矿井测量

第一章矿井联系测量

矿井联系测量是矿井测量和矿井生产的基础性工作之一，也是矿井图件的基础资料。它的技能点是：一井定向、两井定向、陀螺定向和标高导入的外业测量和内业计算。

第一节概述

一、矿井联系测量的目的与任务

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。

将地面平面坐标系统传递到井下的测量称平面联系测量，简称定向。

将地面高程系统传递到井下的测量称高程联系测量，简称为导入高程。

联系测量的任务在于：

（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，y）；

（3）确定井下水准基点的高程H。

前两项任务是通过矿井定向（又称矿井平面联系测量）来完成的；第三个任务是通过导入高程（又称矿井高程联系测量）来完成的。这样就获得了井下平面与高程测量的起算数据。

二、矿井定向的种类

矿井定向的方法因矿井开拓方式不同而异，概括说来可分为两大类：一类是从几何原理出发的几何定向；另一类则是以物理特性为基础的物理定向。

几何定向分为：

（1）通过平硐或斜井的几何定向；

（2）通过一个立井的几何定向（一井定向）；

（3）通过两个立井的几何定向（二井定向）。

物理定向可分为：

（1）用精密磁性仪器定向；

（2）用陀螺经纬仪定向。

沿平硐或斜井的几何定向，只需通过斜井或平硐进行经纬仪导线测量和高程测量，可直接将地面系统的坐标和高程传递到井下。

第二节地面近井点与井口水准基点

为了建立井上下统一的坐标系统，需要把地面坐标系统中的平面坐标及方向传递到井下，在定向之前，必须在地面井口附近设立作为定向时与垂球线连接的点，叫做连接点。

近井点和井口水准基点时矿山井下测量的基准点。

在建立近井点和井口水准基点时，应满足下列需求：

（1）尽可能埋设在便于观测、保存和不受开采影响的地点。当近井点必须设置于井口附近工业厂房顶时，应保证观测时不受机械震动的影响和便于向井口敷设导线；

（2）每个井口附近应设置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线应不超过三个；

（4）多井口矿井的近井点应统一合理布置，尽可能使相邻井口的近井点构成导线网中的一个边，或力求间隔的边数最少；

（5）为使近井点和井口水准基点免受损坏，在点的周围宜设置保护桩和栅栏或刺网。在标石上方宜堆放高度不小于0.5m的碎石；

（6）在近井点及近井点直接构成导线网边的点上，宜用角钢或废钻杆等材料建造永久战标。

第三节平面联系测量

平面联系测量的任务是将地面的平面坐标和方位角传递到井下，从而使井上、下的坐标为统一的坐标系统。

在进行矿井平面联系测量中，传递坐标和方位角的误差对井下工程质量有着重要的影响。

（图10-1,P160）。

由此可见，离起点越远，由方位角引起的导线点点位误差就越大，故方位角的传递误差对井下测量的影响是相当大的。正因为如此，我们在进行平面联系测量时要尽可能减小方位角的传递误差，以方位角的传递为主。这也是矿井平面联系测量又简称为定向的原因。

一、一井定向

在一个井筒内悬挂两根钢丝，将地面点的坐标和边的方位角传递到井下的测量工作。钢丝的一端固定在井口上方，另一端系上重锤自由悬挂至定向水平。再按地面坐标系统秋初两根钢丝的平面坐标及其连线的方位角。在定向水平通过测量把在地面已求得的两根自由悬挂钢丝的平面坐标及其连线的方位角与井下永久导线点联系起来，这项工作称为连接。

所谓投点，就是在井筒重悬挂重锤线至定向水平，然后利用悬挂的两钢丝将地面的点位坐标和方位角传递到井下。

在由地面向井下定向水平投点时，由于井筒内风流、滴水等因素的影响，使钢丝的井上、井下位置不再同一铅垂线上而产生的误差称为投点误差。

见P161（图10-3投点误差和投向误差）

在投点时，为了减少投点误差，通常采用下述方法：

（1）采用抗拉高的小直径钢丝，以便加大垂球重量（一般30kg~50kg），并

减少对风流的阻力；

（2）将重锤置于稳定液中（如机油或米汤等），以减少钢丝绳摆动；

（3）测量时，应关闭风门或暂停通风机，并给钢丝安上挡风套筒，以减少风流的影响等；

（4）尽量增大两钢丝绳间的间距；

（5）采取防水措施减少滴水的影响。

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。

二、两井定向

两井定向就是在两个立井中各挂一根垂线，然后在地面和井下定向水平用导线测量的方法把两根垂线连接起来，从而把地面坐标系统中的平面坐标和方位角传递到井下。

见P163（图10-5两井定向示意图）

第四节高程联系测量

高程联系测量又称导入标高，其任务就在把地面的高程系统，经过平硐、斜井或立井传递到井下高程测量的起始点上，建立统一的井上、井下高程系统。由于矿井有平硐、斜井和立井三种开拓方式，导入高程的方法随开拓的方法不同而分为：

（1）通过平硐导入高程。通过平硐导入高程，可以采用井下几何水准测量或三角高程测量来完成。其测量方法和精度要求与井下水准和基本控制三角高

程测量相同。

（2）通过斜井导入高程。通过斜井导入高程，可以用一般三角高程测量来完成。其测量方法和精度要求与井下基本控制三角高程测量相同。

（3）通过立井导入高程。通过立井导入高程，其工作内容实际上是丈量井筒的深度，为此必须采用专门的方法才能来完成。

一、长钢尺导入高程

目前在国内外使用的长钢尺有100m、200m、500m、800m和1000m。

钢尺由地面放入井下，到达井底后，挂上一个垂球（垂球的重量等于钢尺鉴定的拉力），以拉直钢尺，并使之处于自由悬挂位置。然后再在井上、下各安置一台水准仪，在A、B水准尺上读数a与b；再照准钢尺，井上、下同时取读数m和n（同时读数可避免钢尺移动所产生的误差）。

见P168（图10-9用长钢尺导入高程）

为了校核和提高精度，导入标高应进行两次，按《煤矿测量规程》两次之差不得大于l/8000（l为m与n之间的钢尺长度）

二、钢丝导入高程

矿井联系测量用的钢丝直径小、强度高，导入标高时，将钢丝通过小滑轮由地面挂至井底，以代替钢尺，其原理及方法与钢尺导入标高相同，只是由于钢丝上没有刻划，故应在钢丝上的水准仪照准处桌上标记，然后用小绞车绕起钢丝的同时，在地面丈量处两记号间的长度。

当采用钢丝法导入标高时，首先应在井筒中部悬挂一钢丝，在井下端悬以重锤，使其处于自由悬挂状态；然后，在井上、井下同时用水准仪测得水准尺上的读数为a和b；再用水准仪瞄准钢丝，再钢丝上作上标记。

图10-10P169