井下平面控制测量教程

单元一 井下平面控制测量项目一 井下平面控制导线的布设与等级 项目二 井下经纬仪导线角度测量 项目三 井下经纬仪导线的边长测量 项目四 井下经纬仪导线测量外业

项目一 井下平面控制导线的布设与等级一、井下导线的等级井下导线的的布设，按照“高级控制低级”的原则进行。我 国《煤矿测量过程》规定，井下平面控制分为基本控制(表一)

和采区控制(表二)两类，这两类应敷设成闭(附)合导线或复测支导线。 基本控制导线按照测角精度分为± 7 ″和 ± 15 ″ 两级。 采取控制导线也按测角精度分为± 15 ″和± 30 ″两级。

二、 井下导线的发展与形式井下导线往往不是一次全面布网，而是随井下巷道掘 进而逐步敷设。如图 1-1 ,当由石门处拉门开始掘进主要 运输大巷时，随巷道掘进而先敷设低等级的 ± 15 ″和 ± 30 ″导线(如图 1-1 中虚线所示),用以控制巷道中线的 标定和及时填绘矿图，随巷道掘进每 30 ~100m 延长一次。

图1-1 井下导线的发展

当巷道掘进到 300 ~500m 时，再敷设± 7 ″和± 15 ″级基 本控制导线，用来检查前面已敷设的低级采区控制导线是否 正确。 当巷道继续向前掘进时，以基本控制导线所测设的最终边 为基础，向前敷设低等级控制导线和给中线。当巷道又掘进 300~500m时，再延长基本控制导线。这样不断分段重复， 直到形成闭(附)合导线，如图1-2所示。

图1-2 闭合导线

三、特殊形式的井下导线(1)交叉闭合导线(图 1-3(a))

图1-3(a) 交叉闭合导线

(2)坐标附合导线(图 1-3(b))

图1-3(b)

坐标附和导线

(3)方向附合导线(图1-3(c))

图1-3(c) 方向附和导线

四、按所使用的仪器来划分导线类型(1)经纬仪——钢尺导线 (2)光电测距导线 (3)全站仪导线 (4)陀螺定向——光电测距导线

五、井下导线的设臵井下导线点按照其使用时间长短和重要性而分为永久点和临 时点两种。 导线点应当选择在巷道顶(底)板稳固、通视良好且易于安设 仪器观测、尽量不受来往矿车影响的地方。永久导线点应埋设 在主要巷道中，一般每隔 300 ~500m 埋设一组三个永久点， 以便用测角来检查其是否移动。永久点的结构应以坚固耐用和 使用方便为原则。

项目二 井下经纬仪导线角度测量一、井下测角与地面测角的不同点由于井下的特殊环境条件,而使井下测角与地面测角具有以下不 同点： (1)井下测点多设于巷道顶板上,因此经纬仪要在测点下对中 (2)倾角较大的巷道时，用弯管目镜。 (3)仪器密封性好，有良好的防暴照明设备。

二、矿用经纬仪的检验与维护 (一)矿

用经纬仪的检验1、望远镜的镜上中心位臵应正确，即当望远镜水平时，镜上 中心应位于仪器竖轴上。 2、光学对中器的视准轴应与竖轴重合。 检验方法分为以下三种：

( 1 )光学对中器安装在望远镜上。 ( 2 )光学对中器安臵在照准部上。 ( 3 )光学对中器安臵在经纬仪基座上。 校正方法：调整光学对中器的校正螺旋，使光学对中器的中 心对准 A 、 B 两点连线的中点。这项检验与校正应当变更经 纬仪至投影白纸的距离后再进行一次，直到 A 、 B 两点之间 的距离小于 0.5 ㎜为止 .

( 二 ) 矿用经纬仪的维护

经纬仪是精密贵重的测量仪器，应当对其精心爱护。针对井下特 殊的环境条件，在安臵仪器和进行观测时，应当注意以下几点： ( 1 )在井下安臵仪器之前，应对巷道两帮及顶板进行仔细检查， 即“敲帮问顶”,确认无浮石、无冒顶和片帮危险后，再安臵仪 器。 ( 2 )井下黑暗，巷道中过往矿车及行人很多，因此，在安臵好 经纬仪之后，必须有专人看护，不得离人。

( 3 )由于井下潮湿，有的巷道有淋水，上井后必须擦干仪器， 或将仪器直于通风处凉干后再装入仪器箱内。 ( 4 )仪器在下井、上井搬运时，要防止剧烈震动，必要时可 把以前抱在怀中，切忌做着仪器箱乘做罐笼或人车。 ( 5 )冬季地面与井下温度相差较大时，在有地面到达井下观 测地点之后，要稍等片刻，待仪器温度与周围巷道内温度接近 后再开箱。

( 三 ) 井下测角方法与限差规定井下测角一般用测回法，如图 1-4 ,测量角度 β=∠ACB 时，在 C 点安臵经纬仪，整平对中，在后视点 A 和前视点 B 悬挂垂球 钱作为觇标，并用矿灯蒙上白纸照明垂球线。瞄准时，应先用望 远镜筒外的准星大致照准觇标处的灯光，再调焦对光，并用矿灯 照明十字丝和读数窗，才能精确瞄准和读数。

图1-4 测回法 用测回法同时测量水平角和竖直角的步骤如下； ( 1 )正镜瞄准后视点 A, 使水平度盘读数大致对于 0 °,读取 水平度盘读数 a ,并使十字丝的水平中丝照准垂球线上的标志使 竖盘指标水准器的气泡居中后读取竖盘读数 LA ; ( 2 )正镜顺时针方向旋转照准部，照准前视点 B 读取水平度 盘读数 b1 和竖盘读数 LB ; ( 3 )到镜后逆时针旋转照准部，照准前视点 B ,读取水平度 盘读数 b2 和竖盘读数 RA ; ( 4 ) 到镜逆时针旋转照准部，照准后视点 A ,读取水平度盘 读数 a2 和竖盘读数 RA'。

项目三 井下经纬仪导线的边长测量井下经纬仪导线通常使用钢尺丈量边长，随着科 学技术的迅速发展和光学机械电子仪器制造水平的 提高，已开始应用电磁波等物理测距方法来

测量井 下的导线边长。一、钢尺量边工具 井下用钢尺量边的工具包括钢尺、拉力计和温度计 1、钢尺

钢尺是最基本的量边工具。在井下，钢尺的长度 通常采用50m和30m。

2、拉力计(弹簧秤)精确量边时给钢尺加一定拉力 3、温度计 测定量边时钢尺的温度 二、钢尺丈量边长的方法 井下边长一般采用悬空丈量的方法。 (1)水平巷道中要丈量水平距离。 具体方法：

利用经纬仪的水平视线瞄准在前后视点所挂垂球 线上，用大头针在绳上标出十字丝交点，然后用钢 尺丈量仪器镜上中心与大头针之间的距离。丈量时 钢尺末端的整厘米对准经纬仪镜上中心，另一端加 钢尺检定时的标准拉力p0,两端同时读数。每条边读 数三次，每读一次后移动钢尺2-3cm,同时测记温度。 (2)倾斜巷道中丈量倾斜距离 丈量方法与与丈量平距基本相同，在测水平角的 时候同时测量倾斜角。 (3)丈量的边长大于尺长

当丈量的边长大于尺长时，必须分段丈量，为此应 进行定线。 三、钢尺量边的改正 用钢尺量得的边长应根据具体情况加入比长、温度、 拉力、垂曲及倾斜等改正 1、比长改正 比长改正也叫尺长改正，它由钢尺比长检定求得。 若钢尺的名义长度为LM,对该钢尺的整尺长作了 比长检定，求得其标准拉力p0和标准温度t0时的真实 长度为L0,则整尺长的比长改正数为：

Δk=L0-LM

用此钢尺丈量某一边长度为L,则此边的比长改正数 为： ΔLk=L*Δk/ LM当LM<L0时，ΔLk为正 当LM> L0时，ΔLk为负 2、温度改正 所量边长的温度改正数为 ΔLt=Lɑ(t-t0) 当t-t0>0时，ΔLt为正 当t-t0<0时，ΔLt为负

3、拉力改正 井下量边时对钢尺所加的拉力一般都等于钢尺检 定时的拉力P0(即标准拉力),故不必改正。 若所加的拉力P不等于P0时，则其改正数为：

ΔLP=L(P- P0)/E*FE—钢尺的弹性系数 4、垂曲改正 钢尺悬空丈量时，由于钢尺自重而弯曲，使所量 边长为曲线长度而非直线长度，因此要加入垂曲改 正。 F—钢尺的横断面积

(1)垂曲改正的计算公式O R α α R

A

D f C图1-5 垂曲改正

B

ΔLf= ΔLf尺 *(L/ L尺 )3 ΔLf尺=8f2/3 L尺

5、倾斜边长化算为水平边长 如果所量边长是倾斜边长L,则在加各项改正后， 还应再化算为平距l,计算公式： l=L*cosδ 或 6、其他改正 (1)将导线边长归化到投影水准面的改正 ΔLM=-HM*l/R (2)将导线边长投影到高斯—克吕格投影面的改正

l L2 h2

ΔLG=yM2*l/2R2

四、钢尺长度的检定 钢尺的尺面长度与它的实际长度的差值，就是尺 长改正。 检定钢尺的目的就是求尺长改正数。 钢尺尺面注记的长度与它的实际长度不符合的原因 (1)工厂在制造上存在着公差。 (2)钢尺

的长期使用而引起的金属的剩余变形。 (3)钢尺的扭折或铆接。 1、室内检定方法

(1)用标准米尺逐米检定这种标准米尺又叫检定尺，其长度在一定温度下为一 米。 逐米进行检定得出钢尺每米的实际长度 l0,每米的尺 长改正数δi=l0i-1从而求得全长的尺长改正数Δki=Σδi (2)在专门的室内比长器上检定 室内比长器一般设在墙壁上，两端用专制的标志 牢固埋设，两端标志间的长度为50m,用地面三等三 角网的基线测量方法用铟瓦基线尺丈量或高精度的测 距仪测量两标志点之间的距离。

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