建井期间测量的内容和要求.

建井期间测量的内容和要求张荣华第一部分矿区控制测量为了开展煤矿建井期间的测量工作，首先要在划定的井田井界范围内布设矿区控制网。控制测量按控制的目的、任务不同分为：平面控制测量和高程控制测量平面控制测量的主要任务是测定一系列控制点的平面坐标，确定控制点的位置。高程控制测量则是测定一系列控制点的高程，也就是进行不同精度的水准测量。第一节矿区控制网的布设原则与基本规格一、矿区开发对控制网提出的要求建立矿区控制网主要是控制矿区开发各个阶段的地形测图和工程测量，必须满足以下要求：矿区开发对控制网的需要具有明显的阶段性主要有地质勘探、矿井设计施工（建井）、矿井生产等阶段。控制网的布设既要有长期规划，又要有短期安排。矿区开发对控制网的精度要求具有多样性控制网必须以满足不同阶段的工程需要为原则，可以一次性完成，亦可分阶段进行。采矿工程对控制网的使用具有经常性在建井和生产时期，工程项目繁多，都需要以控制网为依据。矿井生产对控制网的依赖具有长期性每座矿井都有一定的服务年限，所以控制网的建立也应本着服务到底的精神，保质保量建立。二、矿区控制网的布设原则1、统一规划矿区首级控制，分区分期进行加密控制矿区首级控制网：是指控制整个矿区、精度等级最高的控制网，有时称作矿区基本控制网。根据矿井生产建设具有的阶段性，本着发展的眼光统一规划矿区首级控制网的等级、形状和精度等。一般要根据井田开发的先后和生产发展顺序，适度加密控制点，满足不同矿井和阶段的需要。2、矿区三角网尽量采用同一坐标系统，尽量与国家规范要求的坐标系统一致在一定特殊情况下，当矿区范围很大，使用规定的坐标系统不便于工作开展时，可以建立独立坐标系统，但必须与规定的坐标系统取得可靠地联系。3、精度上从远期着眼，密度上从近期着手规范规定的精度是最低的标准要求，一般从长远着眼应留有一定的精度储备，但点的密度以满足当前任务为原则，不必做无谓的浪费和投入。4、充分考虑矿区地质和开采情况，是主要控制点的损失为最少由于对控制点使用的经常性和长期性，点位布设位置尽量保证做到能够长期保存。第二节控制网的图上设计与实地选点利用矿区地形地物特点，在图上设计出一个图形结构较强、点位较好、有利于观测作业和日常使用的控制网，称为图上设计或图上选点。将图上设计的点位，经实地验证，最终在实地落实下来，就叫实地选点。一、现场踏勘1、确定行政区划，和当地相关部门取得联系。2、掌握气象、气候资料，以制定作业计划。3、了解矿区已有测绘资料及测量标志情况，确定利用或不利用的程度。4、了解交通运输情况，以确定施测计划。5、了解地貌、地形、地物情况，为选点、埋石提供依据。6、了解劳动力及各种材料情况，以及当地解决的可能性。二、控制点位的要求1、点位应选在视野开阔、易于扩展、土质坚实的地方，一般选在制高点上。2、井田范围内应尽量选设点位，但不得选设在采动区上方。3、应尽量利用矿区内原有的稳定控制点，避免同一制高点上出现不同控制点。4、为保证观测质量和减弱大气折光影响，视线应高出地面或障碍物1～2米以上，旁离山坡、树林或建筑物3米以上。5、由各相邻三角点所构成的三角形，其边长应接近规范规定的平均边长，角度尽量接近60°，一般不应小于30°，如受地形限制或为避免建造高标，允许小至25°。三、图上设计步骤：1、领取五万分之一（或二万五千分之一）地形图和已有资料（如三角网锁图、水准路线图等）。2、在图上展绘已知的三角网锁及水准路线。3、按选点要求，从起算点开始，选设三角点位置，逐步连接成网。4、在图上判定和检查各相邻点间的通视情况。5、估算三角网推算元素的精度。6、按照三角高程网对高程起算点的密度要求，拟定各三角点的水准路线。四、实地选点1、先到已知点检查，判明本点与相邻已知点位，检查完整情况。2、根据已知方向确定选定点方向，选定或调整点位。3、标定点位，依次进行直到全部标定。选点后提交资料：1、点位位置说明（点之记等）2、选点图3、文字说明（设计技术报告书等）第三节控制点的造标和埋石选点之后，就要在点上造标和埋设中心标石。作用是便于目标寻找和照准，同时使点位在实地长久地、稳固地保存下来，作为控制测量一切成果的标志和依据。标的种类主要有：寻常标、双锥标、复合标、屋顶观测台和墩标。中心标石的类型：一般地区标石、岩石标石和屋顶标石。第四节控制网的野外观测一、野外观测方向观测法是行之有效的控制网观测方法，就是在一测回内把测站上所有方向先盘左顺时针依次观测，然后再盘右逆时针观测到起始方向的观测方法。二、观测成果的重测与取舍重测：就是基本测回完成以后，通过对成果的综合分析，对超过限差规定而重新观测的完整测回。比如：测回间2c、零方向2c互差、归零差、测回间方向值互差等。取舍;是通过一系列限差规定确定对存在问题的测回观测做出舍弃并重测的决定。三、分组观测当某站上方向总数多于6个时，采用分两组观测的方法，两组之间要有两个共同方向，并且两组观测方向大致相等。四、联测在高等级点上设站观测低等级点，或者在已经经过计算的点上再次设站观测同等方向，以解决不同等级成果之间或先后成果之间联系和检核问题，就是联测。联测可以使低等级点位与高级网有可靠的联系，便于检核观测成果的质量和高级点的可靠程度。第五节控制网的内业解算内业解算包括以下方面：1、外业观测成果的检查和整理（包括观测手簿的检查、归心投影用纸的检查、仪器检验资料及其他）2、编制起算数据表，绘制控制网略图3、各项改正数计算（归心改正、球面角超、方向改正等）4、坐标解算5、总结报告的编制第六节矿区高程控制测量一、矿区高程控制测量的等级矿区基本高程控制应以二、三、四等水准作为加密高程的控制基础。各等级水准网必须符合相应测量技术规范。二、观测方法依据测区基本情况分为水准测量和三角高程测量布设高程控制网。三、进行水准观测的注意事项1、观测之前检查仪器状态，观测时将仪器整置水平。2、除路线拐弯外，后视、仪器、前视尽可能接近于直线。3、同一测站观测不得重复调焦。4、每一测段往返测，站数均应为偶数，否则应加入标尺零点差改正。5、高差地区进行三、四等测量，尽可能使用因瓦水准尺。二等水准观测顺序：往测：奇数站：后-前-前-后；偶数站：前-后-后-前返测：奇数站：前-后-后-前；偶数站：后-前-前-后三等观测每站顺序：后-前-前-后四等观测每站顺序：后-后-前-前四、外业观测闭合差限差制定：往返测不符值限差、环线闭合差、左右路线高差不符值限差、附合路线闭合差限差、检测已知点测段高差的限差。五、概算目的：检查外业观测成果质量，计算水准点概略高程，为平差计算做准备。六、精度评定水准测量的精度以每公里高差中数的偶然中误差M△和全中误差Mω表示，外业测量还要求计算往返测不符值高差中数的中误差以及用环线闭合差计算高差中数的全中误差Mω反映水准测量的精度。第七节利用GPS建立矿区控制网GPS控制网主要是根据对网的应用和目的不同进行精度等级划分，分为：A、B、C、D、E五个等级，其中D、E级多用于控制网加密、矿区测量。GPS控制网的布设，包括技术设计、踏勘选点、埋设标石三个前期环节，以及外业观测、野外数据检核、数据预处理、平差计算、成果报告提交几个后续环节。GPS控制网对点位的要求：1、点位应选设在易于安置接收设备和便于操作的地方，且视野开阔。2、点位应远离大功率无线电发射源（如电视台、微波站等远于400米，高压输电线远于200米），避免周围磁场对卫星信号的干扰。3、点位附近不应有强烈干扰卫星信号接受的物体，并尽量避免大面积水域、以减弱多路径误差的影响。4、点位应选在交通便利的地方，以利于用其他测量手段联测或进行网的扩展。5、地面基础稳定，以利于点位的保存。第二部分矿井联系测量第一节联系测量概述为了测定地下巷道、采空区与地表的水体、厂房、铁路等地物的相对位置关系，测定相邻矿井中的巷道、采空区之间的相对位置关系，完成各主要巷道之间的贯通工程等，就必须使矿井井下测量的坐标、高程系统系统与地面的坐标、高程系统统一起来，这就需要用一定的测量方法将地面的坐标高程系统传递到井下，这种测量工作就叫做联系测量。联系测量的任务：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和Y。3、确定井下高程测量起算点的高程。第1、2项任务属于平面联系测量，简称为矿井定向；第3项任务属于高程联系测量，简称为导入标高。由于井下导线起算边的坐标方位角所产生的误差，将会使导线各点的点位误差随着导线伸长而逐渐增大，而起算点坐标带有的误差相对于坐标方位角误差而言对导线各点的影响为一常数，对导线测量误差的影响几乎微不足道，所以常把平面联系测量简称为矿井定向测量。规程规定，采用几何定向测量方法时，从近井点推算的两次独立定向结果的互差，对两井定向和一井定向测量分别不得超过1′和2′，当一井定向的外界测量条件较差时，在满足采矿工程要求的前提下，该互差可放宽至3′。井田一翼长度小于300米的矿井，两井独立定向结果的互差适当放宽，但不得超过10′。矿井定向的方法分为：从几何原理出发地几何定向，以物理特性为基础的定向。具体方法：1、通过平硐或斜井的几何定向，只需通过平硐或斜井敷设经纬仪导线对地面和井下联测即可。2、通过一个竖井的几何定向（一井定向）3、通过两个竖井的几何定向（两井定向）4、陀螺经纬仪定向第二节地面近井点的设立为了把地面控制测量坐标系中的平面坐标及方向传递到井下，定向之前必须在井筒附近设立作为定向时与垂球线连接的点，叫做连接点。而由于井口一般设施较多，且连接点不能与矿区地面控制点通视，所以在定向井筒附近设立近井点。对于近井点，要求：尽可能埋设在便于观测、长期保存和不受采动影响的地点，点到井口的距离不超过300米，点位必须按永久点埋设，点到井口连测导线边不超过3条，近井点可以在矿区三、四等三角点的基础上用插网、插点或经纬仪导线敷设等方法测设。凡埋设位置符合近井点要求的一至四等三角点或同级导线点，均可作为近井点，而对以10″小三角网作为首级控制的小矿区，10″小三角点或同级导线点可作为近井点，不同等级的近井点必须符合规程的基本要求。一般近井点测设方法：1、插点法在矿区三、四等控制点的基础上插入一到两点作为近井点，是满足该条件的矿井常用方法，但必须满足一定的要求，如，观测方向数不少于3个，且应该往返双向观测，插点至高级点边长在3000米以内，测角中误差不超过5″，三角形闭合差不超过±15″。2、导线法当不能插点时，可以在三、四等控制点的基础上用附合导线或支导线设立近井点，一般应测设5″级导线，个别情况可以采用10″级导线。三、精度相当的其他方法多井口的近井点应统一合理布设，尽可能使相邻井口的近井点构成三角网的边，或力求间隔边最少。由近井点向井口连接点联测时，可采用闭合或支导线，闭合差不超过1/12000和1/8000。与此同时，井下也要设立3～6个永久导线点，作为井下导线测量的起始点。第三节一井定向通过一个竖井进行几何定向，就是在井筒中挂两根铅垂线，在地表测定两垂球线的坐标和方位角，在井下定向水平，根据地表测定的两垂球线的坐标和方位角，从而测定井下导线起始点的坐标和起始边的坐标方位角，整体工作分为两部分：由地面向定向水平投点、在地面和定向水平对垂球线进行连接测量一、垂球投点减小投点误差的措施：1、采用抗拉强度高的小直径钢丝，适当加大垂球重量。2、将重锤置于稳定液中（机油、米汤等）以减小钢丝绳摆动。3、测量时尽量关闭风门或暂停通风机，并给钢丝绳安置挡风套筒，以减少风流的影响。4、尽量增大两钢丝绳间距。5、采取防水措施减少滴淋水影响。分为：单重稳定投点、单重摆动投点。二、井上下定向连接测量一井定向示意图1、用连接三角形法进行井上下连接测量2、用瞄直法进行连接测量就是将连接点设在两垂球线的连线方向上，通过方位角推算和坐标计算，从而将方位角和坐标传递到井下。结论：井上下连接三角形法较瞄直法精度要高，但瞄直法在一些矿山建井过程中得到应用，只要有一定经验，操作仔细，这种方法也能够达到足够的定向精度。要减小投点误差，需要增大两垂球线之间的距离。投点误差一般要求