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1、,第三章 矿井联系测量,第一节 作用和任务将矿区地面平面坐标系统和高程系统传递到井下的测量，称为联系测量。将地面平面坐标系统传递到井下的测量称平面联系测量，简称定向。将地面高程系统传递到井下的测量称高程联系测量，简称导入高程。矿井联系测量的目的是使地面和井下测量控制网采用同一坐标系统。,(1)需要确定地面建筑物、铁路和河湖等与井下采矿巷道之间的相对位置关系。 (2) 需要确定相邻矿井的各巷道间及巷道与老塘(采空区)间的相互关系，正确地划定两相邻矿井间的隔离矿柱。 (3) 为解决很多重大工程问题，如井筒的贯通或相邻矿井间各种巷道的贯通，以及由地面向井下指定地点开凿小井或打钻孔等等。,地面塌陷和井
2、下采矿,联系测量的任务在于确定：(1) 井下经纬仪导线起算边的坐标方位角； (2) 井下经纬仪导线起算点的平面坐标x和y； (3) 井下水准基点的高程H。,第二节 矿井定向的种类与要求,矿井定向概括说来可分为两大类：一类是从几何原理出发的几何定向；另一类则是以物理特性为基础的物理定向。几何定向分为:(1)通过平硐或斜井的几何定向； (2)通过一个立井的几何定向; (一井定向)； (3)通过两个立井的几何定向(两井定向)。,物理定向分为：(1) 用精密磁性仪器定向；(2) 用投向仪定向；(3) 用陀螺经纬仪定向。,规程规定的联系测量的主要精度要求见表3-1,表3-1 联系测量的主要限差,规程中几
3、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 列于表3-2。 表3-2 实际定向精度与规程限差对比,第三节 地面近井点、井口水准基点 及井下定向基点测设,1.矿区控制测量简介矿区基本控制网是指为满足矿山生产和建设对空间位置的精确需要而设立的平面和高程控制网,也称近井网。其目的是将整个矿区或矿山纳入统一的平面坐标系统和高程系统之中。它可以是国家等级控制网的一部分，也可以根据需要单独布设。,布设要求,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。
4、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50Km2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。,矿区地面平面控制网可采用三角网、边角网、导线网，GPS定位等布网方法建立。矿区首级平面控制网必须考虑矿区远景发展的需要。一般在国家一、二等平面控制网基础上布设，其等级依矿区井田大小及贯通距离和精度要求确定。,矿区地面高程首级控制网，一般应采用水准测量方法建立，其布设范围和等级选择依据矿区长度来确定。矿区地面高程首级控制网宜布设成环形网，加密时宜布设成附合路线和结点网，只有在山区和丘陵地带，才允许
5、布设成水准支线。各等水准网中最弱点的高程中误差(相对于起算点)不得大于2cm。,2.近井点和井口高程基点的概念及其作用,在矿山建设和生产过程中，须按设计和工程要求进行各种采矿工程测量，如:井口位置、十字中线点和工业广场建筑物的标定，井筒掘砌和提升设备安装时的测量，建立地表移动和建(构)筑物变形观测站，工业广场平面图的测绘，井下基本控制导线的施测以及井口之间井巷贯通。,所有这些采矿工程测量都必须依据建立在井口附近的平面控制点和高程控制点来进行。在矿山工程测量中称这类控制点为近井点和井口高程基点。近井点和井口高程基点是矿山测量的基准点。,矿区近井点布设要求,近井点可在矿区三、四等三角网、测边网或边
6、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。近井网的布设方案可参照矿区平面控制网的布设规格和精度要求来测设。,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，则其中误差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
7、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。,近井点和井口水准基点是矿山测量的基准点。在建立近井点和井口水准基点时，应满足下列要求：(1)尽可能埋设在便于观测、保存和不受开采影响的地点。(2)每个井口附近应设置一个近井点和两个水准基点；(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，尽可能使相邻井口的近井点构成三角网中的一个边，或力求间隔的边数最少；(5) 近井点和井口水准基点标石的埋设深度，在无冻土地区应不小于0.6m，在冻土地区盘石顶面与冻结线之间的高度应不小于0.3m；(6) 为使近井点和井
8、口水准基点免受损坏，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。,第四节 立井几何定向,一、概述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。几何定向分一井定向和两井定向。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)。,二、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
9、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,=1mm, =3m时, =68.8 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小42,投向误差小于30 当 =2,3,4m时， =0.3,0.45,0.6mm,与 成正比,与 成反比,减小投点误差措施： 1)增大 2)减少马头门处风流 3)小直径，高强度纲丝,加大锤重，浸入液体中 4)减小滴水影响，挡水，桶盖,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
10、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。,投点所需主要设备的要求如下： (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
11、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。,2.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,3.单重摆动投点 观测重球线摆动，找出其静止位置，然后固定，连接观测。 二根标尺,经纬仪 定点盘 大头针，小钉等,(二) 连接由于不能在垂球线 、 点安设仪器，故选定井上下的连接点 与 ，从而在井上下形成了以 为公用边的 和 ，一般把这样的三角形称为连接三角形。当已知 点坐标及 边的方位角和地面三角形各内角及边长时，便
12、可按导线测量计算法，算出 、 在地面坐标系统中的坐标及其连线方位角。同样，已知 、 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的方位角及 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
13、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，然后用摆动观测了的方法，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、下量得两垂球先间距离的互差，一般应不超过2mm。,测角 ， 量边 ,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
14、，分配,2mm,井上,4mm,井下,(三) 一井定向的工作组织工作环节多，测量精度要求高，缩短占用井筒的时间，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
15、，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，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。,三、 两井定向方法,当矿区有两个立井，且两井之间在定向水平上有巷道相通并能进行测量时，就要采用两井定向。两井定向时，由于两垂球线间距离大大增加，因而由投点误差引起的投向误差也大大减小，这是两井定向的最大优点。,
