矿井联系测量1

模块八矿井联系测量任务一近井点和井口水准基点任务二矿井平面联系测量方法任务三矿井高程联系测量方法任务一近井点和井口水准基点矿区控制测量就是在国家一、二等三角网和水准网的基础上布设矿区三、四等三角网或高精度的光电测距导线作为矿区的平面控制，布设矿区三、四等水准网作为矿区的高程控制。

为了满足矿井建设和生产的需要，建立矿井上、下统一坐标系统，还需在矿井工业广场井筒附近布设平面控制点和高程控制点，即我们通常所说的近井点和井口水准基点。

标石的式样及埋设1.近井点和井口水准基点的测设要求近井点可在矿区三、四等三角网,测边网或边角网的基础上，用插网、插点和敷设经纬仪导线、GPS等方法测设。

2.近井点和井口水准基点的精度要求近井点的精度，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″。

井口水准基点应按四等水准测量的精度要求测设。

3.近井点和高程水准基点的布设还要满足以下要求(1)尽可能埋设在便于观测、保存和不受开采影响的地点；(2)近井点至井口的连测导线边数应不超过3条；(3)高程水准基点应不少于两个(近井点可作为高程水准基点)。

任务二矿井平面联系测量一、概述定义：把井上、井下坐标系统统一起来所进行的测量工作就称为矿井联系测量。

目的：使地面和井下测量控制网采用同一坐标系统分类：矿井联系测量又分为矿井平面联系测量和矿井高程联系测量。

矿井平面联系测量是解决井上、井下平面坐标系统的统一问题；矿井高程联系测量是解决井上、井下高程系统的统一问题。

(一）矿井平面联系测量的任务1.根据地面已知点的平面坐标和已知边的方位角，确定井下导线起算点的平面坐标2.确定下导线起算点的起算边的方位角。

（二）矿井定向矿井平面联系测量又简称为定向坐标传递误差e对于井下起始点和井下最远点的影响程度相同，相当于整个导线平移了e。

当井下起始边传递方位角的误差为时，相当于整个导线以井下起始点为圆心转动了，即导线延伸越长，影响越大。

假定，=5000m ，则：2'=εn s ==⨯⨯='⋅=34381000060)/180(25000πρεn n se 2.91mεε矿井定向概括来说分为两类：定向几何定向通过斜井或平峒一井定向两井定向物理定向磁性定向投向仪定向陀螺仪定向二、立井几何定向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。

一井定向几何定向两井定向（一）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。

投点一井定向工作连接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。

（二）一井定向1.投点投点是以井筒中悬挂的两根钢丝形成的竖直面将井上的点位和方位角传递到井下。

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。

设AA′=BB′=e，AB=c ，且由于θ很小，则(c)图中的θ可简化为：ρθ''=''c e 2因此要减少投向误差，必须加大两垂球线间的距离c 和减少投点误差e 之值。

两根钢丝偏离的方向相反时(影响最大的情况)，当投点误差仅为1mm 、两钢丝相距3m 的情况下，引起的方位角误差就可达到2′18″总投向误差为：ρθ''±=c e 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。

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;钢丝自由悬挂的检查(1) 信号圈法铁丝直径为2～3 cm的小圈套在钢丝上，每隔一定时间下放一个，放3～5个看它们是否依次到达定向水平(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。

2.连接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。

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。

连接三角形示意图图中三角形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；(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。

1）连接三角形应满足的条件δδγαβγ′′′′′2）连接三角形法的外业地面连接测量是在C点安置经纬仪测量出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′点安置仪器测量出φ′和γ′三个角度，并丈量c，b′和a′三条边的边长。

2）连接测量三角形的外业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 ；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V a ，V b ，V c 及V a ′，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δδγαβγ′′′′′按《煤矿测量规程》（以下简称《规程》）规定，一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2′若满足此条件，则取两次结果的平均值作为最终定向成果。

一井定向的工作组织组织要求：精度高、尽量的缩短占用井筒的时间。

一井定向的工作组织包括：准备工作，地面和定向水平上的工作以及安全措施等。

(二）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，图3-5两井定向的示意图两井定向的外业测量包括投点、地面和井下连接测量。

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。

两井定向的优点：1.两井定向时每个井筒中只悬挂一根钢丝，这就使投点工作更为方便且缩短了占用井筒的时间。

2.同时由于两井定向与一井定向相比两根钢丝间的距离大大增加，因而减少了投向误差，这是两井定向的优点。

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。

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两井定向的外业测量工作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′导线可以采用7″或15″基本控制导线。

两井定向的内业计算由于两井定向时，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。

1.根据地面连接测量的成果，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）；3.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，计算井下导线各连接点在此假定标系中的平面坐标，设B点的假定坐标为(xＢ′，yＢ′)；2 .计算两钢丝点A、B的连线在地面坐标系统中的方位角αAB4.计算A、B连线在假定坐标系中的方位角αAB′5.按地面坐标系统计算井下导线各边的方位角αA1＝αAB－α′AB= Δ α若Δ α为负数则应加360°6. 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。

按上述《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′，若满足此条件，则取两次结果的平均值作为最终定向成果三、陀螺定向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。

1.陀螺全站仪仪的基本原理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”。

2 .陀螺全站的基本结构陀螺经纬仪是陀螺仪和全站仪组合而成的定向仪器。

根据其连接形式不同主要可分为上架式陀螺经纬仪和下架式陀螺经纬仪两大类。

上架式陀螺全站仪即陀螺仪安放在全站仪之上，下架式陀螺全站仪即陀螺仪安放在全站仪之下。

上架式陀螺全站仪3.陀螺全站仪定向的方法陀螺仪具有定轴性和进动性，在地球自转影响下，其轴绕测站子午线做间谐振，摆的平衡位置就是子午线方向。

利用陀螺仪定出子午线方向，利用经纬仪测出定向边与子午线夹角，就可测出地面与井下任意边的大地方位角。

运用陀螺全站仪进行矿井定向的常用方法主要有逆转点法和中天法。

它们间的主要差别是在测定陀螺北方向时，逆转点法的仪器照准部处于跟踪状态，而中天法的仪器照准部是固定不动的。

逆转点——是指陀螺经纬仪绕子午线摆动时偏离子午线最远处的东西两个位置，分别称为东西逆转点1)在地面已知边AB 上用陀螺经纬仪测定AB 边的陀螺方位角T AB 陀,计算仪器常数△前假想的陀螺仪轴的稳定位置通常不与地理子午线重合，二者之间的夹角称为仪器常数，一般用△表示。

A 0= TAB 陀+△仪用逆转点法测定井下未知边方位角的全过程:4.陀螺经纬仪定向的作业过程陀螺仪定向示意图陀螺仪子午线位于地理子午线的东边△为正；反之为负。