贯通测量设计前言我国煤炭行业对我国的经济发展起到越来越来重要的作用。

煤炭是我国应急和社会发展的重要战略资源。

在矿山中最大的工程即是井巷贯通。

在贯通中要保证各掘进面均沿着设计位置与方位掘进，使贯通后接合处的偏差不超限，避免对采矿生产造成严重的影响。

如果贯通测量过程中发生错误未能贯通或接合处的偏差值超限都将影响井巷质量，甚至造成井巷报废人员伤亡等严重后果。

在经济上和时间上给国家和企业造成很大的损失。

为此测量人员有必要将贯通设计有关的理论掌握。

我国的能源资源中，煤炭资源最为丰富。

据1997年完成的全国第三次煤炭资源预测与评价，2000m深度内的煤炭总资源为5.57万亿t，1000m深度内为2.86万亿t截止1996年末，全国累计保有储量为10024.9亿t，探明储量为6044亿t。

2000年煤炭在一次资源结构中所占比重达67％，在国民经济发展中占有十分重要的地位。

在开采方式上，中国井工作业的煤矿占95％，井深平均在-400m 以下，与世界各产煤国家相比，不但煤系、地层构造复杂，而且矿井事故多发。

煤矿生产安全历来为我党和国家所重视，新中国成立以来，经过煤炭战线各级领导、工程技术人员和广大职工几十年的艰苦努力，全国煤矿生产状况与解放前相比发生了根本性的变化。

党的十一届三中全会以来，我国煤矿迎来了科技的春天，特别是近十几年来，全国煤矿坚决贯彻“安全第一，预防为主，综合治理，总体推进”的指导思想，向安全、高效、洁净、环保、机械化、自动化方向迅速发展，煤炭工业在生产、建设、科研、教育等方面都积累了丰富的经验，一些领域的科技接近或达到国际先进水平。

为了系统地总结我国煤炭科技近二十年来取得的研究成果，推动煤矿生产技术水平和管理水平的提高。

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作者签名：日期：目录前言 0目录 (1)1 矿井及贯通巷道概况 (4)1.1 交通位置 (4)1.2 地形、地势情况 (5)1.3 贯通巷道概况 (5)2平面测量 (5)2.1 近井点的建立 (5)2.2 定向测量 (6)2.3 井下导线测量 (12)3 高程测量 (13)3.1 地面水准测量 (13)3.2 导入高程测量 (13)3.3 井下水准测量 (14)4 贯通测量方案设计与精度分析 (16)4.1 平面测量方案设计 (16)4.2 高程测量设计 (26)5 贯通测量方案选择 (30)5.1 近井网方案的选择 (30)5.2 定向方案的选择 (30)5.3 井下基本控制导线的选择 (30)5.4 高程测量的方案选择 (31)6 巷道贯通测量误差预计 (31)6.1 贯通允许误差参数确定 (31)6.2 贯通相遇点K在水平重要方向的误差预计 (32)6.3 贯通相遇点K在竖直方向的误差预计 (33)7 贯通测量的技术路线中应注意的问题 (34)8 结束语 (35)致谢 (37)参考文献 (38)附录 (39)1 矿井及贯通巷道概况1.1 交通位置高庄煤矿位于滕南矿区的西南部，滕南矿区位于山东省西南部，京沪铁路西侧，地处枣庄市滕州市和济宁市微县境山内。

高庄矿原为付村井田西区，井口东至付村矿约2.6km。

官（桥）柴（里）铁路专用线横贯矿区中部，已建成通车。

京杭运河流经本井田，南水北调工程竣工后，年运输能力为2000万t。

矿区内公路四通八达。

因此，矿区内水陆交通运输方便。

交通位置见图1-1。

图 1-1 交通位置图1.2 地形、地势情况滕南矿区范围内地形平坦，地面标高一般在+33~+64m，为一由东北向西南缓慢下降的滨湖冲积平原，地形自然坡度为千分之一。

矿区西临昭阳湖、微山湖，与其接壤地带即本井田低洼地段，以平缓下坡伸向湖区。

高庄煤矿范围内地面标高+32~+43m，与微山、昭阳两湖接壤，地势低洼，多为洼地和湖区。

湖区范围内，除东股闸下引河与卫河间夹一平方公里陆地外，标高一般在+32.0m以下，全被湖水淹没。

将南四湖分为上、下两级湖的二级坝从本区的北部穿过。

1.3 贯通巷道概况为了解决高庄煤矿深部煤层的开采，改善通风条件，将高庄煤矿新副井和东风井合并为一对新立井提升，解决开凿高庄煤矿-350m总回风大巷。

为加快该工程进度采取两井同时以全断面相向掘进的施工方法。

贯通测量路线井下符合长度为2542m，其中新副井和东风井为开凿的新井尚未掘进，根据两井的掘进速度决定在东风井距离k点1538 m处相遇贯通。

施工巷道所在岩层地质情况比较简单，围岩稳定，地压不大，支护方式一律采用喷浆。

巷道掘进施工为风动式开凿围岩机打眼，铲斗式装岩机装车运输。

两井深至-350m水平为600m，贯通巷道边坡度为，巷道断面一般宽为3.5 m，拱高2.5 m。

2平面测量2.1 近井点的建立1）近井点是矿山测量的基准点，在建立GPS网近井点时应满足下列要求：近井点应埋设在视野开阔处，点周围视场内不应有地面倾角大于15度的成片障碍物，以免阻挡来自卫星的信号。

同时应避开高压输电线等设施，其最近不得小于200米。

2）准备工作仪器设备：GPS接收机，三脚架，米尺人员组成：观测三人3）外业观测为了确保该项工程的顺利实施决定采用GPS网建立地面独立平面控制网。

采用静态定位方法，静态定位能够通过大量的重复观测来提高定位精度，GPS测量必须按《GPS测量规范》进行（见表2-1）。

在《规范》中E级相当于常规测量的国家四等测量。

在已知点架设仪器分别测定两个近井点，这样在地面建立起了平面控制系统，可以最大限度的消除地面控制测量误差对贯通相遇点K的影响。

表2-1 GPS测量技术标准等级水平均边/km仪器图形强度观测时段个数时段长/min高度角精度指标/mmE 10-5 双频10 2 60 15 10202.2 定向测量1）准备工作仪器设备：GAK-1陀螺经纬仪一台，温度计一支，花杆一个人员组成：观测一人，记录一人，后视一人2）外业观测为了提高定向的精度采用悬挂钢丝的方法井下传递平面坐标。

地面用2J经纬仪测角. 井下用2J经纬仪测角。

用陀螺定向方法传递方向，采用GAK-1陀螺经纬仪字两风井分别进行陀螺定向，定向时采用逆转点法观测，作业方法和限差要求按规程》有关规定执行。

每井同独立进行三次取平均值。

3）内业计算风井：采用陀螺边定向。

陀螺经纬仪定向的作业过程：①在地面已知边上测定仪器常数由于陀螺仪轴衰减微弱的摆动系数保持不变，故其摆动的平均位置可以认为是假象的陀螺仪轴的稳定位置。

实际上，因为陀螺仪轴与望远镜光轴及目镜分划板零线所代表的光轴通常不在同一竖直面中，所以假象的陀螺仪轴的稳定位置通常不与地理子午线重合。

二者的夹角称为仪器常数，一般用∆表示。

陀螺定向各角度之间的关系如（图2-1）所示。

图2-1 陀螺仪定向示意图仪器常数∆可以在已知方位角的精密导线边或三角网边上直接测出来，测定仪器常数实际上就是测定已知边的陀螺方位角。

在下井定向之前，在已知边上测定仪器常数2～3次，各次之间互差对于GAK-1型陀螺经纬仪应小于''40。

每次测量后，要停止陀螺运转1015分钟，经纬仪度盘应变换180°/(2～3)。

②在井下定向边上测定陀螺方位角井下定向边的长度应大于50m，如（图2-2）在'C点仪器安装点安置好仪器，测出目标边''C D边的陀螺方位角，然后求出地理方位角。

测定定向边陀螺方位角应独立进行两次，其互差对GAK-1型号的仪器应小于40″。

③仪器上井后重新测定仪器常数仪器上井后，在已知边上重新测定仪器常数2～3次。

前后两次测定的仪器常数，其中任意两个仪器常数的互差对于GAK-1型仪器不大于40″。

然后求出仪器常数的最或然值，并按白塞尔公式[]1vvmn=±-来评定一次测定中误差。

式中n为测定仪器常数的次数。

④求算子午线收敛角地面精密导线边已知坐标方位角α0，需要求算的井下定向边，也是要求出其坐标方位角α，而不是地理方位角A ，因此还要求出子午线的收敛角0γ。

如（图2-2）所示，地理方位角与坐标方位角的关系为：000A αγ=+。

子午线收敛角按下式计算：Ky γ=（K 为系数；y 为点的横坐标）。

子午线收敛角0γ的符号可由安置仪器点的位置来确定，即中央子午线以东为正，以西为负。

⑤求算井下定向边的坐标方位角由（图2-2）可以看出：000T T A ααγα∆-=+-＝ （2-1） 井下陀螺定向边的坐标方位角为：TA αγαγ'=-=+∆平－ （2-2） 由以上将式代入上式则：0γααααδ'T T＝－（-）+ （2-3） 其中，0γδγγ=-表示地面和井下安置陀螺仪地点的子午线收敛角的差数，可按下式求得：0()y y γδμ=- （2-4） 式中γδ的单位为s ；32.23tan μϕ= （当地面和井下定向点的距离部超过5～10km ，纬度小于60°时采用）；ϕ为当地的纬度；0y 和y 为地面和井下定向点的横坐标（km ）。

图2-2陀螺仪定向示意图⑥陀螺仪悬带零位观测悬带零位是指陀螺马达不转时，陀螺灵敏部受悬挂带和导流丝扭力作用而引起扭摆的平衡位置，就是扭力矩为零的位置。

这个位置应在目镜分划板的零刻线上。

在陀螺仪观测之前和结束后，要作悬带零位观测，称为测前零位和测后零位观测。

测定悬带零位时，先将经纬仪整平并固定照准部，下放陀螺灵敏部从读数目镜中观测灵敏部的摆动，在分划板上连续读出三个逆转的读数，估读到0.1格，按下式计算零位： 1321()22a a L a +=+ （2-5） 式中，123a a a 、、为逆转点读数，以格数计。

同时还需要用秒表测定自动摆动周期1T ,零位观测完毕，托起并锁紧灵敏部，如测前与测后悬挂零位变化在±0.5格以内，且自摆周期不变，则不必进行零位校正。

当超过±0.5格时，就要进行校正。

如果陀螺定向时井上、下所测得的零位变化超过0.3格时，应加入改正数。

零位改正计算公式为：a αλ∆⨯∆＝（2-6）式中，a ∆——零位变动，a mh ∆=，其中m 为目镜分划板分化值，h 为零位格数；λ——零位改正系数，221222T T T λ-=，其中12T T 、分别为跟踪和不跟踪摆动周期。