12-矿井联系测量

4 、钢丝的下放和自由悬挂的检查
通常采用以下方法 : (1) 信号圈法 (2) 比距法
比距法是采用比较井上、井下两钢丝间的距离的方法进行检查。 若量得的井上、井下两钢丝间的距离互差不大于2mm，便认为 钢丝是自由悬挂的。 (3) 振幅法
振幅法是测定钢丝摆动的半周期，看它是否与计算值相等 。 理论值按下式计算：
2、连接
1）地面连接测量
地面连接测量的目的是测定两个垂球线A、B的平面坐标，由坐 标算出两垂球线的方位角。
从近井点分别向两垂球线A、B测设导线。连接导线敷设时， 应使其具有最短的长度并尽可能沿两垂球线连线的方向延伸，这 样可以减少量边误差对连线方向产生的影响。 导线可采用一级或二级导线。 2)井下连接测量 在定向水平上，连接两垂球线，测设经纬仪导线A′——1—— 2——3——4——B′
地面连测
第四节 立井几何定向
概述 在立井中悬挂钢丝垂线由地面向井下传递平面坐 标和方向的测量工作称为立井几何定向 。 立井几何定向工作分为两部分：由地面向定向水 平投点 ( 简称投点 ) ；在地面和定向水平上与垂球线连 接(简称连接)。
x x A Ⅰ Ⅱ B
x
1 A
2 B 3 4
两井定向示意图
目前，常用的陀螺仪是采用两个完全自由度和一个不完全 自由度的钟摆式陀螺仪。它是根据上述的陀螺仪的定轴性和进 动性两个基本特性，并考虑到陀螺仪对地球自转的相对运动， 使陀螺轴在测站子午线附近作简谐摆动的原理而制成的。
由于稳定液的阻尼作用，实测的半周期应大于计算值。若小 于计算值，可将实测的半周期代入上式，计算出钢丝自由悬挂的 长度，以便估计接触点的位臵； (4)井筒条件允许时，可以乘罐笼或吊桶直接检查钢丝的悬挂。
5 、单重摆动投点
单重摆动投点是通过观测垂球线的摆动,找出其静止位臵并固定 起来,然后进行连接测量。常采用标尺法和定中盘法 。
1、尽可能埋设在便于观测、保存和不受开采影响的地点; 2、每个井口附近应设臵一个近井点和两个水准基点； 3、近井点至井口的连测导线边数应不超过三个；
地面连测导线的测量
地面有近井点至井口（定向连接点）的连测导线，边数应不超 过3个。 地面连测时，应敷设测角中误差不超过5″或10″的闭合导线或复 测支导线，10″（二级）小三角网作为首级控制的小矿区。 地面连测导线应尽量采用光电测距导线。
100m时，则宜采用50～100kg的垂球； (2) 钢丝：应采用直径为0.5～2mm的高强度的优质碳素弹簧钢丝。 钢丝上悬挂的重锤 重量应为钢丝极限强度的60%～70%； (3) 手摇绞车：绞车各部件的强度应能承受三倍投点时的荷重，
绞车应设有双闸；
(4) 导向滑轮：直径不得小于 150mm，轮缘做成锐角形的绳槽 以防止钢丝脱落，最好采用滚珠轴承； (5) 定点板：用铁片制成，定向时也可不用定点板； (6) 小垂球：在提放钢丝时用，其形状成圆柱形或普通垂球之形 状均可； (7) 大水桶：用以稳定垂球线，一般可采用废汽油桶，水桶上应 加盖。
连接三角形示意图
D B
A C
A B
C′
D′
1）连接三角形应满足的条件
图中三角形ABC和ABC′称为连接三角形。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 △ABC和△ABC′满足以下三个条件：
（1）点C与D及点C′与D′要彼此通视，且CD与C′D′ 的边长要大于20m；
3）连接三角形的解算
① 运用正弦定理，解算出α，β，α′，β′
②检查测量和计算成果 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）
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； (距离检核)
6.一井定向的工作组织
工作环节多，测量精度要求高，缩短占用井筒的时间，需很好的 工作组织。 (1) 准备工作 ① 选择连接方案，作出技术设计； ② 定向设备及用具的准备； ③ 检查定向设备及检验仪器； ④ 预先安装某些投点设备和将所需用具设备等送至定向井口和井 下； ⑤ 确定井上下的负责人，统一负责指挥和联络工作。 (2) 制定地面的工作内容及顺序。 (3) 制定定向水平上的工作内容及顺序。
二、陀螺经纬仪的基本原理
陀螺经纬仪是根据自由陀螺仪 ( 在不受外力作用时，具有 三个自由度的陀螺仪 ) 的原理而制成的。自由陀螺仪具有以下 两个基本特性：
1、定轴性 陀螺轴在不受外力作用时，它的方向始终指向初始恒定方向； 2、 进动性 陀螺轴在受到外力作用时，将产生非常重要的效应——“进 动”。 自由陀螺仪的上述两个特性，可通过以下实验予以证明。
左端为一可转动的陀螺，右端为一可移动的悬重，当调节 悬重的位臵使杠杆水平时，可以看到陀螺转动后，其轴线的方 向始终保持不变，即可验证定轴性。当将悬重向左移动一小段 距离，即相当于陀螺轴受到一个向下的作用力时，陀螺转动后， 杠杆将保持水平，但将在水平面上作逆时针方向的转动；同理， 将悬重右移一小段距离，即陀螺轴受到一个向上的作用力时， 陀螺转动后，杠杆仍保持水平，但将在水平面上作顺时针方向 的转动，这样即可验证自由陀螺仪的进动性。
一井定向方法
在一个井筒内悬挂两根垂球线由地面向井下传递平面坐 标和方向的测量工作称为一井定向 。
一井定向方法有连接三角形法、四边形法和适用于小型矿 井的瞄直法等。本节只介绍常用的连接三角形法。
（一）投点
1、投点的方法 由地面向定向水平投点，简称投点 单重稳定投点〈0.4mm 采用垂球线单重投点法 （水桶内，静止不变，井深小，摆 幅小） 单重摆动投点
两井定向示意图
由于两井定向时，两根钢丝间不能直接通视，而是通过导线 连接起来的，因此，在连接测量时必须测出井上、井下导线各边 的边长及其连接水平角；同时在内业计算时必须采用假定坐标系。 由于两井定向时，两垂球线之间距离增加，因而减少了投向误 差，这是两井定向的优点。 （一）两井定向的外业测量工作 1、投点 两个井筒中各悬挂一根垂球线A和B，投点设备和方法同一井定 向。 采用单重稳定投点法
。
(4) 定向时的安全措施
① 在定向过程中，应劝阻一切非定向工作人员在井筒附近停留；
② 提升容器应牢固停妥；
③ 井盖必须结实可靠地盖好； ④ 对定向钢丝必须事先仔细检查，放提纲丝时，应事先通知井 下，只有当井下人员撤出井筒后才能开始； ⑤ 垂球未到井底或地面时，井下人员均不得进入井筒；
⑥ 下放钢丝时应严格遵守均匀慢放等规定，切忌时快时慢和猛 停，因为这样最易使钢丝折断； ⑦ 应向参加定向工作的全体人员反复进行安全教育，以提高警
3、单重稳定投点
单重稳定投点是假定垂球线在井筒内处于铅垂位臵而静止
不动，所进行的投点。
单重稳定投点设备和安装系统如下图所示：
稳定投点的设备和安装
投点所需主要设备的要求如下：
(1) 垂球：以对称砝码式的垂球为好，每个圆盘重量最好为 10kg
或20kg。当井深小于100m时，采用30～50 kg的垂球，当超过
1、联系测量的目的：使地面和井下测量控制网采用同一坐标系统。
（3）确定井下水准基点的高程H。
第二节 矿井定向的种类与要求
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 一井定向 两井定向
物理定向
磁性定向 投向仪定向 陀螺定向
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第三节 地面近井点、井口水准基点及 井下定向基点的测设
近井点和井口水准基点的设臵要求
6、两井定向应独立进行两次，其互差不得超过1′ 按《规程》规定，两井定向必须独立进行两次，两次求得 的起始边方位角互差不得超过1′，取两次独立定向计算结果的 平均值作为两井定向井下连接导线的最终值。
第五节 陀螺经纬仪定向
一、概述
陀螺定向是运用陀螺经纬仪直接测定井下未知边的方位角。 它克服了运用几何定向方法进行联系测量时占用井筒时间长、 工作组织复杂等缺点，目前，已广泛应用于矿井联系测量和 控制井下导线方向误差的积累。
其他边的方位角为αi=Δα+αi′
式中αi′—该边在假定坐标系中的假定方位角
根据A点的坐标(xA，yA）和计算出的A1边的方位角αA1，计 算出井下导线各点在地面坐标系统中的坐标和方位角;最后算得 垂球B的坐标。 5、测量和计算的第二个正确性的检验 将井下连接导线按地面坐标系统，由A算出B点的坐标与按 地面连接算得的B点坐标的相对的闭合差符合井下所采用的连 接导线的精度时，则井下连接导线的测量和计算正确，闭合差 按与边长成比例分配（只对井下导线的坐标加以改正） 。
惕。在地面工作的人员不得将任何东西掉入井内，在井盖工作
的人员均应配带安全带；
⑧ 定向时，地面井口自始至终不能离人，应有专人负责井上下
联系。
（二）连接 1、概念
把地面上的已知点和定向水平上的永久点与垂球线连接，简 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。
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。(距离检核)
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 ， 如 D—C—A— B—C′—D′，按照导线的计算方法求出井下起始点C′的 坐标及井下起始边C′D′的方位角
(2) 三角形的锐角γ和γ′要小于2°；构成最有利的 延伸三角形 (3) a/c与b′/c′的值要尽量小一些，一般应小于1.5 m。
2）连接三角形法的外业
′
δ′ δ γ β
a′
α
b′
φ′
′ ′
′
γ
地面连接测量是在C点安臵经纬仪测量出φ和γ两个角度，并 丈量a、b、c三条边的边长。 同样，井下连接测量是在C′点安臵仪器测量出φ′和γ′ 三个角度，并丈量c，b′和a′三条边的边长。
（井深，风大，
摆幅大，自由摆 动）
2、投点误差
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臵投到定向水平后会发生偏离，这 种偏离称为投点误差。 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臵;
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。
导线可以采用7″或15″基本控制导线。
(二) 两井定向的内业计算
两井定向的井上下连接 1 、根据地面连接测量的成果，计算两垂球连线的方位角及长度
按照导线的计算方法，计算出地面两钢丝点A、B的坐标(xＡ，yＡ)、 （xＢ，yＢ）； c2=（xB—xA）2+(y B—y A)2 2 、根据假定坐标系统计算井下连接导线 以井下导线起始边A′1为x′轴，A ′点为坐标原点建立假定 坐标系，设B点的假定坐标为(xＢ′，yＢ′)；计算井下导线各连接 点在此假定坐标系中的平面坐标及A ′B ′之间的距离。
c′ 2= xB ′2+ y B ′2
3、测量的计算和检验 用比较井上与井下算得的两垂球线间距离c和c′进行检查，由 于两垂球的向地心性，差值 Δc=c-( c′+H *c/R) 4 、按地面坐标系统计算井下导线各边的方位角及各点的坐标 αA1＝αAB－α′AB= Δ α 若Δ α为负数则应加360°
第一节 联系测量的作用和任务
一、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，使 井上下能采用同一坐标系统所进行的测量工作。 联系测量包括平面联系测量和高程联系测量，即定向和导入高程
二、联系测量的目的和任务
2、联系测量的任务： （1）井下导线起算边的坐标方位角； （2）确定井下导线起算点的平面坐标x和y；
′
δ′
δ
γ
α β
γ
′
′
′
三、 两井定向
1.概述
当矿井有两个竖井，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，