《地下工程测量学》课程设计指导书

1《地下工程测量学》课程设计指导书一、课程设计的性质和目的《地下工程测量学》课程设计是在学习《地下工程测量学》课程的基础上。进行的一项重要的专业基础训练之一。通过课程设计，可使学生结合地下工程的具体实例，全面应用所学的地下工程测量学的基本理论，编写地下工程具体实例的技术设计，从而使学生巩固和加深所学的书本知识，培养学生分析问题、解决问题和设计工作的能力。二、课程设计的基本内容和要求要求学生每人独立完成某地下工程具体实例的技术设计书一份，从中了解地下工程测量项目设计的全过程，掌握编制技术设计的思路、基本原则和优化设计的方法，通过理论联系实际，加深对《地下工程测量学》所学内容的理解。在进行设计时，必须遵守国家颁布的各种测量技术规程与图式，对各种测量方案与测量方法的选取择，既要大胆采用新技术与新设备，又要密切结合我国的实际情况，全面考虑其合理性、可能性与必要性，务必使自己的设计在理论上是正确的，在施工时是可行的。误差预计可利用现有程序用计算机进行，并进行方案比较。设计说明书的任务是对全部测量方案、测量方法及精度分析作简要而系统的说明，并附有必要的图表。说明书应尽量避免冗长的文字上的讨论与解释，一般以直接叙述为主。若在理论论上与实践上有创见，可作必要的讨论与解释。说明书的编写与图表的绘制，应由学生本人独立地完成。设计完成后，学生应将说明书和绘制的相关设计图装订成册，交指导教师评审。为达到上述目的，要求设计书做到：1、设计方案在精度上是保证的，技术上是可行的，经济上是合算的。2、全部设计内容要求概念清楚，层次分明，论据充分，重点突出。3、语句简洁流畅，文字正确工整。4、插图和图案安排合理，绘制准确、清晰、美观。5、编写须遵守以下格式：（1）章、节标题一律居中（如一行写不下，回行时也要居中）。标题后不加标点符号。（2）靠边的小标题和每一端开始一律空两格，每个一字，标点符号一律占一格，但外文和数字要靠拢，回行一律顶格写。（3）各种计量单位一律用正式公布的中文名称。（4）正文中如有名词，，短语或正文需要说明时，可在正文中要加注之外的右上角加阿2拉伯数码①；同时在本页末留出适当的行数，划一段横线与正文隔开。空两格写出相应的号码，后边写注文。论文中包括原书名称、编写者、出版社、出版年月及原书页码等。（5）句号（。）、逗号（，）、分号（；）、冒号（：）、省略号（……）、以及括号等要写清楚，书名一律用《》表示。（6）数学公式一律写于居中；式中代号说明这样书写：“式中”两字须顶格，后面不加冒号，空一格写代号说明。（7）设计书中的表格和插图要与正文相呼应，并按章统一编号。三、课程设计的具体任务本次课程设计任务是以**煤矿设计图纸以及有关材料为基础，编写**煤矿测量工作设计书。根据高级控制低级、由地面到井下的原则，此次课程设计的具体任务是：（1）建立**煤矿地面近井控制网；（2）设计平面联系测量及高程联系测量方案，为全面锻炼学生的能力，平面联系测量方案要求进行两井定向和陀螺定向方案的设计。并进行误差预计验证方案的可行性；（3）设计地下控制测量方案。即地下15″导线的布设方案以及地下一级水准线路的布设方案。并进行误差预计验证方案的可行性；（4）确定最后的测量方案。四、课程设计技术设计书编写提纲及其说明1.工程概况此部分可参照附录中给出的内容编写。2.设计依据的规范、坐标系统的选择以及起始数据的分析(1)设计依据的规范设计的技术依据为：1）原国家煤炭部颁布的《煤矿测量规范》1976年版；2）中华人民共和国国家标准《工程测量规范》GB50026-93。3）CJJ73-97《全球定位系统城市测量技术规程》（以下简称《GPS规程》）；4）GB12898—1991《国家三、四等水准测量规范》(2)投影面和投影带的选择应从满足矿山工程测量的需要入手，选择最合理的坐标系统、投影面和投影带，分析和解决这一问题的原则是：a、应与周围各煤矿或单位采用同一坐标系统；b、应与国家坐标系统取得一致或可靠联系；3c、投影变形应尽可能最小。目前我国工测部门的控制网，较常用的坐标系统有下列几种高斯正形投影3°带坐标系统；独立坐标系统（任意带坐标系统，计算表面为平均高程面，中央子午线选在测区中央；计算表面选择抵偿高程面，中央子午线与3°分带中央子午线一致；计算表面仍为参考椭球面，中央子午线选在抵偿投影变形的任意位置）。（3）起始数据的选择投影面和投影带确定之后，应收集并分析测区内的高级控制点情况，确定可以利用的起始数据。该煤矿在进行地质勘探时，在地面井口附近布设有两个D级GPS控制点可资利用。3.生产限差选择应根据矿井的具体情况确定生产限差的数值。[指导]确定矿井生产限差的方法有：1）按一般采矿工程对测量工作的要求来确定。一般采矿工程对测量工作的要求主要表现在利用矿图来解决采矿技术问题，为满足基本矿图的精度要求，一般采用3.0m作为生产限差，即基本矿图上最弱点相对于矿井近井点或井下导线起始点而方的点位极限误码率差值为3.0m。此限差值中包括有测量、绘图和用图的误差，若去掉后两项，测量允许误差（对1：2000矿图而）为2.75m左右。2）按测图与绘、用图精度相匹配的原则确定。绘、用图的极限误差一般取0.8mm（图上）。若矿图的比例尺为1：2000时，即为1.6m，此误差值仅指测量误差，不含绘、用图误差。3）按井巷贯通的限差确定，平面上中线的允许编差取0.3-0.5m。高程的允许偏差为0.2m，此误差值仅指测量误差。4）按由地面向井下指定地点打垂直钻孔的要求确定，当孔深小于100m时，可取1.4m作为生产限差。4.近井控制网测量方案设计（1）近井控制网方案设计近井点可在矿区三、四等三角网、测边网的基础上，用插网、插点、敷设经纬仪导线及GPS等方法测设。最好采用GPS测量方法进行。对于一般网型，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″。GPS测量必须按照1992年我国测绘局发布的《全球定位系统（GPS）测量规范》进行，近井点可以采用D级和E级测设。（2）井口高程基点的设计4井口水准基点的高度精度应该满足相邻井口间进行主要巷道贯通的要求，由于两井间进行主要的巷道贯通时，高程上允许的误差是=0.2mzm允，则其中误差为=0.1mzm，一般要求两井口水准基点相对的高程中误差引起的贯通点K在z轴方向上的偏差中误差不超过m3z=±0.03m。所以近井点高程测量，应该采用四等水准测量的精度要求测设。5.联系测量方案设计（1）平面联系测量方案设计根据**煤矿设计图纸以及地面控制点位置设计地面及井下导线连接方案（一般连接导线的角度观测中误差地面为±5″，地下为±7″），应详细叙述连接导线测量所采用的测量仪器、测回数、测量限差及精度指标。并进行误差预计验证方案的可行性。两井定向求出的井下起始边方位角中误差不应大于±24″，满足精度要求后应进一步求出井下起始边中误差对井下最远点点位中误差的影响值。几何定向设计应包括投点、连接、精度估计、工作组织、安全措施等。（2）陀螺定向测量方案设计目前国内经常采用的陀螺经纬仪为瑞士威尔特生产的GAK1（标称精度为±20″）和徐州光学仪器厂生产的JT15（标称精度为±15″）。经国内众多生产单位的使用表明，瑞士威尔特生产的GAK1一次定向中误差可达到±10″左右，因此进行误差预计时，可采用该精度指标进行计算。陀螺定向测量方案设计应首先选择定向设备（陀螺经纬仪），并详细叙述陀螺定向测量的测量方法、测量限差及精度指标。并进行误差预计验证方案的可行性。满足精度要求后应进一步求出井下起始边中误差对井下最远点点位中误差的影响值。估算精度时，可按仪器的厂标精度和设计的定向程序进行估算。（3）长钢尺导入高程方案设计详细叙述长钢尺导入高程的方案，包括：方案选择、所用设备、测量过程、测量限差、精度要求及工作组织等。并进行误差预计求出导入高程的中误差。其一次导入高程的中误差可根据两次独立导入高程的高差互差求定。因8000lh，故222hhmm。6.地下控制测量方案设计（1）井下平面控制测量根据**煤矿设计图纸以及地下起始边位置设计井下导线测量，应详细叙述导线测量所采5用的测量仪器、测量方法、测回数、测量限差及精度指标。并进行误差预计验证方案的可行性。满足精度要求后应进一步求出导线测角、量边误差对井下最远点点位中误差的影响值。（2）井下高程控制测量其内容包括布设方案的选择、仪器工具、观测方法与限差、内业整理（含平差方法）、估算高程控制测量的造成井下最远点高程中误差。（3）提示及要求：井下平面控制网设计应绘制布设系统图，并确定各导线等级（含基本控制与采区控制）。当有加测陀螺定向边或形成导线网时应注意平差方法。井下导线最弱点的位置一般就在导线最远点，其平面点位误差包括：由定向引起的点位误差MOk；由井下导线测角量边引起的点位误差MDK；由起始点坐标误差引起的点位误差M。点位总误差22223KOKDKMMMM点位总预计误差2KKMM预可利用现有程序采用电子计算机进行误差预计，预计所需参数可从图上量取后键盘输入。总预计误差与允许测量误差比较，两者相近，但略小于允许值时，设计方案合适。大于允许值时，应修改原设计使总预计误差小于允许值。实践证明，由于导入高程和井下水准测量的精度较高，按现行规程的测量精度不但能满足一般采矿工程要求，而且也能满足特殊工程（如两井间的巷道贯通）的要求，因此一般不需专门讨论高程上的生产限差问题，若需要时，用两井巷道贯通的容许偏差作为限差即可。当确定了高程允许偏差后，应将最弱点的高程总预计误差与它相比较，当大于或过分小于允许偏差时，应对原方案进行修改。7.设计方案总结根据上述各方案的误差预计结果，评定上述所选方案的可行性，最终确定设计方案。8.设计参考书目1）《地下工程测量》煤炭出版社，2011年。2）《地下工程测量学》第一分册，中国矿业大学出版社，1987年。3）《煤矿测量手册》上册，煤炭工业出版社，1990年。4）《煤矿测量规程》，煤炭工业出版社，1989年。9.附录9.1矿井概况**煤矿位于于山东省滕州市的西北方，滕州市滨湖镇境内，隶属于枣庄市峄城区，其地6理坐标为：东经：116°50′46″～116°56′39″，北纬：35°04′08″～35°07′47″。矿井东部以第27勘探线为界，与东大煤矿为邻；西部以45-13断层为界；北部与朝阳煤矿为邻；南部以大刘庄断层为界，与锦丘、滨湖、东大煤矿相邻见。井田南北宽约2.5～2.6km，东西长约9.9km，面积21.8816km2，其中陆地部分约17.1km2、湖区部分约4.8km2。开采标高-180~-1040m。9.2交通位置矿井距市区约23km。东临京沪铁路；区内公路四通八达，济(宁)～微(山)公路从工业广场东大门外经过，向北可直达邹城市、济宁市；向南可直达微山县城、枣庄市。西部濒临独山湖，矿区附近设有岗头港和辛安港航运码头，南距独山湖留庄港航运码头约4km，可全年通航百吨船只，经京杭运河向北可达济宁、嘉祥及河北省南部一些县市，向南可达苏、浙、沪一带，交通十分便利。9.3自然地理1、地形与地貌井田内地势平坦，地势由东北向西南逐渐降低，地面标高＋34.2～37.1m。一般在＋36m左右，相对高差小，属山前冲积、洪积及湖积平原区。总的趋势为西高东低。2、河流与湖泊井田内地表水系发育，大小河流与沟深纵横交错。北沙河系季节性河流，发源于邹城市东群山，由东向西南流经井田东南侧，汇入独山湖，每年枯水期有4～6个月，洪水多发生在7月。3、气象本区属大陆性季风型气候，具有年温高、热量丰富、夏雨集中、春风大、回暖早、四季分明的气候特点。历年平均气温13.5℃。1月份气温最低，历年最低气温-21.8℃（1957年1月中旬）。7月份气温最高，历年最高气温40.4℃（1966年7月中旬）。年平均降水量768.3mm，历年最大年降水量1245.8mm，最小年降水量388.9mm，降水多集中在7、8月份。五十年一遇最高洪水位+37m左右(1957年)，历年平均蒸发