矿山测量课程设计

1目录1、设计背景..............................................22、设计要求..............................................23、测区已有测绘资料及成果利用............................34、坐标系统..............................................35、相关作业依据与要求....................................45.1相关测量规范.......................................45.2等级、精度要求......................................46、生产限差的确定........................................57、矿井平面联系测量......................................67.1地面控制测量.......................................67.2两井定向...........................................87.3陀螺经纬仪定向.....................................157.4井下平面控制测量...................................198、地面水准测量.........................................248.1水准线路布设......................................249、矿井井下高程控制测量.................................279.1高程联系测量......................................279.2井下高程控制测量...................................2910、课程设计小结........................................3421、设计背景矿山测量学课程设计的主要目的在于通过对某矿井的主要矿山测量工作的设计：1.加深对课堂所学基本理论知识、基本概念和基本方法的理解；2.培养学生独立分析问题和解决问题的能力及其创新能力；3.为后续专业课的学习打下良好的基础。2矿山基本情况2、设计要求1.在进行设计时，必须遵守国家现行的测量规范、规程与图式。2.对各种测量方案与测绘方法的选择，既要大胆采用新技术与新设备提倡创新，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。3.设计中应发挥学生的主动性与创造性，同学间可以讨论交流；若遇疑难问题，经过充分的独立思考后，可向指导教师提出，但技术决定必须由学生独立做出。4.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一简要而系统的说明，并附有必要的图表。说明书中应尽量避免冗长的文3字上的讨论与解释。一般以直接叙述为主。若在理论上与实践上有创见，可作必要的讨论与解释。5.说明书的编写与图表的绘制，均由学生本人独立地完成。说明书与设计图要求内容正确、文理通顺、精简明了，图纸整洁。3、测区已有测绘资料及成果利用3.1收集资料收集矿区内各种已有的测绘资料，包括地形图、交通图、基本矿图、专门矿图、日常生产用图和生产交换图以及基础控制成果（成果表、点之记、网图、技术总结）及鉴定结论等。3.2平面控制资料为了使矿区坐标系统的一致性。选用二个矿区一级三角点，这二个控制点X1，X2，都是矿区首级平面控制测量的起算点。3.3高程控制资料为使矿区高程系统相一致，故矿区首级水准控制网的高程系统选择1985黄海高程系，并且二个水准点为Y1，Y2。表3.3.1已知控制点数据点名X（m）Y(m)高程X1X=3797876.7193Y=20547808.2664X2X=3797896.4472Y=20548003.12044、坐标系统4一个矿区应采用统一的坐标和高程系统。为了便于成果、成图的相互利用，采用国家3°带高斯平面坐标系统。在特殊情况下，可采用任意中央子午线或矿区平均高程面的矿区坐标系统。平面坐标系采用1954北京坐标系。按3°分带。矿区高程尽可能采用1985国家高程基准，当无此条件时，方可采用假定高程系统。5、相关作业依据与要求5.1相关测量规范1.《煤矿安全规程》2．《煤矿测量规程》3.《DZS3水准仪使用说明书》（北京博飞）；4.《LeicaTC1500用户手册》(瑞士徕卡)；5.《测绘产品检查验收规定》，CH1002－95。6.《测绘产品质量评定标准》，CH1003－95。5.2等级、精度要求矿区首级平面控制网必须考虑矿区远景发展的需要。一般在国家一、二等平面控制网基础上布设，其等级应依矿区走向长度，参照下表选定。表5.2.1控制等级表矿区走向（长度）km首级控制加密控制26~1005~25＜5三等四等一、二级（小三角、小测边或导线）四等、一级（小三角、小测边或导线）一级（小三角、小测边或导线）表5.2.2光电测距导线的布设标准等级附（闭）合导线长度（km）一般边长（km）测距相对中误差测角中误差导线全长相对闭合差5三等导线四等导线一级导线二级导线1510532~51~20.50.251/1000001/1000001/300001/20000±1.8±2.5±5±101/000001/400001/200001/10000矿区地面高程首级控制网，一般应采用水准测量方法建立，其布设范围和等级选择，应符合下表的规定。表5.2.3高程控制等级矿区长度（km）首级控制加密控制255~255三等水准四等水准等外水准四等水准、等外水准等外水准井下平面控制分为基本控制和采区控制两种类醒。两类控制导线都应敷设成闭（附）合导线或复测支导线。基本控制导线按测角精度分为±7″、±15″两级，采区控制导线亦按测角精度分为±15″、±30″两级。各矿井可根据采掘工程的实际需要，依矿井和采区开采范围的大小选定。表5.2.4基本控制导线的主要技术指标井田一翼长度（km）测角中误差（″）一般边长（m）导线全长相对闭合差闭（附）合导线复测支导线≥5＜5±7±1560~20040~1401/80001/60001/60001/4000表5.2.5采区控制导线的主要技术指标采区一翼长度（km）测角中误差（″）一般边长（m）导线全长相对闭合差闭（附）合导线复测支导线≥1＜1±15±3030~901/40001/30001/30001/2000注：30″导线可作为小矿井的基本控制导线。6、生产限差的确定61、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言的点位极限误差值为3.0m。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、按井巷光通的限差确定。平面上中线的允许偏差取0.3~0.5m，高程的允许偏差为0.2m，此误差仅指测量误差。4、本次设计规定，以一般贯通允许偏差确定生产限差即平面允许偏差小于等于0.2m，高程允许偏差小于等于0.2m。7、矿井平面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。矿井联系测量的目的是使地面和井下测量控制网采用同一坐标系统。其必要性在于：(1)需要确定地面建筑物、铁路和河湖等与井下采矿巷道之间的相对位置关系。(2)需要确定相邻矿井的各巷道间及巷道与老塘(采空区)间的相互关系，正确地划定两相邻矿井间的隔离矿柱。(3)为解决很多重大工程问题，如井筒的贯通或相邻矿井间各种巷道的贯通，以及由地面向井下指定地点开凿小井或打钻孔等等。联系测量的任务在于确定：(1)井下经纬仪导线起算边的坐标方位角；(2)井下经纬仪导线起算点的平面坐标x和y；(3)井下水准基点的高程H。7.1地面控制测量矿区地面控制点采用二级导线，从两个给定已知点Y1，Y2敷设成闭合导线，求得近井点的坐标及方位角，设计图见图7.1.1（红色部分为井上导线）。7图7.1.1地面控制图地面控制图由上图所示，布设成Y2-A1A2-K(近井点)-A3-A4-Y1的闭合导线。再由近井点K引导线到C，再分别与主副井垂球线A、B相连。使用南方全站仪NTS-352全站仪对该导线进行测角量边，标称精度：测角±5.0″、测距（2mm+2ppm×D）。两测回进行施测，故测角中误差为±5.0″/2=3.5″。使用“南方平差易”软件8表7.1.3控制点成果表7.2两井定向由于井筒直径的限制，一井定向误差相对较大。当矿区有两个立井，且两井之间在定向水平上有巷道相通并能进行测量时，就要采用两井定向。在主副井两井筒各挂一根垂球线，此两垂球线在井上、井下的坐标方位角保持不变，通过从近井点01至主副井的地面测量确定此两垂球线的坐标，并计算其连线的坐标方位角后，再在井下巷道中，用经纬仪导线对两垂球线进行联测，取一假定坐标系来确定井下两垂球线的假定方位角，然后将其与地面上确定的坐标方位角相比较，其差值便是井下假定坐标系统和地面坐标系统的方位差，这样便可确定井下导线在地面坐标系统的坐标方位角。图7.2.1两井定向示意图图7.2.1两井定向的投点及连接投点：在两个立井中各悬挂一根垂球线A和B。投点的方法与一9井定向相同，只是每个井筒悬挂一根钢丝，投点工作比一井定向简单，而且占用井筒时间短。指用锤线或激光束将地面点的位置通过立井传递至定向水平的测量工序。包括单重稳定投点、单重摆动投点和激光投点。本设计中井筒400深，且滴水不大，井筒气流比较缓和，因此采用单重稳定投点的投点方式。所需设备及要求：垂球：50-100kg；钢丝：0.5-2mm的高强度优质碳素弹簧钢丝；单闸手摇绞车；导向滑轮：直径不小于150mm；定点板；加盖大水桶；小锤球。地面连接:地面连接的任务在于测定两垂球的坐标,再由坐标算出两垂球的方位角来。关于地面连接的方式,根据两井筒相距的远近而有所不同。当两井相距较近时,则可插入一个近井点,然后用导线连接，当两井相距较远时,则可在两井筒附近各插入一个近井点来连接。当敷设导线时,应该使导线具有最短的长度并尽可能沿两垂球连线的方向延伸,因为此时量边误差对联线的方向不产生影响。一般可按照设立近井点的要求进行测量,但在定向之前,应根据一次定向测量中误差不超过±20″的要求。井下连接:在定向水平上,一般可用井下7″经纬仪导线将两垂球线连接起来,在巷道形状可能的情况下,和地面连接导线一样尽可能沿两垂球方向敷设,并使其长度最短。在选定了井上下连接方案后,应进行精度预计。如果井下经纬仪导线起始边的方位角中误差Ma0不超过20″,方案才能被采用。7.2.2两井定向的工作组织1、准备工作：①选择连接方案，作出技术设计；②定向设备及用具的准备；③检查定向设备及检验仪器；④预先安装某些投点设备和将所需用具设备等送至定向井口和井下；⑤确定井上下的负责人，统一负责指挥和联络工作。2、制定地面的工作内容及顺序。3、制定定向水平上的工作内容及顺序。4、定向时的安全措施：①在定向过程中，应劝阻一切非定向10工作人员在井筒附近停留；②提升容器应牢固停妥；③井盖必须结实可靠地盖好；④对定向钢丝必须事先仔细检查，放提纲丝时，应事先通知井下，只有当井下人员撤出井筒后才能开始；⑤垂球未到井底或地面时，井下人员均不得进入井筒；⑥下放钢丝时应严格遵守均匀慢放等规定，切忌时快时慢和猛停，因为这样最易使钢丝折断；⑦应向参加定向工作的全体人员反复进行安全教育，以提高警惕。在地面工作的人员不得将任何东西掉入井内，在井盖