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1、前言我国的能源资源中，煤炭资源最为丰富。据1997 年完成的全国第三次煤炭资源预测与评价，2000m深度内的煤炭总资源为5.57 万亿 t ，1000m深度内为 2.86 万亿 t 截止1996 年末，全国累计保有储量为1 亿 t ，探明储量为 6044 亿 t 。2000 年煤炭在一次资源结构中所占比重达67，在国民经济发展中占有十分重要的地位。在开采方式上， 中国井工作业的煤矿占95，井深平均在 -400m以下，与世界各产煤国家相比， 不但煤系、地层构造复杂，而且矿井事故多发。煤矿生产安全历来为我党和国家所重视，新中国成立以来，经过煤炭战线各级领导、工程技术人员和广阔职工几十年的艰苦努力，
2、全国煤矿生产状况与解放前相比发生了根本性的变化。党的十一届三中全会以来，我国煤矿迎来了科技的春天，特别是近十几年来，全国煤矿坚决贯彻“安全第一，预防为主，综合治理，总体推进”的指导思想，向安全、高效、洁净、环保、机械化、自动化方向迅速发展，煤炭工业在生产、建设、科研、教育等方面都积累了丰富的经验，一些领域的科技接近或到达国际先进水平，推动了煤矿生产技术水平和管理水平的提高。我国煤炭行业对我国的经济发展起到越来越来重要的作用。煤炭是我国应急和社会发展的重要战略资源。在矿山中最大的工程即是井巷贯穿。在贯穿中要保证各掘进面均沿着设计位置与方位掘进，使贯穿后接合处的偏差不超限，防止对采矿生产造成严重的
3、影响。如果贯穿测量过程中发生错误未能贯穿或接合处的偏差值超限都将影响井巷质量，甚至造成井巷报废人员伤亡等严重后果。在经济上和时间上给国家和企业造成很大的损失。因此测量人员有必须熟练掌握贯穿设计有关的理论，一丝不苟，严肃认真地对待贯穿测量工作。工作中应当遵循以下原则： . 要在确定测量方案和测量方法时，保证贯穿所必需的精度，既不因精度过低而使巷道不能正确贯穿，也不盲目追求过高精度而增加测量工作量和成本。 . 对所完成的每一步每一项测量工作都应当有客观独立的检查校核，尤其要杜绝粗差。贯穿测量的基本方法是测出待贯穿巷道两端导线点的平面坐标和高程，通过计算求得巷道中线的坐标方位角和巷道腰线的坡度，此坐
4、标方位角和坡度应与原设计相符，差值在允许范围之内，同时计算出巷道两端点处的指向角，利用上述数据在巷道两端分别标定出巷道中线和腰线，指示巷道按照设计的同一方向和同一坡度分头掘进，直到贯穿相遇点处相互正确接通。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 23 页1. 矿区基本概况交通位置梨园坝煤矿井田南西以下简称南以天神沟罗半台F53断层与贵州省习水县温水矿区星文井田毗邻；北东以仙洞河为界与逢春煤矿为邻；北西羊叉河以西以10 勘探线附近的拐点坐标连线为界与石壕煤矿相接；浅部最高至+800m标高；深部至 0m 标高。井田走向长约，倾斜宽平
5、均，面积约2。井田之北东为正在生产的打通、渝阳、石壕和逢春煤矿等，矿区内公路四通八达。从渝黔线赶水北站接轨的矿区铁路专用线已通至石壕矿与逢春矿联合工业场地白岩，离本井田中心梨园坝直线距离约12km。井田中心梨园坝距赶水车站约43km，距重庆195km ，距綦江县城103km ，距打通镇重庆松藻煤电有限责任公司所在地约17km。赶水温水公路沿井田中部通过，故井田交通比较方便。地形地貌井田位于四川盆地东南缘与贵州高原之过渡地带。山脉走向大致与地层走向一致，呈北东南西向。地貌形态受地质构造影响，以单面山为主。其特征为两槽夹一山，即茅口组、嘉陵江组下部为两“槽”，长兴组、玉龙山组和飞仙关组共同组成一“
6、山”。地形最高点羊角脑海拔+，最低点穿洞羊叉河边+，最大切深，一般在500m内，属中低山、中浅割切地形，侵蚀剥蚀地貌。本井田的河流有两条，梨园坝河和羊叉河，属常年性小河，均发源于贵州习水县，同属长江支流綦江水系。1.3 地质特征1.3.1 煤系地层井田含煤地层为古生界二叠系上统龙潭组，煤系最大厚度，最小厚度，平均。含煤511 层，一般 78 层。纯煤总厚3.45 13.74m，平均；含煤系数平均12.45%。可采煤层层数26 层，一般5 层；可采煤层纯煤总厚2.48 13.47m，平均。主要煤层发育于煤系中部，即B5底界至 B3顶界。1.3.2 断层经地面调查和钻孔揭露，共发现断层61 条，其
7、中地面 以 F 示之 可见断层39 条，钻孔内 以f 示之发现3l 条。主要断裂发育于井田西南界，有F53、F58、F60等 15 条断层，井田内部未发现大于 30m落差的断层，仅f17落差为。断层对煤层有破坏作用的共29 条，大致可分三种情况：落差大于20m 含 20m 有 5 条，其中落差大于30m有 4 条，即 F53，F58、f14、f26，除 f14破坏 8线各煤层深部之外，其余均在井田西南界。fl7落差，破坏10 线+650m标高附近各煤层。落差 2010m 含 10m 有 9 条，即F30、F60、F54、f20、f21、f25、 f27、f28、 f59，除 f59破坏 +60
8、m标高附近各煤层外，其余断层只破坏井田边部及深部煤层。落差小于10m有 15 条，即 F29、F40、F41、F42、f4、f7、f8、f9、f10、f11、f15、f16、f10、 f28、f24。除 fl5、 f23两条断层影响深部各煤层外，其余影响第一开采水平及浅部煤层，但对首采区没有影响。由此说明，影响井田煤层特别是影响第一开采水平的断层落差都小于10m ，虽然断层落差不大，但值得开采时注意。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 23 页1.3.3 煤层井田内含煤511 层，一般 7 8 层，其中可采及局部可采煤层共5
9、 层，即全区可采M8-1、 M8-2M8煤层，大部可采M6-1M6煤层，局部可采M7-3、M12煤层。1.3.4 煤质本井田各煤层的煤类均为无烟煤三号WY3 。井田内各可采煤层属中富灰，富高硫，中高发热量煤。各煤层主要煤质指标见下表：煤质特征表煤层水份 Wf 灰份 Ag 挥发份Vdaf 全硫 SQg磷份 Pf发热量QDTgMJ/kgM6-1M6M7-3M8-1aM 8-1bM 8-2M8M 122. 贯穿测量概况2.1 贯穿测量采用两个或多个相向或同向的掘进工作面分段掘进巷道，使其按设计要求在预定地点彼此结合，叫做巷道贯穿。 在煤矿开采过程中, 贯穿测量是矿井建设发展的重要一环。由于贯穿测量工
10、作涉及地面和井下 , 不但要为矿山生产建设服务, 也要为安全生产提供信息, 以供管理者做出安全生产决策。贯穿测量的任何疏忽都会影响生产, 甚至可能导致事故的发生。因此， 贯穿测量是一项非常重要的测量工作，测量人员所肩负的责任是十分重大的。如果因为贯穿测量过程中发生错误而导致巷道未能正确贯穿，或贯穿后结合处的偏差值超限，都将影响巷道质量，甚至造成巷道报废，人员伤亡等严重后果，在经济和时间上给国家造成重大的损失。因此，要求测量人员一丝不苟，严肃认真对待贯穿测量工作。贯穿测量工作中一般应当遵循以下原则：(1) 要在确定测量方案和测量方法时，保证贯穿所必须的精度，既不能因精度过低而使巷道不能正确贯穿，
11、也不能因盲目追求过高精度而增加测量工作量和成本。(2) 对所完成的每一步测量工作都应当有客观独立的检查校核，尤其要杜绝粗差。贯穿测量工作的主要任务包括6：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 23 页根据贯穿巷道的种类和允许偏差，选择合理的测量方案和测量方法。重要贯穿工程，要进行贯穿测量误差预计。根据选定的测量方案和测量方法进行各项测量工作的施测和计算，以求得贯穿导线最终点的坐标和高程。各种测量和计算都必须有可靠的检核对贯穿导线施测成果及定向精度进行必要的分析，并与误差估算时所采用的有关参数进行比较。假设实测精度低于设计的要求
12、，则应重测。根据求得的有关数据，计算贯穿巷道的标定几何要素，并实地标定贯穿巷道的中线和腰线根据掘进工作的需要，及时延长巷道的中线和腰线。定期进行检查测量和填图，并根据测量结果及时调整中线和腰线。巷道贯穿后，应立即测量贯穿实际偏差值，并将两边的导线连接起来，计算各项闭合差。还应对最后一段巷道的中腰线进行调整。重要贯穿工程完成后，应对测量工作进行精度分析，作出技术总结。贯穿允许偏差确实定井巷贯穿一般分为一井内巷道贯穿、两井之间的巷道贯穿和立井贯穿3 种类型。但凡由一条导线起算边开始，能够敷设井下导线到达贯穿巷道两端的，均属于一井内的巷道贯穿。两井间的巷道贯穿，是指在巷道贯穿前不能由一条起算边向贯穿
13、巷道的两端敷设井下导线，而只能由两个井口，通过地面联测、联系测量，再布设井下导线到待贯穿巷道两端的贯穿。立井贯穿主要包括从地面及井下开凿的立井贯穿和延深立井时的贯穿1。贯穿巷道接合处的偏差值，可能发生在3 个方向上：(1) 水平面内沿巷道中线方向上的长度偏差。(2) 水平面内垂直于巷道中线的左、右偏差x。(3) 竖直面内垂直于巷道腰线的上、下偏差h以上三种偏差中，第一种偏差只对贯穿在距离上有影响，对巷道质量没有影响；后两种偏差x和h对于巷道质量有直接影响，所以又称为贯穿重要方向的偏差。井巷贯穿的允许偏差值，主要根据工程的需要，按井巷的种类、用途、施工方法及测量工作所能到达的精度确定。在一般情况
14、下可以采用如下数值：，腰线间的允许偏差值可采用。立井贯穿时，全断面开凿井同时砌永久井壁，井筒中心间的允许偏差可采用，小断面开凿时，可采用。贯穿测量误差预计井巷贯穿工程的质量对矿井建设和生产有重大影响，因此必须按规程规定，认真进行设计和精心组织工程施工对于大型贯穿工程最好采用以下方法：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 23 页(1) 采用光电测距导线建立地面独立控制。(2) 采用陀螺全站仪进行矿井定向(3) 井下贯穿导线应合理地加测陀螺定向边，并进行平差。2.3 两井间巷道贯穿误差预计参数1 测量误差引起贯穿相遇点K在水平重
15、要方向上的误差预计公式地面控制采用莱卡精密导线测量方案时的误差预计公式测角误差的影响Mx? 上=yiM2R上2-1 量边误差的影响22cos上上lxlmM2-2 或2222LcosxxlblM上上上2-3 式中上m地面导线测角中误差；yiR各导线点与K点连线在 y 轴上的投影长度lm导线量边误差； L导线边长；xL两定向连接点的连线在x 轴上的投影长度；上地面导线量边偶然误差系数；上b地面导线量边系统误差系数；各导线x 轴之间的夹角。定向误差引起K点在 x 轴上的误差预计公式0001yaxRmM2-4 式中 ma0定向误差，即井下导线起算边的坐标方位角中误差； Ry0井下导线起算点与K点连线在
16、y 轴上的投影长度。井下导线测量误差引起K点在 x 轴上的误差预计公式测角误差的影响：2R下下下yxmM2-5 式中 m? 下井下导线测角中误差； Ry下井下导线各点与K点连线在y 轴上的投影长度。假设导线独立测量n 次，则 n 次测量平均值的影响为：Mx? 下=nMx下2-6 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 23 页量边误差的影响：M xl 下=221cosinlim2-7 式中ilm为井下光电测距的两边误差i 为导线各边与x 轴的夹角各项误差引起K点在 x 轴上的总中误差预计公式MxK=222022xlMM下下上上x
17、lxxxMMM2-8 如果以上观测都独立进行两次的话那么MxK= 2222201MM2lxxxxxlMMM上上下下 2-92测量误差引起贯穿相遇点K在高程上的误差预计公式地面水准测量误差引起K点在高程上的误差预计公式规程规定，井口水准点的高程测量，应按地面四等水准测量的精度要求施测。四等水准支导线往返测的高程平均值的中误差为5：Mh上=L10(mm) 2-10 式中 L 水准线路的单程长度，km 导入高程误差引起K点在高程上的误差预计公式Mh0=22h2-11式中 h 为两次独立导入高程的互差。规程规定h8000h；h 为井筒深度。井下水准测误差引起K点在高程上的误差预计公式a. 按单位长度高
18、差中误差估算：Mh=Rmh02-12式中 mh0单位长度高差中误差，系按实测资料求得的数值； R 水准路线的长度，km b. 按下表的精度要求估算：表 2- 1 井下四等水准误差表水准支线往返测量的高差不符值mm 闭、附和路线的高程允许闭合差mm R50L50井下水准测量的允许闭合差为R50mm ，所以一次单程独立测量的中误差为：M h=R2250R18(mm) 2-13精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 23 页式中 R 水准路线的长度，km 假设进行n次独立测量，则n 次测量平均值的中误差为： Mh =nMh2-14斜巷
19、中高程测量引起的误差，按规程规定的限差推算，一次测量的高程中误差为： Mh = 50l2-15 各项误差引起K点的高程上的总中误差预计公式MhK= 22202MMhhhhMM上2-163 第一贯穿方案3.1 贯穿测量方法在地面两个近井点选用GTS-102N全站仪进行测量， 依据 煤矿测量规程 、三角高程测量标准 ，确定贯穿容许误差为：垂直方向, 水平方向1平面控制测量方案：地面控制网是地下工程特别是矿井贯穿工程正确性的基础。地面控制测量的基本任务是根据地下工程特点和需要，在地面布设一定形状的控制网，并精密测定其地面位置。地面控制测量的目的是为了控制全局，限制测量误差的传递和积累，保障测量工作的
20、相对精度8。 施测方法：我们使用的是导线网，把导线布设成网形或闭合环形。5复测导线 ,施测等级四等 , 使用仪器为智能型全站仪，作业限差按照7经纬仪导线的限差来进行7。2地下控制测量方案：由于是在井下巷道中测量，所以不能像地面那样布置成三角或三边网、边角网，智能设立导线或导线网作为井下平面测量控制。所以，井下平面控制测量实际上就是导线测量，我们采用和井上控制测量相同的方法来进行井下平面控制测量。3矿井联系测量方案：为了将地面坐标导入井下，我们在主副井之间采用两井定向，具体做法如下：地面设立连接点、近井点K, 通过联系测量将地面的平面坐标、方位角及高程传递到井下永久点上, 作为井下控制测量起始数
21、据。井口水准基点的高程测量, 按四等水准测量的精度要求测设。作业限差如表3 所示。表 3-1水平方向观测要求及限差表等级仪器类型观测方法测回数光学测微两次重合读数之差半测回归零差一测回内2C 互差同一方向值各测回互差四等J2 方向9 3 8 13 9 联系测量的具体做法如以下图所示：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 23 页图 3-2 两井定向示意图在两个立井个悬挂一根垂球线A和 B，由地面控制点布设导线测定两垂球线A、 B的坐标，内业计算时，首先由地面测量结果求出两垂球线的坐标，Ax、Ay、Bx、By，并计算出A、B连线
22、的坐标方位角AB和长度ABcarctanBAABBAyyxx (3-1) 22ABABABxyc (3-2) 因地下定向水平的导线构成无定向导线，为解算出地下个点的坐标，假设A 为假定坐标系的原点， A1 边位假定坐标纵轴 x轴方向，由此可计算出地下各点在假定坐标系中的坐标，并求出 A、B连线在假定坐标系中的坐标方位角AB及长度ABc，即AB=arctanBByx (3-3) 22()()ABbBxyc (3-4) ()HRABABcccc (3-5) 式中 H竖井深度R地球的平均曲率半径。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共
23、 23 页c应小于地面和地下连接测量中误差的2 倍。则1A=ABAB依此可重要计算出地下各点的坐标，由于测量误差的影响，地下求出的B 点坐标与地面测出的B 点坐标存有差值。如果其相对闭合差符合测量所要求的精度时，可进行分配，因地面连接导线精度较高， 可将坐标增量闭合差按边长或坐标增量成比例反号分配给地下导线各坐标增量上。最后计算出地下各点的坐标。风井联系测量，我们采用了一井定向的方法。具体方法类似两井定向方法，不同之处在与一井定向采用一井内投入钢丝。4地面及井下高程控制测量方案：井下高程控制分为级和级控制，级控制是为了建立井下高程测量的首级控制，其精度较高，基本上能满足贯穿工程在高程方面的精度
24、要求，级水准测量的精度较低，作为级水准点的加密控制，主要是为了满足矿井生产的需要。操作方法：利用全站仪进行四等测三角高程进行。施测前必须对所使用的仪器进行检校，检校完后将仪器架在测站上，中丝法对向观测三测回。井下高程测量使用的仪器、工具与地面高程测量基本一样 , 测量等级 : 五等电磁波测距三角高程。5井下导线高程测量方案：因为b1L25 属于斜巷，所以我们采用三角高程测量，因为L25L1 属于平巷，所以我们采用传统水准测量。6导入高程方案：为使地面与地下建立统一的高程系统，应通过斜井、平硐或竖井将地面高程传递到地下巷道中，该测量工作称为高程联系测量也可称为导入高程 。因为是立井，所以我们才用
25、的是长钢尺法导入高程。具体方法如下：将经过检定的钢尺挂上重锤其重力应等于钢尺检定时的拉力，自由悬挂在井中。分别在地面与井下安置水准仪，首先在A、B点水准尺上读取读数a、b，然后在钢尺上读数 m 、n注意，为了防止钢丝上下弹动产生读数误差，地面与地下应同时在钢尺上读数，同时测定地面、地下的温度t上和t下。由此可求得 B点高程 : ()()BAiHHmnbal (3-6) 式中l为钢尺改正数总和( 包括尺长改正、温度改正、自重伸长改正) 。其中钢尺温度改正计算时，应采用井上下实测温度的平均值。钢尺自重伸长改正计算公式为：()102rlll lE (3-7) 式中l钢尺长度，l=m-n l钢尺悬挂点
26、至重锤端点间长度，即自由悬挂部分的长度；r钢尺的密度，r=/3cmE钢尺的弹性模量，一般取为62 10kg/2m当钢尺悬挂重量与钢尺检定时的拉力不相同的话，还应加入拉力改正。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 23 页3.2 贯穿误差预计因为我们测量采用的是GTS-102N全站仪进行测量，它的测角中误差m为 2，测距精度为2mm+2ppm Dm.s.e. （1）贯穿相遇点K在水平重要方向x 上的误差预计：地面光电测距导线的测角和测边误差引起K在 x 轴上的误差预计：根据该矿300 条导线 4 个测回的实测资料分析：取测角中误
27、差m上=5.0测角误差的影响：Mx?上=yiM2R上=5.020626537961287=5.02062656161= 因为进行的是两次独立测量所以测角误差的影响Mx?平上=0.1492= 测边误差的影响地面量边误差：按导线平均边长500m，按我们使用的GTS-102N 全站仪的测距标称精度取lm上=0.002+2 610500=3mm 具体的导线与X轴之间的角列表如下: 为了防止图纸的混乱，我们没有在图上进行标出，我们在下表列出：表 3-3 导线与 X 轴之间的夹角以及余弦值编号cos1KS160091412S S1800000-1 23S S195260134S S150092645S S
28、197452256S S162234567S S102514778S S96010789S S1004704910S S81 1103精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 23 页1011S S9609181213S S64333513S D3355227由上表可计算出：量边误差引起的K点在 x 方向上的误差大小为：22cos上上lxlmM=69 106.532= 因为进行的是两次独立测量，所以xlM上平=0.0082= 定向误差引起K点在 x 轴上的误差预计：主副井两井独立两次定向平均值的误差所引起的K点的误差000113
29、2261.82550.028m22206265xayMmR风主井下导线测量误差引起K点在 x 轴上的误差角度独立测量两次 m? 下井下导线测角中误差，我们这里取7测角误差：2R2xymM下下下= 785707295206265 2= 量边误差的影响：按导线平均边长200m ，根据仪器的标称精度ml 下=0.002+210-6D=。M xl 下=221cosinlim= 因为进行的是两次独立测量所以算术平均值的中误差为：M xl 下= 0.0082= 各项误差引起K点在 x 轴上的总中误差预计公式MxK=222022xlMM下下上上xlxxxMMM=222220.0060.1050.0280.2
30、220.006=贯穿在水平重要方向x 上的预计误差取2 倍的中误差精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 23 页22 0.2470.494MkkMxxm （2）测量误差引起贯穿相遇点K在高程上的误差预计公式按规程限差反算四等水准测量每1km的高差中误差上公里m= 2022=7mm 地面水准测量误差引起的K点高程误差。即L0.007 6.80.018HMm上上公里=m导入高程引起的K点高程误差。即0H145010.020800080002 22 2HMm风=0H160010.027800080002 22 2HMm主=井下三角
31、高程测量引起的K点高程误差HL0.032 6.40.08M三公里三=mm 贯穿在高程上的中误差以上各项高程测量均独立进行两次222200H12MKHHHHMMMM平上风主三+= 贯穿在高程上的误差预计。即KKHM0.126mHM预平=2=2 0.063=4高程测量的误差主要来源于三角高程测量误差和高程导入所造成的，三角高程测量误差主要靠细心，比方用望远镜瞄准时要瞄准中心, 水准管的气泡要居中, 在巷道中测量时镜站的照明要好。而高程导入误差的主要来源有：气流对垂球线和垂球线的作用滴水对垂球线的影响钢尺的弹性作用垂球线的摆动面和标尺面不平行垂球线的附生摆动为了减小误差，我们采取了以下措施：1尽量增
32、大两垂球线间的距离，并选择合理的垂球线位置。例如使两垂球线连线方向尽量与气流方向一致。这样尽管沿气流方向的垂球线倾斜可能较大，但是最危险的方向即垂直于两垂球线连线方向上的倾斜却不大，因而可以减少投向误差。2适当加大垂球重量，这样可以减小晃动3摆动观测时，垂球线摆动的方向应尽量与标尺平行，并适当增大摆幅，但不宜超过100mm 根据相关规程，要求贯穿在水平方向上的误差小于，在高程方向上的误差小于，所以第一套预计方案满足要求，但是精度较差. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 23 页4 第二贯穿方案4.1 贯穿测量方法平面控制
33、测量方案：1施测方法：采用GPS进行平面控制。下面我们就介绍一下用GPS机型控制的特点：GPS测量的特点是对点间的边长没有限制，也不要求两点间通视，而且点位精度均匀。它与常规方法相比，具有很大的优越性和灵活性，适合各种地下工程的地面控制测量，尤其适合山岭地区大型隧道和跨河，跨海隧道的地面控制测量2。2网点应满足一定的精度要求合理地确定施测精度标准，既能保证当前工程的需要，又留有适当的余地，同时考虑今后其他工程的可能需要，以便节省人力、物力，提案高工作效益，加快施测进度。3遵循统一的测量标准、按等级标准设计和作业GPS测量定位速度快、相对定位精度高、工作时间短、效益好，是现代的测量方法，必须遵循
34、统一的测量标准，按等级标准设计和作业。国家质量技术监督局发布的全球定位系统GPS 测量标准中，GPS按其精度划分为六个等级，见下表表 4-1 GPS 测量等级划分工程控制网一般属D级或 E级，相当于国家三等网和四等网。GPS网布设时，除了联测测区内高级 GPS点外，不必按常规测量方式逐级布网，可根据实际需要，采用相应的等级规定一次完成全网的布点和施测。当测区内无高级GPS点时，可与测区内或附近的国家大地控制点连测。(4) 网形设计GPS网形设计是施测方案的基础，它侧重考虑如何检核GPS数据质量和保证点位精度。为了检核 GPS数据质量， GPS网应当构成闭合环状。闭合环有同步环和异步环之分。两台
35、接收机同时观测相同的卫星，所得同步观测资料可以解算出两站之间的一条基线响亮，将不同时段观测的各基线构成的闭合环叫做异步环。3 台接收机同时观测相同的卫星，所得的同步观测资料解算出级别固定误差 /mm 比例误差系数 A A 3 A 5 B 8 1 C 10 5 D 10 10 E 10 20 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 23 页3 个基线响亮构成三角形同步环路，其中只有两条是独立的，一般用K台接收机同步观测时，可解算出 k(k-1)/2条基线响亮，其中只有k-1 条是独立的。同样，由假设干条独立基线构成的闭合环也叫异
36、步环。同步环中由各基线向量构成的坐标闭合差之和等于零，否则基线解算结果有粗差。测量中通常用增加多条观测或附加条件的方法，采用最小二乘法进行平差，以提高点位的精度并增加其可靠性。由独立基线构成的闭合环或增加观测的时段数都可产生多余观测。多余观测数的计算是由独立基线数减去待定点数。设计中总的观测点为m ，用 k 台接收机，在各点做n 次观测，则同步观测的次数s=mn/k, 独立基线向量数b=(k-1)s=(k-1)mn/k. 布设 GPS网时应当由异步闭合构成区域性的子环路，然后由假设干子环路在构成覆盖整个测区闭合的网环路。每个子环路可以作为施测方案分期观测的依据。每个子环路观测结束后，便可及时评
37、定GPS数据质量。在 GPS网设计时应进行时段设计。时段越长，越有可能选取图形强度较好的星组的观测数据。由于卫星的运动和测站随地球自转运动，卫星相对测站的几何图形在不断变化，星组中卫星更替造成时段的自然分段，每一个时段称为一个子时段。为了使观测能处于最正确时段，在技术设计时，可更具测站的概略坐标及卫星星历作外推预报，计算出观测时一天的图形强度因子，找出间隙区，选择最正确观测时段。在 GPS网设计时，应尽可能多与高级GPS控制点或国家测设的三角点、水准点进行连测，以便提供数据处理的基准值和成果测量的外部检核。地下控制测量方案地下控制方案我们选择使用导线网作为井下平面测量控制，地下导线测量的作用是
38、以必要的精度建立地下的控制系统，并依据该控制系统可以放样出隧道或巷道的掘进方向。与地面导线测量相比，地下工程中的地下导线测量具有以下特点：1. 由于受巷道的限制，其形状通常形成延伸状。地下导线不能一次布设完成，而是随着巷道的开挖而助教向前延伸。2. 导线点有时设于巷道顶板，需采用点下对中。3. 的开挖，先敷设边长较短、精度较低的施工导线，指示巷道的掘进，而后敷设高等级导线对低等级导线进行检查校正。 4.地下工作环境较差，对导线测量干扰较大。 1施测方法 :采用与方案一相同的方法，即智能设立导线或导线网作为井下平面测量控制。所以，井下平面控制测量实际上就是导线测量。精选学习资料 - - - -
39、- - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 23 页矿井联系测量方案联系测量： 通过平硐、 斜井以及立井将地面的平面坐标系统及高程系统传递到地下，使地面与地下建立统一的坐标系统，该项工作称为联系测量。联系测量工作的必要性在与：保证地下工程按照设计图纸正确施工，确保巷道的贯穿。确定地下工程与地面建筑物、铁路、河湖等之间的相对位置关系，保证采矿工程安全生产，同时及早采取预防措施，使地面建筑物、铁路免遭重大破坏。立井平面测量的任务是确定地下导线起算边的坐标方位角和地下导线起算点的平面坐标。高程联系测量的任务是评定地下高程基点的高程。其中测定地下导线起算边的坐标方位角
40、是很重要的环节， 而且它对导线终点位置的影响是很大的。我们通常将立井平面联系测量简称为立井定向10。方法二与方法一基本相同，但是在方案二中定向我们加测了陀螺边。在井下我们总共加了12S S、23S S、34S S、34S S四条陀螺边。陀螺经纬仪是一种将陀螺仪和经纬仪解和结合在一起的仪器。它利用陀螺仪本身的物力特性及地球自转的影响，实现自动寻找真北方向，从而测定地面和地下工程中任意测站的大地方位角。在地理南北纬度不大于75 度的范围内，它可以不受时间和环境等条件限制，实现快速定向。陀螺经纬仪的一次测定作业过程如下：在地面已知边上测定仪器常数以及待定边上测定陀螺方位角T需进行多次，而每次的作业过
41、程是相同的。该作业过程称为陀螺方位角的一次测定。其作业步骤如下：在测站上整平对中陀螺经纬仪，以一个测回测定待定边或已知边的方向值，然后将仪器大致对正北方。粗略定向测定近似北方向。锁紧灵敏部，启动陀螺马达，待到达额定转速后，下放陀螺灵敏部，用粗略定向的方法测定近似北方向。完毕后制动陀螺并托起锁紧，将望远镜视准轴转到近似北方向位置，固定照准部。测前悬带零位观测。打开陀螺照明，下放陀螺灵敏部，进行侧前悬带零位观测，同时用秒表记录自摆周期T。零位观测完毕，托起并锁紧灵敏部。精密定向 精密测定陀螺北 。采用有扭观测方法如逆转点法等或无扭观测方法 如中天法、时差法、摆幅法等精密测定已知边或待定边的陀螺方位
42、角。测后悬带零位观测。以一个测回测定待定边或已知边的方向值，测前测后2 次观测的方向值的互差2J和6J级经纬精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 23 页仪分别不得超过10和 25。取测前测后观测值的平均值作为测线方向值。陀螺仪悬带零位观测当陀螺马达不转动并且灵敏部下放时，陀螺灵敏部受悬挂带和导流丝的扭力作用而产生摆动的平衡位置应与目镜分划板的零刻划线重合，该位置称为悬带零位也称无扭位置。如果摆动的平衡位置与目镜分划板的零刻划线不重合，则用“零”线来跟踪灵敏部时，悬挂带上的扭矩不完全等于零，会使灵敏部的摆动中心发生偏移，将使
43、测定的螺旋北方向带有误差。所以，在螺旋仪开始工作之前和结束后，均要进行悬带零位观测。测定悬带零位时，应将经纬仪整平并固定照准部，然后下陀螺灵敏部并从读数目镜中观测灵敏部的摆动当陀螺仪较长时间末运转时，测定零位之前，应将马达开动几分钟预热，然后切断电源，待马达停止转动后再放下灵敏部，在分划板上连续读3 个逆转点读数1、2、3以格计，估读到 0.1 格。按下式计算零位1321(22）如悬带零位超过0.5 格就要进行校正，如陀螺定向时测前测后所得的零位变化超过0.3 格时，应按公式加入零位改正数。地面及井下高程控制测量方案施测方法：方案二采取的是与方案一相同的测量方法。导入高程方案我们这里仍然采用长
44、钢尺法导入高程，方法同方案一，在此不作赘述。4.2 贯穿误差预计地面采用 GPS 布网时的贯穿误差在将 GPS用于两井间巷道贯穿测量时，可选用E级网或 D级网精度来测设两井井口附近的近井点，而且两井近井点之间应尽量通视，如图纸所示，南梁、D为两井的近井点，K点为贯穿相遇点，这时由于地面GPS测量误差所引起的K 点在 x 轴方向上的贯穿误差可按以下公式估算3 ABABMscosxM上式中ABSM近井点K和 D之间的边长中误差，按AB22S=()MabS计算a 固定误差，对于D级及 E级 GPS网， a10mm ；b 比例误差系数，D级 GPS网， b 10610；E级 GPS网， b20610；
45、AB两近井点连线与贯穿重要方向X轴之间的夹角。按上面的式子在图中确定相应的参数则有：我们采用的GPS是天宝 5700，所以其中的a=610m 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 23 页所以ABSM=2620.003(0.5104323)=ABABMscosxM上= 0.629=地下控制方案我们加测了三条陀螺边,b2 b3、L28 L27、L4L3、L1A三条陀螺边，其中b1b 3 为支导线，而剩下L28L27、L4L3 之间构成方向附合导线，L4L3、L1A构成方向附合导线我们将 b1b3 这条陀螺边称为S1，依次为S2
46、、S3、S4。对于 S2和 S3之间的导线点，我们先将坐标原点移到导线的平均坐标点上，也就是导线的重心上，我们先将之间的导线点的坐标列表如下：表 4-2 各导线点的坐标编号 X Y L28 L27 L26 L25 L24 L23 L22 L21 表 4-3 各导线点的坐标编号 X Y L20 L19 L18 L17 L16 L15 L14 L13 表 4-4 各导线点的坐标编号 X Y L12 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 23 页L11 L10 L09 L08 L07 L06 L05 L04 L03 由上表得出：2
47、830224947986518.42312626ixx283026iyy=2684904103265.538526然后再图上找出这个点，然后将坐标原点平移到这个点。过这个点做出新的坐标轴称为，然后在图中作出从L28、L27L3 到新轴的垂线如图纸所示对于 S3和 S4之间也如以上操作：表 4-4 各导线点的坐标编号 X Y L3 L2 L1 L0 LC LB A 由上表得：0 x0y找出相应的坐标，然后过此点做出新的轴2，如图纸所示：则 m?下井下导线测角中误差，我们这里取71贯穿相遇点K在水平重要x 方向上的误差预计精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - -
48、- - - -第 18 页，共 23 页测角误差：2R2xymM下下下= 1510072680206265 2= 测边误差：量边误差的影响：按导线平均边长200m ，根据仪器的标称精度ml 下=0.002+210-6D=。M xl 下=221cosinlim= 因为进行的是两次独立测量所以算术平均值的中误差为： Mxl 下= 0.0082= 定向误差引起K点在 x 轴上的误差预计公式 : 两井定向一次定向中误差0m0001xayMmR主=120626516261.8255= 各项误差引起K点在 x 轴上的总中误差预计公式MxK=2222x0MxxxlMMM上下下=22220.0030.0200
49、.1630.008=贯穿在水平重要方向x 上的预计误差取2 倍的中误差22 0.1640.328MkkMxxm （3）测量误差引起贯穿相遇点K在高程上的误差预计公式因为在井下和井上高程采用的方法和方案一相同，那么误差预计应与方案一相同，如下：地面水准测量误差引起的K点高程误差。即L0.007 6.80.018HMm上上公里=m导入高程引起的K点高程误差。即0H145010.020800080002 22 2HMm风=0H160010.027800080002 22 2HMm主=井下三角高程测量引起的K点高程误差HL0.032 0.9800.032mM三公里三=mm 井下水准测量引起的K点高程误
50、差精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 23 页HL0.015 5.50.035mM水公里水=m贯穿在高程上的中误差以上各项高程测量均独立进行两次2222200HH12MMKHHHHMMMM平上风主三+水+=2222210.0182+0.035+0.020 +0.027 +0.032= 贯穿在高程上的误差预计。即KKHM0.086mHM预平=2=2 0.043=5 最优方案的选择经过上述两套方案的讨论，发现两套方案在精度上都满足需要。但是在下面几点上B 方案明显优于 A 方案：5.1 在平面控制方面平面控制的精度对于全站仪导