第十一章 井下測(cè)量,11-1 近井點(diǎn)和井口水準(zhǔn)基點(diǎn) 在全國(guó)范圍內(nèi)都布設(shè)了國(guó)家一、二等三角網(wǎng)和水準(zhǔn)網(wǎng)，在礦區(qū)范圍內(nèi)也有國(guó)家一、二等三角點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)。但是，這些點(diǎn)的密度很小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足礦區(qū)測(cè)量的需要。通常進(jìn)行的礦區(qū)控制測(cè)量就是在國(guó)家一、二等三角網(wǎng)和水準(zhǔn)網(wǎng)的基礎(chǔ)上布設(shè)礦區(qū)三、四等三角網(wǎng)或高精度的光電測(cè)距導(dǎo)線(xiàn)作為礦區(qū)的平面控制，布設(shè)礦區(qū)三、四等水準(zhǔn)網(wǎng)作為礦區(qū)的高程控制。 為了滿(mǎn)足礦井建設(shè)和生產(chǎn)的需要，建立礦井上、下統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)，還需在礦井工業(yè)廣場(chǎng)井筒附近布設(shè)平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)，即我們通常所說(shuō)的近井點(diǎn)和井口水準(zhǔn)基點(diǎn)。,近井點(diǎn)可在礦區(qū)三、四等三角網(wǎng),測(cè)邊網(wǎng)或邊角網(wǎng)的基礎(chǔ)上，用插網(wǎng)、插點(diǎn)和敷設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線(xiàn)等方法測(cè)設(shè)。近井點(diǎn)的精度，對(duì)于測(cè)設(shè)它的起算點(diǎn)來(lái)說(shuō)，其點(diǎn)位中誤差不得超過(guò)7 cm，后視邊方位角中誤差不得超過(guò)10。井口水準(zhǔn)基點(diǎn)應(yīng)按四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求測(cè)設(shè)。此外近井點(diǎn)和高程水準(zhǔn)基點(diǎn)的布設(shè)還要滿(mǎn)足以下要求： (1) 盡可能埋設(shè)在便于觀測(cè)、保存和不受開(kāi)采影響的地點(diǎn)； (2) 近井點(diǎn)至井口的連測(cè)導(dǎo)線(xiàn)邊數(shù)應(yīng)不超過(guò)3條； (3) 高程水準(zhǔn)基點(diǎn)應(yīng)不少于兩個(gè)(近井點(diǎn)可作為高程水準(zhǔn)基點(diǎn))。,11-2 礦井平面聯(lián)系測(cè)量 一、 概述 把井上、井下坐標(biāo)系統(tǒng)統(tǒng)一起來(lái)所進(jìn)行的測(cè)量工作就稱(chēng)為礦井聯(lián)系測(cè)量。 礦井聯(lián)系測(cè)量又分為礦井平面聯(lián)系測(cè)量和礦井高程聯(lián)系測(cè)量。礦井平面聯(lián)系測(cè)量是解決井上、井下平面坐標(biāo)系統(tǒng)的統(tǒng)一問(wèn)題；礦井高程聯(lián)系測(cè)量是解決井上、井下高程系統(tǒng)的統(tǒng)一問(wèn)題。,礦井平面聯(lián)系測(cè)量的任務(wù)是根據(jù)地面已知點(diǎn)的平面坐標(biāo)和已知邊的方位角，確定井下導(dǎo)線(xiàn)起算點(diǎn)的平面坐標(biāo)和起算邊的方位角。,礦井平面聯(lián)系測(cè)量的方法主要分為幾何定向和物理定向兩種，幾何定向又分為一井定向和兩井定向兩種，物理定向即陀螺定向。,二、 一井定向 一井定向是在一個(gè)井筒內(nèi)懸掛兩根鋼絲，將地面點(diǎn)的坐標(biāo)和邊的方位角傳遞到井下的測(cè)量工作。 (一) 投點(diǎn) 投點(diǎn)是以井筒中懸掛的兩根鋼絲形成的豎直面將井上的點(diǎn)位和方位角傳遞到井下。 1 投點(diǎn)誤差 要盡可能采取以下措施減小 2 鋼絲自由懸掛的檢查 (1) 信號(hào)圈法； (2) 比距法； (3) 振幅法,(二) 連接 連接測(cè)量分為地面連接測(cè)量和井下連接測(cè)量?jī)刹糠?。?1 連接三角形應(yīng)滿(mǎn)足的條件 (1) 點(diǎn)C與D及點(diǎn)C與D要彼此通視，且CD與CD的邊長(zhǎng)要大于20 m； (2) 三角形的銳角和要小于2； (3) a/c與a/c的值要盡量小一些，一般應(yīng)小于1.5 m。 2 連接三角形法的外業(yè) 地面連接測(cè)量是在C點(diǎn)安置經(jīng)緯儀測(cè)量出、和三個(gè)角度，并丈量a、b、c三條邊的邊長(zhǎng)。同樣，井下連接測(cè)量是在C點(diǎn)安置儀器測(cè)量出、和三個(gè)角度，并丈量a，b和c三條邊的邊長(zhǎng)。,3 連接三角形的解算 (1) 運(yùn)用正弦定理，解算出， (2) 檢查測(cè)量和計(jì)算成果 首先，連接三角形的三個(gè)內(nèi)角、以及、的和均應(yīng)為180。若有少量殘差可平均分配到、或、上。 其次，井上丈量所得的兩鋼絲間的距離c丈與按余弦定理計(jì)算出的距離c計(jì)相差應(yīng)不大于2 mm；井下丈量所得的兩鋼絲間的距離c丈與計(jì)算出的距離c計(jì)相差應(yīng)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中加入改正數(shù)Va，Vb，Vc及Va，b，c (3) 將井上、井下連接圖形視為一條導(dǎo)線(xiàn)，按照導(dǎo)線(xiàn)的計(jì)算方法求出井下起始點(diǎn)C的坐標(biāo)及井下起始邊CD的方位角。,三、 兩井定向 1 概述 兩井定向是在兩個(gè)井筒內(nèi)各用重球懸掛一根鋼絲，通過(guò)地面和井下導(dǎo)線(xiàn)將它們連接起來(lái)，從而把地面坐標(biāo)系統(tǒng)中的平面坐標(biāo)和方向傳遞到井下。兩井定向的外業(yè)測(cè)量包括投點(diǎn)、地面和井下連接測(cè)量。在連接測(cè)量時(shí)必須測(cè)出井上、井下導(dǎo)線(xiàn)各邊的邊長(zhǎng)及其連接水平角；同時(shí)在內(nèi)業(yè)計(jì)算時(shí)必須采用假定坐標(biāo)系。,2 兩井定向的內(nèi)業(yè)計(jì)算 (1)按導(dǎo)線(xiàn)計(jì)算方法，計(jì)算出地面兩鋼絲點(diǎn)A、B的坐標(biāo)(x，y）、（x，y）； (2) 計(jì)算兩鋼絲點(diǎn)A、B的連線(xiàn)在地面坐標(biāo)系統(tǒng)中的方位角； (3) 以井下導(dǎo)線(xiàn)起始邊A1為x軸，A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立假定坐標(biāo)系，計(jì)算井下導(dǎo)線(xiàn)各連接點(diǎn)在此假定坐標(biāo)系中的平面坐標(biāo)，設(shè)B點(diǎn)的假定坐標(biāo)為(x，y）； (4) 計(jì)算A、B連線(xiàn)在假定坐標(biāo)系中的方位角 (5) 計(jì)算井下起始邊在地面坐標(biāo)系統(tǒng)中的方位角: (6) 根據(jù)A點(diǎn)的坐標(biāo)(x，y）和計(jì)算出的A1邊的方位角，計(jì)算出井下導(dǎo)線(xiàn)各點(diǎn)在地面坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo)和方位角。,四、 陀螺定向 1 陀螺經(jīng)緯儀的基本原理 自由陀螺儀具有以下兩個(gè)基本特性： (1) 定軸性:陀螺軸在不受外力作用時(shí)，它的方向始終指向初始恒定方向； (2) 進(jìn)動(dòng)性:陀螺軸在受到外力作用時(shí)，將產(chǎn)生非常重要的效應(yīng) “進(jìn)動(dòng)”。 常用的陀螺儀是采用兩個(gè)完全自由度和一個(gè)不完全自由度的鐘擺式陀螺儀。它是根據(jù)上述的陀螺儀的定軸性和進(jìn)動(dòng)性?xún)蓚€(gè)基本特性，并考慮到陀螺儀對(duì)地球自轉(zhuǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使陀螺軸在測(cè)站子午線(xiàn)附近作簡(jiǎn)諧擺動(dòng)的原理而制成的。,2 礦用陀螺經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu) 陀螺經(jīng)緯儀是陀螺儀和經(jīng)緯儀組合而成的定向儀器。根據(jù)其連接形式不同主要可分為上架式陀螺經(jīng)緯儀和下架式陀螺經(jīng)緯儀兩大類(lèi)。上架式陀螺經(jīng)緯儀即陀螺儀安放在經(jīng)緯儀之上，下架式陀螺經(jīng)緯儀即陀螺儀安放在經(jīng)緯儀之下。 3 陀螺經(jīng)緯儀定向的方法 運(yùn)用陀螺經(jīng)緯儀進(jìn)行礦井定向的常用方法主要有逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法和中天法。它們間的主要差別是在測(cè)定陀螺北方向時(shí)，逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法的儀器照準(zhǔn)部處于跟蹤狀態(tài)，而中天法的儀器照準(zhǔn)部是固定不動(dòng)的。,11-3 礦井高程聯(lián)系測(cè)量 礦井高程聯(lián)系測(cè)量又稱(chēng)導(dǎo)入標(biāo)高，其目的是建立井上、井下統(tǒng)一的高程系統(tǒng)。采用平硐或斜井開(kāi)拓的礦井，高程聯(lián)系測(cè)量可采用水準(zhǔn)測(cè)量或三角高程測(cè)量，將地面水準(zhǔn)點(diǎn)的高程傳遞到井下。采用豎井開(kāi)拓的礦井則需采用專(zhuān)門(mén)的方法來(lái)傳遞高程，,一、 鋼絲法導(dǎo)入標(biāo)高 采用鋼絲法導(dǎo)入標(biāo)高時(shí)，首先應(yīng)在井筒中部懸掛一鋼絲，在井下端懸以重錘，使其處于自由懸掛狀態(tài)；然后，在井上、井下同時(shí)用水準(zhǔn)儀測(cè)得A、B處水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)a和b，并用水準(zhǔn)儀瞄準(zhǔn)鋼絲，在鋼絲上作上標(biāo)記；變換儀器高再測(cè)一次，若兩次測(cè)得的井上、井下高程基點(diǎn)與鋼絲上相應(yīng)標(biāo)志間的高差互差不超過(guò)4 mm，則可取其平均值作為最終結(jié)果。最后，可通過(guò)在地面建立的比長(zhǎng)臺(tái)用鋼尺往返分段測(cè)量出鋼絲上兩標(biāo)記間的長(zhǎng)度，且往返測(cè)量的長(zhǎng)度互差不得超過(guò)L/8000(L為鋼絲上兩標(biāo)志間的長(zhǎng)度)。,二、 光電測(cè)距儀導(dǎo)入標(biāo)高 光電測(cè)距儀導(dǎo)入標(biāo)高不僅精度高，而且縮短了井筒占用時(shí)間。,基本方法：在井口附近的地面上安置光電測(cè)距儀，在井口和井底的中部，分別安置反射鏡；井上的反射鏡與水平面成45夾角，井下的反射鏡處于水平狀態(tài)；通過(guò)光電測(cè)距儀分別測(cè)量出儀器中心至井上和井下反射鏡的距離l、S，從而計(jì)算出井上與井下反射鏡中高差：H=S-l+l 式中，l為光電測(cè)距儀的總改正數(shù)。 然后，分別在井上、井下安置水準(zhǔn)儀。測(cè)量出井上反射鏡中心與地面水準(zhǔn)基點(diǎn)間的高差hAE和井下反射鏡中心與井下水準(zhǔn)基點(diǎn)間的高差hFB，則可按下式計(jì)算出井下水準(zhǔn)基點(diǎn)B的高程H： BAhAEhFB hAEa-e hFBf-b 式中，a、b、e、f分別為井上、井下水準(zhǔn)基點(diǎn)和井上、井下反光鏡處水準(zhǔn)尺的讀數(shù)。 運(yùn)用光電測(cè)距儀導(dǎo)入標(biāo)高也要測(cè)量?jī)纱危浠ゲ钜膊粦?yīng)超過(guò)H/8000。,11-4 井下平面測(cè)量 井下平面測(cè)量主要包括井下平面控制測(cè)量和采區(qū)測(cè)量。 一、 井下平面控制測(cè)量 1 概述 井下平面控制測(cè)量只能以礦井聯(lián)系測(cè)量測(cè)得的井底車(chē)場(chǎng)內(nèi)的已知點(diǎn)和已