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矿井井下贯通设计

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矿井井下贯通设计

毕业设计报告书专业工程测量与监理班级工程测量07501姓名XXX2012年6月17日1毕业设计任务书设计题目矿井井下贯通设计设计条件及要求(1)井巷贯通工程概况。包括井巷贯通工程实施的目的、任务和要求;巷道用途、掘进方式、支护方式、断面大小、预计竣工日期;贯通相遇点位置的确定等。并附比例尺不小于12000的井巷贯通工程图。(2)贯通测量方案的选定。包括贯通测量的起始数据情况、地面的平面控制测量和高程控制测量(GPS测量、导线测量、水准测量、三角高程测量)、矿井联系测量(几何定向、陀螺定向、导入高程)、井下平面控制测量和高程控制测量(导线测量、水准测量、三角高程测量)。主要说明,导线测量、水准测量、三角高程测量等采用什么等级或技术规格,矿井联系测量采用什么方法等隧道中线和腰线的标定、贯通通知书的下达、贯通前的准备等。(3)贯通测量方法。包括采用的仪器工具、施测方法、限差要求,工作组织等。(4)贯通测量误差预计。包括绘制比例尺不小于12000的贯通测量设计平面图,在图上绘出与工程有关的巷道和井上下测量控制点;确定测量误差参数,并进行误差预计。预计误差采用中误差的两倍(或三倍),它应小于规定的允许偏差值。(5)贯通测量中存在的问题和采取的措施。包括导线通过倾斜巷道时是否加经纬仪竖轴的倾斜改正问题、导线边长归化到投影水准面的改正问题、导线边长投影到高斯克吕格平面的改正问题、贯通前的准备、贯通后的连测、贯通偏差的调整等。选择贯通测量方案及误差预计的一般方法1、了解情况,收集资料,初步确定贯通测量方案在接受贯通测量任务之后,首先应向贯通工程的设计和施工部门了解有关工程的设计部署,工程要求限差和贯通可能的相遇地点等情况,并检查验算有关设计图纸的几何关系,确保施工设计图准确无误。其次应收集与贯通测量有关的测量资料,抄录必要的测量起始数据,了解其测量方法和达到的精度;并在图上绘出与工程有关的一切巷道和井上下测量的控制点、导线点、水准点等,为测量设计做好准备工作。然后就可以根2据实际情况选择可能的测量方案。一开始可能会有几个方案,例如地面上采用GPS、测角网、测边网,还是导线平面联系测量采用两井定向、一井定向,还是陀螺定向如采用陀螺定向,则在井下导线中加测多少条陀螺定向边,加测在什么位置等等。经过对几种方案的对比,根据误差大小、技术条件、工作量或成本大小、作业环境好坏等因素进行综合考虑,结全以往的实际经验,初步确定一个较优的贯通测量方案。2、选择适当的测量方法测量方案初步确定后,选用什么仪器和哪种测量方法,规定多大的限差,采取哪些措施,都要逐一确定下来。这个选择是和误差预计相配合进行的,常常是有反复的过程。通常是根据本矿现有的仪器和常用的测量方法,凭以往的经验先确定其中一种,然后经过误差预计,才能确定最后的测量方法。对于大型重要贯通,有必要时也可以考虑向上级和兄弟单位求援,借用或租用先进的仪器,或由矿务局出面组织几个矿的测量人员分别独立进行测量,并把最终成果互相对比检核,以期更有把握。3、根据所选择的测量仪器和方法,确定各种误差参数。选择误差预计的参数可按以下先后顺序选择(1)、采用本矿平时积累和分析得到的实际数据;(2)、比照同类条件的其他矿井的资料;(3)、采用有关测量规程中提供的数据;(4)、采用理论公式来估算各项误差参数。上述四种方法可以结合使用,并相互对比,从而确定出最理想的误差参数。依据初步选定的贯通测量方案和各项误差对数,就可估算出各项测量误差引起的贯通相遇点在贯通重要方向上的误差。通过误差预计,不但能求出贯通的总预计误差的大小,而且还可以知道哪些测量环节是主要误差来源,以便在修改测量方案与测量方法时有所侧重,并在将来实测过程中给予充分注意。4、贯通测量方案和测量方法的最终确定将估算所得的贯通预计误差与设计要求的容许偏差进行比较,若预计误差小于容许偏差值,则初步确定的测量方案与测量方法是可行的。当然预计误差值过小也是不合适的。若预计误差超过了容许偏差,则必须调整测量方案或修改测量方法,再重新进行估算。通过逐渐趋近的方法,直到符合要求为止。针对某些特殊的贯通工程,在确有困难的情况下,可以向总工程师和设计部门提出,在施工中采取某些特殊技术措施或改变贯通相遇点位置。在上述工作的基础上,根据测量方案最优,测量方法合理、预计误差小于容许偏差的原则,把测量方案与方法最终确定下来,编写出完整详细的贯通测量设计书,并以此3指导贯通工程的施工。设计时间自6月17日至6月25日设计指导人教研室主任系主任4指导人评语指导人______________年月日5评阅人评语评阅人姓名______________技术职称______________所属单位______________年月日6毕业设计答辩委员会毕业设计成绩评定书专业班级姓名毕业设计题目经毕业设计答辩,评定________________同学的毕业设计成绩为_______________。毕业设计答辩委员会主任委员_________年月日7目录前言81金捷煤业概况81.1区域构造位置以及特征91.2井田构造特征92贯通测量概述102.1贯通测量102.2井巷贯通允许偏差和误差预计参数112.2.1贯通允许偏差的确定112.2.2贯通测量误差预计122.3两井间巷道贯通误差预计参数123贯通方案143.1贯通测量方法143.1.1平面控制测量方案143.1.2地下控制测量方案163.1.4地面及井下高程控制测量方案183.1.5导入高程方案203.2贯通误差预计223.2.1地面采用GPS布网时的贯通误差223.2.2地下控制方案22致谢258前言贯通测量,尤其是大型巷道贯通测量是矿山测量工作的一项重要工作,贯通工程质量的好坏,直接关系到整个矿井的建设、生产和经济效益,为了加快矿井的建设速度、缩短建井周期、保证正常的生产接替和提高矿井产量,经常采用多井口或多头掘进,这样就会出现两井间或井田的长距离巷道贯通测量,所以两井间贯通测量就成为了矿井生产中必不可少的一项工作[4]。近50年来,随着电子技术、计算机技术、光机技术和通讯技术的发展,测绘仪器制造也得到了长足进展,其高科技产品代表之一就是电子全站仪。全站仪是当前比较流行,也比较实用的测绘仪器。应用全站仪与传统的科技手段和地质勘探技术理论相结合,在矿山勘探、设计、开发和生产运营的各个阶段,对矿区地面和地下的空间、资源和环境信息进行采集、存储、处理、显示、利用,将极大地提高资源勘探的效率,降低成本,减少人力物力,使矿区开采更加有效地进行。国际上矿山测量仪器正向着多功能、小型化、数字化和全自动化方向发展。目前国内外两井贯通理论比较成熟,两井间贯通必须遵循以下原则1.在确定测量方案和方法时,应保证贯通所必须得精度,过高和过低得精度要求都是不可取得。2.对完成得测量和计算工作均要有客观得检查,如进行不少于两次独立测量;计算由两人分别进行或采取不同得方法,不同计算工具等。在此,我们做了芦北矿两井贯通测量。矿井的顺利贯通加快了了矿井的建设速度,缩短了建井的周期、保证了正常的生产交替并且提高了矿井的年产量。1金捷煤业概况济源鹤济金捷煤业有限公司,矿井设计生产能力为0.15Mt/a,井田面积3.425km2,矿井保有储量278.8万t,可采储量168.5万t,设计服务年限为11.2年,现在一期工程已结束。矿区可采煤层为二4煤层,煤层厚度在0.25~1.5m,平均厚度1.0m,最大厚度可达4.0m,倾角50~70,煤层结构较简单,煤的品种为瘦煤,不易自燃,无煤尘爆炸危险性;绝对瓦斯涌出量为1.11m3/min,属低瓦斯矿井,通风方式为中央并列抽出式;水文地质条件中等,正常涌水量36.5m3/h,最大涌水量54.7m3/h。矿井设计为立斜井混合开拓布局,井田共划分三个采区,小焦山断层以南为11采区,以北为12、13采区,11采区为首采采区,12、13采区为储备采区。91.1区域构造位置以及特征济源鹤济金捷煤业有限公司位于大峪镇西岭北侧,东距大峪镇政府约32km,距济源市约60km,行政区划隶属大峪镇管辖。矿区东自前岭,西到大沟河,南至香房,北止铁炉山,其地理坐标为东经11213′19″~11215′00″,北纬3459′00″~3500′18″。大峪济源市有一级公路相通,大峪至各村有乡间公路相通,矿区内有简易公路相通,交通方便,详见交通位置示意图1-1-1。1.2井田构造特征矿区位于王屋山向斜南翼,区内褶皱不发育,局部呈波状弯曲,岩层呈单斜状产出,走向135145,倾向北东,倾角57。区内主要断裂构造为王爷庙断层、王拐断层、小焦山断层和小焦山支断层。其特征如下1、王爷庙断层该断层横贯全区,为一条区域性大断层。区内断层走向125~155,倾向215~10245,倾角65,为一北东盘上升,南西盘下降的正断层。该断层切穿了整个煤系地层,断距达600800m。2、王拐断层位于矿区东南部,其西端在香房沟煤矿附近与王爷庙断层相交,向东延伸出图,图内出露长度1.8km。该断层走向110l30,倾向200220,倾角65,为一北东盘上升,南西盘下降的正断层。该断层切穿了整个煤系地层,断距200400m。3、小焦山断层位于矿区中部。该断层西段走向近东西,倾向北,东段走向110,倾向20,倾角6070。根据大峪第五煤矿开采资料,该断层断距7080m,为一北盘下降,南盘上升的高角度正断层。4、小焦山支断层位于矿区北部,该断层走向100,倾角10,倾角65,断距020m。该断层在矿区东部白马河带与小焦山断层相交。为一北盘下降,南盘上升的高角度正断层。主要断层特征见表1-2-1。主要断层特征表表1-2-1断层名称性质走向倾向倾角落差断距王爷庙断层正断层125~155215~24565300~500m600~800m王拐断层正断层110~130200~22065200~400m小焦山断层正断层1102060~7070~80m小焦岭断层正断层10010650~20m2贯通测量概述2.1贯通测量采用两个或多个相向或同向的掘进工作面分段掘进巷道,使其按设计要求在预定地点彼此结合,叫做巷道贯通。在煤矿开采过程中,贯通测量是矿井建设发展的重要一环。由于贯通测量工作涉及地面和井下,不但要为矿山生产建设服务,也要为安全生产提供11信息,以供管理者做出安全生产决策。贯通测量的任何疏忽都会影响生产,甚至可能导致事故的发生。因此,贯通测量是一项非常重要的测量工作,测量人员所肩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导致巷道未能正确贯通,或贯通后结合处的偏差值超限,都将影响巷道质量,甚至造成巷道报废,人员伤亡等严重后果,在经济和时间上给国家造成重大的损失。因此,要求测量人员一丝不苟,严肃认真对待贯通测量工作。贯通测量工作中一般应当遵循下列原则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,既不能因精度过低而使巷道不能正确贯通,也不能因盲目追求过高精度而增加测量工作量和成本。2对所完成的每一步测量工作都应当有客观独立的检查校核,尤其要杜绝粗差。贯通测量工作的主要任务包括[6]①根据贯通巷道的种类和允许偏差,选择合理的测量方案和测量方法。重要贯通工程,要进行贯通测量误差预计。②根据选定的测量方案和测量方法进行各项测量工作的施测和计算,以求得贯通导线最终点的坐标和高程。各种测量和计算都必须有可靠的检核③对贯通导线施测成果及定向精度进行必要的分析,并与误差估算时所采用的有关参数进行比较。若实测精度低于设计的要求,则应重测。④根据求得的有关数据,计算贯通巷道的标定几何要素,并实地标定贯通巷道的中线和腰线⑤根据掘进工作的需要,及时延长巷道的中线和腰线。定期进行检查测量和填图,并根据测量结果及时调整中线和腰线。⑥巷道贯通后,应立即测量贯通实际偏差值,并将两边的导线连接起来,计算各项闭合差。还应对最后一段巷道的中腰线进行调整。⑦重要贯通工程完成后,应对测量工作进行精度分析,作出技术总结。2.2井巷贯通允许偏差和误差预计参数2.2.1贯通允许偏差的确定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3种类型。凡是由一条导线起算边开始,能够敷设井下导线到达贯通巷道两端的,均属于一井内的巷道贯通。两井间的巷道贯通,是指在巷道贯通前不能由一条起算边向贯通巷道的两端敷设井下导线,而只能由两个井口,通过地面联测、联系测量,再布设井下导线到待贯通12巷道两端的贯通。立井贯通主要包括从地面及井下开凿的立井贯通和延深立井时的贯通。贯通巷道接合处的偏差值,可能发生在3个方向上1水平面内沿巷道中线方向上的长度偏差。2水平面内垂直于巷道中线的左、右偏差x。3竖直面内垂直于巷道腰线的上、下偏差h以上三种偏差中,第一种偏差只对贯通在距离上有影响,对巷道质量没有影响;后两种偏差x和h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。井巷贯通的允许偏差值,主要根据工程的需要,按井巷的种类、用途、施工方法及测量工作所能达到的精度确定。在一般情况下可以采用如下数值平巷或斜巷贯通时,平巷或斜巷贯通式,中线间的允许偏差可采用0.3-0.5m,腰线间的允许偏差值可采用0.2m。立井贯通时,全断面开凿井同时砌永久井壁,井筒中心间的允许偏差可采用0.1m,小断面开凿时,可采用0.5m。立井贯通全断面掘砌,并在破保护岩柱之前预安罐梁罐道时,井筒中心间允许偏差可采用0.015-0.03m。2.2.2贯通测量误差预计井巷贯通工程的质量对矿井建设和生产有重大影响,因此必须按规程规定,认真进行设计和精心组织工程施工对于大型贯通工程最好采用以下方法1采用光电测距导线建立地面独立控制。2采用陀螺全站仪进行矿井定向3井下贯通导线应合理地加测陀螺定向边,并进行平差。2.3两井间巷道贯通误差预计参数(1)测量误差引起贯通相遇点K在水平重要方向上的误差预计公式①地面控制采用莱卡精密导线测量方案时的误差预计公式测角误差的影响MMx上yiM2R(2-1)量边误差的影响22coslxlmM(2-2)或2222LcosxxlblM(2-3)式中上m地面导线测角中误差;13yiR各导线点与K点连线在y轴上的投影长度lm导线量边误差;L导线边长;xL两定向连接点的连线在x轴上的投影长度;上地面导线量边偶然误差系数;上b地面导线量边系统误差系数;各导线x轴之间的夹角。②定向误差引起K点在x轴上的误差预计公式0001yaxRmM(2-4)式中ma0定向误差,即井下导线起算边的坐标方位角中误差;Ry0井下导线起算点与K点连线在y轴上的投影长度。③井下导线测量误差引起K点在x轴上的误差预计公式测角误差的影响2R下下下yxmM(2-5)式中m下井下导线测角中误差;Ry下井下导线各点与K点连线在y轴上的投影长度。若导线独立测量n次,则n次测量平均值的影响为Mx下nMx(2-6)量边误差的影响Mxl下221cosinlim(2-7)式中ilm为井下光电测距的两边误差i为导线各边与x轴的夹角④各项误差引起K点在x轴上的总中误差预计公式MxK222022xlMMxlxxxMMM(2-8)如果以上观测都独立进行两次的话那么MxK2222201MM2lxxxxxlMMM上上下下(2-9)(2)测量误差引起贯通相遇点K在高程上的误差预计公式①地面水准测量误差引起K点在高程上的误差预计公式规程规定,井口水准点的高程测量,应按地面四等水准测量的精度要求施测。四等水准支导线往返测的高程平均值的中误差为[5]Mh上L10mm(2-10)式中L水准线路的单程长度,km14②导入高程误差引起K点在高程上的误差预计公式Mho22h(2-11)式中△h为两次独立导入高程的互差。规程规定△h≤8000h;h为井筒深度。③井下水准测误差引起K点在高程上的误差预计公式a.按单位长度高差中误差估算MhRmh0(2-12)式中mh0单位长度高差中误差,系按实测资料求得的数值;R水准路线的长度,kmb.按下表的精度要求估算表2-1井下四等水准误差表水准支线往返测量的高差不符值(mm)闭、附和路线的高程允许闭合差(mm)R50L50井下水准测量的允许闭合差为R50(mm),所以一次(单程)独立测量的中误差为MhR2250R18mm(2-13)式中R水准路线的长度,km若进行n次独立测量,则n次测量平均值的中误差为MhnMh(2-14)④斜巷中高程测量引起的误差,按规程规定的限差推算,一次测量的高程中误差为Mh50l(2-15)⑤各项误差引起K点的高程上的总中误差预计公式MhK22202MMhhhhMM上(2-16)3贯通方案3.1贯通测量方法3.1.1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15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4-1GPS测量等级划分Table.4-1GPSgradeclassification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级别固定误差/mm比例误差系数AA30.01A50.1B81C105D1010E102016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kk-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smn/k,独立基线向量数bk-1sk-1mn/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。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。3.1.2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三17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。5、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]。在方案中定向我们加测了陀螺边。在井下我们总共加了12SS、23SS、34SS、34SS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18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2J和6J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132122)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。3.1.4地面及井下高程控制测量方案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。(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。19(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3-1水平方向观测要求及限差表等级仪器类型观测方法测回数光学测微两次重合读数之差半测回归零差一测回内2C互差同一方向值各测回互差四等J2方向938139联系测量的具体做法如下图所示203.1.5导入高程方案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,Ax、Ay、Bx、By,并计算出A、B连线的坐标方位角AB和长度ABcarctanBAAByyxx3-122ABABABxyc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ABc,即ABarctanBByx3-322ABbBxyc3-4HRABABcccc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1AABAB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21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b1L25属于斜巷,所以我们采用三角高程测量,因为L25L1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[]BAiHHmnbal3-6式中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102rllllE3-7式中l钢尺长度,lm-nl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,r7.8g/3cmE钢尺的弹性模量,一般取为6210kg/2m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。223.2贯通误差预计3.2.1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,Ⅰ、Ⅱ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]ABABMscosxM上式中ABSM近井点K和D之间的边长中误差,按AB22SMabS计算a固定误差,对于D级及E级GPS网,a≤10mm;b比例误差系数,D级GPS网,b≤10610;E级GPS网,b≤20610;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a0.003m,b0.5610m所以ABSM2620.0030.51043230.004mABABMscosxM上0.0040.6290.003m3.2.2地下控制方案我们加测了三条陀螺边,b2b3、L28L27、L4L3、L1A三条陀螺边,其中b1b3为支导线,而剩下L28L27、L4L3之间构成方向附合导线,L4L3、L1A构成方向附合导线我们将b1b3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4-2各导线点的坐标Table.4-2Thecoordinatesofthewire编号XYL2885234.6717104744.2799L2785408.3690104744.5032L2685528.2937104744.2544L2585735.5297104744.880523L2485983.1400104744.7425L2386151.6635104744.4385L2286303.2680104744.4385L2186439.2884104744.7911表4-3各导线点的坐标Table.4-3Thecoordinatesofthewire编号XYL2086539.7015104744.5000L1986539.7015104453.1803L1886539.7015104163.1313L1786539.7015103871.1704L1686539.7015103579.9484L1586539.7012103288.0201L1486539.7015102996.4667L1386539.7015102705.2952表4-4各导线点的坐标Table.4-4Thecoordinatesofthewire编号XYL1286539.7015102414.1460L1186539.7903102123.3913L1086539.7903101831.5142L0986539.7903101539.6218L0886828.3617101539.737024L0787116.4723101539.7625L0687298.7672101539.4116L0587522.4548101539.4477L0487660.6201101540.0988L0387792.3356101539.7391由上表得出2830224947986518.42312626ixx283026iyy2684904103265.538526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到新轴的垂线对于S3和S4之间也如以上操作表4-4各导线点的坐标Table.4-5Thecoordinatesofthewire编号XYL387792.3356101539.8016L287938.5277101539.7370L187939.3467101571.9529L087932.8738101591.2535LC87936.4519101640.6298LB87960.0608101650.0000A88000.0000101650.0000由上表得0 x87928.5100y101597.600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2R2xymM下下下151007268020626520.163m②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0.002210-6D2.4mm。Mxl下221cosinlim0.008m25因为进行的是两次独立测量所以算术平均值的中误差为Mxl下0.00820.006m③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0m0001xayMmR主120626516″261.82550.020m④各项误差引起K点在x轴上的总中误差预计公式MxK2222x0MxxxlMMM上下下22220.0030.0200.1630.0080.164m⑤贯通在水平重要方向x上的预计误差(取2倍的中误差)220.1640.328MkkMxxm(1)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①地

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