第1章井下平面控制测量

第1章井下平面控制测量1-1井下平面控制导线的布设与等级1-2井下经纬仪导线角度测量1-3井下经纬仪导线的边长测量1-4井下经纬仪导线测量外业1-5井下经纬仪导线测量内业一、井下导线的等级井下导线的的布设，按照“高级控制低级”的原则进行。我国《煤矿测量过程》规定，井下平面控制分为基本控制（表一）和采区控制（表二）两类，这两类应敷设成闭（附）合导线或复测支导线。基本控制导线按照测角精度分为±7″和±15″两级。采区控制导线按测角精度分为±15″和±30″两级。1-1井下平面控制导线的布设与等级基本控制导线的主要技术指标导线全长相对闭合差井田一翼长度公里测角中误差″导线边长米闭/附合导线复测支导线≥5±760～2001/80001/6000＜5±1540～1401/60001/4000采区控制导线的主要技术指标导线全长相对闭合差井田一翼长度公里测角中误差″导线边长米闭/附合导线复测支导线≥1±1530～901/40001/3000＜1±301/30001/2000二、井下导线的发展与形式井下导线往往不是一次全面布网，而是随井下巷道掘进而逐步敷设。如图1-1，当由石门处拉门开始掘进主要运输大巷时，随巷道掘进而先敷设低等级的±15″和±30″导线（如图1-1中虚线所示），用以控制巷道中线的标定和及时填绘矿图，随巷道掘进每30～100m延长一次。图1-1井下导线的发展当巷道掘进到300～500m时，再敷设±7″和±15″级基本控制导线，用来检查前面已敷设的低级采区控制导线是否正确。当巷道继续向前掘进时，以基本控制导线所测设的最终边为基础，向前敷设低等级控制导线和给中线。当巷道又掘进300～500m时，再延长基本控制导线。这样不断分段重复，直到形成闭（附）合导线，如图1-2所示。图1-２闭合导线三、特殊形式的井下导线（１）交叉闭合导线（图1-3(a)）图1-3（a）交叉闭合导线（２）坐标附合导线（图1-3(b)）图1-3（b）坐标附合导线（３）方向附合导线（图1-3(c））图1-3（c）方向附合导线四、按所使用的仪器来划分导线类型（１）经纬仪——钢尺导线（２）光电测距导线（３）全站仪导线（４）陀螺定向——光电测距导线五、井下导线的设置井下导线点按照其使用时间长短和重要性而分为永久点和临时点两种。导线点应当选择在巷道顶(底)板稳固、通视良好且易于安设仪器观测、尽量不受来往矿车影响的地方。永久导线点应埋设在主要巷道中，一般每隔300～500m埋设一组三个永久点，以便用测角来检查其是否移动。永久点的结构应以坚固耐用和使用方便为原则。一、井下测角与地面测角的不同点由于井下的特殊环境条件,而使井下测角与地面测角具有以下不同点：（１）井下测点多设于巷道顶板上,因此经纬仪要在测点下对中（２）倾角较大的巷道时，用弯管目镜。（３）仪器密封性好，有良好的防爆照明设备。第二节井下经纬仪导线角度测量二、矿用经纬仪的检验与维护（一）矿用经纬仪的检验1、望远镜的镜上中心位置应正确，即当望远镜水平时，镜上中心应位于仪器竖轴上。2、光学对中器的视准轴应与竖轴重合。检验方法分为以下三种：（1）光学对中器安装在望远镜上。（2）光学对中器安置在照准部上。（3）光学对中器安置在经纬仪基座上。校正方法：调整光学对中器的校正螺旋，使光学对中器的中心对准A、B两点连线的中点。这项检验与校正应当变更经纬仪至投影白纸的距离后再进行一次，直到A、B两点之间的距离小于0.5㎜为止.(二)矿用经纬仪的维护经纬仪是精密贵重的测量仪器，应当对其精心爱护。针对井下特殊的环境条件，在安置仪器和进行观测时，应当注意以下几点：（1）在井下安置仪器之前，应对巷道两帮及顶板进行仔细检查，即“敲帮问顶”，确认无浮石、无冒顶和片帮危险后，再安置仪器。（2）井下黑暗，巷道中过往矿车及行人很多，因此，在安置好经纬仪之后，必须有专人看护，不得离人。（3）由于井下潮湿，有的巷道有淋水，上井后必须擦干仪器，或将仪器直于通风处凉干后再装入仪器箱内。（4）仪器在下井、上井搬运时，要防止剧烈震动，必要时可把以前抱在怀中，切忌做着仪器箱乘做罐笼或人车。（5）冬季地面与井下温度相差较大时，在有地面到达井下观测地点之后，要稍等片刻，待仪器温度与周围巷道内温度接近后再开箱。(三)井下测角方法与限差规定井下测角一般用测回法，如图1-4，测量角度β=∠ACB时，在C点安置经纬仪，整平对中，在后视点A和前视点B悬挂垂球钱作为觇标，并用矿灯蒙上白纸照明垂球线。瞄准时，应先用望远镜筒外的准星大致照准觇标处的灯光，再调焦对光，并用矿灯照明十字丝和读数窗，才能精确瞄准和读数。测绘行业术语•盘左/盘右：在角度（水平角、竖直角）观测时，经纬仪/全站仪的竖直度盘位于观测员的左（右）侧，称盘左（盘右）。在盘左（右）位置对角度的观测一次，称盘左半测回/上半测回（盘右半测回/下半测回）。•一测回：盘左半测回和盘右半测回的合称。•第一、第二…测回：为了消除和减弱某些误差对测角结果的影响、提高测角精度，对一个角需要测量N个测回。习惯上把这些测回依次称为第1测回、第2测回…,第N测回。测回法观测水平角步骤1．盘左：瞄准左目标A，配置度盘（稍大于零），读水平度盘读数a1，记入观测手簿；2．顺时针方向转动照准部→瞄准右目标B，读记水平度盘读数b1。以上叫做盘左半测回或上半测回。上半测回测得的角值为：βL=b1-a13.盘右→瞄准右目标B，读记水平度盘读数b2。4.逆时针方向转动照准部，瞄准左目标A，读记水平度盘读数a2。以上叫做盘右半测回或下半测回。下半测回测得的角值为：βR=b2-a2如果上下半测回之差的绝对值＜40秒，则一测回角值为：β=（βL+βR)/2注意：为减小度盘刻划误差对水平角观测的影响，测回间需配置水平度盘。设测回数为n，各测回间起始方向度盘位置应增加180º/n。如n=3,各测回起始方向读数应分别设为略大于：0º，60º，120º。•《城市测量规范》没有给出测回法半测回角差的容许值。图根控制测量的测角中误差为±20″，一般取中误差的两倍（±40″）作为限差。•测角精度要求较高时→一个角需观测morethanoneset(测回)。为减小水平读盘分划误差的影响，各测回间瞄准第一个目标时，应按照180°/n变换水平度盘位置（每个测回只在上半测回配度盘1次！）•表3-1为观测两测回，第二测回观测时，A方向的水平度盘应配置为90°左右。如果第二测回的半测回角差符合要求，则取两测回角值的平均值作为最后结果。竖直角测量要点1.竖直度盘构造2.指标差的概念、计算公式3.竖直角的观测、纪录、计算公式和方法4.竖直角观测与水平角观测的不同点：要不要量仪器高？要不要配度盘？瞄准的部位是否相同？竖直角用途•将倾斜距离化算为水平距离。•三角高程计算竖直度盘构造竖直度盘的构造竖盘、望远镜、横轴固连在一起，照准部水准管气泡居中时竖盘位于竖直面内且与望远镜旋转轴垂直，其中心与横轴轴线重合。当望远镜转动时，竖盘随之同步转动，而读取竖盘读数的指标却不联动。只有转动度盘指标水准管的微动螺旋，指标成像才作微小的移动。经纬仪的竖盘固定在望远镜横轴一端并与望远镜连接在一起，竖盘随望远镜一起绕横轴旋转(关键！），竖盘面垂直于横轴。竖盘读数指标(verticalindex)与竖盘指标管水准器(verticalindexbubbletube)连接在一起，旋转竖盘管水准器微动螺旋将带动竖盘指标管水准器和竖盘读数指标一起作微小的转动。竖盘读数指标的正确位置是：望远镜处于盘左、竖盘管水准气泡居中时，读数窗中的竖盘读数应为90°(有些仪器设计为0°、180°或270°，对天顶距式顺时针注记结构的竖直度盘为90°)。竖盘注记为0°~360°，分顺时针和逆时针注记两种形式，本书只介绍天顶距式顺时针注记结构的竖直度盘。竖直角观测方法1）在测站上安置好仪器，量取、纪录仪器高和目标高；2）盘左：瞄准目标，使十字丝的中丝（横丝）切目标于某—位置（花杆顶部/读中丝的部位）；3）转动竖盘水准管微动螺旋，使竖盘水准管气泡居中。读取竖盘读数L,记入竖直角观测手簿；4）盘右：照准原目标，使竖盘指标水准管气泡居中后读取并纪录竖盘读数为R。竖直角计算公式•竖直角的计算公式随着竖盘的注记不同而异。当竖盘为天顶距式顺时针注记时，竖直角的计算公式为：•盘左αL=90°-L盘右αR=R-270°可表示成：αL=常数-读数αR=读数-常数思考：对其他不同注记方式的竖盘，如何知道哪个是被减数？常数又是多少？•平均值α=(αL+αR)/2=(R-L-180°)/2•遗留问题：一个盘位观测的竖盘读数L、R含有所谓的“竖直度盘指标差”的影响。测量行业术语：竖直度盘指标差当望远镜视准轴水平、竖盘指标水准管气泡居中时，竖直度盘指标没有对准相应的常数。把此时竖盘读数与该常数相差的角值，称为~。2/)360(0RLx测量行业术语：竖直度盘指标差互差•因为存在着测量误差，若对同一个（n个）目标的竖直角观测n（1）测回，可计算得n个不同的指标差，称~。对同一仪器、在同一时间段内，~指标差应是一个固定值→指标差变化大=观测质量低。地形测量（DJ6):ABS(Δx)=24″•指标差互差还与竖直角的大小有关。•采用盘左、盘右观测取平均值，可在计算结果中消除指标差的影响（不管它有多大！不过，指标差太大时，不易心算）天顶距式顺时针注记竖盘结构的竖直角计算步骤1.计算指标差x2/)360(RLx2.计算竖直角α：规律“左加右减”用αL计算:用αY计算:xxRL用αL还是αY？仰角用αY；反之用αL。WHY?竖直角测量图１-４测回法用测回法同时测量水平角和竖直角的步骤如下；（1）正镜瞄准后视点A,使水平度盘读数大致对于0°，读取水平度盘读数a，并使十字丝的水平中丝照准垂球线上的标志使竖盘指标水准器的气泡居中后读取竖盘读数LA；（2）正镜顺时针方向旋转照准部，照准前视点B读取水平度盘读数b1和竖盘读数LB；（3）倒镜后逆时针旋转照准部，照准前视点B，读取水平度盘读数b2和竖盘读数RB；（4）倒镜逆时针旋转照准部，照准后视点A，读取水平度盘读数a2和竖盘读数RA。第三节井下经纬仪导线的边长测量井下经纬仪导线通常使用钢尺丈量边长，随着科学技术的迅速发展和光学机械电子仪器制造水平的提高，已开始应用电磁波等物理测距方法来测量井下的导线边长。一、钢尺量边工具井下用钢尺量边的工具包括钢尺、拉力计和温度计1、钢尺钢尺是最基本的量边工具。在井下，钢尺的长度通常采用50m和30m。2、拉力计（弹簧秤）精确量边时给钢尺加一定拉力3、温度计测定量边时钢尺的温度二、钢尺丈量边长的方法井下边长一般采用悬空丈量的方法。（1）水平巷道中要丈量水平距离。具体方法：利用经纬仪的水平视线瞄准在前后视点所挂垂球线上，用大头针在绳上标出十字丝交点，然后用钢尺丈量仪器镜上中心与大头针之间的距离。丈量时钢尺末端的整厘米对准经纬仪镜上中心，另一端加钢尺检定时的标准拉力p0,两端同时读数。每条边读数三次，每读一次后移动钢尺2-3cm，同时测记温度。（2）倾斜巷道中丈量倾斜距离丈量方法与与丈量平距基本相同，在测水平角的时候同时测量倾斜角。（3）丈量的边长大于尺长当丈量的边长大于尺长时，必须分段丈量，为此应进行定线。三、钢尺量边的改正用钢尺量得的边长应根据具体情况加入比长、温度、拉力、垂曲及倾斜等改正1、比长改正比长改正也叫尺长改正，它由钢尺比长检定求得。若钢尺的名义长度为LM，对该钢尺的整尺长作了比长检定，求得其标准拉力p0和标准温度t0时的真实长度为L0，则整尺长的比长改正数为：Δk=L0-LM用此钢尺丈量某一边长度为L，则此边的比长改正数为：ΔLk=L*Δk/LM当LML0时，ΔLk为正当LML0时，ΔLk为负2、温度改正所量边长的温度改正数为ΔLt=Lɑ(t-t0)当t-t00时，ΔLt为正当t-t00时，ΔLt为负上式中α=0.000012←钢尺的线膨胀系数3、拉力改正井下量边时对钢尺所加的拉力一般都等于钢尺检定时的拉力P0（即标准拉力），故不必改正。若所加的拉