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两井定向的示意图
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如果设 e A e B 1m m ，当两垂线间的距离（《煤矿安全 规程》规定两井筒间的最小距离不得小于30m）为 A B 3 m , 则投向误差为：
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GPS定位的原理 测定GPS卫星和用户接收机之间的距离，根据已知的卫星瞬
时坐标，确定用户接受机所对应的点位（三维坐标 X、Y、H） 实质是空间距离后方交会测量
一个测站上求解4个未知量，即3个坐
绝对定位 标分量和1个钟差参数，所以至少必 须同时观测4颗卫星。 GPS定位
分为动态和静态的绝对定位
第六章
近井控制测量与联系测量 第一节 概述
一、联系测量的概念
联系测量：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。 联系测量包括以下两部分：
平面联系测量（定向测量）
高程联系测量（导入高程）
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二、联系测量的目的和任务
1、联系测量的目的：统一井上下的坐标系统和高程系统 (1) 需要确定地面建筑物、铁路和河湖等与井下采矿巷道
表3-1 联系测量的主要限差
类别 容许限差 备注
几何定 由近井点推算的两次独立 一井定向：< 2′ 两 井田一翼长度小于300m的 向 定向结果的互差 井定向：<1′ 小矿井，可适当放宽限差， 但应< 10′ 陀螺经 同一边任意两测回测量陀 15″级: <40″ 纬仪定 螺方位角的互差 25″级: <70″ 向 井下同一定向边两次独立 15″级: <40″ 陀螺经纬仪定向的互差 25″级: <60″ 陀螺经纬仪精度级别是按 实际达到的一测回测量陀 螺方位角的中误差确定的
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。
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2、 联系测量的任务：
（1）井下经纬仪导线起算边的坐标方位角； （2）确定井下经纬仪导线起算点的平面坐标x和y； （3）确定井下水准基点的高程H。 井上下的联系测量是通过埋设于井口附近的近井点和 高程基点（统称为定向基点）为基础进行的。
(1)、概念 在定向水平通过测量把垂线与井下永久导线点联系起来， 这项工作称为连接。 (2)、连接测量 连接测量分为地面连接测量和井下连接测量两部分。
地面连接测量是在地面测定两钢丝的坐标及其连线的方位角； 井下连接测量是在定向水平根据两钢丝的坐标及其连线 的方位角确定井下导线起始点的坐标与起始边的方位角。 连接测量的方法很多，这里仅以连接三角形法为例予以介绍。
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根据相邻井口的位置和井下贯通巷道的距离及贯通工程的精 度要求，一般选择C或D级。 GPS的定位测量工作分为：外业和内业 GPS的定位测量主要工作包括：GPS测量的技术设计，选点， 测站标志的埋设，野外数据采集以及成果质量的检核；测后数
据处理及技术总结。
按照GPS的定位测量的工作程序，分为：GPS网的设计，选点 与埋点，外业观测，成果检核与数据处理。

′
δ′ γ
β
δ
α
β′

'
′

′
'
′
γ
′
′
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二、两井定向
1、概述 当矿井有两个立井，且在定向水平有巷道相通、并能进行
测量时，就可采用两井定向。
两井定向是在两个井筒内各用重球悬挂一根钢丝，通过地
面和井下导线将它们连接起来，从而把地面坐标系统中的平面
坐标和方向传递到井下。 两井定向的外业测量与一井定向类似，也包括投点、地面和 井下连接测量
在平面联系测量中，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。
井下导线起始方位角的误差作为衡量矿井定向的标准。 矿井定向概括来说分为两类： 通过斜井或平峒 几何定向 定向 物理定向
一井定向
两井定向 磁性定向 投向仪定向 陀螺经纬仪定向
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《煤矿测量规程》规定的联系测量的主要精度要求见下表
(a)
(b)
(c)
图6-7 投点误差与投向误差
图(b) 中
tg
B B A A AB
图(c)中
tg
A A B B AB
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设AA′=eA，BB′=eB 且由于θ很小，则(c)图中的θ可 简化为：
e A + eB AB

206265 ''
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其次，井上丈量所得的两钢丝间的距离c丈与按余弦定理计算
出的距离c计相差应不大于2mm； 井下丈量所得的两钢丝间的距离c丈与计算出的距离c计相差
应不大于4 mm。 若符合上述要求可在丈量的a、b、c以及a′、b′、c′中 加入改正数Va，Vb，Vc及Va′，Ｖb′Ｖc′ ③ 将井上、井下连接图形视为一条导线，E—D—C—A— B—C′—D′—E′，按照导线的计算方法求出井下起始点 D′的坐标及井下起始边D′ E′的方位角
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二、测定方法
1、全球定位系统（GPS）的基本概念 1973年起步建设，1994年完成。 24颗卫星组网，包括三颗备用卫星，分布在6个轨道面内。 具有全天候、连续定时的三维定位、测速、导航、授时、 抗干扰、保密功能。 地球上任何地方至少可见4颗GPS卫星。 广泛应用于大地测量、工程测量、控制测量、矿山测量、 精密工程测量、导弹制导、速度测量等多领域。
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表6-1 各等级GPS测量的基本技术规定
级 别 D ≤8 E ≤10
项目
闭合环或附合路线的 边数 相邻点间的平均距离
A ≤5 300
B ≤6 70
C ≤6
10～15 5～10 0.2～0.5
表6-2 各等级接收机选用
等级 单频/双频 观测量至少 有 同步观测接 受机数量 AA 双频/全波长 L1、L2载波 相位 ≥5 A 双频/全波长 L1、L2载波 相位 ≥4 B 双频 L1、L2载 波相位 ≥4 C 双频或单频 L1载波相位 ≥3 D、E 双频或单频 L1载波相位 ≥2
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载波信号
空间星座部分 发射信号
测距码
数据码
监控站：接受卫星下行数据并传至主 控站 GPS 地面监控部分 主控站：卫星轨道估计、卫星控制、 定位系统管理 注入站：卫星轨道纠正信息、钟差纠 正信息，控制命令的上行注入卫星 GPS接收机 用户部分 数据处理软件 微处理机其终端设备
不得超过±7cm，后视边方位角中误差不得超过±10″。
3)、井口高程基点的精度要求 井口水准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。
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井口水准基点的高程测量，应按四等水准测量的精度要求测设。 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制。 测量高程基点的水准路线，可布设成附（闭）合路线、 高程网或水准支线。除水准支线必须往返观测外，其余均可 只进行单程测量。 用三角高程测量时应采用精度不低于J2级的经纬仪测量垂 直角，用测距精度为Ⅱ级的光电测距仪测量边长。
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1）连接三角形应满足的条件 为了提高定向的精度，在选择井上、井下连接点C、C′时，
应使连接三角形布设成延伸三角形。即尽可能将C、C′设置在 AB的延长线上，且靠近一根垂球线，使γ和γ′小于2°。
图6-8 连接三角形示意图
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2）连接三角形法的外业
′

δ′ γ
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（3）减少投点误差的主要措施： 1)尽量增大两垂球线间的距离，并选择合理的垂球线位置; 2)定向时最好减少风机运转或增设风门，以减少风速； 3)采用高强度、小直径的钢丝，适当加大垂球重量，并将垂球
浸入到稳定液中;
4)减少滴水对垂球线及垂球的影响。
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3、连接
β

δ′
′

β′ ′
γ
′ ′
2 及 1 7 8 ，

''
''
a c
， ''
''
b c
''
b' c ''
②检查测量和计算成果
( ')
a' c
， ( ') ''
''
首先，连接三角形的三个内角α、β、γ以及α′、β′、 γ′的和均应为180°。若有少量残差可平均分配到α、β或 α′β′上。(角的检验）
采用垂球线单重投点法
单重摆动投点
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(2)投点误差与投向误差
由地面向定向水平投点时，由于井筒内气流、滴水等影
响，使得垂球线在地面上的位置投到定向水平后会发生偏离， 这种偏离称为投点误差。 由投点误差引起的垂球线连线的方向误差，称为投向误差。
B′ A′ B′ A′ θ θ A′ B′
'
如果不考虑井下导线测量的误差， 即井下导线的几何形状不变
515
'
e5
S 5 Si
e i —点i至起始点1的距离
若导线有更多点 e i
—3438′（1弧度的分数）
所以：离起始点越远，由方位角误差所引起的导线各点点位
误差就越大。