第八章 矿井联系测量 8-1 近井点和井口水准基点

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1 第八章 矿井联系测量 8-1 近井点和井口水准基点
第八章 矿井联系测量 8-1 近井点和井口水准基点 在全国范围内都布设了国家一、二等三角网和水准网，在矿区范围内也有国家一、二等三角点和水准点。但是，这些点的密度很小，远远不能满足矿区测量的需要。通常进行的矿区控制测量就是在国家一、二等三角网和水准网的基础上布设矿区三、四等三角网或高精度的光电测距导线作为矿区的平面控制，布设矿区三、四等水准网作为矿区的高程控制。 为了满足矿井建设和生产的需要，建立矿井上、下统一坐标系统，还需在矿井工业广场井筒附近布设平面控制点和高程控制点，即我们通常所说的近井点和井口水准基点。

2 (1) 尽可能埋设在便于观测、保存和不受开采影响的地点； (2) 近井点至井口的连测导线边数应不超过3条；
近井点可在矿区三、四等三角网,测边网或边角网的基础上，用插网、插点和敷设经纬仪导线等方法测设。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±7 cm，后视边方位角中误差不得超过±10″。井口水准基点应按四等水准测量的精度要求测设。此外近井点和高程水准基点的布设还要满足以下要求： (1) 尽可能埋设在便于观测、保存和不受开采影响的地点； (2) 近井点至井口的连测导线边数应不超过3条； (3) 高程水准基点应不少于两个(近井点可作为高程水准基点)。

3 8-2 矿井平面联系测量 一、 概述 把井上、井下坐标系统统一起来所进行的测量工作就称为矿井联系测量。 矿井联系测量又分为矿井平面联系测量和矿井高程联系测量。矿井平面联系测量是解决井上、井下平面坐标系统的统一问题；矿井高程联系测量是解决井上、井下高程系统的统一问题。

4 矿井平面联系测量的任务是根据地面已知点的平面坐标和已知边的方位角，确定井下导线起算点的平面坐标和起算边的方位角。
矿井平面联系测量的方法主要分为几何定向和物理定向两种，几何定向又分为一井定向和两井定向两种，物理定向即陀螺定向。

5 二、 一井定向 一井定向是在一个井筒内悬挂两根钢丝，将地面点的坐标和边的方位角传递到井下的测量工作。 (一) 投点 投点是以井筒中悬挂的两根钢丝形成的竖直面将井上的点位和方位角传递到井下。 1 投点误差 要尽可能采取以下措施减小 2 钢丝自由悬挂的检查 (1) 信号圈法； (2) 比距法； (3) 振幅法

6 连接测量分为地面连接测量和井下连接测量两部分。地 1 连接三角形应满足的条件
(二) 连接 连接测量分为地面连接测量和井下连接测量两部分。地 1 连接三角形应满足的条件 (1) 点C与D及点C′与D′要彼此通视，且CD与C′D′的边长要大于20 m； (2) 三角形的锐角γ和γ′要小于2°； (3) a/c与a′/c′的值要尽量小一些，一般应小于1.5 m。 2 连接三角形法的外业 地面连接测量是在C点安置经纬仪测量出ψ、φ和γ三个角度，并丈量a、b、c三条边的边长。同样，井下连接测量是在C′点安置仪器测量出ψ′、φ′和γ′三个角度，并丈量a′，b′和c′三条边的边长。

7 3 连接三角形的解算 (1) 运用正弦定理，解算出α，β，α′，β′ (2) 检查测量和计算成果 首先，连接三角形的三个内角α、β、γ以及α′、β′、γ′的和均应为180°。若有少量残差可平均分配到α、β或α′、β′上。 其次，井上丈量所得的两钢丝间的距离c丈与按余弦定理计算出的距离c计相差应不大于2 mm；井下丈量所得的两钢丝间的距离c丈′与计算出的距离c计′相差应不大于4 mm。若符合上述要求可在丈量的a、b、c以及a′、b′、c′中加入改正数Va，Vb，Vc及Va′，Ｖb′，Ｖc (3) 将井上、井下连接图形视为一条导线，按照导线的计算方法求出井下起始点C′的坐标及井下起始边C′D′的方位角。

8 三、 两井定向 1 概述 两井定向是在两个井筒内各用重球悬挂一根钢丝，通过地面和井下导线将它们连接起来，从而把地面坐标系统中的平面坐标和方向传递到井下。两井定向的外业测量包括投点、地面和井下连接测量。在连接测量时必须测出井上、井下导线各边的边长及其连接水平角；同时在内业计算时必须采用假定坐标系。

9 2 两井定向的内业计算 (1)按导线计算方法，计算出地面两钢丝点A、B的坐标(xＡ，yＡ）、（xＢ，yＢ）； (2) 计算两钢丝点A、B的连线在地面坐标系统中的方位角αＡＢ； (3) 以井下导线起始边A１′1为x′轴，A点为坐标原点建立假定坐标系，计算井下导线各连接点在此假定坐标系中的平面坐标，设B点的假定坐标为(xＢ′，yＢ′）； (4) 计算A、B连线在假定坐标系中的方位角αＡＢ′ (5) 计算井下起始边在地面坐标系统中的方位角αＡ１:αＡ１＝αＡＢ－αＡＢ′ (6) 根据A点的坐标(xＡ，yＡ）和计算出的A1边的方位角αＡ１，计算出井下导线各点在地面坐标系统中的坐标和方位角。

10 四、 陀螺定向 1 陀螺经纬仪的基本原理 自由陀螺仪具有以下两个基本特性： (1) 定轴性:陀螺轴在不受外力作用时，它的方向始终指向初始恒定方向； (2) 进动性:陀螺轴在受到外力作用时，将产生非常重要的效应 “进动”。 常用的陀螺仪是采用两个完全自由度和一个不完全自由度的钟摆式陀螺仪。它是根据上述的陀螺仪的定轴性和进动性两个基本特性，并考虑到陀螺仪对地球自转的相对运动，使陀螺轴在测站子午线附近作简谐摆动的原理而制成的。

11 2 矿用陀螺经纬仪的基本结构 陀螺经纬仪是陀螺仪和经纬仪组合而成的定向仪器。根据其连接形式不同主要可分为上架式陀螺经纬仪和下架式陀螺经纬仪两大类。上架式陀螺经纬仪即陀螺仪安放在经纬仪之上，下架式陀螺经纬仪即陀螺仪安放在经纬仪之下。 3 陀螺经纬仪定向的方法 运用陀螺经纬仪进行矿井定向的常用方法主要有逆转点法和中天法。它们间的主要差别是在测定陀螺北方向时，逆转点法的仪器照准部处于跟踪状态，而中天法的仪器照准部是固定不动的。

12 8-3 矿井高程联系测量 矿井高程联系测量又称导入标高，其目的是建立井上、井下统一的高程系统。采用平硐或斜井开拓的矿井，高程联系测量可采用水准测量或三角高程测量，将地面水准点的高程传递到井下。采用竖井开拓的矿井则需采用专门的方法来传递高程，

13 一、 钢丝法导入标高 采用钢丝法导入标高时，首先应在井筒中部悬挂一钢丝，在井下端悬以重锤，使其处于自由悬挂状态；然后，在井上、井下同时用水准仪测得A、B处水准尺上的读数a和b，并用水准仪瞄准钢丝，在钢丝上作上标记；变换仪器高再测一次，若两次测得的井上、井下高程基点与钢丝上相应标志间的高差互差不超过4 mm，则可取其平均值作为最终结果。最后，可通过在地面建立的比长台用钢尺往返分段测量出钢丝上两标记间的长度，且往返测量的长度互差不得超过L/8000(L为钢丝上两标志间的长度)。

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15 光电测距仪导入标高不仅精度高，而且缩短了井筒占用时间。
二、 光电测距仪导入标高 光电测距仪导入标高不仅精度高，而且缩短了井筒占用时间。 ＨB＝ＨA＋hAE －Ｈ＋hFB hAE＝a-e hFB＝f-b

16 基本方法：在井口附近的地面上安置光电测距仪，在井口和井底的中部，分别安置反射镜；井上的反射镜与水平面成45°夹角，井下的反射镜处于水平状态；通过光电测距仪分别测量出仪器中心至井上和井下反射镜的距离
l、S，从而计算出井上与井下反射镜中高差： H=S-l+Δl ,式中，Δl为光电测距仪的总改正数。 然后，分别在井上、井下安置水准仪。测量出井上反射镜中心与地面水准基点间的高差hAE和井下反射镜中心与井下水准基点间的高差hFB，则可按下式计算出井下水准基点B的高程HＢ： ＨB＝ＨA＋hAE －Ｈ＋hFB hAE＝a-e hFB＝f-b 式中，a、b、e、f分别为井上、井下水准基点和井上、井下反光镜处水准尺的读数。 运用光电测距仪导入标高也要测量两次，其互差也不应超过H/8000。