必然导致最终值出现误差,并且一个测量小组最少配备五人,一人观测,前后视各一人,设中间点一人,浪费人力。应用全站仪测距只需四人即可,不但减少了人力、物力还提高了工作效率,延长了导线点间距离,减少了设站数,从而减少了误差累计,提高了测量精度。在碎步测量中,由于井下环境复杂,有的测点不安全或者人不能到达。这时
11、就可使用全站仪的免棱镜功能,如此便可提高测量速度,降低了测量人员的劳动强度。全站仪采用了防水设计(有的采用了防爆设计),更适用于井下潮湿的环境。 第四章 全站仪在井下的测量方法4.1 井下四架法传递,三架法导线测量 所谓“四架法传递,三架法测量”,就是在正常三架法中在增加一个架腿,始终在前面进行对中整平,可以节省一测站观测完成后,后视架腿移至前视点上再进行对中整平的时间,加快了测量速度,提高了工作效率,这一方法适用于导线测量规模比较大的测量工作。4.2 井下两架法导线测量井下使用两架法进行导线测量,其方法与三架法类似,只是后视不用架腿,而用掉挂绳替代,前视仍用架腿支撑菱镜进行测量。这一方法适用
12、于工作量不大的导线测量,且前后视都必需有导线点,在周源山煤矿里,该方法主要用于高级导线测量。4.3 井下一架法导线测量井下巷道是分期逐步掘进的,因此井下导线在初期测量过程中只能布设支导线,且只能一站一站分期向前延测。每次巷道的初测工作,工作量都不大,一般就 2-5站,再标定一组中腰线。这样的工作由于对精度要求不高且工作量小一般就不需要使用多架法测量,我在周源山煤矿实习期间由于只是进行支导线的测量,所以主要采用这种方法进行观测。地面测量中导线点是布设在地面上的,而井下由于环境特殊,导线点布设在地面不但难已发现并且容易被破坏,因此导线点是布设在巷道顶板上。观测时将菱镜倒挂于顶板上,先照准吊绳测水平
13、角,再照准菱镜测竖直角和距离。由于巷道内有风流,悬挂的菱镜会因风流而摆动,而水平角误差有传递性,观测水平角的时候不能直接照准菱镜读数,而因在条件允许的情况下尽可能的观测吊绳的中上部分(越靠近导线点部分的绳子摆动越小,越利于观测和减小误差,如果可直接照准该点则直接照准测点更为精确)。虽然竖直角和距离也会应为菱镜的摆动而产生误差,但由于精度要求较低而可行。下表为使用一架法观测的周源山煤矿 2346斗口溜子道的原始数据记录表和导线成果计算表,并通过该矿绘图软件采掘 CAD生成的导线成果表和绘制的该巷道平面图:原始数据记录表测点号 水 平 角 倾 斜 角 边长 最终值 后视倾角 后视点高正 镜 倒 镜
14、 正镜 水平角 仪器高倒镜仪器站 测点 读 数 平均值 读 数 平均值 读 数 指标差 前视倾角 前视点高 A1 A0 179 59 56 77 44 46282 14 30 -44 42.586 12 14 5211101400178 29 04 A2 178 29 01 358 29 04 101 14 39258 44 37 -44 35.740 0695-11 15 01 1150A2 A1 179 59 57 61 46 13 3 61 46 11 241 46 12 91 59 53267 59 03 -67 19.832 0746-02 00 25 094811603 A2 17
15、9 59 57 262 16 16 2 262 16 13 82 16 17 88 40 14271 19 00 -46 8.043 094401 19 23 093912502 3 180 00 00 148 33 42 A4 148 33 41 328 33 43 89 43 55270 15 15 -50 12.494 084000 15 40 07171160A4 2 179 59 58 146 35 50 A5 146 35 49 326 35 50 89 46 49270 12 44 -28 25.926 057000 13 02 08981320 A5 A4 180 00 14 63 39 05 A7 63 39 08 243 39 16 89 43 34270 16 04 -22 10.450 077100 16 15 11961210A7 A5 180 00 00 178 24 34 A9 178 24 43 358 24 26 71 25 07288 35 30 +37 20.903 098318 35 13 07851300A8 A7 180 00 06 183 57 50 A9 183 58 56 03 57 50 83 41 20276
