本科畢業論文本科畢業論文 某礦大巷大型貫通方案確定及其精度分析 DETERMINATION OF LARGE ROADWAY HOLING THROUGH PROJECT AND ACCURACY ANALYSIS 學院 部 專業班級 學生姓名 指導教師 2012 年 6 月 2 日 安徽理工大學畢業設計 I 礦山大巷大型巷道貫通方案確定及精度分析 摘要 井下貫通測量一直是礦山測量工作的一項非常重要的技術工作 井下巷道貫通如 何提高其精度 確保其準確 安全順利貫通 對于測量工程技術提出了較高的要求 同時也關系到礦井的生產建設 經濟效益和安全 在此做了忻州窯礦中央回風上山貫通工程的兩井貫通測量 在此論文中 首先概述 了礦井概況 貫通概況以便于資料的查找利用 其次講述在煤礦巷道貫通中可以運用 的貫通方案 根據本次貫通的特點從中選出最佳的貫通方案 測量方法 以及測量工 具 然后根據方案 方法 工具對貫通方案進行誤差預計 通過對其進行誤差預計的 計算 計算出的預計誤差 這里只是預計誤差 并不是真實的測量誤差 計算出來的 預計誤差再跟巷道貫通允許誤差進行比較 看看是否超限 最后對實測資料進行精度 分析 以評定實測資料的精度 在這里還要通過 VB 編程實現貫通方案精度的評定 因 為貫通是在礦山測量中經常遇到的任務 這樣就可以加快計算速度 礦井的順利貫通 加快了了礦井的建設速度 縮短了建井的周期 保證了正常的生產交替并且提高了礦 井的年產 關鍵詞關鍵詞 貫通測量 誤差預計 精度分析貫通測量 誤差預計 精度分析 安徽理工大學畢業設計 II DETERMINATION OF LARGE ROADWAY HOLING THROUGH PROJECT AND ACCURACY ANALYSIS ABSTRACT Tunnel break survey underground mine has been always a very important technical work in the coal mine survey For the survey project the problem that how to enhancement of its accuracy ensure accurate safe and smooth through made for the measurement of higher engineering requirements but also related to Mine production and construction economic and security In this XinZhou kiln ore central air return the breakthrough of the two Wells up the mountain project breakthrough measurement In this paper firstly summarizes the general situation link up the mine in order to find the material utilization Second tells in coal mine roadway expedite can be used in the breakthrough scheme According to the characteristics of the breakthrough to select the best breakthrough scheme measurement methods and measuring tool And then based on the scheme methods tools to scheme is expected to be the error Through the calculation of the error determinate calculating the expected error Here is only expected to error and not real measurement errors Calculated error is expected to again with the roadway expedite allow error comparison see if overrun or not The last of the data accuracy analysis and to assess the accuracy of measured data Here also through the VB programming realize the accuracy of the breakthrough scheme evaluation because be in the mine is often met in the measurement of the task so that can accelerate the speed Mine breakthrough to speed up the smooth construction of the mine it speed shorten the cycle of well construction ensure the normal production and improve the alternate the annual production of mine KEYWORDS breakthrough measurement error analysis precision analysis 安徽理工大學畢業設計 i 目錄目錄 摘要 中文 I 摘要 外文 II 1 緒論 1 2 貫通測量概述 2 2 1 礦山測量在國內外的發展 2 2 2 貫通測量允許誤差的確定 3 2 3 貫通時井下導線邊長規劃到投影水準面和高斯投影面的改正 4 2 4 貫通測量誤差預計 6 2 4 1 誤差預計 6 2 4 2 兩井間巷道貫通誤差預計參數 6 3 礦區概況 8 3 1 地理位置與交通狀況 8 3 2 地形地貌 8 3 3 河流氣象 8 3 4 本次貫通工程目的任務 8 4 貫通測量方案 9 4 1 地面控制測量 9 4 2 地面高程控制 12 4 2 1 水準測量 12 4 2 2 三角高程測量 14 4 2 3 地面水準測量誤差 15 4 3 聯系測量 15 4 3 1 礦井定向 15 4 3 2 導入高程 16 4 4 井下平面控制測量 17 4 5 井下高程測量 19 4 5 1 水準測量 19 4 5 2 三角高程測量 20 5 貫通方案的選擇與誤差預計 22 5 1 貫通方案概述 22 5 1 1 地面控制網 22 安徽理工大學畢業設計 ii 5 1 2 聯系測量 22 5 1 3 井下導線和高程測量 23 5 2 誤差預計所需基本誤差參數 23 5 3 貫通測量誤差預計 24 6 貫通實測資料的精度分析 27 7 利用 VB 編程實現貫通方案的精度分析 30 8 附表數據 34 論文總結 37 參考文獻 38 致謝 39 安徽理工大學畢業設計 1 1 緒論 采用兩個或多個相向或同向的掘進工作面分段掘進巷道 使其按設計要求在預定 地點彼此結合 叫做巷道貫通 在煤礦開采過程中 貫通測量是礦井建設發展的重要一 環 由于貫通測量工作涉及地面和井下 不但要為礦山生產建設服務 也要為安全生產 提供信息 以供管理者做出安全生產決策 貫通測量的任何疏忽都會影響生產 甚至可 能導致事故的發生 因此 貫通測量是一項非常重要的測量工作 測量人員所肩負的 責任是十分重大的 如果因為貫通測量過程中發生錯誤而導致巷道未能正確貫通 或 貫通后結合處的偏差值超限 都將影響巷道質量 甚至造成巷道報廢 人員傷亡等嚴 重后果 在經濟和時間上給國家造成重大的損失 因此 要求測量人員一絲不茍 嚴 肅認真對待貫通測量工作 貫通測量工作中一般應當遵循下列原則 1 要在確定測量方案和測量方法時 保證貫通所必須的精度 既不能因精度過低 而使巷道不能正確貫通 也不能因盲目追求過高精度而增加測量工作量和成本 2 對所完成的每一步測量工作都應當有客觀獨立的檢查校核 尤其要杜絕粗差 貫通測量工作的主要任務包括 根據貫通巷道的種類和允許偏差 選擇合理的測量方案和測量方法 重要貫通 工程 要進行貫通測量誤差預計 根據選定的測量方案和測量方法進行各項測量工作的施測和計算 以求得貫通 導線最終點的坐標和高程 各種測量和計算都必須有可靠的檢核 對貫通導線施測成果及定向精度進行必要的分析 并與誤差估算時所采用的有 關參數進行比較 若實測精度低于設計的要求 則應重測 根據求得的有關數據 計算貫通巷道的標定幾何要素 并實地標定貫通巷道的 中線和腰線 根據掘進工作的需要 及時延長巷道的中線和腰線 定期進行檢查測量和填圖 并根據測量結果及時調整中線和腰線 巷道貫通后 應立即測量貫通實際偏差值 并將兩邊的導線連接起來 計算各 項閉合差 還應對最后一段巷道的中腰線進行調整 重要貫通工程完成后 應對測量工作進行精度分析 作出技術總結 安徽理工大學畢業設計 2 2 貫通測量概述 2 1 礦山測量在國內外的發展 礦山測量是一門應用科學 它是開發礦業過程中不可缺少的一項重要的基礎技術 工作 它是從采礦實踐中產生和發展起來的 礦山測量在國內外的發展在最近幾年的 時間里發展迅速 在國外 測量技術出現較早 公元前 13 世紀 埃及就有了按照一定比例縮小繪制 的巷道圖 在公元前 1 世紀 希臘學者 T 亞歷山德斯基已對地下測量和定向進行簡單 的敘述 德國學者 G 阿格里科拉在 1556 年出版的 論礦業與冶金 一書中 論述了用 羅盤儀進行井下巷道測量的方法和礦山開采中的某些問題 1742 年 俄國 M B 羅蒙諾 索夫在 冶金和采礦基礎 一書中專門介紹礦山測量 不僅介紹各種測量儀器 而且 還研究了諸如立井和平巷貫通等具體測量問題 19 世紀中葉到 20 世紀初 礦山測量發 展較快 出現了許多對礦山測量發展做出了突出貢獻的優秀學者 在些其間 許多國 家還建立了礦山測量協會和機構 各種國際性質的礦山測量學術會議多次舉行 所有 這些舉措推動了礦山測量學的快速發展 近 50 年來 隨著電子技術 計算機技術 光機技術和通訊技術的發展 測繪儀器 制造也得到了長足進展 其高科技產品代表之一就是電子全站儀 全站儀是當前比較 流行 也比較實用的測繪儀器 應用全站儀與傳統的科技手段和地質勘探技術理論相 結合 在礦山勘探 設計 開發和生產運營的各個階段 對礦區地面和地下的空間 資源和環境信息進行采集 存儲 處理 顯示 利用 將極大地提高資源勘探的效率 降低成本 減少人力物力 使礦區開采更加有效地進行 國際上礦山測量儀器正向著 多功能 小型化 數字化和全自動化方向發展 我國的礦山測量是在新中國成立后逐步發展起來的 1953 年 為了適應采礦業的 發展需求 中國礦業大學首先設置了礦山測量專業 1954 年 燃料工業部全國煤礦管 理總局成立測量處 同年召開了第一次全國煤炭系統礦山測量會議 1981 年 中國煤 炭學會礦山測量專業委員會成立 同年召開了第一屆礦山測量學術會議 20 世紀 50 年 代以后 電子 激光等新技術的迅速發展 推動了礦山測量儀器的研制工作 同時也 促進了礦山測量的革新 經過近半個世紀的發展 我國礦山測量技術已在礦業部門 如煤炭系統 冶金系 統形成和采礦 礦建 地質 環境等學科即相互獨立 又彼此滲透 交融的態勢 礦 山測量工作由原來的單純的利用測量 計算和繪圖來確定空間 3 維坐標的學科 逐步 發展到將測量與光電子技術 計算機技術 衛星空間定位技術 GPS 地理信息技術 GIS 和遙感技術 RS 等新技術 新學科的有機結合 來確定凡是與空間 3 維坐標有關 的一切幾何 地理 資源以及物理 化學屬性等方面的信息科學 最近幾年來 由于 安徽理工大學畢業設計 3 精密水準儀 電子經緯儀 全站型儀器 GPS 接收機和地面或巖層移動變形監測儀器等 儀器被應用于礦區露天采礦和井下數據采集及開采沉陷等方面 這些儀器的使用提高 了數據采集的精度 改善了工作強度 提高了工作效率 為我國礦山測量的發展做出 了很大的貢獻 2 2 貫通測量允許誤差的確定 井巷貫通一般分為一井內巷道貫通 兩井之間的巷道貫通和立井貫通 3 種類型 凡是由一條導線起算邊開始 能夠敷設井下導線到達貫通巷道兩端的 均屬于一井內 的巷道貫通 兩井間的巷道貫通 是指在巷道貫通前不能由一條起算邊向貫通巷道的 兩端敷設井下導線 而只能由兩個井口 通過地面聯測 聯系測量 再布設井下導線 到待貫通巷道兩端的貫通 立井貫通主要包括從地面及井下開鑿的立井貫通和延深立 井時的貫通 貫通巷道接合處的偏差值 可能發生在 3 個方向上 1 水平面內沿巷道中線方向上的長度偏差 2 水平面內垂直于巷道中線的左 右偏差 x 3 豎直面內垂直于巷道腰線的上 下偏差 h 以上三種偏差中 第一種偏差只對貫通在距離上有影響 對巷道質量沒有影響 后兩種偏差和對于巷道質量有直接影響 所以又稱為貫通重要方向的偏差 x h 井巷貫通的允許偏差值 主要根據工程的需要 按井巷的種類 用途 施工方法 及測量工作所能達到的精度確定 在一般情況下可以采用如下數值 表 2 1 巷道貫通允許誤差 在貫通面上的容許偏差 m 貫通類型貫通巷道名稱及特點 兩中線之間兩腰線之間 第一類同一礦井內貫通巷道0 30 2 第二類兩井之間貫通巷道0 50 2 先用小斷面開鑿 通之后再刷大至 設計全斷面 0 5 用全斷面開鑿并同時砌筑永久井壁0 1 第三類 立 井 貫 通 全斷面掘砌 并在破保護巖柱之前 預先安裝罐梁罐道 0 02 0 03 軌道運輸平巷貫通時 中線和腰線的容許偏差值 x 和 h 可用下式計算 s lv x 2 安徽理工大學畢業設計 4 2 1 極限 lih2 式中 由完全鋪好永久軌道的巷道到貫通相遇點的距離 即鋪設臨時軌道的l 距離 一般 20 30m l 軌距與車輪間距之間的容許差值 一般 20mm vv 電機車頭的軸間距 s 貫通巷道的實際坡度與設計坡度之間的容許差值 一般i 0 002 0 003 極限 i 表格中的貫通容許偏差值與用計算方法所求出的容許偏差值基本一致的 其出發 點都是為了保證在貫通知后的偏差不對運輸安全造成影響 或不得不對貫通相遇點處 的巷道進行嚴重擴幫 墊底兒帶來很大的工作量 2 3 貫通時井下導線邊長規劃到投影水準面和高斯投影面的改正 對于某些兩井間的大型巷道貫通工程和大型立井貫通工程 應根據礦區在投影帶 內所處的位置 近井控制網的情況 礦井地面與井下高差大小等情況 考慮加入井下 導線邊長化歸到投影水準面的改正 LM 和投影到高斯 克呂格投影面的改正 LG 這 是由于地面近井控制網的邊長通常都已歸化到投影水準面和高斯投影面上 投影后的 邊長已產生變形 如果井下導線邊長不作相應的歸化改正 就會使井上與井下的長度 關系不一致 就有可能使兩井之間的大型貫通產生較大的偏差 一 兩項改正數的綜合改正計算方法 邊長歸化到投影水準面的改正數為 2 2 l R H L m M 邊長投影到高斯投影面的改正為 2 3 l R y L m G 2 2 2 上述兩項改正數的綜合影響為 KllKKl R H R y LLL mm MGGM 2 21 2 2 式中 邊長化至高斯投影面的改正系數 對于同一個礦井可視為一個常數 1 K 邊長化至投影水準面的改正系數 對井下某一水平可視為一個常數 2 K 兩項改正的綜合影響系數 K 21 KKK 二 兩項改正對貫通的影響及其改正計算方法 邊長歸化到投影水準面和高斯投影面的兩項改正對貫通的綜合影響視其具體情況 安徽理工大學畢業設計 5 而異 有時 其影響相當大 是完全不可忽視的 估算方法如下 當兩井之間貫通平巷時 兩項改正對貫通相遇點 K 在水平重要方向 與巷道中線相 重直的 x 軸方向 的影響 與貫通圖形有關 若井下導線全部在一個水平上施測時 則邊長的兩項改正數的綜合影響系數 K 是 常數 因而井下貫通導線的綜合改正數為 x x KlL 式中 井下兩條貫通導線的起始點 A 和 B 連線在 x 軸上的投影長度 其值 x l 可直接在圖上量取 當立井貫通時 兩項改正的綜合改正數為 2 4 KlL 式中 井下貫通導線起始點與貫通井筒中心連線的長度 其值可從圖上直接量l 取 一般說來 若估算所得的 或 L 值大于貫通容許誤差的 1 3 1 5 時 井 x L 下導線邊長必須進行上述兩項改正 在貫通測量計算中 為了簡化起見 可不必對井下導線逐邊加入兩項改正 而在 井下貫通導線終點 距貫通相遇點要有一定距離 x 以免對貫通測量標定的幾何要素數 據產生過大影響 的坐標中直接加入改正數 加入改正后的 C 和 D 點坐標為 C A iiACACAc xKxKxxx 21 D B iiBDBDBD xKxKxxx 21 C A iiACACAc yKyKyyy 21 D B iiBDBDBD yKyKyyy 21 式中 分別為井下井線起始點 A 和 B 的坐標值 A x A y B x B y A 點至 C 點的坐標增量 AC x AC y B 點至 D 點的坐標增量 BD x BD y 邊長化至高斯投影平面的改正系數 1 K 某一水平的邊長化至投影水準面的改正系數 i K2 某一水平上的導線邊 i 的坐標增量值 i x i y 若井下貫通導線均在同一水平上施測 或雖不在同一水平上 但可根據具體情況 取一平均高程時 則上式可簡化為 m H 安徽理工大學畢業設計 6 ACACAC xKxxx BDBDBD xKxxx 2 5 ACACAC yKyxy BDBDBD yKyxy 式中 兩項改正的綜合影響系數 可從表中查取 K 2 4 貫通測量誤差預計 2 4 1 誤差預計 貫通測量誤差預計 就是按照所選擇的測量方案與測量方法 應用最小二乘準則 及誤差傳播律 對貫通精度的一種估算 它是預計貫通實際偏差最大可能出現的限度 而不是預計貫通實際偏差的大小 因此 誤差預計只有概率上的意義 其目的是優化 測量方案與選擇適當的測量方法 做到對貫通心中有數 在滿足采礦生產要求的前提下 既不由于精度太低而造成工程的損失 影響正常 安全生產 也不因盲目追求高精度而增加測量工作量 井巷貫通工程的質量對礦井建設和生產有重大影響 因此必須按 規程 規定 認真進行設計和精心組織工程施工 對于大型貫通工程最好采用以下方法 1 采用光電測距導線建立地面獨立控制 2 采用陀螺全站儀進行礦井定向 3 井下貫通導線應合理地加測陀螺定向邊 并進行平差 2 4 2 兩井間巷道貫通誤差預計參數 根據所選擇的測量儀器和方法 確定各種誤差參數 盡量使用本礦積累和分析得 到的實際數據 單當缺乏足夠的實測資料時 可采用有關的測量規程中提供的數據或 比照同類條件的其他測量單位的資料 當然也可以采用理論公式來估算各項誤差參數 以上方法可以結合使用 互相對比 從而確定最佳參數 下表為我國二十多個礦務局 提供的大量實測資料經綜合分析后得到的 可供作誤差預計時參數 安徽理工大學畢業設計 7 表 2 2 測量誤差參數參考表 測量種類誤差參數名稱測量方法參數值備注 聯系測量 一 次測量中誤差 一井定向 兩井定向 陀螺定向 導入高城 三角形連接法 鋼尺法 鋼絲法 35 18 15 h 22000h 井筒深度 儀器 J2 一測回 兩測回 測回法 測繪法 7 6 一次對中井下測角 測 角中誤差 儀器 J6 一復測 兩復測 測繪法 測繪法 20 15 一次對中 鋼尺量邊 量邊偶然誤差系數 a 量邊偶然誤差系數 b 基本控制導線量邊 方法 0 0003 0 0005 0 00003 0 00005 在的巷 0 15 道 a b 系數取 平巷二倍 井下光電測距每條邊的量邊中誤差往返測取平均值5mm 井下水準測量每千米長度高差中誤差兩次儀器高15mm 貫通方案測量誤差的計算方法 誤差預計主要預計貫通點 K 點在重要方向上偏差 包括水平方向和豎直方向 據 分析可知兩井貫通誤差是由地面測量誤差 聯系測量誤差 井下測量誤差綜合影響引 起的 貫通點 K 在水平重要方向上的誤差來源包括 地面平面控制測量誤差 上 x M 定向測量誤差 和井下平面控制測量誤差 則有誤差傳 上xl M 1x M 2x M 下 x M 下xl M 播定律可知 K 點在水平方向總的中誤差為 2 6 222 2 2 1 22 xl下下上上xlxxxxxk MMMMMMM 兩井間巷道貫通相遇點 K 在高程上的誤差包括 地面水準測量誤差 導入高 上h M 程誤差 井下水準測量和三角高程測量誤差 則 K 點在豎直方向總 1h M 2h M h M h M 的中誤差為 2 7 222 2 2 1 2 hhhhhhk MMMMMM 上 安徽理工大學畢業設計 8 3 礦區概況 3 1 地理位置與交通狀況 同煤集團忻州窯礦是一個具有百年歷史的老礦井 井田位于大同煤田東北端 其 地理坐標為東經 113 63 56 113 08 16 北緯 40 02 08 40 04 58 井田東西 長 5 7km 南北寬 6 08km 總面積為 18 038 2 忻州窯礦北為云崗礦 晉華宮礦 東為 大同市地方煤礦 西南為煤峪口礦 忻州窯礦井田內有同蒲鐵路運煤專線該礦 口泉站 距口泉站 5 3km 至同蒲鐵路 大同站運距 25 3km 北部有東西向的京包線 往東有大秦鐵路京包線 井田中部有大 同至左云 五 九 公路由南往北貫穿全區與同云公路相接 東南角與同泉公路相接 交通條件四通八達 甚為方便 井田內有石巖莊村 栗莊和興旺莊 3 2 地形地貌 井田內為低山丘陵黃土地貌景觀 地形比較復雜 黃土梁及 V 字溝谷發育 地勢大致為北西高 東南低 地表最高點位于井田西北擴區內榮華皂三角點 高程 1336 93m 最低點位于井田東南忻州窯溝內 高程 1132 8m 相對高差 204 13m 大溝 內有忻州窯溝 大北溝 黑龍王堂溝 白土寺溝等 呈樹枝狀分布其間 3 3 河流氣象 本區屬海河流域 桑干河水系 井田內無大的地表水體 較大的溝谷為明燈寺與 忻州窯溝 且常年無水 只是在雨季有短時洪水流經 并與甘河相接 向東匯入桑干 河 忻州窯溝為本區主要河溝 由西北白東南斜穿本井田 全長 8700m 匯水面積 28km2 平時僅有礦井排水 洪水季節水位突然猛漲 一般使用明燈寺水廠供水 目前 忻州窯礦居民生活用水由同煤集團時莊水源定時供給 水量為 1800m3 d 1952 年洪峰 高度 5 5m 流量 850m3 s 1967 年 7 月 1 日洪水位高 2 99m 洪峰流量 512m3 s 本區屬于黃土高原干旱大陸性氣候 冬季嚴寒 夏季炎熱 氣候干燥 風沙嚴重 3 4 本次貫通工程目的任務 同煤集團忻州窯礦 設計年生產能力為 200 萬噸 采用一對主立井 主井和副井 提升 礦井通風方法為抽出式通風 采煤方式為長壁式打錨釘綜合機械化采煤 目前 礦井已開拓 425m 水平 為了加快施工進度 改善通風狀況與勞動條件 有利于該水 平的早日投產 現要貫通中央回風上山 采用相向掘進 由 425m 水平井底車場按一定 安徽理工大學畢業設計 9 的傾角向上掘進 同時由 125m 水平的 2000 石門處向下掘進 4 貫通測量方案 兩井之間的巷道貫通兩井間的巷道貫通 是指在巷道貫通前不能由井下的一條起 算邊向貫通巷道的兩端敷設井下導線的貫通 為保證兩井之間巷道正確貫通 兩井的 測量數據必須統一 及采用統一坐標系統 這類貫通的特點是兩井都要進行聯系測量 并在兩井之間進行地面測量和井下測 量 因而積累的誤差一般較大 必須采用更精確的測量方法和更嚴格的檢查措施 4 1 地面控制測量 地面控制網是地下工程特別是礦井貫通工程正確性的基礎 地面控制測量的基本任 務是根據地下工程特點和需要 在地面布設一定形狀的控制網 并精密測定其地面位 置 地面控制測量的目的是為了控制全局 限制測量誤差的傳遞和積累 保障測量工 作的相對精度 兩井間地面聯測的平面控制測量的可能方案有 GPS 導線測量 三角測量 三邊 測量 邊角網等方法 1 地面采用三角網 在地面上選定一系列點位 1 2 使互相觀測的兩點通視 把它們按三角形的形 式連接起來即構成三角網 三角網的布設應符合表的規定 表 4 1 三角網的布設與精度要求 等級一般邊長 Km 測角中誤差 起算邊長相對中誤差 最弱邊邊長相 對中誤差 三等網 四等網 一級小三角網 二級小三角網 5 9 2 5 1 0 5 1 8 2 5 5 0 0 1 200000 首級 1 150000 加密 1 150000 首級 1 40000 1 20000 1 80000 1 40000 1 20000 1 10000 三角網 鎖 在進行嚴密平差時 應同時按照求平差值的函數的中誤差的方法 求 出兩近井點 1 n 之間在 x 方向上的相對點誤差 Mx 以及 1 2 邊的坐標方位角 與 n n 1 邊的坐標方位角之間的方位角相對中誤差 然后參照下式計 21 a 1 nn a a M 算出地面三角測量誤差對于貫通的影響 如果采用近似的估算方法 則將三角網 鎖 安徽理工大學畢業設計 10 的邊看做是導線邊 選擇一條較短線路 把它看做是一條導線 4 1 22 22 2 2 2 ByAy AB 上X RR M AB M M 其測角中誤差可按相應等級的三角網的測角中誤差來確定 也可在施測后按各三 角形角閉合差用菲萊羅公式求得 其量邊誤差可根據估算的三角網最弱邊相對中誤差 乘以各相應邊長來求得 然后再加上三角點 1 和三角點 7 到兩個井口的近井連接導線 一起看做是一條總體導線 按照前面的導線方案中所用的計算公式來估算它們對 k 點 在 x 方向上的誤差的影響 2 地面采用導線網方案時 導線網是目前工程控制網較常用的一種布設形式 它包括單一導線和具有一個或多 個結點的導線網 網中的觀測值是角度 或方向 和邊長 獨立導線網的起算數據是 一個起算點的 x y 坐標和一個方向的方位角 光電測距導線的布設應符合表規定 表 4 2 光電測距導線的布設與精度要求 等級 符 閉 合導 線長度 km 一般長度 測距相對中 誤差 測角中誤差 導線全長相 對閉合差 三等導線 四等導線 一級導線 二級導線 15 10 5 3 2 5 1 2 0 5 0 25 1 100000 1 100000 1 30000 1 20000 1 8 2 5 5 0 1 60000 1 40000 1 20000 1 10000 鋼尺量距導線的布設應符合表規定 表表 4 34 3 鋼尺量距導線的布設與精度要求鋼尺量距導線的布設與精度要求 等級 附 閉 合導線 長度 km 平均邊長 m 往返丈量互差的 相對誤差 測角中誤 差 導線全長相 對閉合差 一級導線 二級導線 2 5 1 8 250 180 1 20000 1 15000 5 10 1 10000 1 7000 當在地面兩井口近井點之間布設閉合導線 或者是附合導線中的一部分 時 在 進行地面導線的嚴密平差時 應當同時評定出近井點 1 與近井點 j 兩點之間在 x 方 向上的相對點位誤差以及 1 n 邊的坐標方位角與 j j 1 邊的坐標方位角 1j x M 1 a 安徽理工大學畢業設計 11 之間的相對中誤差 j a j aaa MM 1 4 2 2 22 1 2 2 2 1 jyy xx RR M MM j 上 式中 兩個近井點 1 與 j 在 x 方向上的相對點位誤差 1 j x M 兩條近井點后視邊坐標方位角之間的相對中誤差 a M 分別為導線點 1 和 j 與 k 點連線在 y 軸上的投影長 1 y R j y R 3 地面采用邊角網方案 邊角網是指測角又測邊的以三角形為基本圖形的網 如果只測邊而不測角即為三 邊網 實際上導線網也可以看作是邊角網的特殊情況 測邊網的布設原則應符合表規 定 表 4 4 邊角網的布設與精度要求 等級一般邊長 Km 測距相對中誤差 三等網 四等網 一級小測邊網 相當于一級小 三角網 二級小測邊網 相當于二級小 三角網 5 9 2 5 1 0 5 1 150000 1 100000 1 50000 1 25000 由于傳統的地面測量方法各有優缺點 在選定一種測量方法時 測量人員應根據 所需測定的地區條件和精度要求及測量儀器的不同選擇不同的測量方法 3 地面采用 GPS 全球定位系統 在將 GPS 用于兩井間巷道貫通測量時 可按照下表規定選用 E 級或者 D 級精度來 測量兩井井口附近的進井點 而且兩進井點盡量通視 這時由于地面 GPS 測量誤差所 引起的貫通點 k 點在 x 軸方向上的貫通誤差按下式估算 4 3 cos aMsM x 上 式中 近井點 與 之間邊長 S 的誤差 Ms 22 bSaMs 安徽理工大學畢業設計 12 固定誤差 D 級及 E 級 GPS 網的 a 10 mm a b 比例誤差系數 D 級 GPS 網的 E 級 GPS 網的 6 1010 b 6 1020 b 邊與貫通重要方向 x 之間的夾角 a s 表 4 5 GPS 測量技術標準 精度指標 mm 等級 平均邊長 千米 儀器 要求 ab 圖形強度 PDOP 觀測時 段 個數 時段長 min 衛星高 度角 度 D10 5101010 2 60 15 E5 2 單頻或 雙頻 102010 2 6 15 在進行兩井之間的巷道貫通測量時 地面平面控制測量采用 GPS 建立近井點是值 得提倡的一種方案 實測簡便 精度又高 以上三種情況 除上述誤差外 還應再將從近井點到井口所敷設的連接導線的測 量誤差所引起的 k 點在 x 方向上的誤差考慮進去 就可以預計出整個地面平面測量誤 差所引起的 k 點在 x 方向上的誤差 4 2 地面高程控制 高程測量按使用的儀器和方法分為水準測量 三角高程測量和 GPS 高程測量 礦 區地面高程控制測量主要采用水準測量和三角高程測量 4 2 1 水準測量 水準測量所使用的儀器為水準儀 與其配套的工具為水準尺和尺墊 水準網的主 要技術要求 應符合下表的規定 安徽理工大學畢業設計 13 表 4 6 水準網的主要技術要求 觀 測 次 數 往還互差 環線或符 合路線 等 級 每公里高 差中數中 誤差 環線或附 合路線長 度 km 儀器 級別 水準標 尺 與已知點 聯測 附合或 環線 平地 mm 山地 mm DS1 因瓦 往返各一 次 往一次 三 等 650 DS3 木質雙 面 往返各一 次 往返各 一次 12 L 4 n 四 等 1015DS3 木質雙 面 往返各一 次 往一次 20 L 6 n 等 外 205DS10 木質雙 面或單 面 往返各一 次 往一次 40 L 12 n 注 計算兩水準點往返測互差時 L 為水準點間路線長度 km 計算環線或符合路線 閉合差時 L 為環線或符合路線總長度 km n 為測站數 水準支線長度不應大于相應等級符合路線長度的 1 4 水準測量觀測的技術要求應符合表的規定 表 4 7 水準測量觀測的技術要求 等 級 儀器 級別 視線 長度 m 前后視距 差 m 前后視距 累差 m 視線離地面 最低高度 m 基本分劃 輔 助分劃黑紅面 讀數 mm 基本分劃 軸助 分劃黑紅面高差 之差 mm 三 等 DS1 DS3 100 75 360 3 1 0 2 0 1 5 3 0 四 等 DS31005100 23 05 0 安徽理工大學畢業設計 14 等 外 DS1010010500 14 06 0 注 用單面水準標尺進行等外水準測量時 應變動儀器高觀測 所觀測高差之差與黑 紅面所測高差之差的限值相同 水準測量的內業計算取值應符合表規定 表 4 8 水準測量的內業計算取值 等級 往 返 測距 離總和 Km 往返測距離中 數 Km 各測站高 差 mm 往 返 測 高差總和 mm 往返測高 差中數 mm 高 程 三四等0 010 11 01 01 01 0 四等 以下 0 010 11 01 010 010 4 2 2 三角高程測量 三角高程測量分為光電測距三角高程測量和經緯儀三角高程測量 三角高程測量 主要用于山區和丘陵地帶的高程控制和平面控制網點的高程測定 三角高程測量的技 術要求應符合表規定 表 4 9 三角高程測量的技術要求 測回數 經由路線 儀器 級別 中絲法三絲法 傾斜角互 差 指標差互 差 對向觀測 高差較差 mm 符合或環線 閉合差 mm 二 三 四等點 DJ1 DJ2 421015 DJ2 211515 一 二級 小三角 一 二級 測邊和一 二級導線 DJ6422525 100S 50 2 S 安徽理工大學畢業設計 15 點 注 計算對向觀測高差互差時 應考慮地球曲率和折光差的影響 S 為邊長 以 Km 為單位 儀器高和覘標高應用鋼尺丈量兩次 當互差不大于 5mm 時 取其平均值作為最終結果 4 2 3 地面水準測量誤差 地面水準測量引起的高程誤差的估算公式為 上H M LmM hLH上 或 4 4 nmM H上0 公式中 地面水準測量每千米長度的高差中誤差 可從表格水準網技術要求中 hL m 查出 水準尺讀數誤差 0 m 測站數n 地面水準路線的長度 單位為千米L 在采用上公式計算時 如果缺乏由實測資料分析所得到的值 則可根據 煤礦測量 hL m 規程 中規定的限差反算求的 例如 地面四等水準測量 側段往返測互差的限差為 mm 則可取為mm L20 hL m7 22 20 4 3 聯系測量 聯系測量是指將礦區地面平面坐標系統和高程系統傳遞到井下的測量 將地面平 面坐標系統傳遞到井下的測量稱為平面聯系測量 簡稱定向 將地面高程系統傳遞到 井下的測量稱為高程聯系測量 簡稱導入高程 礦井聯系測量的目的是使地面和井下 測量控制網采用同一坐標系統 聯系測量的任務在于 1 確定井下經緯儀導線起算邊的坐標方位角 安徽理工大學畢業設計 16 2 確定井下經緯儀導線起算點的平面坐標 x 和 y 3 確定井下水準基點的高程 H 4 3 1 礦井定向 礦井定向概括來說可分為兩大類 一類是從幾何原理出發的幾何定向 一類 則是以物理特性為基礎的物理定向 幾何定向分為 1 通過平硐或斜井的幾何定向 2 通過一個立井的幾何定向 一井定向 3 通過兩個立井的幾何定向 兩井定向 物理定向可分為 1 用精密磁性儀器定向 2 用投向儀定向 3 用陀螺經緯儀定向 不論采用幾何定向還是陀螺定向 定向測量的誤差都集中在反應在井下導線起始 邊的坐標方位角的誤差上 所以定向測量誤差引起的貫通點 k 在 X 方向的誤差為 4 5 0 0 y a x R m M 公式中 定向測量誤差 即由定向引起的井下導線起始邊坐標方位角的誤 0 a m 差 井下導線起始點與 K 點連線在上的投影長 0 y R y 兩個立井的定向測量誤差所引起的 K 點在 X 方向上的誤差與應分別求 01 x M 02 x M 出 定向過程中所積累的井下導線起始點的坐標誤差 因其值很小 一般忽略不計 4 3 2 導入高程 將地面高程系統經斜井 平硐或立井傳遞到井下的測量工作 又稱導入高程 任 務是確定井下高程基點的高程 使井上下采用同一高程系統 導入高程的方法隨開拓的方法不同而分為 1 通過平硐導入高程 2 通過斜井導入高程 安徽理工大學畢業設計 17 3 通過立井導入高程 采用斜井或平硐開拓時 導入高程測量可由地面井口高程基點沿斜井或平硐用三 角高程測量或水準測量進行 立井導入高程有長鋼尺導入高程法 長鋼絲導入高程法 及光電測距儀導入高程法 當缺乏根據大量實測資料所求得的導入高程中誤差時 可以按 煤礦測量規程 中規定的兩次獨立導入高程的容許互差來反算求得一次導入高程的中誤差 規程中要 求兩次獨立導入高程的互差不得超過井筒深度 h 的 1 8000 則一次導入高程的中誤差 為 4 6 22600800022 1 0 hh MH 兩個立井的導入高程中誤差和應分別計算 01H M 02H M 當礦井用平硐或斜井開拓時 導入高程中誤差可不必單獨計算 而將平硐中的水 準測量或斜井中的三角高程測量與井下水準測量或三角高程測量看做一個整體來進行 誤差預計 4 4 井下平面控制測量 井下平面控制測量的目的是建立井下平面測量的控制 作為測繪和標定井下巷道 硐室 回采工作面等的平面位置的基礎 也能滿足一般貫通測量的要求 由于受井下 巷道特殊環境的限制 井下平面控制只以能以導線的形式布設 井下平面控制分為基 本控制和采區控制兩類 這兩類又都應敷設成閉 附 合導線或復測支導線 基本控 制導線與采區控制導線的主要技術指標如表所示 表 4 10 基本控制導線的主要技術指標 導線全長相對閉合差 井田一翼長度 Km 測角中誤差 一般邊長 m 閉 附 合導線復測支導線 5 5 7 15 60 200 40 140 1 8000 1 6000 1 6000 1 4000 表 4 11 采區控制導線的主要技術指標 導線全長相對閉合差 采區一翼長度 Km 測角中誤差 一般長度 m 閉 附 合導線復測支導線 1 1530 901 40001 3000 安徽理工大學畢業設計 18 1 30 1 30001 2000 注 30 導線可作為小礦井的基本控制導線 基本控制導線按照測角精度分為 7 和 15 兩級 一般從井底車場的起始邊開 始 沿礦井主要巷道 井底車場 水平大巷 集中上 下山等 敷設 通常每隔 1 5 2 0km 應加測陀螺定向邊 以提供檢核和方位平差條件 采區控制導線也按測角 精度分為 15 和 30 兩級 沿采區上 下山 中間巷道或片盤運輸巷道以及其他 次要巷道敷設 井下各級經緯儀導線水平角觀測所采用的儀器和作業要求 見表 表 4 12 井下各級經緯儀導線水平角觀測所采用的儀器及作業要求 按導線邊長 水平邊長 15m 以下15 30m30m 以上 導線類 別 使用 儀器 觀測方法 對中次數測回數對中次數測回數對中次數測回數 7 導線DJ2測回數332212 15 導 線 DJ6 測回法或 復測法 221212 30 導 線 DJ6 測回法或 復測法 111111 注 如不用表中所列的儀器 可根據儀器級別和測角精度要求 求適當增減測回數 由一個測回轉到下一個測回觀測前 應將度盤位置變換 180 n n 為測回數 多次對中時 每次對中測一個測回 若用固定在基座上的光學對中器進行點上對 中 每次對中應將基座旋轉 360 n 井下導線測角誤差引起的 K 點在重要方向上的方向上的誤差為 X 4 7 2 yx R m M 由導線量邊誤差引起的在 K 點在 X 方向上的誤差為 1 鋼尺量邊 下 下 2 coslaM l x 2 光電測距 下 下 22 cos lx maM l 公式中 井下導線測角中誤差 m K 點與個導線點連線在軸上的投影 可有設計圖上量取 y R y 導線各邊與與軸之間的夾角 X 鋼尺量邊的偶然誤差影響系數a 安徽理工大學畢業設計 19 光電測距的量邊誤差 l m BlAml 則井下導線測量在 X 方向的預計中誤差為 4 8 22 下l K x xx MMM 4 5 井下高程測量 井下高程測量的目的是為了建立一個與地面統一的高程系統 確定各種采掘巷道 硐室在豎直方向上的位置及相互關系 以解決各種采掘工程在豎直方向上的幾何問題 井下高程測量的任務有 1 在井下主要巷道內精確測定高程點和永久導線點的高程 建立井下高程控制 2 給定巷道在豎直面內的方向 3 確定巷道底板的高程 4 檢查主要巷道及其運輸線路的坡度和測繪主要運輸巷道縱剖面圖 井下高程測量可采用水準測量方法和三角高程測量方法 在主要運輸大巷中 一 般應采用精度不低于 S3 級的水準儀和普通水準尺進行測量 在其他巷道中 可根據坡 度的大小 采礦工程的要求等具體情況 采用水準測量或三角高程測量測定 井下水 準點可設在巷道的頂板 底板或兩幫上 也可設在井下固定設備的基礎上 設置時應 考慮使用方便并選在巷道不宜變形的地方 4 5 1 水準測量 在用水準儀進行井下高程測量時 由于井下黑暗 觀測時要用礦燈照明水準尺 讀 取前 后視讀數 視線長度一般以 15 40m 為宜 要求每站用兩次儀器高觀測 兩次 儀器高之差應大于 10cm 高差的互差不應大于 5mm 當水準點設在巷道頂板上時 要 倒立水準尺 以尺底零端頂住測點 記錄者要在記錄簿上注明測點位于頂板上 井下 水準路線可為支線 附合路線或閉合路線 井下每組水準點間高差應采用往返測量的 方法確定 往返測量高差的較差不應大于 50mm R 為水準點間的路線長度 以 kmR 為單位 如果條件允許 可布設成水準環線 閉 附合水準路線可用兩次儀器高進行 單程測量 其閉合差不應大于 50mm 為閉 附合路線長 以 km 為單位 LL 井下水準測量誤差可按下公式估算 水H M 按每千米水準路線的高差中誤差估算 4 9 RmM hlH 水 安徽理工大學畢業設計 20 公式中 每千米長水準路線的高差中誤差 系按實測資料求得的數值 可按 hl m 煤礦測量規程 規定取為 mm km hl m 22 50mm 7 17 R 上下巷道中水準路線總長度 以千米為單位 也可按理論公式計算 nmM H0 水 公式中 水準尺讀數誤差 0 m n 上下巷道水準測量總站數 4 5 2 三角高程測量 井下三角高程測量一般是與經緯儀導線測量同時進行的 三角高程測量的計算公 式為 vilh sin 式中 實測斜長 基本控制導線應是經三項改正后的斜長 l 垂直角 仰角為正 俯角為負 儀器高 由測點至儀器中心的高度 測點在底板時為正值 頂板時為負i 值 覘標高 由測點量至照準目標點的高度 測點在底板時為正值 頂板v 時為負值 垂直角觀測精度要求要按 煤礦測量規程 來 如表 表 4 13 垂直角觀測精度要求 DJ2 經緯儀DJ6 經緯儀 測回數垂直角互差指標差互差測回數垂直角互差指標差互差 對向觀測 中絲法 單向觀測 中絲法 1 2 15 15 2 3 25 25 25 25 儀器高和覘標高應在觀測開始前和結束后用鋼尺各量一次 兩次丈量的互差不得 大于 4mm 取其平均值作為丈量結果 三角高程要往返進行 相鄰兩點往返測高差互差 不應大于 10mm 0 3mm L L 導線水平邊長 以 m 為單位 三角高程導線的高程閉合 差不應大于 100mm 為導線長度 單位為 km 當高差的互差符合要求后 應LL 安徽理工大學畢業設計 21 取往返測高差的平均值作為一次測量結果 閉合和附合高程路線的閉合差 可按邊長 成正比分配 復測支線終點的高程 應取兩次測量的平均值 高差經改正后 可根據 起始點的高程推算各導線點的高程 三角高程測量的誤差按單位長度三角高程路線的高差中誤差估算 經H M 4 10 Lmhl 經H M 公式中 每千米長度三角高程路線的中誤差 可按 煤礦測量規程 的規 hl m 定取為 mm km hl m50 2 100 mm L 兩下山中三角高程測量路線總長