中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量课程设计测绘工程2008级目录一、目的和任务3二、地面近井点的测设3三、立井定向 43.1两井定向方案43.2陀螺定向方案63.3两井定向方案和陀螺定向方案的推算对比6四、高程联系测量 6煤矿井下平面控制测量和高程控制测量6目的和任务6井下控制的要求6井下导线点和水准点的设置6井下导线测量方法 6井下高程测量方法 6井下控制网型的布设6附录—16附录—26附录—3精度表6附录—4 优化设计模拟控制点成果表6附录—5 优化设计模拟数据精度表6附录—6 点位误差 6附录—7 点间误差 6附录—86课程设计感想 6矿井联系测量一、目的和任务矿井联系测量就是将地面上的平面坐标系统和高程坐标系统传递到井下的测量。

目的就是使地面和井下测量控制网采用同一坐标系统。

联系测量的主要任务是：（1）确定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。

二、地面近井点的测设（1）地面近井点的精度要求⒈近井点测量精度的要求近井点可在矿区三、四等三角网、测边网的基础上，用插网、插点和敷设经纬仪导线，及GPS等方法测设。

对于一般网型，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″。

GPS测量必须按照1992年我国测绘局发布的《全球定位系统（GPS）测量规范》进行，近井点可以采用D级和E级测设。

⒉井口高程基准的精度要求井口水准基点的高度精度应该满足相邻井口间进行主要巷道贯通的要求，由于两井间进行主要的巷道贯通时，高程上允许的误差是，则其中误差为，一般要求两井口水准基点相对的高程中误差引起的贯通点K在z轴方向上的偏差中误差不超过=±0.03m。

所以近井点高程测量，可以应该采用四等水准测量的精度要求测设。

（2）近井点布设方案本次近井点(水准基点)通过GPS进行布设,使用Trimble5800、5700GPS接收机,利用国家四等控制点为起算点,采取插网方式建立矿井E级GPS近井网,布网形式为同步图形扩展式。

测设了主井近井点坐标和高程。

三、立井定向《煤矿测量规程》规定的联系测量的主要精度要求陀螺经纬仪定向同一边任意两测回测量陀螺方位角的互差±15″级：＜40″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±25″级：＜70″井下同一定向边两次独立陀螺经纬仪定向的互差±15″级：＜40″±15″级：＜60″实际定向精度与规程限差要求定向方法两次独立定向个数（″）备注估算值规定值（′）一井定向78251′40″2=4两井定线851352″13.1两井定向方案本次设计方案的矿山有主井和副井各一个，因此投点时在两个井筒内各挂一根垂球线，采用单重稳定投点。

投点时必须采用有效的措施减小投点误差，这些主要措施包括：<1>定向时最好停止风机运转或增设风门，以减少风速；<2>采用小直径、高强度的钢丝，建议采用80kg重的垂球，并将垂球浸入稳定液中，并在大水桶上加挡水盖以减少滴水对垂球的影响。

要求最后投点误差不超过2mm。

3.1.1井上连接测量选择煤仓附近的控制点作为近井点，通过GPS确定出两个控制点的坐标。

分别向两垂球线A、B测设连接导线，以确定A、B的坐标和AB的坐标方位角。

测设导线的等级为5″，使用经纬仪，2个测回数观测水平角，测角中误差为±5″；使用钢尺量边，测设至A的导线时和B的导线时，量边的偶然误差系数a都选择0.0003，系统误差系数b都选择0.00005。

另外，使用仪器观测时，同一测回中半测回互差不超过20″，两测回间互差不超过12″，两次对中测回间互差不超过30″。

据此，布设地面连接导线的形式，如下图所示：设计方案采用了由一个控制点向相应的两垂球进行测量的连接方案，采用如下公式预计误差：（1）（2）（3）3.1.2井下连接测量井下的井底车场中，布设井下连接导线，导线采用7″基本控制导线，使用经纬仪观测水平角，测角中误差为±7″，测角的方法和限差与地面连接的导线的测设过程相同。

使用钢尺进行量边，量边时要加入比长改正，温度改正，拉力改正，垂曲改正等改正项，然后最终将导线的边长化算到高斯平面上。

量边的偶然误差系数a取0.0003，系统误差系数b取0.00005。

据此，布设井下连接导线的形式如下：井下连接测量误差主要由井下导线的测角误差和量边误差所引起的，即：式中，分别是测角和量边误差所引起的井下导线某边的方位角误差。

由于已经采取了种种措施减小投点误差的影响，并且两井定向时两垂球线间的距离很大，此时投向误差对定向精度的影响已经基本不再起作用了，所以可以忽略投向误差。

那么两井定向误差的总误差公式为：3.2陀螺定向方案方案二采用陀螺定向方案。

陀螺经纬仪采用国产陀螺经纬仪，陀螺经纬仪的观测顺序按3（测前地面测定仪器常数次数），2（井下测定定向边陀螺方位角次数），3（测后地面测定仪器常数次数）进行操作。

该方案的具体实施步骤如下：（1）在地面已知边上测定仪器常数（2）在井下定向边上测定陀螺方位角（3）仪器上井后重新测定仪器常数（4）求算子午线收敛角（5）求算井下定向边的坐标方位角注意在启动陀螺马达达到额定转速之前和制动陀螺马达的过程中，陀螺灵敏部必须处于锁紧状态，防止悬挂带和导流丝受损伤。

上图中为仪器常数，为子午线收敛角，为陀螺方位角，为坐标方位角，为地理方位角。

各个参数的关系如下：取，用近似的方法计算一次定向中误差：=±0.8163.3两井定向方案和陀螺定向方案的推算对比通过两井定向方案和陀螺定向方案的误差对比，可以判断出方案设计的优劣，从而选择合理的设计方案。

3.3.1两井定向方案误差估计两井定向方案误差估计包括井上测量误差、投点误差、井下测量误差，在方案设计中已经采取了如下几种措施减小投点误差，因此投点误差可以达到忽略不计的程度。

● 尽量增大两个垂球线间的距离，并选择合理的锤球线位置。

● 尽量减少马头门处得气流对垂球线的影响。

● 采用小时警、高强度的钢丝，适当加大垂球重量，并将垂球浸入稳定液中。

● 摆动观测时，锤球线摆动的方法应尽量和标尺平行，并适当增大摆幅，但不能超过100m这样两井定向误差仅包括井上测量误差和井下测量误差。

井上测量误差估计：根据在井上测量图量测的各数据计算得到；；；则井下测量误差估计：由井下测量图测量数据的得由上述结果可知：最大量边误差是9.2″，最小量边误差是3.4″。

同时测角中误差=4.34″选择方位角误差最大的一条边与最小的一条边分别计算井下连接的误差：由得到两井定向的最大误差和最小误差，3.3.2陀螺定向方案误差估计取，将这个参数带入公式=±0.816得到：。

3.4 两井定向和陀螺定向的比较通过两井定向方案和陀螺定向方案的误差对比，可以看出：陀螺定向方案的误差12.5″小于两井定向的最小误差31.279″，陀螺定向方案优于两井定向方案。

但是两井定向所采用的仪器比较便宜，一般的矿井都有这些设备。

两井定向需要长时间占用井筒，但是陀螺经纬仪定向的话占用井筒的时间明显少于两井井定向。

陀螺经纬仪定位，整体操作简单，计算简单，并且人员较少。

综合上述，结合本矿的实际情况，可以进行选择。

四、高程联系测量高程联系测量首先要布设近井水准网。

使用光学自动安平水准仪，根据《工程测量规范》要求规定，可以满足等外水准测量精度要求。

计经检核后应该符合《工程测量规范》及《煤矿测量规范》中各项指标规定。

为保证工程进度和质量要求，现组成测量组：组长一名，副组长二名，其它成员若干。

所有测量人员必须了解工程总平面图和标高、定位线等情况；熟悉工程施工图纸，对竖井的平、立剖面的形状、尺寸、构造有全面的了解，对平面图和结构图的尺寸要相互校对各图的轴线是否对应；要进一步明确设计对施工测量精度的一般要求，以及一些特殊要求。

测量需配备：符合精度的水准仪两台，水准尺钢尺各数把，手电筒、对讲机若干。

事先在各中段埋设好钢钎，能够长久保存便于观测并不易被破坏，每中段不得少于2个。

选择0.5—2mm具有一定的抗拉力钢丝600—1000米。

并配备两组垂球，每组垂球的重量为N×（60%----70%）=G (N为使用钢丝的抗拉力)，在100kg。

高程联系测量具体方法：如图所示，为竖井的高程传递，将钢尺悬挂在井边的木杆上，下端挂10kg重锤，在地面上和中段内各安置一台水准仪，分别读取地面点A和中段内水准点B的水准尺读数a和b,并读取钢尺读数m和n,则可根据已知地面水准点A的高程,按下式求得水准点B的高程：式中为钢尺总的改正数，它包括尺长，温度，拉力，和钢尺自重等四项改正数。

即为了进行检核，可将钢尺位置变动10~20cm，同法再次读取这四个数，两次求得的高程相差不得大于3mm。

改正数严格按照规范执行改正，测量工作严格按照《工程测量规范》进行操作。

导入高程工作需要独立两次进行，也就是说在第一次进行完毕后，改变其井上下水准仪的高度并移动钢尺，用同样的方法在做一次。

加入各种改正数之后，前后两次之差，按照《煤矿测量规程》规定不得超过（为井上、下水准仪视线间的钢尺长度）。

煤矿井下平面控制测量和高程控制测量目的和任务在井下施工过程中，平面控制测量按照与地面控制测量统一的坐标系统，建立地下的控制系统。

根据地下导线的坐标，就可以放样出巷道中线及其腰线的位置，指出巷道开挖的方向，保重贯通施工时时的精度要求。

矿区控制一般布设成三角网，边角网或导线网。

在布设控制网时，每个井口附近至少有一个控制点。

而在井下巷道中测量时，只能敷设成支导线或者导线网的形式，随着巷道的开挖向前延伸。

因此，井下平面控制测量就是导线测量。

井下高程测量是测定井下各种测点高程的测量工作。

其目的是为了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。

其具体任务大体为：1.在井下主要巷道内精确测定高程点和永久导线点的高程，建立井下高程控制；2. 给定巷道在竖直面内的方向；3.确定巷道底板的高程；4.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。

平面控制的设计内容：对已作平面联系测量设计的水平进行井下平面控制网的设计。

其内容包括导线（网）布设系统、永久导线点的位置、观测仪器工具、测角量边方法与限差、内业整理（含平差方法）、井下导线最弱点的点位误差预计等。

高程控制的设计内容：对已作高程联系测量的水平设计高程控制测量，其内容包括布设系统、仪器工具、观测方法与限差、内业整理（含平差方法）、估算最弱点的饿高程误差。