第八章矿井联系测量

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1、矿山测量第八章、矿井联系测量矿井联系测量第一节 概 述第二节 平面联系测量一、一井定向二、两井定向第三节 高程联系测量1钢尺导入标高2光电测距法导入标高第一节 概 述 为使矿山井下与地面采用统一的测量坐标系统所进行的工作称为联系测量。联系测量包括平面联系测量与高程联系测量两部分，前者又称定向，后者亦称导入标高。 联系测量对矿井建设、安全生产、矿区地面建设、矿区与相邻地域的生产、生活、安全有着至关重要的意义。主要表现为：绘制井上、下对照图，及时了解地面建筑物、铁路以及水体与井下巷道、回采工作面之间的相互位置关系；确定相邻矿井间的位置关系；解决同一矿井或相邻矿井间的巷道贯通问题；由地面向井下指定巷

2、道打钻时标定钻孔的位置；留设安全煤柱。 联系测量的任务是： （1）确定井下经纬仪导线起始边的坐标方位角 （2）确定井下经纬仪导线起始点的平面坐标 （3）确定井下水准基点的高程 在联系测量前，应在井口附近测设平面控制点（既近井点），作为定向的依据。在井口附近埋设23个水准点（既水准基点），作为导入标高的依据。第二节 平面联系测量 平面联系测量的任务是将地面的已知平面坐标和坐标方位角传递到井下经纬仪导线的起始点和起始边上，使井上、下采用统一的坐标系统。在平面联系测量中，坐标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，并用井下经纬仪导线起始边坐标方位角的误差作为衡量定向精度的标准。

3、 矿井定向的方法可分为几何定向和陀螺经纬仪定向。几何定向又分：通过平硐或斜井的几何定向；通过一个井筒的几何定向，简称一井定向；通过两个井筒的几何定向，简称两井定向。 通过平硐或斜井的几何定向，可以直接由井口敷设经纬仪导线至井下，进行坐标和坐标方位角的传递。定向工作较为简单，而且无特殊要求，故此处不赘述。一、一井定向 如图（a）所示，在井内悬挂两根钢丝，钢丝的一端固定在井口上方，另一端系上重锤自由悬挂至定向水平。根据地面坐标系统求出两根钢丝的平面坐标及其连线的坐标方位角；在定向水平通过测量把垂线和井下永久导线点联系起来，从而将地面的坐标和坐标方位角传递到井下，达到定向的目的。因此，定向工作分为投

4、点与连接两部分。 （一）投点 所谓投点，就是在井筒内悬挂重锤至定向水平。由于井筒内风流、滴水等因素的影响，致使钢丝偏斜，产生的误差称为投点误差。由投点误差引起的两垂球线连线方向的误差称为投向误差。通常情况下，由于井筒直径有限，两垂线间的距离一般不超过35m。当有1mm的投点误差时，便会引起坐标方位角误差达2多。 （二）连接 连接的方法很多，通常有连接三角形法和瞄直法等。1连接三角形法 在井上、下井筒附近选定连接点C和C，形成以两垂球线连接AB为公共边的两个三角形ABC和ABC，如图b所示。为提高精度，尽可能将连接点C和C设在AB延长线上，尽量靠近一根垂球线。 利用正弦定理解三角形，求出和角，即

5、 sin=a/csin sin=b/csin2瞄直法 在连接三角形中，如使连接点C和C位于AB延长线上，即成瞄直法。这时只要在C和C点安置经纬仪，测出c、c角；量出CA、AB、BC边长，就可完成定向任务。但实际上把连接点C和C精确的设在AB延长线上是比较困难的，因此，该方法只在精度要求不高的小矿井定向时才较为适用。二、两井定向 当一个矿井有两个立井，且在定向水平有巷道相遇时，应首先考虑两井定向。如图所示，在两个立井中各挂一根垂球线，然后再地面和井下定向水平用导线测量的方法把两垂球线连接。同一井定向一样，两井定向的全部工作包括投点、连接和内业计算。内业计算22ABABABABABABABABAB

6、ABABABYXcosx-xsiny-ySxyx-xy-ytan）（）（ 由于每个井筒内只投一个点，不能直接推算井下导线边的坐标方位角。因此，首先采用假定坐标系统，然后经过换算求得与地面坐标系统一致的坐标方位角。 （1）根据地面导线计算A、B点坐标，通过坐标反算原理求出两垂球线在地面坐标系统中的坐标方位角、边长22ABABABABABABABABABABABABYXcosx-xsinSxyx-xy-ytan）（）（ABa-aABAa （2）建立井下假定坐标系统，计算在定向水平上两垂球线连线的假定坐标方位角、边长。通常为了计算方便，假定A边位X轴方向，与A垂直方向为Y轴，A点为坐标原点，即 A=

7、00000，XA=0，YA=0 计算井下连接导线各点假定坐标，直至垂线B的假定坐标XB和YB。在通过反算公式计算AB的假定坐标方位角及其边长理论上讲，SAB和SAB应相等。 按地面坐标系统计算井下连接导线各边的坐标方位角及各个点的坐标 式中，若ABAB时， 然后根据A之值，以垂线A的地面坐标重新计算井下连接导线各边的坐标方位角及各点的坐标，最终求得垂线B的坐标。井下连接导线按地面坐标系统算出B点坐标值应和地面连接导线所算得的B点坐标值相等。为了检核，两井定向也应独立进行两次，两次算得的井下起始边的坐标方位角互差不得超过1。ABa-360aABaA图 两井定向原理图悬垂线A悬垂线B图 两井定向原

8、理图AB4321XXABAABDS第三节 高程联系测量 高程联系测量又称导入标高。其目的是建立井上、下统一的高程系统。因此，导入标高的任务就是将地面水准基点的高程传递到井下高程测量的起始点上，确定井下水准基点的高程。 采用平硐或斜井开拓的矿井，导入标高可以采用水准测量和三角高程测量方法完成。采用立井开拓的矿井，导入标高实质是丈量井筒深度，必须采用专门的方法来传递高程，常用的方法有钢尺法、钢丝法和光电测距法。钢尺法和钢丝法导入标高的方法基本相似，只是钢丝法需要在地面通过专门的仪器设备测量其长度。因此，这里仅仅以钢尺法和光电测距法为例说明导入标高的全过程。1钢尺导入标高 用来导入标高的钢尺由100

9、m、200m、500m等几种。 如图所示，由地面井下自由悬挂一根钢尺，在其下端挂上重锤，重锤的重量等于钢尺检验时的拉力。在井上、下各安置一架水准仪，A、B水准尺上读数分别为a、b，然后照准钢尺，井上、下同时读数为N1和N2。 则井下水准基点B的高程为 HB=HA-h式中，h=（N1-N2）-a+b。 为了检核和提高精度，导入标高应进行两次，两次互差不得大于井筒深度的1/8000图 钢尺导入标高原理图HBhHABAN1abN2钢 尺大 地 水 准 面2光电测距法导入标高 光电测距法导入标高精度高，占用井筒视距短，因此，是一种值得推广的导入标高方法。 如图所示，在井口附近的地面上安置光电测距仪，在

10、井口和井底分别安置反射镜。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。通过光电测距仪分别测量出仪器中心至井上及井下反射镜的距离L、S，从而计算出井上、下反射镜中心间的铅垂距离为 H=S-L+L式中 S仪器中心至井下反射镜的距离； L仪器中心至井上反射镜的距离； 光电测距仪的总改正数（包括气象改正、加常数、乘常数等项改正）。 然后，分别在井上、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从而计算出井下水准基点B的高程 HB=HA+hAE+hFB-H hAE=a-e hFB=f-b式中，a、b、e、f分别为井上、下水准基点和井上、下反射镜处水准尺读数。 为了检核和提高精度，导入标高应进行两次，两次互差不得大于井筒深度的1/8000。测 距 仪反 射 镜反 射 镜bfBGEeaA图 光 电 测 距 法 导 入 标 高 原 理