緒論

一、礦山測量的研究內容及任務

礦山測量學(Minesurveying)是采礦科學的?個分文學科，是采礦科學的重要組成部分。

它是綜合運用測量、地質及采礦等多種學科的知識，來研究和處理礦山地質勘據(jù)、建設和采

礦過程中由礦體到圍巖、從井下到地面在靜態(tài)和動態(tài)下的各種空間幾何問題。因此，它是一

門邊緣學科。

礦山測量是開發(fā)礦業(yè)過程中不可缺少的一項重要的基礎技術工作。在勘探、設計、建設、

生產各個階段直到礦井報廢為止，都要進行礦山測量工作。

盡管煤礦和金屬礦，地下開采與露天開采的具體工作任務各有特點，但按其工作性質，

可將礦山測量任務歸納為以下幾項：

(1)建立礦區(qū)地面和井下(露天礦)測量控制系統(tǒng)，測繪大比例尺地形圖；

(2)礦山基本建設中的施工測量；

(3)測繪各種采掘工程圖、礦山專用圖及礦體幾何圖

(4)對資源利用及生產情況進行檢查和監(jiān)督；

(5)觀測和研究由于開采所引起的地表及巖層移動的基本規(guī)律，以及露天礦邊坡的穩(wěn)定

性.組織開展“三下”(建筑物下、鐵路下、水體下)采礦和礦柱留設的實施方案；

(6)進行礦區(qū)土地復墾及環(huán)境綜合治理研究；

(7)進行礦區(qū)范圍內的地籍測量；

(8)參與本礦區(qū)(礦)月度、季度、年度生產計劃和長遠發(fā)展規(guī)劃的編制工作。

在貫徹執(zhí)行安全、經濟、合理地最大限度采出有用礦物的基本方針的過程中，礦山測量

部門在采礦企業(yè)中起下列主要作用：

第一，在均衡進行生產方面起保證作用。在這一方面主要是通過及時提供反映生產狀況

的各種圖紙資料，準確掌握各種工業(yè)儲量變動情況，參與采礦計劃的編制和檢查其執(zhí)行情況

來實現(xiàn)的。

第二，在充分開采地下資源和采掘工程質量方面起監(jiān)督作用。礦山測量人員應依據(jù)有關

法令和規(guī)定，經常檢查各種已完成的采掘工程質量，對充分合理地采出有用礦物執(zhí)行監(jiān)督，

以減少各種浪費，特別是地下資源的浪費。

第三，在安全生產方面起指導作用。充分利用測繪的各種礦山測量圖，發(fā)揮較全面地熟

悉采掘工程的特點，及時正確地指導，使采礦巷道不掘入危險區(qū)內。同時，要盡量準確地預

測由于地下采空后所引起的巖層與地表移動的范圍，以避免建筑物的破壞和人身安全事故的

發(fā)生。

綜上可知，礦山測量常被譽為礦山的“眼睛”是有一定道理的。

三、礦山測量人員必須具備的理論知識

礦山測量人員在采礦企業(yè)中要想出色地完成上述各項任務，充分發(fā)揮應有的作用，除了

要有很好朗政治素質和愛崗敬業(yè)的精神外，還應有一定的理論知識和實際經驗。根據(jù)礦山測

量是測量、地質、采礦及環(huán)保邊緣學科這一性質，礦山測量人員應具備以下幾方面的理論知

識。

第一，必須全方面掌握測量方面的知識，這是最基本的。這方面的知識有地形圖測繪、

礦區(qū)控制測量及GPS衛(wèi)星定位技術、測量誤差及平差、礦山測量及礦圖繪制、大地測量儀

器學、攝影測量等。這些都有相應的課程講授。

第二，地質方面的知識。必須拿握地質基本理論及礦井地質、礦體幾何等知識，以便研

究礦體的形狀、性質及賦存規(guī)律和計算儲量、損失貧化及確定合理的回采率等。

第三，采礦知識。主要是通過學習采礦方法來了解采礦的全過程，以便更好地參加采礦

計劃的編制，并進行監(jiān)督檢查和研究巖層與地表移動等問題。

第四，遙感與地理信息系統(tǒng)和礦區(qū)土地復墾知識。以便對采礦引起的環(huán)境問題進行監(jiān)測，

對開采沉陷造成的生態(tài)環(huán)境問題進行綜合治理。

第一章井下平面控制測量

由于受井下巷道條件的限制，井下平面控制均以導線的形式沿巷道布設，而不能像地面

控制網那樣可以有測角網、測邊網、GPS網和交會法等多種可能方案。井下平面控制測量

的目的是建立井下平面測量的控制，作為測繪和標定井下巷道、嗣室、回采工作面等的平面

位置的基礎，也能滿足一般貫通測量的要求。

第一節(jié)井下平面控制導線的布設與等級

一、井下導線的等級

并下導線的布設，按照“高級控制低級”的原則進行。我國《煤礦測量規(guī)程》規(guī)定，

井下平面控制分為基本控制（表1-1）和采區(qū)控制（表1—2）兩類，這兩類又都應敷設成閉（附）合

導線或復測支導線。

表11基本控制導線的主要技術指標

井田一U長度測角中以越?做邊長導線全長相對用合船

/km/*/m閉（附）合等緞安窩文中戰(zhàn)

>5士760~200J/8OOO1/6000

<5士1540~1401/60001/4000

?12采區(qū)控制導線的主要技術指標

采區(qū)一汽長度測角中誤差一般邊長弁統(tǒng)全長相對閉合差

/km/?/m閉（時）合號線震費支導線

>1±1530?901/40001/3000

<1±30—1/30001/2000

注，30"導蝮可作為小丁井的葛木控制號畿.

基本控制導線按照測角精度分為±7"和±15"兩級，?般從井底車場的起始邊開

始，沿礦井主要巷道（井底車場，水平大巷，集中上、下山等）敷設，通常每隔1.5—2.0km

應加測陀螺定向邊，以提供檢核和方位平差條件。

采區(qū)控制導線也按測角精度分為±15"和±30"兩級，沿采區(qū)上、下山、中間輸

巷道以及其他次要巷道敷設。

五、井下導線點的設置

井下導線點按照其使用時間長短和重要性而分為永久點和臨時點兩種。導線點應當選

擇

在巷道頂（底）板穩(wěn)固、通視良好且易于安設儀器觀測、盡量不受來往礦車影響的地方。導線

點之間的距離按相應等級導線的規(guī)定邊長（表1一1及表1—2）來確定。

永久導線點應埋設在主要巷道中，一般每隔300—500m埋沒一組三個永久點，以便用

測角來檢查其是否移動。

所有導線點均應做明顯標志并統(tǒng)一編號，用紅漆或白漆將點位圈出來，井將編號醒目

地涂寫在設點處的巷道幫上，以便于尋找

第二節(jié)井下經緯儀導線角度測量

一、井下測角與地面測角的不同點

由于井下的特殊環(huán)境條件，而使井下測角與地面測角具有以下不同點。

（1）井下測點多設于巷道頂板上，因此經緯儀要在測點下對中（圖1一7）。經緯儀望遠鏡

筒上應當刻有儀器中心，即鏡上中心（圖1—10）。經緯儀在測點下對中時，要整平儀器，并

令望遠鏡水平，由測點上懸掛下垂球，移動經緯儀使鏡上中心對準垂球尖。對中用的垂球尖

最好是可伸縮的，以利于微調(圖1—8(a))。如果井下巷道中風大，可將作覘標用的垂球加重,

放入水桶中穩(wěn)定，或加擋風布。為利于在頂板測點下對中，最好在望遠鏡筒上安裝點下對中

器(圖1—9(a)),或利用專門的點下光學對中器，圖1—9(b)所示為煤炭科學研究總院唐山分

院研制的GC—2型光學投點儀，可作上、下投點，但主要用于井下導線測量時使經緯儀和

覘標在頂板測點下對中。由于井下導線邊較短，風流較大，所以要十分注意經緯儀及覘標對

中，以減少其對測角精度的不良影響。

(2)在傾角很大的急傾斜巷道中測角時，望遠鏡視線有可能被水平度盤擋住，因此，要

求望遠鏡簡要短，最好有目鏡棱鏡、彎管目鏡或偏心望遠鏡。另外，儀器豎軸傾斜對水平角

測量精度的影響隨儀器視線傾角的增大而增大，所以在傾角較大的巷道中測角時，要注意嚴

格整平經緯儀。

(3)井下黑暗潮濕，并有瓦斯及煤塵，因此要求儀器有較好的密封性，經緯儀及覘標均

需照明，最好有防爆照明設備。如果用垂球線作為覘標時，可將礦燈置于垂球線的后側面.并

在礦燈上蒙一層白紙或毛面薄膜，使垂球線清晰地呈現(xiàn)在柔和的光亮背景上。

二、礦用經緯儀的檢驗與維護

井卜各級經緯儀導線水平角觀測所采用的儀器和作業(yè)要求，見表1-3o

*13井下各級經緯儀導線水平角觀說所采用的儀器及作業(yè)要求

按導線邊長分(水平邊長)

導線類別使用儀器觀測方法15m以下15?30m30m以上

時中次數(shù)靂回數(shù)對中次數(shù)測回數(shù)對中次數(shù)測回數(shù)

7"導線DJ?測回法332212

15”導線ryh測回法或復測出221212

30”導線DJg測回法或復測法111111

注，b如不用表中所列的儀器，可根據(jù)儀器級別和測角精度要求適當增減測回數(shù)，

2.由一個利回轉到下一個測回觀賽前,應將度盤位置變換180*/?<?為測回數(shù)

3,多次對中時，每次對中測一個測向,若用固定在基座上的光學對中器進行點上對中，每次對中應將基座旋轉

36O'/n.

(一)礦用經緯儀的檢驗

目前我國大多數(shù)礦井均采用DJ2型經緯儀測量井下基本控制導線和進行其他精密測量,

而用DJ6型經緯儀測量采區(qū)控制導線及次要巷道、日常給中線等，礦用經緯儀的檢驗與校

正方法與一般經緯儀基本相同，下面僅就某些特殊的檢驗項目作一簡要介紹。

1.望遠鏡的鏡上中心位置應正確，即當望遠鏡水平時，鏡上中心應位于儀器豎軸上

檢驗方法：在室內懸掛一垂球線，在其下方安置經緯儀，使望遠鏡水平，儀器精確整

平對中，使鏡上中心與垂球尖對準。然后徐徐轉動照難部，觀察垂球尖是否離開鏡上中心，

如果始終不離開，則說明鏡上中心位置正確，否則就需校正。

校正方法；如圖1—10所示，由于原鏡上中心A不在豎軸中心O上，因此當照準部旋

轉一周時，垂球尖的投影軌跡將是一個小圓。設照推部旋轉180。后垂球尖對在B點上，則

A、B連線的中點。便是正確的鏡上中心位置。以0作為新的鏡上中心重新精確整平對中經

緯儀，再重復上述檢查，直到沒有偏差為止。最后重新刻出正確的鏡上中心。以取代原來的

Ao

2.光學對中器的視準軸應與豎軸重合

檢驗方法；分為以下三種情況：

⑴光學對中器安裝在望遠鏡上(圖1—9(a))

在室內天花板上貼一張白紙，在其下方安置經緯儀并整平，使望遠鏡水平，將對中器

的中心A投影于白紙上，然后將照準部旋轉180°,同法在白紙上投影出對中器中心B。

若A與B兩點重合，則說明光學對中器的視準軸與經緯儀的豎軸相重合，無需校正。否則

需校正。

(2)光學對中器安裝在照準部上(點上對中)

安平經緯儀，在三腳架下方地面上平鋪一張白紙，將對中器的中心A在白紙上標出，

然后將照準部連同對中器旋轉180°,同法在白紙上標出對中器中心B.,若A與B兩點重

合，說明已滿足要求，不需校正，否則需校正。

(3)光學對中器安裝在經緯儀基座上(點上對中)

將儀器頭從三腳架上取卜，水平橫臥在穩(wěn)定的平臺邊緣，固定照準部，而使基座連同對

中繞豎軸旋轉(注意此時豎軸處于近似水平位置)。在距離基座1—2m的墻上貼一張白紙，將

光學對中器的中心A投影于白紙上，然后保持照準部不動，將基座連同對中器繞豎軸旋轉

180°,同法在墻上的白紙上標出光學對中器中心B。如果A與B重合，不需校正，否則，

需要進行校正。

校正方法：調整光學對中器的校正螺絲，使光學對中器的中心對準A、B兩點連線的中

點。這項檢驗與校正應當變更經緯儀至投影白紙的距離后再進行一次，直到A、B兩點之間

的距離小于0.5mm為止。

采用上述(2)、(3)兩種光學對中器進行點上對中時，正確的操作步驟應當是：先利用旋

轉腳螺旋的方法對中，再伸縮三腳架腿以整平，最后松開三腳架頭的中心螺旋精確對中和用

腳螺旋精確整平。

(二)礦用經緯儀的維護

經緯儀是精密貴重的測量儀器，應當對其精心愛護。針對并下特殊的環(huán)境條件，在安置

儀器和進行觀測時，應當注意以下幾點：

(1)在井下安置儀器之前，應對巷道兩幫及頂板進行仔細檢查.即“敲幫問頂”，確認無

浮石、無冒頂和片幫危險后，再安置儀器。

(2)井下黑暗，巷道中過往礦車及行人很多，因此，在安置好經緯儀之后，必須有專人

看護，不得離人。

(3)由于井下潮濕，有的巷道有淋水，上井后必須擦干儀器，或將儀器置于通風處晾干

后再裝入儀器箱內。

(4)儀器在下井、上井搬運時，要防止劇烈震動，必要時可把儀器抱在懷中，切忌坐著

儀器箱乘坐罐籠或人車。

(5)冬季地面與井下溫度相差較大時，在由地面到達井下觀測地點之后，要稍等片刻待

儀器溫度與周圍巷道內溫度接近后再開箱。如有水珠凝結在儀器表面上，切忌用手或毛巾擦

拭物鏡和目鏡，而應當用專門的鏡頭紙輕輕擦去水珠和水霧。

三、井下測角方法與限差規(guī)定

井下測角一般用測回法，如圖1—11,測量角度B=/ACB時，在C點安置經緯儀，整

平對中，在后視點A和前視點B懸掛垂球線作為覘標，并用礦燈蒙上白紙照明垂球線。瞄

準時，應先用望遠鏡筒外的準星大致照準覘標處的燈光，再調焦對光，并用礦燈照明十字絲

和讀數(shù)窗，才能精確瞄準和讀數(shù)。

用測回法同時測量水平角和豎直角的步驟如F：

(1)正鏡瞄準后視點A,使水平度盤讀數(shù)大致對于0°,讀取水平度盤讀數(shù)al,并使十

字絲的水平中絲照準垂球線上的標志(通常是用大頭針或小釘插入垂球線的適當位置作為測

量豎直角及丈量覘標高的標志)，使豎盤指標水港器的氣泡居中后，讀取豎盤讀數(shù)LA；

(2)正鏡傾時針方向旋轉照推部，照準前視點B,讀取水平度盤讀數(shù)bl和豎盤讀數(shù)LB；

（3）倒鏡后逆時針旋轉照準部，照準前視點B,讀取水平度盤讀數(shù)b2和豎盤讀數(shù)RB；

（4）倒鏡逆時針旋轉照推部，照準后視點A,讀取水平度盤讀數(shù)a2和豎盤讀數(shù)RA；

（5）最后計算一測回所測水平角為：

3=N4C3—y（6t一處+慶—a2）（1-1）

豎直角8的計算公式隨經緯儀豎盤刻劃方法的不同而異。若豎盤以全圓順時針方向注記

且當望遠鏡水平時豎盤讀數(shù)為90°（正鏡）和270°（倒鏡），則豎直角6的計算公式為：

后視：&=4\+180。）

?>（1-2）

前視；踞=之喝一人+180。）

在傾角小于30°的井巷中，經緯儀導線水平角的觀測限差見表1—4。在傾角大于30°。

的井巷中，各項限差可放寬為1.5倍，并且要特別注意整平儀器，因為在視線傾角大時，

儀器堅軸和水平軸傾斜對測角精度的影響特別大。

表14經緯儀導線水平角的觀測反差

儀器鍛別同一溜回中半測回互差兩測網間互差兩次對中測回間互差

DJz20"12*30-

DJ<40"30"60"

第三節(jié)井下經緯儀導線的邊長測量

井下經緯儀導線過去多用鋼尺丈量邊長，近年來，隨著測距儀（全站儀）的出現(xiàn)和普及，

許多礦采用光電測距。下面對鋼尺量距及光電測距分別加以介紹。

一、鋼尺丈量邊長

（一）鋼尺量邊工具（圖1—26）

井下用鋼尺量邊時所采用的工具包括有鋼尺、拉力計（彈簧秤）和溫度計等。鋼尺長度宜

采用30m或50m的，最好整尺全長均有毫米刻劃。由于巷道內泥濘潮濕，鋼尺最好卷在

尺架上.而不放在尺盒內。鋼尺每次用完之后應立即擦凈并上油以免生銹。拉力計是為了在精

確量邊時對鋼尺施加一定拉力時用的，溫度計則是用來測定量邊時鋼尺的溫度。

（二）鋼尺量邊方法

井下多采用懸空丈量邊長的方法。具體做法是在前、后視所掛垂球線上用大頭針或小釘

作出標志，作為測量傾角時經緯儀望遠鏡卜字絲水平中絲瞄準的目標和鋼尺量邊時的端點。

丈量邊長時，鋼尺端刻劃對準經緯儀的鏡上中心或橫軸中心，另一端用拉力計施加在鋼尺

比長時的標難拉力po,并對準垂球線上的大頭針處在鋼尺上讀數(shù)，要估讀到毫米。每尺段

以不同起點讀數(shù)三次，三次所測得長度互差不得大于3mm。導線邊長必須往、返丈量，丈

量結果加入各種改正數(shù)之后的水平邊長互差不得大于邊長的1/6000。

當邊長超過尺長時，須分段丈量。這時要用經緯儀定線，使中間加點1、2位于望遠鏡

視線上（圖1-27）,并在1、2點的垂線繩與十字絲水平中絲交點處插上大頭針，然后分段丈

量A—1、1—2和2—B三段距離。為了便于設置中間加點，有的礦研制了專門的定線桿,

如圖l—28（a）所示，由于這種定線桿的長度可以伸縮調節(jié)，所以它可以直立于巷道頂?shù)装逯?/p>

間或橫置于巷道兩幫之間（圖1—28（b））,使用十分方便。

量邊時，要注意不使鋼尺碰到架空電線上，以免發(fā)生觸電事故，同時要注意不使鋼尺打

卷或打折而易于被拉斷，并時刻小心保護鋼尺不被過往行人踩壞或被礦車壓斷。

(三)鋼尺量邊改正

用鋼尺量得的邊長，還要視具體情況加入比長、溫度、拉力、垂曲及傾斜等項改正。

1.比長改正

它是由鋼尺比長檢定而求得的.比長方法將在本節(jié)后面專門介紹。若對鋼尺的整尺長作

了比長檢定，求得其在標準拉力P0和標推溫度t,時的真實長度為Lo,而尺面的名義長度

為LM(通常LM為50m或30m),則整綱尺長的比長改正數(shù)為：

A=/'o—LM

若用此鋼尺去丈量某-邊長L,則此邊長L的比長改正數(shù)為

2.溫度改正

所量邊長/，的溫度改正數(shù)為：

八—=La(t—%)(1-4)

式中a，一鋼的線膨脹系數(shù).即溫度變化1C時，1m長度鋼尺的變化量，a=0.0000115

m/m'C，

/o——鋼尺比長時的標準溫度；

t——丈量邊長L時的鋼尺溫度.

3.拉力改正

井下量邊時，應以拉力計對鋼尺施加在比長時的標準拉力力，所以不必加人拉力改正.若

所加拉力p不等于加時,則需加入拉力改正；

乩,=告S—??)(1-5)

式中￡——鋼尺的彈性系數(shù),1.96X10'N/cm?；

F—鋼尺的橫斷面積，以cm?為單位.

4.垂曲改正

鋼尺懸空丈量邊長時.尺身受自重而下垂呈懸鏈狀而非一直線.使所測得邊長大于實際邊

長,因此要加人垂曲改正，其符號永遠為負.垂曲改正的計算公式為：

皿=株黃=心尺(白/(1-6〉

式中L&——整鋼尺長；

L——所量邊長?

/——整鋼尺長"Q的松垂距,其理論計算公式為，

/=空(1-7)

式中Q—每米鋼尺的重量;

p---拉力o

松垂距,也可以通過實測求得。如圖1-29

在地面上打下兩個大木樁（或安置兩個三腳

架）A和B,其間距略小于鋼尺整長.將水準儀

安置于A、B的一側，使A和B兩端等高.將鋼

尺兩端分別置于A和B,并施加標準拉力氏

將鋼尺拉緊，再在A（或B）及中間點C處立水

準尺，用水準儀在水準尺上讀數(shù)a和c.并用目

估讀鋼尺在C點水準尺上的讀數(shù)d,則該鋼尺

圖1-29實測鋼尺松垂距，

的松垂距/為J=c-a-d.

當丈量傾斜邊長時,垂曲改正為：

4///=4L/COS2S(1-8)

式中期—水平時的垂曲改正.

8——所測邊長的傾角。

最后還要指出：當邊長大于鋼尺長而分段丈量時，應分別計算各分段的垂曲改正,然后將

其相加，才是該邊的垂曲改正。

5.算例

已知71-1號鋼尺名義長度為50m.在%=98N/。=20C時的比長改正數(shù)A=

+0.00694m,整尺長的垂曲改正數(shù)為4〃尺=-0.01418m（鋼尺的單位長度重量g=0.02475

kg/m）,求在r=15'C.?=?0=98NZ=40.153m時的三項改正數(shù)及改正后長度.

解比長改正數(shù)+匹母獸X40.153tn=+0.0056m

□u

溫度改正數(shù)&?=0.0000115X40.153mX(15-20)=-0.0023m

垂曲改正數(shù)△￡/=-().01418mX('=-().0073m

加入三項改正后的邊長為,

40.153+0.0056-0.0023-0.0073=40.140m

由上例可以看出，用公式計算三項改正比較麻煩，在實際工作中，可以用計算機編程序計

算，也可事先編制好“三項改正數(shù)表”來查表求算。表1-5所列為上例中71-1號鋼尺的三項改

正數(shù)表.

6.傾斜邊長化算為水平邊長

如果所量邊長是傾斜邊長L,則在加入上述三項改正數(shù)之后,還應將其化算成平距Z（圖

1-30）,以便于計算平面坐標.所采用的計算公式為：

I=Leos6（1-9）

式中S——所測傾斜邊長的傾角。

如果已知傾斜邊長L的兩端點之間的高差A,則平距/為I

I=―一（1-10）

圖330修斜邊長化算

為水平邊長

pl84）垂曲改正

實際丈量時，鋼尺必然懸空下垂，

不可能如同鋼尺檢定時在其下部設等距

離水平托樁，此時對所量距離必須進行

垂曲改正。

△1=-W2?L3/24P2

式中一鋼尺垂曲改正數(shù)；

W---鋼尺每米重力(N)；

L——尺段兩端間的距離(m)；

P——拉力(N)；

7.其他改正

除了上述5項邊長改正和化算之外，在《煤礦測量規(guī)程》中還規(guī)定，重要貫通測量工作

中，還應當考慮導線邊長歸化到投影水準面的改正AL”和投影到高斯一克呂格平面的改正

ALC下面列出此兩項改正的計算公式。

(1)將導線邊長歸化到投影水準面的改正(參閱圖1—31)礦區(qū)高程應盡可能采用

1985年國家高程基準，所以導線邊長也應投影到這個水準面上。當無條件時，方可采用假

定高程系統(tǒng)，并將導線邊長投影到該假定高程的起算水難面上。

井下導線邊長化算為平距/后，再歸化到投影水準面的改正為：

R(1-11)

式中H.——導線邊兩端點的高程平均值,以km為單位，

R—地球的平均曲率半徑，可取R=6371km.

(2)格導線邊長投影到高斯一克U格投影面的改正

皿=叁<1-12)

式中>.——導線兩端點的平均y坐標值，以km為單位?

R——地球的平均曲率半徑,可取R=6371km.

例:設導線邊的水平長度為/=60m,導線邊兩端點的平均高程H.=+465m,平均橫坐

標外.150km,則：

山=X60=-0.0044m

皿=2殳；囂D'X60=+0.0166m

加入兩項改正后的邊長為：

圖1-3160m—0.0044m+0.0166m=60.0122m

第五節(jié)井下經緯儀導線測量內業(yè)

內業(yè)計算的目的，是求出導線各邊的坐標方位角及各導線點的平面坐標，并填繪

礦圖。一般是按照以下順序進行的。

一、檢查和整理外業(yè)觀測記錄手簿

在井下測角量邊的過程中，都應隨時按照《煤礦測量規(guī)程》的要求進行檢核，如

果不符合，必須當場重測，直到滿足要求為止。盡管如此，在內業(yè)計算開始之前，仍要重新

仔細檢查外業(yè)觀測記錄，如往、返丈量邊長之差是否達到精度，測回間互差是否超限等，是

否有漏測、漏記、記錯、算錯等問題。記錄手簿經檢查無誤后，方可進行下一步計算。

二、計算邊長改正和平均邊長

檢查邊長記錄(表1—16),并轉抄到邊長計算表中，抄錄后要進行核對。井下基本

控制導線用鋼尺丈量的邊長應加人比長、溫度、垂曲等改正后化算為水平邊長，如有必要，

還應加入歸化到投影水準面的改正(式(I—II))和投影到高斯一克呂格平面的改正(式(1—

12))?將往、返測邊長分別加入上述改正后，如果互差不超過邊長的1/6000,則可取其平

均值作為最后邊長。采區(qū)控制導線則只需把量得的往、返測斜距化算為平距，而不必加入其

他改正，如果往、返測評距的互差不超過邊長的1/2000,則可取其平均值作為最終邊長。

三、角度閉臺差的計算及分配

(一)閉合導線

閉合導線的角度閉合差fp是按下式計算的

九二E即一180*(n-2)

:f(1-15)

力二￡%—180°(n+2)

1

“It

式中"g內、］8介——分別是閉合導線的內角總和與外角總和?

”——閉合導線的角度個數(shù).

(三)附合導線

設附合導線起始邊和最終附合邊的堅強坐標方位角值為和a”，測角總個數(shù)為n(圖

1-49),則角度閉合差力為:

ff—￡夕左一”,180*—(??—%)

一((1-17)

￡6右一”?180°—(?0—??)

(四)復測支導線

復測支導線的角度閉合差乃是按照最末公共邊的第I次和第II次所測得的坐標方位角

a,”和4,2之差來計算的，即

力=%r-?nl(1-18)

為了便于記憶和應用，下面把上述幾種導線的角度閉合差力和角度改正數(shù)%的計算公

式歸納匯總，列入表1一18中。

井下各級經緯儀導線的角度閉合差容許值列入表1-19中。這個閉合差容許值是根據(jù)測角誤

差的傳播律，取二倍中誤差作為容許誤差來確定的。

(五)角度閉合差的分配(簡易平差)

如果力超過限差規(guī)定（表1—19）,則需檢查測角情況，找出超限原因，進行返工重測。

如果力不超限，則可進行簡易平差，即將為反號平均分配給各觀測角值，每個觀測角值的

改正數(shù)為：

TVT-------心-

,n

改正后的角值為：

R=A+/

（六）方向附合導線

當用陀螺經緯儀測定了支導線的起始邊和最末邊的坐標方位角時.，則這種導線叫做方

圖1-50方向附合導線

向附合導線，如圖1一50所示，它與一般附合導線的區(qū)別在于其終點K及D的坐標不是已

知堅強值。顯然，它的角度閉合差力的計算方法與上述附合導線相同（式（1-17））。但是，方

向附合導線的角度閉合差的容許值力?容，除了考慮測角誤差機尸的影響之外，還應考慮陀螺

定向邊的坐標方位角誤差機ao的影響，因此:

簡容《±2A/2mio+nmj(1-19)

式中maO一起始邊和最末邊螺定向中誤差；

mp——測角中誤差。

當實際的角度閉合差力小于按式（1一19）所算得的于略時;則可進行平差。

（1）按照卜面的判別式來判別陀螺定向邊是否可視為堅強方向控制邊：

表118導線的角度閉合差和角度改正數(shù)的計算公式

導線角度改正數(shù)

的度閉合差計算公式符號說明圖影

名稱計算公式

內角60

閉/＞~1＞內一180?5-2）為一角度閉合差

合1阿1外一閉合導線的內

導外角蒯和外角

級A初忤一；8叫+2）?一一角的個數(shù)

左角

左角

附夕左---附合導線的左

Ooan

合E夕左一18。"”一片角和右角

右角

導右角6）、a.—-起算邊方位角和

(^=e>o?七

線=。++右—18?！恪币唬迹綾最終邊方位角

復

S—第一次支導線測景I一明一

測

計算的終邊方位的

支/>?"*?(_?t?0I

ai——第二次支導線測*

導

計算的終邊方位角

線

空

間EB一左角或右角的觀普

交沿導線前進方向全部測左角

叉測慎總和

閉或全部窗右角時

—測內角的圖形個數(shù)外角用1UQ

合P

導〃=1＞一〕80工—上）：］k—測外角的栩形個數(shù)

內角圖形

線

”一實測角的個數(shù)

?119角度閉合差容許值

最大閉合差

導線類別

閉合導線在測支導級附合導線

7"導線士M"，r士1+“；z

15?導線±3(rVT土30”^^1+叼±2，屈產加4+皿^

30”導線士60,，7±60**vii~4~n；

注：”為閉＜附＞合導線的總站效皿.電分別為復測支導線第一，第二次測量的總,站敬|”丐、見:分別為時含導線起的邊

和附合邊的坐標方位角中演整門,為導俊謝角中諛差.

ma

------F41/3(1-20；

mff7n

四、坐標方位角的推算（圖1—51）

圖1-51推算坐標方位角

各條導線邊的坐標方位角是按下式計算的：

6=4一1+四左土180°]

21)

a,=?1T—R右土18C，J0'

第二章井下高程測量

第一節(jié)概述

一、井下高程測量的目的和任務

井下高程測量是測定井下各種測點高程的測量工作。其目的是為了建立一個與地面統(tǒng)?

的高程系統(tǒng)，確定各種采掘巷道、胴室在豎直方向上的位置及相互關系，以解決各種采掘工

程在豎直方向上的幾何問題。其具體任務大體有以下幾項；

(1)在井下主要巷道內精確測定高程點和永久導線點的高程，建立井下高程控制：

(2)給定巷道在豎直面內的方向；

(3)確定巷道底板的高程；

(4)檢查主要巷遁及其運輸線路的坡度和測繪主要運輸巷道縱剖面圖。

二、井下高程測量的基本要求

井下高程控制網，可采用水準測量方法或三角高程測量方法敷設。在主要水平運輸巷適

中，一般應采用精度不低于S10級的水準儀和普通水準尺進行水準測量；在其他巷道中，可

根據(jù)巷道坡度的大小、采礦工程的要求等具體情況，采用水準測量或三角高程測量測定。

從井底車場的高程起算點開始，沿井底車場和主要巷道逐段向前敷設，每隔300—500

m設置一組高程點，每組高程點至少應由三個點組成，其間距以30—80m為宜，永久導

線點也可作為高程點使用。

水準點可設在巷道的頂板、底板或兩幫匕也可以設在井下固定設備的基礎上，設置

時應考慮使用方便并選在巷道不易變形的地方。設在巷道頂、底板的水準點構造與永久導線

點相同。設在巷道兩幫及設在固定設備基礎上的水推點構造如圖2—1所示。井下所有高程

點應統(tǒng)一編號，并將編號明顯地標記在點的附近。

第二節(jié)井下水準測量

一、井下水準測量外業(yè)

外業(yè)主要是測出各相鄰測點間的高差。施測時水準儀置于二尺點之間.使前、后視距離

大致相等，這樣可以消除由于水準管軸與視準軸不平行所產生的誤差。由于井下黑暗.觀測

時要用礦燈照明水準尺，讀取前、后視讀數(shù)。讀數(shù)前應使水準管氣泡居中，讀數(shù)后應注意檢

查氣泡位置，如氣泡偏離，則應調整，重新讀數(shù)。視線長度一般以15—40m為宜。要求每

站用兩次儀器高觀測，兩次儀器高之差應大于10cm,高差的互差不應大于5mm。上述限差

在施測時應認真檢核，如不符合，即應重測。最后取兩次儀器高測得的高差平均值作為一次

測量結果。當水準點設在巷道頂板上時，要倒立水準尺，以尺底零端頂住測點，記錄者要在

記錄簿上注明測點位于頂板上。

井下水準路線可為支線、附合路線或閉合路線。井下每組水準點間高差應采用往返測量

的方法確定，往返測量高差的較差不應大于±5()ymm(R為水準點間的路線長度，以km

為單位)。如條件允許，可布設成水準環(huán)線。閉、附合水準路線可用兩次儀器高進行單程測

量，其閉合差不應大于±50jZmm(L為閉、附合路線長，以km為單位)。

當一段水準路線施測完后，應及時在現(xiàn)場檢查外業(yè)手薄。檢查內容包括：表頭的注記是

否齊全；兩次儀器高測得的高差的互差是否超限；高差的計算是否正確：頂、底板的水準點

是否注明等。

二、水準測量內業(yè)

水準測量內業(yè)主要是計算出各測點間的高差，經平差后，再根據(jù)起算點的高程，求出各測

點的高程。

由于井下巷道中的高程點有的設在頂板上，有的設在底板上，因此可能出現(xiàn)圖2—2所

示的四種情況。但不論哪種情況，在計算兩點間的高差時，仍與地面水準測量一樣，是用后

視讀數(shù)a減去前視讀數(shù)b,即

h=a-b(2-1)

當測點在頂板上時，只要在頂板測點的水準尺讀數(shù)前冠以負號，仍可按式(2—1)計算高差。

當求得各點間的高差及各項限差都符合規(guī)定后，再將高程閉合差進行平差，并計算各

測點的高程。

第三節(jié)井下三角高程測量

井下三角高程測量一般是與經緯儀導線測量同時進行的。施測方法如圖2-4所示。

安置經緯儀于A點，對中整平。在B點懸掛垂球。用望遠鏡腦準垂球線上的標志b點，

測出傾角夕，用鋼尺丈量儀器中心到b點的距離量取儀器高i及規(guī)標高V。

由圖2—4可以看出，B點對A點的高差可按下式計算。

/i=Z,sint>+z-v

式中I'——實測斜長，基本控制導線應是經三項改正后的斜長；

3——垂直角，仰角為正，俯角為負；

i——儀器高，由測點量至儀器中心的高度，測點在底板時為正值，頂板時為負值；

v——覘標高，由測點量至照準目標點的高度，測點在底板時為正值，在頂板時為負值。

當井下經緯儀導線為光電測距導線時，在A點安置儀器，在B點安置反射棱鏡，并對

中整平。用測距儀測出儀器至反射棱鏡中心斜距經氣象、加常數(shù)等項改正后，得改正后

斜距廣。

A、B兩點間的高差可按下式計算：

,I,2

h-IsinJ+——cos3(cos6-k)+i-v

27?

式中左——折光系數(shù)；

R一—測線處地球曲率半徑。

三角高程測量垂直角觀測精度要求見表7—6。儀器高和覘標高應在觀測開始前和

結束后各量一次（以減少垂球線荷重后的漸變影響），兩次丈量的互差不得大于4mm,取

其平均值作為丈量結果。丈量儀器高時，可使望遠鏡豎直，量出測點至鏡上中心的距離。

三角高程測量要往返進行。相鄰兩點往返測量的高差互差不應大于（10+0.3/）機加

（/為導線水平邊長，m）；三角高程導線的高程閉合差不應大于±100&?mm（L為導線

長度，km）。當高差的互差符合要求后，應取往返測高差的平均值作為一次測量結果。

閉合和附合高程路線的閉合差，可按邊長成正比分配。復測支線終點的高程，應取

兩次測量的平均值。高差經改正后，可根據(jù)起始點的高程推算各導線點的高程。

第四節(jié)井下高程導線的平差

井下高程測量和井下導線測量一樣，也有閉合的、附合的及支導線等幾種類型。單個閉

合或附合的水準路線只有一個條件方程式，所以，當?shù)染扔^測時，可將高程閉合差反號平

均分配到各站高差上。復測水準支線的平差，是取兩次測得高差的平均值作為最終結果。井

下水準網可用等權代替法或多邊形法平差。

當井下高程線路中，既有水準高程，又有三角高程時，因為不是等精度觀測，因此需

考慮不同的權。各環(huán)節(jié)的權為：

2

W丁222

p=—而加機，冰+機修

式中U——單位權中誤差，可采用任一常數(shù)；

%、機儂——分別為環(huán)節(jié)個水推測量和三角高程測量所測得的高差中誤差，可按高

程測量的等級確定。

當用多邊形平差時，各環(huán)節(jié)的測站數(shù)應用其權倒數(shù)1/p代替。權的計算方法同上。

求得每一環(huán)節(jié)的總改正數(shù)名后，即可計算該環(huán)節(jié)中水準測量或三角高程測量所測得的

高差改正數(shù):

以水

U2

加―…2~%

［例2—1］某礦的開拓形式如圖2—5所示，地面通過兩個斜井到達第一水平，兩斜井

間用平巷連接，斜井中A—I及B—II段進行了三角高程測量，一號斜井長450M,二號斜

井長670m,平巷I-n段長1900m,進行了水準測量，總閉合差心=-65〃〃〃，試求三段

線路應分配的改正數(shù)。

解在無實際資料分析求出的誤差參數(shù)時，單位長度的高差中誤差可以采用《煤礦測量

規(guī)程》的要求，即，%-±\1.1mm,m-±50mm,此時，

“水喳h

=±50血痣=±33.5〃〃〃

mlh=mh>[L=±17.7J1.9=±24.4mm

m,-m,y[-L=±5ojo.67=±40.9m/n

?2-B八經v

mf=ml+機:=3390m〃J

〃〃A-l,l\-2n2-B

以

所4

/<T

以U

-4-^-x33.52=21.5/n/n

<23390

乙

-砥

6S-x24.42=11Amm

23390

以I-2-

2-B-4%-S=-^-x40.92=32.1W/H

/3390

圖2-5高程導線的聯(lián)合平差

第三章礦井聯(lián)系測量

第一節(jié)礦井聯(lián)系測量的目的與任務

將礦區(qū)地面平面坐標系統(tǒng)和高程系統(tǒng)傳遞到井下的測量，稱為聯(lián)系測量。將地面平面坐

標系統(tǒng)傳遞到井下的測量稱平面聯(lián)系測量，簡稱定向。將地面高程系統(tǒng)傳遞到井下的測量稱

高程聯(lián)系測量，簡稱導人高程。礦并聯(lián)系測量的目的就是使地面和井下測量控制網采用同一

坐標系統(tǒng)。其必要性在于：

(1)需要確定地面建筑物、鐵路和河湖等與井下采礦巷道之間的相對位置關系。這種關

系一般是用井上下對照圖來反映的。眾所周知，由于地下開采而引起的巖層移動，往往波及

地面而使建筑物遭受破壞，甚至造成重大事故。如果采礦工作是在河湖等水體卜進行，當?shù)?/p>

面出現(xiàn)的裂縫與井下的裂隙相通時，河水就有可能經裂縫流人井下而使整個礦井淹沒。因此,

我們必須時刻掌握采礦工作是在什么地區(qū)的下方進行著，以便采取預防措施。

(2)需要確定相鄰礦井的各巷道間及巷道與老塘(采空區(qū))間的相互關系，正確地劃定兩

相鄰礦井間的隔離礦柱。不然，就有可能發(fā)生大量涌水及瓦斯涌出，迫使采礦工作停頓，甚

至造成重大安全事故。

(3)為解決很多重大工程問題，例如井筒的貫通或相鄰礦井間各種巷道的貫通，以及由

地面向井下指定的地點開鑿小井或打鉆孔等等都需要井上下采用同一坐標系統(tǒng)。

聯(lián)系測量的任務在于：

(1)確定井下經緯儀導線起算邊的坐標方位角；

(2)確定井下經緯儀導線起算點的平面坐標x和y；

(3)確定井下水準基點的高程”o

前面兩項任務是通過礦井定向來完成的；第三個任務是通過導入高程來完成的。這樣就

獲得了井下平面與高程測量的起算數(shù)據(jù)。

第二節(jié)礦井定向的種類與要求

礦井定向概括說來可分為兩大類：一類是從幾何原理出發(fā)的幾何定向，另一類則是以物

理特性為基礎的物理定向。幾何定向分為：

兒何定向分為：

(1)通過平洞或斜井的幾何定向；

(2)通過一個立井的幾何定向(一井定向)；

(3)通過兩個立井的幾何定向(兩井定向)；

物理定向可分為：

(1)用精密磁性儀器定向；

(2)用投向儀定向；

(3)用陀螺經緯儀定向。

通過平胴或斜井的幾何定向，只需通過斜井或平嗣敷設經緯儀導線，對地面和井下進行

連測即可。用精密磁性儀器和投向儀定向，因其定向精度與操作使用的方便程度等都遠遠不

如陀螺經緯儀定向，所以這里不再詳細討論。

《煤礦測量規(guī)程》規(guī)定的聯(lián)系測量的主要精度要求見表3-1?

《煤礦測量規(guī)程》中幾何定向的限差，是根據(jù)目前各礦的實際定向精度制定的。根據(jù)

一些局礦的統(tǒng)計資料，求得兩次獨立定向平均值的中誤差加劭、和兩次獨立定向值的允許

互差4列于表3—2

表3-1聯(lián)系混■的主要限基

聯(lián)系測量類別容許限爰備注

由近井點推算的兩次獨立定向一井定河iV2'井田一富長度小于38m的小礦井?可適當

幾何定向

結果的互差兩井定向,V】'放寬限差.但應小于1"

同一邊任意漏測回測量陀螺方±15*??<4Or

陀螺經緯位角的互差士25僵Y70，陀?經瑋儀精度級別是按實際達到的一測

儀定向網測■吃媒方位角的中誤差確定的

井下同一定向邊兩次獨立陀螺士15”級:V40'

經緯儀定向的互差±25"級,V60.

表32實際定向精度與妞程限差對比

兩次獨立定向△。

定向方法備注

的個數(shù)估算值《煤礦測量規(guī)程》規(guī)定值

一并定向7825”140*7

兩井定向8513*52*V

陀螺經緯儀精度級別是按實際達到的一測回測量陀螺方位角的中誤差確定的，分為

±15〃和±25"兩級，并依此規(guī)定陀螺經緯儀定向的各項限差?！耙淮瓮勇萁浘晝x定向”系指

按照陀螺經緯儀一次定向程序所求得的井下定向邊的坐標方位角的全過程。獨立進行兩次陀

螺經緯儀定向測量的目的是：增加陀螺經緯儀定向的可靠性；提高井下定向邊的陀螺定向精

度，以便在井卜.導線中加測陀螺定向邊而構成方向附合導線時，陀螺定向邊的精度相對導線

測角精度而言，能起到控制作用。

第三節(jié)地面近井點、井口水準基點及井下定向基點的測設

為了把地面