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1、第第2 2章章 井下高程测量井下高程测量2-12-1 概述概述 2-22-2井下水准测量井下水准测量2-32-3井下三角高程测量井下三角高程测量2-1 概述 一、井下高程测量的目的和种类 1、井下高程测量的目的、井下高程测量的目的在井下建立一个与地面统一的高程系统，在井下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确定各种采掘巷道、硐室在竖直方向上的位置及相互关系，以解决各种采掘工程在竖直方向及相互关系，以解决各种采掘工程在竖直方向上的几何问题。上的几何问题。2、井下高程测量的任务、井下高程测量的任务（1）确定主要巷道内各水准点与永久导线点的）确定主要巷道内各水准点与
2、永久导线点的高程，以建立井下高程基本控制；高程，以建立井下高程基本控制；（2）给定巷道在竖直面内的方向；）给定巷道在竖直面内的方向；（3 3）检查主要巷道及其运输线路的坡度和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。测绘主要运输巷道纵剖面图。3、井下高程测量的种类我国国家水准测量依精度不同分为一、二、三、四我国国家水准测量依精度不同分为一、二、三、四等。等。一、二等水准测量是国家高程控制的全面基础，一、二等水准测量是国家高程控制的全面基础，三、四等水准测量直接为地形测图和各种工程建设三、四等水准测量直接为地形测图和各种工程建设提供所必须的高程控制。提供所必须的高程控制。矿区高程
3、控制测量：是指在国家一、二等矿区高程控制测量：是指在国家一、二等水准网的基础上，在矿区建立的三、四等水水准网的基础上，在矿区建立的三、四等水准网。准网。井下高程点的选设井下高程点的选设井下高程点应布设在巷道顶、底板井下高程点应布设在巷道顶、底板或两帮的稳定岩石中，碹体上或井或两帮的稳定岩石中，碹体上或井下永久固定设备的基础上，也可选下永久固定设备的基础上，也可选用井下永久导线点作为高程点。用井下永久导线点作为高程点。图图2-12-1井下高程测量的类型井下高程测量的类型现以下图的矿井为例说明井下高程测量的种类现以下图的矿井为例说明井下高程测量的种类综上可见，井下高程测量分为三种类型，即（1）通过
4、立井导入高程）通过立井导入高程（2）水准测量）水准测量（3）三角高程测量）三角高程测量矿井高程联系测量矿井高程联系测量 矿矿井井高高程程联联系系测测量量又又称称导导入入标标高高，其其目目的的是是建建立立井井上上、井井下下统统一一的的高高程程系系统统。采采用用平平硐硐或或斜斜井井开开拓拓的的矿矿井井，高高程程联联系系测测量量可可采采用用水水准准测测量量或或三三角角高高程程测测量量，将将地地面面水水准准点点的的高高程程传传递递到到井井下下。采采用用竖竖井井开开拓拓的的矿矿井井则则需需采采用专门的方法来传递高程，用专门的方法来传递高程，一、一、 钢丝法导入标高钢丝法导入标高 采采用用钢钢丝丝法法导导
5、入入标标高高时时，首首先先应应在在井井筒筒中中部部悬悬挂挂一一钢钢丝丝，在在井井下下端端悬悬以以重重锤锤，使使其其处处于于自自由由悬悬挂挂状状态态；然然后后，在在井井上上、井井下下同同时时用用水水准准仪仪测测得得A、B处处水水准准尺尺上上的的读读数数a和和b，并并用用水水准准仪仪瞄瞄准准钢钢丝丝，在在钢钢丝丝上上作作上上标标记记；变变换换仪仪器器高高再再测测一一次次，若若两两次次测测得得的的井井上上、井井下下高高程程基基点点与与钢钢丝丝上上相相应应标标志志间间的的高高差差互互差差不不超超过过4mm，则则可可取取其其平平均均值值作作为为最最终终结结果果。最最后后，可可通通过过在在地地面面建建立立
6、的的比比长长台台用用钢钢尺尺往往返返分分段段测测量量出出钢钢丝丝上上两两标标记记间间的的长长度度，且且往往返返测测量量的的长长度度互互差差不不得得超超过过L/8000(L为钢丝上两标志间的长度为钢丝上两标志间的长度)。二、二、 光电测距仪导入标高光电测距仪导入标高 光电测距仪导入标高不仅精度高，而且缩短了井筒占用时间。 基基本本方方法法：在在井井口口附附近近的的地地面面上上安安置置光光电电测测距距仪仪，在在井井口口和和井井底底的的中中部部，分分别别安安置置反反射射镜镜；井井上上的的反反射射镜镜与与水水平平面面成成4545夹夹角角，井井下下的的反反射射镜镜处处于于水水平平状状态态；通通过过光光电
7、电测测距距仪仪分分别别测测量量出出仪仪器器中中心心至至井井上上和和井井下下反反射射镜镜的的距距离离l l、S S，从从而而计计算算出出井井上上与与井井下下反反射射镜镜中中高高差差：H H= =S S- -l l+l l 式中，式中，l l为光电测距仪的总改正数。为光电测距仪的总改正数。 然后，分别在井上、井下安置水准仪。测量出井上然后，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反射镜中心与地面水准基点间的高差hAE和井下和井下反射镜中心与井下水准基点间的高差反射镜中心与井下水准基点间的高差hFB，则可，则可按下式计算出井下水准基点按下式计算出井下水准基点B的高程的高
8、程H：BAhAEhFBhAEa-ehFBf-b式中，式中，a、b、e、f分别为井上、井下水准基点和井分别为井上、井下水准基点和井上、井下反光镜处水准尺的读数。上、井下反光镜处水准尺的读数。运用光电测距仪导入标高也要测量两次，其互差也运用光电测距仪导入标高也要测量两次，其互差也不应超过不应超过H/8000。二、井下高程测量的基本要求二、井下高程测量的基本要求 1、井下高程控制网，可采用水准测量方法或三、井下高程控制网，可采用水准测量方法或三角高程的方法敷设。角高程的方法敷设。 50时时水准测量水准测量5080时时用三角高程测量用三角高程测量2、从井底车场的高程起算点开始，每隔、从井底车场的高程起
9、算点开始，每隔300500米设置一组高程点，每组高程点米设置一组高程点，每组高程点至少应由三个点组成。至少应由三个点组成。3、水准点可设在巷道的顶板、底板或、水准点可设在巷道的顶板、底板或两帮上，也可在井下固定设备的基础两帮上，也可在井下固定设备的基础上。上。2-2 2-2 井下井下水准测量水准测量一、井下水准测量的外业一、井下水准测量的外业1、井下水准测量的观测方法、井下水准测量的观测方法变换仪器高法变换仪器高法注注意意：当当水水准准点点设设在在巷巷道道顶顶板板上上时时，要要倒倒立立水准尺，尺底（零刻度）端顶住水准点水准尺，尺底（零刻度）端顶住水准点。2、井下水准测量的限差要求、井下水准测量
10、的限差要求两水准点之间往返测高差较差不大于两水准点之间往返测高差较差不大于50Rmm闭合、附合水准路线单程测量，闭合差不大于闭合、附合水准路线单程测量，闭合差不大于50Lmm变换仪器高法变换仪器高法每每站站高高差差观观测测两两次次，以以检检核核读读数数的的正正确性确性称测站检核。测站检核分两种称测站检核。测站检核分两种:1)变变换换仪仪器器高高法法两两次次不不同同仪仪器器高高度度的的水水平平视视线线(改改变变仪仪器器高高度度应应在在10cm以以上上)测测定定相相邻邻两两点点间间的的高高差差，图图根根水水准准测测量量两两次次高高差差之之差差应应小小于于6mm，否则应重测。，否则应重测。2)双面尺
11、法双面尺法读读取取每每一一把把水水准准尺尺的的黑黑面面和和红红面面分分划划的的中中丝丝读读数数，前、后视尺的黑面读数计算出一个高差，前、后视尺的黑面读数计算出一个高差，h黑黑=a黑黑-b黑黑前后视尺的红面读数计算出另一个高差，前后视尺的红面读数计算出另一个高差，h红红=a红红-b红红四四等等水水准准:ABS(h黑黑-h红红100) 5mm，否否则则应应重重测测。读数步骤读数步骤:瞄准瞄准后视点后视点水准尺黑面分划水准尺黑面分划精平精平读数；读数；瞄准瞄准后视点后视点水准尺红面分划水准尺红面分划精平精平读数；读数；瞄准瞄准前视点前视点水准尺黑面分划水准尺黑面分划精平精平读数；读数；瞄准瞄准前视点
12、前视点水准尺红面分划水准尺红面分划精平精平读数。读数。上述观测顺序简称为上述观测顺序简称为“后后后后前前前前”。井下水准测量井下水准测量 应应选选用用精精度度不不低低于于DS10DS10的的水水准准仪仪和和普普通通水水准准尺尺，采采用用变变更更仪仪器器高高( (两两次次仪仪器器高高互互差差应应大大于于10 10 cm)cm)的的方方法法进进行行观观测测。两两次次测测得得的的相相邻邻点点间间的的高高差差互互差差不不大大于于5 5 mmmm时时，取取其其平平均均值值作作为为观观测测成成果果。由由于于井井下下高高程程点点有有的的设设在在顶顶板板上上，有有的的设设在在底底板板上上，高高差差h hi i
13、的的计计算算公公式式都都是是h hi ia a i ib bi i( (即即后后视视读读数数- -前前视视读读数数) )。只只是是当当高高程程点点在在顶顶板板上上时时，应应在在读读数数前前加加“- -”号号后，再进行运算。后，再进行运算。二、水准测量的内业二、水准测量的内业1、水准测量的内业的目的计计算算各各测测点点之之间间的高差，经平差后，求出各测点的高程。的高差，经平差后，求出各测点的高程。2、水准测量的内业计算 由于井下的高程点有的设在顶板上，有的由于井下的高程点有的设在顶板上，有的设在底板上，可能出现设在底板上，可能出现四种情况四种情况。 三、巷道剖面图的测绘三、巷道剖面图的测绘1、目
14、的：为了检查平巷的铺轨质量、目的：为了检查平巷的铺轨质量或者为平巷改造提供依据或者为平巷改造提供依据2、具体做法：先用皮尺沿底板每隔、具体做法：先用皮尺沿底板每隔10米或米或20米标记一个临时点，并且将此点米标记一个临时点，并且将此点标记在巷道两帮上，以便调整坡度放腰标记在巷道两帮上，以便调整坡度放腰线时使用线时使用3、巷道剖面图绘制要求、巷道剖面图绘制要求（1）水平比例尺一般为）水平比例尺一般为1：2000、1：1000、1：500，对应的竖直比例尺一般为，对应的竖直比例尺一般为1：200、1：100、1：50；（2）按水平比例尺画出表格，表中填写测点）按水平比例尺画出表格，表中填写测点编号
15、、测点间距、测点的实测高程和设计高编号、测点间距、测点的实测高程和设计高程、轨道面的实际坡度；程、轨道面的实际坡度；（3）在表格的上方，绘出巷道的纵剖面图）在表格的上方，绘出巷道的纵剖面图3、巷道剖面图绘制要求、巷道剖面图绘制要求(续续)绘图时，先按竖直比例尺绘出水平线，注明高程，绘图时，先按竖直比例尺绘出水平线，注明高程，绘出测点的水平投影位置，按照测点的实际高程绘出测点的水平投影位置，按照测点的实际高程和选定的竖直比例尺绘出竖直面上的位置，然后和选定的竖直比例尺绘出竖直面上的位置，然后用直线将这些位置点连接起来，便可以得到巷道用直线将这些位置点连接起来，便可以得到巷道的实测纵剖面线。的实测
16、纵剖面线。（4）在表格的下方绘出该巷道的平面图，）在表格的下方绘出该巷道的平面图，并且在图上绘出高程基点和永久导线点的位并且在图上绘出高程基点和永久导线点的位置。置。2-32-3井下三角高程测量井下三角高程测量一、施测方法一、施测方法图图2-22-2井下三角高程测量井下三角高程测量井下三角高程测量一般是与经纬仪导线井下三角高程测量一般是与经纬仪导线测量同时进行的。施测方法如图测量同时进行的。施测方法如图2-所示所示三角高程测量三角高程测量 三角高程测量是利用经纬仪观测出两点间的竖直角，用钢尺丈量出两点间的倾斜长度l，从而由下式计算出两点间高差 hABlsini-v思考题思考题:上式中的符号代表
17、什么上式中的符号代表什么?井下三角高程测量井下三角高程测量安置经纬仪于安置经纬仪于A点，对中整平。在点，对中整平。在B点悬挂垂球用望远镜瞄准垂球线上的点悬挂垂球用望远镜瞄准垂球线上的标志标志b点，测出倾角点，测出倾角，用钢尺丈量，用钢尺丈量仪器中心到仪器中心到b点的距离点的距离l,量取仪器高量取仪器高i及觇标高及觇标高v。由图由图2-2可以看出，可以看出，B对对A点的高差点的高差可按下式计算：可按下式计算：h=lsin+i-v式中式中l实测斜长，基本控制导线应是经实测斜长，基本控制导线应是经三项改正后的斜长三项改正后的斜长;垂直角，仰角为正，俯角为负；垂直角，仰角为正，俯角为负；i仪器高，由测
18、点量至仪器中心的高度，仪器高，由测点量至仪器中心的高度，测点在底版时为正值，顶板时为负值。测点在底版时为正值，顶板时为负值。v觇标高。由测点量至照准目标点的觇标高。由测点量至照准目标点的高度，测点在底版时为正值，在顶板时为高度，测点在底版时为正值，在顶板时为负值。负值。当井下经纬仪导线为光电测距导线时，在当井下经纬仪导线为光电测距导线时，在A点点安置仪器，在安置仪器，在B点安置反射棱镜，并对中整平。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用测距仪测出仪器至反射棱镜中心斜距l0，经，经气象、加常数等项改正后，得改正后斜距气象、加常数等项改正后，得改正后斜距l0A、B两点间的
19、高差可按下式计算：两点间的高差可按下式计算：hAB=lsin+l/2R.cos(cosk)+i-v式中式中k折光系数；折光系数；R侧线处地球曲率半径。侧线处地球曲率半径。 仪器高和觇标高应在观测开始前和结束后各量一仪器高和觇标高应在观测开始前和结束后各量一次，两次丈量的互差不得大于次，两次丈量的互差不得大于4，取其平均值作，取其平均值作为丈量结果。丈量仪器高时，可使望远镜竖直，量为丈量结果。丈量仪器高时，可使望远镜竖直，量出测点至镜上中心的距离。出测点至镜上中心的距离。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）（l为导线水平边长，m）；三角高程导线的高程闭合差不应大于100L（L为导线长度，km）当高差的互差符合要求后，应取往返测高差的平均值作为一次测量结果。闭合和附合高程路线的闭合差，可按边长成正比分配。复测支线终点的高程，应取两次测量的平均值。高差经改正后，可根据起始点的高程推算各点的高程。二、限差的要求二、限差的要求（）仪器高和觇标高两次互差不（）仪器高和觇标高两次互差不能超过能超过4；（）三角高程往返测量相邻点高（）三角高程往返测量相邻点高差互差为不大于（差互差为不大于（10+0.3l）；）；（）高程闭合差不大于（）高程闭合差不大于100L；
