巷道贯通测量毕业设计

山 东 科 技 大 学

毕 业 论 文

（工程测量技术专业）

学生：？？？ 山东科技大学

二0一二年五月

0

目录

1 高庄矿区况222222222222222222222222222222222222222222222222222222 1.1 交通置222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 1.2 地形、地势况222222222222222222222222222222222222222222222222223 2 贯通测量述222222222222222222222222222222222222222222222222222223 2.1 井巷贯通和贯通量22222222222222222222222222222222222222222222223

2.2 在工作中测量人员应该遵循下列则：22222222222222222222222222222224 2.3 贯通测量的基本法22222222222222222222222222222222222222222222224 2.4 贯通测量的类：22222222222222222222222222222222222222222222222224 3 井巷贯通测量的容许差22222222222222222222222222222222222222222224

3.1 贯通巷道接合处的偏差值可能发生在三个方上：2222222222222222222224 3.2 井巷贯通的容许偏值222222222222222222222222222222222222222222225 4 第一贯通案22222222222222222222222222222222222222222222222222226 4.1 贯通测量法22222222222222222222222222222222222222222222222222226 4.2 贯通误差计22222222222222222222222222222222222222222222222222229 4.3 减小误差施22222222222222222222222222222222222222222222222222211 5 第二贯通案22222222222222222222222222222222222222222222222222212 5.1 贯通测量法22222222222222222222222222222222222222222222222222212 5.1.1平面控制测量案：22222222222222222222222222222222222222222222212 5.1.2地下控制测量案222222222222222222222222222222222222222222222214 5.1.3矿井联系测量案222222222222222222222222222222222222222222222214

1

概位情概测原方种误向差方方预措方方方方方

5.1.4地面及井下高程控制

测量案22222222222222222222222222222222222215

5.1.5

导

入

高

程

案22222222222222222222222222222222222222222222222222215

5.2 贯通误差计22222222222222222222222222222222222222222222222222216 5.2.1地面采用GPS布网时的贯通差222222222222222222222222222222222216 6 最优方案的择2222222222222222222222222222222222222222222222222219 6.1 在平面控制面222222222222222222222222222222222222222222222222219 6.2 在井下控制面222222222222222222222222222222222222222222222222220 7 结论和议22222222222222222222222222222222222222222222222222222220

1 高庄矿区概况

1.1 交通位置

2

方

方

预误选方方建

高庄煤矿位于滕南矿区的西南部，滕南矿区位于山东省西南部，京沪铁路西侧，地处枣庄市滕州市和济宁市微县境山内。高庄矿原为付村井田西区，井口东至付村矿约2.6km。官（桥）柴（里）铁路专用线横贯矿区中部，已建成通车。京杭运河流经本井田，南水北调工程竣工后，年运输能力为2000万t。矿区内公路四通八达。因此，矿区内水陆交通运输方便。交通位置见图1-1-1。

井 田 交 通 位 置 图至济宁至兖州北至山亭滕县河级索金庄区泉上井田西岗柴里井田蔡园井田邵阳湖蒋庄井田 田陈井田京官桥欢矿城代庄矿七五生建矿许楼区沪铁路荆新高庄井薛峄大屯井闸付村井河山下微山湖三河口井田大断层引运河微山河薛城孔庄井微山湖金源矿井沛县江苏省图 1-1-11.2 地形、地势情况

滕南矿区范围内地形平坦，地面标高一般在+33~+64m，为一由东北向西南缓慢下降的滨湖冲积平原，地形自然坡度为千分之一。矿区西临昭阳湖、微山湖，与其接壤地带即本井田低洼地段，以平缓下坡伸向湖区。

高庄煤矿范围内地面标高+32~+43m，与微山、昭阳两湖接壤，地势低 洼，多为洼地

3

和湖区。湖区范围内，除东股闸下引河与卫河间夹一平方公里陆地外，标高一般在+32.0m以下，全被湖水淹没。将南四湖分为上、下两级湖的二级坝从本区的北部穿过。

2 贯通测量概述

2.1井巷贯通和贯通测量

采用两个或多个相向或同向掘进同一井巷时，为了使其按照设计要求在预定地点正确接通而进行的测量工作，称为贯通测量。采用贯通方式多头掘进，可以加快施工进度，改善通风状况与劳动条件，有利于矿井开采与掘进的平衡接续。它是加快矿井建设的重要技术措施，所以在矿井建设与采矿生产过程中、铁路、公路、水利、国防等建设中得到普遍应用。而且在铁路、公路、水利、国防等建设工程中，也常被采用。井巷贯通可能出现下述三种情况（图1-1）：（1）两个工作面相向掘进，叫做相向贯通，见图1-1(a)；（2）两个工作面同向掘进，叫做同向贯通或追随贯通，见图1-1(b)；（3）从巷道的一端向另一端的指定地点掘进，叫做单向贯通，见图1-1(c)。

(a)(b)(图1-1)(c)

井巷贯通时，矿山测量人员的任务就是要保证各掘进工作面均沿着设计位置与方向掘进，使贯通后接合处的偏差不超过规定限度，对采矿生产不造成严重影响。显然，贯通测量是一项非常重要的测量工作，测量人员所负的责任是十分重大的。如果因为贯通测量过程中发生错误而未能贯通，或贯通后接合处的偏差超限，都将影响工程质量，甚至造成井巷报废、人员伤亡等严重后果，在经济上和时间上给国家造成很大损失，也使测量人员的信誉一落千丈。因此，要求测量人员必须一丝不苟，严肃认真地对待贯通测量工作。

4

2.2在工作中测量人员应该遵循下列原则：

1.要在确定测量方案和测量方法时，保证贯通所必须的精度，既不因精度过低而使井巷不能正确贯通，也不盲目追求过高精度而增加测量工作量和成本。

2.对完成的每一步每一项测量工作都应当有客观独立的检查校核，尤其要杜绝粗差。

2.3贯通测量的基本方法

基本方法为测出待贯通巷道两端导线点的平面坐标和高程，通过计算求得巷道中线的坐标方位角和巷道腰线的坡度，此坐标方位角和坡度与原设计相符，差值在容许范围内，同时计算出巷道两端点处的指向角，利用上述数据在巷道两端分别标定出巷道中线和腰线，指示巷道按照设计的同一坡度分头掘进，直到贯通相遇点处相互正确接通。

2.4贯通测量的种类：

井巷贯通一般分为一井内巷道贯通、两井之间的巷道贯通和立井贯通三种类型。

3井巷贯通测量的容许误差

3.1 贯通巷道接合处的偏差值可能发生在三个方向上：

1.面内沿巷道中线方向上的长度偏差，这种偏差只对贯通在距离上有影响，而对巷道质量没有影响。

2.平面内垂直于巷道中线的左、右偏差△x＇（见图3—1）。

5

(图2—1)3.内垂直于巷道腰线的伤、下偏差△h（见图3—2）。

(图2—2)

后两种偏差对于巷道质量有直接影响，所以又称为贯通重要方向的偏差。对于立井贯通来说影响贯通质量的是平面位置偏差，即在水平面内上、下两段待贯通的井筒中心线之间的偏差（见图3-4）。

(a)(b)

3.2 井巷贯通的容许偏差值

由矿（井）技术负责人和测量负责人根据井巷的用途、类型及运输方式等不同条件研究决定。同一矿井内贯通巷道、两井之间贯通巷道和立井贯通三种类型井巷贯通的容许偏差见表一 。

表一

6

贯通类型 第一类 第二类 第三类 贯通巷道名称及特点 同一矿井内贯通巷道 两井之间贯通巷道 立井贯通 先用小断面开凿，通之后再刷大至 设计全断面 用全断面开凿并同时砌筑永久井壁 全断面掘砌，并在破保护岩柱之前 预先安装罐梁罐道 在贯通面上的容许偏差/m 两中线之间 0.3 0.5 0.5 0.1 0.02~0.03 两腰线之间 0.2 0.2 — — — 轨道运输平巷贯通时，中线和腰线的容许偏差值△x＇和△h可用下式计算（见图3—3）： △x＇=2lv/s △h=2li极限

式中 l—— 由完全铺好永久轨道的巷道到贯通相遇点的距离，即铺设临时轨道的距离，一般l=20~30m;

V——轨距与车轮间距之间的容许差值，一般v=20mm; S——电机车头的轴间距；

i极限——贯通巷道的实际坡度与设计坡度之间的容许差值，一般i极限=0.002~0.003。

4 第一贯通方案

4.1 贯通测量方法

在地面两个近井点选用GTS-102N全站仪进行测量，依据《煤矿测量规程》、《三角高程测量规范》，确定贯通容许误差为：垂直方向±0.20m,水平方向±0.5m

（1）平面控制测量方案：地面控制网是地下工程特别是矿井贯通工程正确性的基础。地面控制测量的基本任务是根据地下工程特点和需要，在地面布设一定形状的控制网，并精密测定其地面位置。地面控制测量的目的是为了控制全局，限制测量误差的传递和积累，保障测量工作的相对精度[8]。 施测方法：我们使用的是导线网，把导线布设成网形或闭合环形。5″复测导线,施测等级四等,使用仪器为智能型全站仪，作业限差按照7″经纬仪导线的限差来进行[7]。

（2）地下控制测量方案：由于是在井下巷道中测量，所以不能像地面那样布置成三角或三边网、边角网，智能设立导线或导线网作为井下平面测量控制。所以，井下平面控制测量实际上就是导线测量，我们采用和井上控制测量相同的方法来进行井下平面控制测量。

（3）矿井联系测量方案：为了将地面坐标导入井下，我们在主副井之间采用两井定向，具体做法如下：地面设立连接点Ⅰ、Ⅱ、近井点K, 通过联系测量将地面的平面坐标、方位角及高程传递到井下永久点上,作为井下控制测量起始数据。井口水准基点的高程测量,按四等水准测量的精度要求测设。作业限差如表3所示。

表4-1 水平方向观测要求及限差表

7

光学测微

半测回归

两次重合

零差

读数之差 3

8

一测回内2C互差 13

同一方向值各测回互差 9

等级 仪器类型 观测方法 测回数

四等 J2 方向 9

联系测量的具体做法如下图所示：

图4-2两井定向示意图

在两个立井个悬挂一根垂球线A和B，由地面控制点布设导线测定两垂球线A、B的坐标，内业计算时，首先由地面测量结果求出两垂球线的坐标，xA、计算出A、B连线的坐标方位角?AB和长度cAB

B?yA?AB?arctanyxB?xAyA、xB、yB，并

(3-1)

cAB??xAB2??yAB2 (3-2)

因地下定向水平的导线构成无定向导线，为解算出地下个点的坐标，假设A为假定坐标系的原点，A1边位假定坐标纵轴

x'轴方向，由此可计算出地下各点 在假定坐标

''系中的坐标，并求出A、B连线在假定坐标系中的坐标方位角?AB及长度cAB，即

8

arctan?'=

c??(x?)?(y?) (3-4)

ABABb2B2yB'xB' (3-3)

?c?cAB?(c?AB?Hc)R (3-5)

式中H——竖井深度

R——地球的平均曲率半径。

?c应小于地面和地下连接测量中误差的2倍。则?A1=?AB???AB

依此可重要计算出地下各点的坐标，由于测量误差的影响，地下求出的B点坐标与地面测出的B点坐标存有差值。如果其相对闭合差符合测量所要求的精度时，可进行分配，因地面连接导线精度较高，可将坐标增量闭合差按边长或坐标增量成比例反号分配给地下导线各坐标增量上。最后计算出地下各点的坐标。

风井联系测量，我们采用了一井定向的方法。具体方法类似两井定向方法，不同之处在与一井定向采用一井内投入钢丝。

（4）地面及井下高程控制测量方案：井下高程控制分为Ⅰ级和Ⅱ级控制， Ⅰ级控制是为了建立井下高程测量的首级控制，其精度较高，基本上能满足贯通工程在高程方面的精度要求，Ⅱ级水准测量的精度较低，作为Ⅰ级水准点的加密控制，主要是为了满足矿井生产的需要。 操作方法：利用全站仪进行四等测三角高程进行。施测前必须对所使用的仪器进行检校，检校完后将仪器架在测站上，中丝法对向观测三测回。井下高程测量使用的仪器、工具与地面高程测量基本一样, 测量等级:五等电磁波测距三角高程。

（5）井下导线高程测量方案：因为b1—L25属于斜巷，所以我们采用三角高程测量，因为L25—L1属于平巷，所以我们采用传统水准测量。

（6）导入高程方案：为使地面与地下建立统一的高程系统，应通过斜井、平硐或竖井将地面高程传递到地下巷道中，该测量工作称为高程联系测量（也可称为导入高程）。因为是立井，所以我们才用的是长钢尺法导入高程。具体方法如下：将经过检定的钢尺挂上重锤（其重力应等于钢尺检定时的拉力），自由悬挂在井中。分别在地面与井下安置水准仪，首先在A、B点水准尺上读取读数a、b，然后在钢尺上读数m、n（注意，为了防止钢丝上下弹动产生读数误差，地面与地下应同时在钢尺上读数），同时测定地面、地下的温度t上和t下。由此可求得B点高程:

HB?HA?[(m?n)?(b?a)???li] 式中

(3-6)

??l为钢尺改正数总和(包括尺长改正、温度改正、自重伸长改正)。其中钢尺温

rll(l'?)10E2 (3-7)

度改正计算时，应采用井上下实测温度的平均值。钢尺自重伸长改正计算公式为：

?l?

式中l——钢尺长度，l=m-n

9

l'——钢尺悬挂点至重锤端点间长度，即自由悬挂部分的长度；

r——钢尺的密度，r=7.8g/cm

E——钢尺的弹性模量，一般取为2?10kg/m

当钢尺悬挂重量与钢尺检定时的拉力不相同的话，还应加入拉力改正。

6324.2 贯通误差预计

因为我们测量采用的是GTS-102N全站仪进行测量，它的测角中误差m?为2″，测距精度为±（2mm+2ppm3D）m.s.e.

贯通相遇点K在水平重要方向x上的误差预计：

①地面光电测距导线的测角和测边误差引起K在x轴上的误差预计： 根据该矿300条导线4个测回的实测资料分析： 取测角中误差m?上=?5.0??//////////./

测角误差的影响：

?Mx?上=

M?上??R2yi5.0??5.0?? =±206265×37961287=±206265×6161=0.149m

因为进行的是两次独立测量所以测角误差的影响

0.1492=0.105m Mx?平上=测边误差的影响

地面量边误差：按导线平均边长500m，按我们使用的GTS-102N全站仪的测距标称精度取ml上=0.002+2310×500=±3mm

?6具体的导线与X轴之间的角列表如下:为了避免图纸的混乱，我们没有在图上进行标出，我们在下表列出：

表4-3 导线与X轴之间的夹角以及余弦值

编号

?

160°09′14″

cos?

-0.940

KS1

10

S1S2 S2S3 S3S4 S4S5 S5S6 S6S7 S7S8 S8S9 S9S10 S10S11 S12S13 S13D 180°00′00″ 195°26′01″ 150°09′26″ 197°45′22″ 162°23′45″ 102°51′47″ 96°01′07″ 100°47′04″ 81°11′ 03″ 96°09′18″ 64°33′35″ 335°52′27″ -1 -0.964 -0.866 -0.952 -0.954 -0.225 -0.105 -0.187 -0.156 -0.105 0.431 0.914

由上表可计算出：量边误差引起的K点在x方向上的误差大小为：

Mxl上???m2l上cos2?=±9?10?6.532=0.008m

?6因为进行的是两次独立测量，所以

0.008Mxl上平=2=0.006m

②定向误差引起K点在x轴上的误差预计：

主副井两井独立两次定向平均值的误差所引起的K点的误差

Mx0?风??11ma0?Ry0?主???32?261.8255?0.028m2?2?206265

③井下导线测量误差引起K点在x轴上的误差（角度独立测量两次）

m?下——井下导线测角中误差，我们这里取7″ 测角误差：

Mx?下??m?下?2?R2y下?= 7857072952062652=0.222m

量边误差的影响：

按导线平均边长200m，根据仪器的标称精度ml下=0.002+2310-6D=±2.4mm。

?M′xl下=

22'mlicos?i?1n=0.008m 因为进行的是两次独立测量所以算术平均值的中误差为：

0.0082=0.006m M′xl下=

④各项误差引起K点在x轴上的总中误差预计公式 MxK=

22222?Mxl?M?M?M?Mx0x?下xl下上x?上

11

222220.006?0.105?0.028?0.222?0.006=± =±0.247m

⑤贯通在水平重要方向x上的预计误差（取2倍的中误差）

Mxk??2Mxk?2?0.247?0.494m

测量误差引起贯通相遇点K在高程上的误差预计公式 按规程限差反算四等水准测量每1km的高差中误差m公里上=

2022=±7mm

①地面水准测量误差引起的K点高程误差。即

MH上=?m公里上L??0.0076.8??0.018m

②导入高程引起的K点高程误差。即

MH0风=?MH0主=?H14501?????0.020m800022800022 H16001?????0.027m800022800022

③井下三角高程测量引起的K点高程误差

MH三=?m公里三L??0.0326.4?0.08m

④贯通在高程上的中误差（以上各项高程测量均独立进行两次）

MHK平??1M2H上+M2H0风+M2H0主+M2H三2=0.063m ⑤贯通在高程上的误差预计。即

MHK预=2MHK平=?2?0.063=?0.126m

（4）高程测量的误差主要来源于三角高程测量误差和高程导入所造成的，三角高程测

量误差主要靠细心，比如用望远镜瞄准时要瞄准中心,水准管的气泡要居中,在巷道中测量时镜站的照明要好。而高程导入误差的主要来源有： ①气流对垂球线和垂球线的作用 ②滴水对垂球线的影响 ③钢尺的弹性作用

④垂球线的摆动面和标尺面不平行 ⑤垂球线的附生摆动

12

4.3减小误差措施

为了减小误差，我们采取了以下措施：

（1）尽量增大两垂球线间的距离，并选择合理的垂球线位置。例如使两垂球线连线方向尽量与气流方向一致。这样尽管沿气流方向的垂球线倾斜可能较大，但是最危险的方向（即垂直于两垂球线连线方向）上的倾斜却不大，因而可以减少投向误差。 （2）适当加大垂球重量，这样可以减小晃动

（3）摆动观测时，垂球线摆动的方向应尽量与标尺平行，并适当增大摆幅，但不宜超过100mm

根据相关规程，要求贯通在水平方向上的误差小于0.5m，在高程方向上的误差小于0.2m，所以第一套预计方案满足要求，但是精度较差.

5 第二贯通方案

5.1 贯通测量方法

5.1.1 平面控制测量方案：

（1）施测方法：采用GPS进行平面控制。下面我们就介绍一下用GPS机型控制的特点：GPS测量的特点是对点间的边长没有限制，也不要求两点间通视，而且点位精度均匀。它与常规方法相比，具有很大的优越性和灵活性，适合各种地下工程的地面控制测量，尤其适合山岭地区大型隧道和跨河，跨海隧道的地面控制测量[2]。 （2）网点应满足一定的精度要求

合理地确定施测精度标准，既能保证当前工程的需要，又留有适当的余地，同时考虑今后其他工程的可能需要，以便节省人力、物力，提案高工作效益，加快施测进度。 （3）遵循统一的测量规范、按等级标准设计和作业

GPS测量定位速度快、相对定位精度高、工作时间短、效益好，是现代的测量方法，必须遵循统一的测量规范，按等级标准设计和作业。国家质量技术监督局发布的《全球定

13

位系统（GPS）测量规范》中，GPS按其精度划分为六个等级，见下表

表5-1 GPS测量等级划分

级别

A A A B C D E

固定误差/mm

比例误差系数

?3 ?5 ?8 ?10 ?10 ?10 ?0.01 ?0.1 ?1 ?5 ?10 ?20

工程控制网一般属D级或E级，相当于国家三等网和四等网。GPS网布设时，除了联测测区内高级GPS点外，不必按常规测量方式逐级布网，可根据实际需要，采用相应的等级规定一次完成全网的布点和施测。当测区内无高级GPS点时，可与测区内或附近的国家大地控制点连测。 (4)网形设计

GPS网形设计是施测方案的基础，它侧重考虑如何检核GPS数据质量和保证点位精度。为了检核GPS数据质量，GPS网应当构成闭合环状。闭合环有同步环和异步环之分。两台接收机同时观测相同的卫星，所得同步观测资料可以解算出两站之间的一条基线响亮，将不同时段观测的各基线构成的闭合环叫做异步环。3台接收机同时观测相同的卫星，所得的同步观测资料解算出3个基线响亮构成三角形同步环路，其中只有两条是独立的，一般用K台接收机同步观测时，可解算出k(k-1)/2条基线响亮，其中只有k-1条是独立的。同样，由若干条独立基线构成的闭合环也叫异步环。同步环中由各基线向量构成的坐标闭合差之和等于零，否则基线解算结果有粗差。测量中通常用增加多条观测或附加条件的方法，采用最小二乘法进行平差，以提高点位的精度并增加其可靠性。由独立基线构成的闭合环或增加观测的时段数都可产生多余观测。多余观测数的计算是由独立基线数减去待定点数。 设计中总的观测点为m，用k台接收机，在各点做n次观测，则同步观测的次数s=mn/k,独立基线向量数b=(k-1)s=(k-1)mn/k.

布设GPS网时应当由异步闭合构成区域性的子环路，然后由若干子环路在构成覆盖整个测区闭合的网环路。每个子环路可以作为施测方案分期观测的依据。每个子环路观测结束后，便可及时评定GPS数据质量。

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在GPS网设计时应进行时段设计。时段越长，越有可能选取图形强度较好的星组的观测数据。由于卫星的运动和测站随地球自转运动，卫星相对测站的几何图形在不断变化，星组中卫星更替造成时段的自然分段，每一个时段称为一个子时段。为了使观测能处于最佳时段，在技术设计时，可更具测站的概略坐标及卫星星历作外推预报，计算出观测时一天的图形强度因子，找出间隙区，选择最佳观测时段。

在GPS网设计时，应尽可能多与高级GPS控制点或国家测设的三角点、水准点进行连测，以便提供数据处理的基准值和成果测量的外部检核。

5.1.2 地下控制测量方案

地下控制方案我们选择使用导线网作为井下平面测量控制，地下导线测量的作用是以必要的精度建立地下的控制系统，并依据该控制系统可以放样出隧道（或巷道）的掘 进方向。

与地面导线测量相比，地下工程中的地下导线测量具有以下特点：

1.由于受巷道的限制，其形状通常形成延伸状。地下导线不能一次布设完成，而是随着巷道的开挖而助教向前延伸。

2.导线点有时设于巷道顶板，需采用点下对中。

3.的开挖，先敷设边长较短、精度较低的施工导线，指示巷道的掘进，而后敷设高等级导线对低等级导线进行检查校正。

4.地下工作环境较差，对导线测量干扰较大。

（1）施测方法:采用与方案一相同的方法，即智能设立导线或导线网作为井下平面测量控制。所以，井下平面控制测量实际上就是导线测量。

5.1.3 矿井联系测量方案

联系测量：通过平硐、斜井以及立井将地面的平面坐标系统及高程系统传递到地下，使地面与地下建立统一的坐标系统，该项工作称为联系测量。联系测量工作的必要性在与： ①保证地下工程按照设计图纸正确施工，确保巷道的贯通。

②确定地下工程与地面建筑物、铁路、河湖等之间的相对位置关系，保证采矿工程安全生产，同时及早采取预防措施，使地面建筑物、铁路免遭重大破坏。

立井平面测量的任务是确定地下导线起算边的坐标方位角和地下导线起算点的平面坐标。高程联系测量的任务是评定地下高程基点的高程。其中测定地下导线起算边的坐标方位角是很重要的环节，而且它对导线终点位置的影响是很大的。我们通常将立井平面联系测量简称为立井定向[10]。

方法二与方法一基本相同，但是在方案二中定向我们加测了陀螺边。在井下我们总共加了S1S2、S2S3、S3S4、S3S4四条陀螺边（具体见图纸）

陀螺经纬仪是一种将陀螺仪和经纬仪解和结合在一起的仪器。它利用陀螺仪本身的物力特性及地球自转的影响，实现自动寻找真北方向，从而测定地面和地下工程中任意测站的大地方位角。在地理南北纬度不大于75度的范围内，它可以不受时间和环境等条件限制，实现快速定向。陀螺经纬仪的一次测定作业过程如下：

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在地面已知边上测定仪器常数以及待定边上测定陀螺方位角?T需进行多次，而每次的作业过程是相同的。该作业过程称为陀螺方位角的一次测定。其作业步骤如下：

在测站上整平对中陀螺经纬仪，以一个测回测定待定边或已知边的方向值，然后将仪器大致对正北方。

粗略定向（测定近似北方向）。锁紧灵敏部，启动陀螺马达，待达到额定转速后，下放陀螺灵敏部，用粗略定向的方法测定近似北方向。完毕后制动陀螺并托起锁紧，将望远镜视准轴转到近似北方向位置，固定照准部。

测前悬带零位观测。打开陀螺照明，下放陀螺灵敏部，进行侧前悬带零位观测，同时用秒表记录自摆周期T。零位观测完毕，托起并锁紧灵敏部。 精密定向（精密测定陀螺北）。采用有扭观测方法（如逆转点法等）或无扭观测方法（如中天法、时差法、摆幅法等）精密测定已知边或待定边的陀螺方位角。 测后悬带零位观测。

以一个测回测定待定边或已知边的方向值，测前测后2次观测的方向值的互差J2和J6级经纬仪分别不得超过10′和25′。取测前测后观测值的平均值作为测线方向值。 陀螺仪悬带零位观测

当陀螺马达不转动并且灵敏部下放时，陀螺灵敏部受悬挂带和导流丝的扭力作用而产生摆动的平衡位置应与目镜分划板的零刻划线重合，该位置称为悬带零位（也称无扭位置）。如果摆动的平衡位置与目镜分划板的零刻划线不重合，则用“零”线来跟踪灵敏部时，悬挂带上的扭矩不完全等于零，会使灵敏部的摆动中心发生偏移，将使测定的螺旋北方向带有误差。所以，在螺旋仪开始工作之前和结束后，均要进行悬带零位观测。 测定悬带零位时，应将经纬仪整平并固定照准部，然后下陀螺灵敏部并从读数目镜中观测灵敏部的摆动（当陀螺仪较长时间末运转时，测定零位之前，应将马达开动几分钟预热，然后切断电源，待马达停止转动后再放下灵敏部），在分划板上连续读3个逆转点读数?1、?2、?3（以格计），估读到0.1格。按下式计算零位

'??1?1??3(??2）22

如悬带零位超过?0.5格就要进行校正，如陀螺定向时测前测后所得的零位变化超过0.3格时，应按公式??????加入零位改正数。

5.1.4 地面及井下高程控制测量方案

施测方法：方案二采取的是与方案一相同的测量方法。

5.1.5 导入高程方案

我们这里仍然采用长钢尺法导入高程，方法同方案一，在此不作赘述。

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5.2 贯通误差预计

5.2.1地面采用GPS布网时的贯通误差

在将GPS用于两井间巷道贯通测量时，可选用E级网或D级网精度来测设两井井口附近的近井点，而且两井近井点之间应尽量通视，如图纸所示，南梁、D为两井的近井点，K点为贯通相遇点，这时由于地面GPS测量误差所引起的K点在x轴方向上的贯通误差可按下列公式估算[3]

Mx?上??MsABcos??AB

22MS=?a?(bS)MSAB式中—近井点K和D之间的边长中误差，按计算

AB固定误差，对于D级及E级GPS网，a≤10mm；

比例误差系数，D级GPS网，b≤10310；E级GPS网，b≤20?10；

?6?6??AB—两近井点连线与贯通重要方向X轴之间的夹角。

按上面的式子在图中确定相应的参数则有：

我们采用的GPS是天宝5700，所以其中的a=0.003m，b=0.5310m 所以MSAB=±?60.0032?(0.5?10?6?4323)2=±0.004m

Mx?上??MsABcos??AB=±0.00430.629=±0.003m

5.2.2 地下控制方案

我们加测了三条陀螺边,b2—b3、L28—L27、L4—L3、L1—A三条陀螺边，其中b1—b 3为支导线，而剩下L28—L27、L4—L3之间构成方向附合导线，L4—L3、L1—A构成方向附合导线我们将b1—b3这条陀螺边称为S1，依次为S2、S3、S4。 对于S2和S3之间的导线点，我们先将坐标原点移到导线的平均坐标点上，也就是导线的重心上，我们先将之间的导线点的坐标列表如下：

表5-2各导线点的坐标

编号 L28 L27 L26 L25 L24 L23 L22 L21

表5-3各导线点的坐标

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X 85234.6717 85408.3690 85528.2937 85735.5297 85983.1400 86151.6635 86303.2680 86439.2884

Y

104744.2799 104744.5032 104744.2544 104744.8805 104744.7425 104744.4385 104744.4385 104744.7911

编号 L20 L19 L18 L17 L16 L15 L14 L13

表5-4各导线点的坐标

编号 L12 L11 L10 L09 L08 L07 L06 L05 L04 L03

X

86539.7015 86539.7903 86539.7903 86539.7903 86828.3617 87116.4723 87298.7672 87522.4548 87660.6201 87792.3356

Y

102414.1460 102123.3913 101831.5142 101539.6218 101539.7370 101539.7625 101539.4116 101539.4477 101540.0988 101539.7391

X

86539.7015 86539.7015 86539.7015 86539.7015 86539.7015 86539.7012 86539.7015 86539.7015

Y

104744.5000 104453.1803 104163.1313 103871.1704 103579.9484 103288.0201 102996.4667 102705.2952

x0?由上表得出：

?x328i26?2832249479?86518.423126

iy0?

?y2684904?103265.538526=26

然后再图上找出这个点，然后将坐标原点平移到这个点。过这个点做出新的坐标轴称为

ε，然后在图中作出从L28、L27?L3到新轴的垂线（如图纸所示） 对于S3和S4之间也如以上操作：

表5-4各导线点的坐标

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编号 L3 L2 L1 L0 LC LB A

由上表得：

X 87792.3356 87938.5277 87939.3467 87932.8738 87936.4519 87960.0608 88000.0000

Y

101539.8016 101539.7370 101571.9529 101591.2535 101640.6298 101650.0000 101650.0000

x0=87928.510

y0=101597.600

找出相应的坐标，然后过此点做出新的轴?2，如图纸所示： 则m?下——井下导线测角中误差，我们这里取7″ （1）贯通相遇点K在水平重要x方向上的误差预计 ①测角误差：

Mx?下??m?下?2?R2y下?= 15100726802062652=0.163m ②测边误差：量边误差的影响：

按导线平均边长200m，根据仪器的标称精度ml下=0.002+2310-6D=±2.4mm。

?M′xl下=

m2lcos2?i?1in'=0.008m 0.0082=0.006m 因为进行的是两次独立测量所以算术平均值的中误差为： M′xl下=

③定向误差引起K点在x轴上的误差预计公式 : 两井定向一次定向中误差

m?0

Mx0主??1?ma0?Ry0=

?120626516″261.8255=0.020m

④各项误差引起K点在x轴上的总中误差预计公式 MxK=

222?M?2x上?Mx0?Mx?下?Mxl下 2222?0.003?0.020?0.163?0.008= =±0.164m

⑤贯通在水平重要方向x上的预计误差（取2倍的中误差）

Mxk??2Mxk?2?0.164?0.328m

测量误差引起贯通相遇点K在高程上的误差预计公式 因为在井下和井上高程采用的方法和方案一相同，那么误差预计应与方案一相同，如下：

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①地面水准测量误差引起的K点高程误差。即

MH上=?m公里上L??0.0076.8??0.018m

②导入高程引起的K点高程误差。即

MH0风=?MH0主=?H14501?????0.020m800022800022 H16001?????0.027m800022800022

③井下三角高程测量引起的K点高程误差

MH三=?m公里三L??0.0320.980?0.032mm

④井下水准测量引起的K点高程误差

MH水=?m公里水L??0.0155.5?0.035m

④贯通在高程上的中误差（以上各项高程测量均独立进行两次）

MHK平???=

1M2H上+M2H0风+M2H0主+M2H三+M2H水2

=0.043m

10.0182+0.0202+0.0272+0.0322+0.03522⑤贯通在高程上的误差预计。即

MHK预=2MHK平=?2?0.043=?0.086m

6 最优方案的选择

经过上述两套方案的讨论，发现两套方案在精度上都满足需要。但是在下面几点上B方案明显优于A方案：

6.1 在平面控制方面

①平面控制的精度

对于全站仪导线做控制，有很多缺点，首先，测站间必须通视，用人多，测量周期长，且受时间、其后、地形等因素限制，而且用人多所以费用也比较高，相对于全站仪来说，现在流行的GPS精度定位高，可以更加准确的测量出相应的数据，而且观测时间短，测站间无需通视，可提供三维坐标，且不受时间、其后、地形等因素的影响。

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②工程预算

控制测量时各类工程建设过程中重要的基础技术工作，传统的大地控制测量方法包括闭合导线、三角网锁、双导线、主副导线、支导线、导线加三角网锁等。高程测量采用水准测量和三角高程测量，多采用三角高程测量。这些传统测量方法的外业测量时间长、需要投入人力较多且效率低下，而且费用较高，精度较低。

6.2 在井下控制方面

①测量精度：方案一采用的是7″导线网来做的控制，控制精度满足精度需要，在水平方向的贯通误差是0.466m，在高程上的贯通误差是0.126m，满足规程规定的在水平方向的贯通误差小于0.5m，在高程上的贯通误差小于0.2m的精度要求，方案二采用的是15″导线加测陀螺边的方法，在水平方向的贯通误差是0.328m，在高程上由于和方案一采用相同的方法，所以在高程上的贯通误差也是0.126m，在方案二中我们加测了S1、S2、S3、S4四条陀螺边，由于陀螺边的加测，使我们的贯通精度大大的提高[9]。 ②测回数

在第一套方案中，由于我们只是采用的7″导线网作为井下贯通的控制网，所以我们需要多测几个测回才能保证测量的精度，而方案二中由于我们采用的是15″导线加测陀螺边的方法，所以我们采用导线独立测量两个测回，然后加测陀螺边就能满足精度的需要，所以方案二的应用使测量工作更加的简单，而且在工程预算方面，方案二的使用，也使测量成本大大的降低。

综上所述，B方案在精度方面及工程预算方面都要优于A方案，说明采用新技术、新一期，不仅精度比常规仪器的方法要高出很多，而且在资金、人员使用上都要节省。所以本次贯通测量选用B方案。

7 结论和建议

贯通测量的好坏，固然决定于贯通质量的好坏,固然决定于所选择的贯通方案和测量方法是否正确,但更重要的是实际施测工作的质量。一方面在重要贯通工程开始施测前,要充分做好人员准备,另一方面要切实抓好质量保证体系的贯彻落实。除此之外,还要注意采取如下措施:

(1)提高控制测量的精度。

(2)测量过程中,提高仪器对中精度,如使用四联脚架法施测。

(3)在斜巷中测角时,注意对中精度和仪器整平的精度,每测回重新对中整平。

(4)矿山井巷易受地质条件限制形成短边巷道,建议使用陀螺全站仪加测短边陀螺方位角,提高贯通精度。

(5)在巷道中,由于顶板淋水等原因,导线点的标识有时不清楚。专门制作导线点标志牌,实行挂牌管理。

(6)小断面掘进,当贯通距离剩余20 m以上时,采取小断面掘进,提高贯通段巷道质量。

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通过阳煤集团芦北矿两井贯通的实例，我们可以总结出大中型贯通测量应遵循的一些基本原则：

大中型贯通施测前，应进行贯通测量方案设计和贯通测量误差预计。

贯通测量施测过程中，应采用一些有效的技术手段，如三架联测法等来提高导线观测精度。

从贯通测量的外爷观测到内业计算，都应坚持用多余的数据进行检校的原则，以提高测量成果的可靠度。

总之，只要抓好贯通测量中的每一个环节工作，就能保证每一个贯通工程都。 能实现准确贯通，使测量真正起到“眼睛”的作用

通过此次大型贯通，我学到了很多东西，而且也将很多我们课堂上所得的知识应用到了现实的贯通上，实现了真正意义上的理论实践想结合。而且从这次贯通中，我们都取得了丰富的贯通实践经验，同时也给我们这样一个启迪：对于大型的贯通工程，首先应根据工程的限差要求进行误差预计，采用合理先进的测量方法和测量手段；并在施测过程中严格执行测量规程，贯通工程就一定会达到预期的效果。

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