第10章贯通测量方案的选择与误差预计(精)知识讲解

第十章贯通测量方案的选择与误差预计第一节概述一、贯通测量设计书的编制贯通工程，尤其是重要的贯通工程，关系到整个矿井的设计、建设与生产，所以必须认真对待。

矿山测量人员应在重要贯通工程施测之前，编制好贯通测量设计书。

特别重要的贯通测量设计书要报矿务局审批。

中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学主要任务是选择合理的测量方案和测量方法，以保证巷道正确贯通。

设计书可参照下列提纲编制： (1) 井巷贯通工程概况。

(2) 贯通测量方案的选定。

地面控制测量，矿井联系测量及井下控制测量。

包括所用测量起始数据情况。

(3) 贯通测量方法。

包括采用的仪器、测量方法及其限差。

(4) 贯通测量误差预计。

(5) 贯通测量成本预计。

(6) 贯通测量中存在的问题和采取的措施。

中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学贯通测量误差预计，就是按照所选择的测量方案与测量方法，应用最小二乘准则及误差传播律，对贯通精度的一种估算。

它是预计贯通实际偏差最大可能出现的限度，而不是预计贯通实际偏差的大小，因此，误差预计只有概率上的意义。

其目的是优化测量方案与选择适当的测量方法，做到对贯通心中有数。

在满足采矿生产要求的前提下，既不由于精度太低而造成工程的损失，影响正常安全生产，也不因盲目追求高精度而增加测量工作量。

中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学根据误差理论可知，服从正态分布的随机变量X落在 ( m + ks , m - ks ) 区间内的概率为： k 0 P {m + ks < X < m - ks } = 2F (k ) = 2ò 1 e 2p t2 2 dt 式中μ——正态随机变量的数学期望E（X）σ——正态随机变量的方差D（X） k——正系数中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学当取二倍中误差（方差），即k=2作为容许误差时，则其出现的概率约为95.5%；当k=3时，其概率约为99.7%。

k值愈大，则其随机变量落在（μ±kσ）区间的概率愈大，在评定测量成果质量时，一般均取二倍中误差作为容许误差，在预计误差，例如重要巷道的贯通时，则取三倍中误差作为预计误差，这样的目的。

主要是保证测量工作的质量能满足采矿工程的要求中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学成本采矿测量 c 精度 m 中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学表5-1 贯通测量的容许偏差贯通种类贯通巷道名称及特点在贯通面上的容许偏差/m 在中线之间第一类第二类立井贯通同一矿井内贯通巷道两井之间贯通巷道用小断面开凿立井井筒全断面全断面且预装罐梁灌道 0.3 0.5 0.5 0.1 0.02-0.03 在腰线之间 0.2 0.2 ---- 第三类中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学贯通误差预计分为: 一井内巷道贯通测量误差预计两井间巷道贯通测量误差预计立井贯通测量误差预计井下导线加测坚强陀螺定向边后的巷道贯通测量误差预计。

中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学二、选择贯通测量方案及误差预计的一般方法 (一) 了解情况，收集资料，初步确定贯通测量方案 (1)了解有关贯通工程的设计、部署、工程限差要求和贯通相遇点的位置等情况 (2)检核设计部门提供的图纸资料 (3)收集与贯通测量有关的测量资料，抄录必要的测量起始数据，并确认其可靠性和精度 (4)绘制巷道贯通测量设计平面图 (5)拟定出可供选择的测量方案。

中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学(二) 选择合适的测量方法测量方案初步确定后，选用什么仪器和哪种测量方法，规定多大的限差，采取哪些检核措施，都要一一确定下来。

这个选择是和误差预计相配合进行的，常常是有反复的过程。

(三) 进行贯通误差预计根据所选择的测量仪器和方法，确定各种误差参数。

依据初步选定的贯通测量方案和各项误差参数，就可估算出各项测量误差引起的贯通相遇点在贯通重要方向上的误差。

中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学(四) 贯通测量方案和测量方法的最终确定将估算所得的贯通预计误差与设计要求的容许偏差值进行比较，若前者小于后者，则初步确定的测量方案与测量方法是可行的。

当然前者过小也是不合适的。

若预计误差超过了容许偏差，则应调整测量方案或修改测量方法，增加观测次数，再重新进行估算。

通过逐渐趋近的方法，直到符合要求为止。

最后，根据测量方案最优、测量方法合理、预计误差小于容许偏差的原则，把测量方案与方法最终确定下来，编写出完整详细的贯通测量设计书，作为施测的依据。

中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学第二节一井内巷道贯通测量的误差预计这类贯通只需进行井下导线测量和高程测量，而不需进行地面连测和矿井联系测量，因此误差预计也只是估算井下导线测量和高程测量的误差。

一、水平重要方向(x′)上的误差预计贯通测量误差就是从k点开始，沿下山和平巷敷设导线，并测回到k点所引起的误差。

从形式上看似乎是一条闭合导线k-1-2……15-16-k，但在贯通之前实际上是一条支导线。

所以预计在水平重要方向上的贯通误差，实质上 M x 就是预计支导线终点k在x′方向上的误差。

k 中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学支导线终点在x’方向上的中误差: a 2 2 2 2 2 Mx’k =(1/ρ )∑Ry’i mβi +∑cos imli2 钢尺量边时：a 2 2 2 2 2 2 Mx’k =(1/ρ )∑Ry’i mβi +a ∑licos i 2 xK 若导线独立施测两次，则平均值中误差为：2 2 M x′k平=M x′k/2 k点在x′方向上的预计误差为：Mx′k预=2Mx′k平中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学二、竖直方向上的误差预计贯通相遇点k在竖直方向上的误差是由上、下平巷中的水准测量误差和两个下山中的三角高程测量误差引起的，可按水准测量和三角高程测量的误差公式分别计算，然后求其累积总和。

(一) 上、下平巷中水准测量误差引起k点在高程上的误差井下水准测量误差MH水可按下列方法之一来估算。

中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学按每公里水准路线的高差中误差估算： M h水 = mhL R 式中 mhL——每公里长水准路线的高差中误差，可按《煤矿测量规程》规定取为mhL=50mm/22=±17.7mm/km或按本矿实测资料分析求得。

R——上、下平巷中水准路线总长度，以km为单位。

按理论公式估算： MH水=± m0 n 式中 m0——水准尺读数误差； n——上、下平巷中水准测量的总测站数。

中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学(二) 井下三角高程测量的误差按单位长度三角高程路线的高差中误差估算: M H 经=mhL L 式中 mhL——每公里长度三角高程路线的中误差，可按《煤矿测量规程》的规定取为 mhL =±100mm/2=±50mm/km; L——两下山中三角高程测量路线总长度，以km计。

中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学按理论公式估算: 可用第八章所推证的理论公式计算。

但由于此类贯通测量路线中，一号下山与二号下山的高差基本相同，所以量边的系统误差影响可不予考虑，此时 m 2 H经 (偶 ) mH经 = ± 2 式中 m H(偶) ——偶然误差引起的三角高程测量中误差，计算方法见第八章。

中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学(三) k点在高程上的预计中误差 M2Hk=±M2 H水+M2Ｈ径若独立进行n次高程测量，则n次测量平均值的中误差为： M Hk平=M Hk/ M H预=2M Hk平 n (四) k 点在高程上的预计贯通误差中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学第三节两井间巷道贯通测量的误差预计两井间的巷道贯通时，除进行井下导线测量和井下高程测量之外，还必须进行地面测量和矿井联系测量。

所以在进行贯通测量误差预计时，要考虑地面测量误差、矿井联系测量误差及井下测量误差的综合影响。

中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学一.贯通相遇点k在水平重要方向上的误差预计贯通相遇点k在水平重要方向上的误差来源包括：地面平面控制测量误差、定向测量误差和井下平面控制测量误差。

(一) 地面控制测量误差引起k点在x′方向上的误差两井间地面连测的平面控制测量的可能方案有： GPS，导线，三角测量，三边测量，边角网等方法。

中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学1.地面采用GPS(全球定位系统)时的误差预计在将GPS用于两井间巷道贯通测量时，可选用E级或D级精度来测设两井井口附近的近井点，而且两近井点Ⅰ与Ⅱ之间应尽量通视。

这时由于地面GPS测量误差所引起的k点在x′轴方向上的贯通误差按下式估算：中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学M x '上 = ± M SⅠⅡ cos a 'SⅠⅡ M S = ± a 2 + ( bS ) 2 (10-1) 式中 MSⅠⅡ——近井点Ⅰ与Ⅱ之间边长SⅠⅡ的误差； (10-2) a——固定误差，D级及E级GPS网的a≤10 mm； b——比例误差系数×10-6 ，D级GPS网的b≤10 ×106，E级GPS网的b≤20 ×10-6；α′——SⅠⅡ边与贯通重要方向x′之间的夹角。

中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学(1) 两近井点Ⅰ与Ⅱ之间应尽量互相通视，这样在由近井点Ⅰ向风井井口施测连接导线时，便可以近井点Ⅱ为后视点，同样，由近井点Ⅱ向立井施测连接导线时，也可以近井点Ⅰ为后视点，从而消除了起始边 (Ⅰ—Ⅱ)的坐标方位角中误差对于贯通的影响。

中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学(2) 如果受地形、地物条件的限制，近井点Ⅰ与Ⅱ之间无法通视，则可在Ⅰ、Ⅱ之间敷设地面连接导线，由于Ⅰ点及Ⅱ点的坐标已知，便可采用“无定向导线”的解算方法，即类似于两井几何定向时解算井下连接导线的方法，求出Ⅰ与Ⅱ之间各导线点1，2，……的坐标及各导线边坐标方位角。

中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学2. 地面采用导线方案时的误差预计当在地面两井口近井点之间布设闭合导线(或者是附合导线中的一部分)时，在进行地面导线的严密平差时，应当同时评定出近井点1与近井点j两点之间在x′方向上的相对点位误差Mx′1-j 以及(1-n)边的坐标方位角α1 与(j-(j-1))边的坐标方位角αj之间的相对中误差MΔα=Mα1-αj. 中国矿业大学环境与测绘学院矿山测量学地面导线测量误差对于贯通的影响为： M Da MX 上 = ± ( MX 1 - j ) + 2 r 2 2 2 2 R y1 + R yj 2 è ÷ ÷式中Mx′1-j——两个近井点1与j在x′方向上的相对点位误差；MΔα——两条近井点后视边坐标方位角之间的相对中误差； R y′1,Ry′j——分别为导线点1和j与k点连线在y′轴上的投影长。