矿山测量学课程设计(doc 30页).doc

1、 矿山测量矿山测量 课程设计报告课程设计报告 姓名姓名 班级：班级： 学号：学号： 指导老师：指导老师： 20122012 年年 6 6 月月 2020 日日 目录 一、课程设计概述 . 1 1.1 设计目的 1 1.2 设计内容 1 1.3 编制依据 1 1.4 坐标系统 1 二、矿井平面联系测量 . 1 2.1 两井定向方案 . 2 2.1.1 技术规范及限差要求 . 2 2.1.2 测量方案 . 3 2.1.3 投点、连接 . 4 2.1.4 工作组织与安全措施 . 4 2.2.2 陀螺经纬仪定向步骤 . 7 2.2.3 组织工作与注意事项 . 7 2.2.3 陀螺经纬仪定向误差分析 .

2、 8 2.3 两种方案的比较 . 8 2.3.1 两井定向精度估计 . 8 2.3.2 陀螺定向精度估计 . 9 三、井下平面控制测量 11 3.1 井下导线的等级与布设 . 11 3.2 导线布设系统 11 3.3 精度估算 13 3.3.1 基本控制精度估算 13 3.3.2 采区控制精度估算 14 四、高程联系测量 14 4.1 高程导入方法 14 4.1.1 钢尺导入高程 14 4.1.2 钢丝导入高程 15 4.1.3 光电测距仪导入高程 16 4.2 精度估算 17 五、井下高程控制测量 17 5.1 地面水准测量 17 5.1.1 地面水准布设方案 18 5.1.2 地面水准精度

3、估算 18 5.2 井下水准控制网设计 20 5.2.1 井下水准布设方案 20 5.3 井下三角高程设计 22 5.3.1 布设方案 22 5.3.2 精度估算 22 六、经验与收获 23 1 一、一、课程设计概述课程设计概述 1.11.1 设计目的设计目的 矿山测量课程设计是在学完矿山测量学课程和完成矿山测量教学实验之后进行的，是对学生进行测绘 高级工程人才基本训练的一个重要环节。其目的在于通过对某矿井的主要矿山测量工作的设计，培养学生 独立分析问题和解决问题的能力及其创新能力。为了通过模拟实践更好的理解课本知识，更真实的了解矿 山测量工作，环境与测绘学院在 2012 年 5 月组织 09

4、 届学生进行为期一周的矿山测量课程设计，让学生将 学过的知识有效的复习并形成体系。 1.21.2 设计内容设计内容 (1)矿井平面联系测量 (2)井下平面控制测量 (3)高程联系测量 (4)井下高程控制测量 1.31.3 编制依据编制依据 (1)煤矿安全规程 (2)煤矿测量规程 (3)全球定位系统(GPS)测量规范(GB/18314-2009) (4)DZS3 水准仪使用说明书 （北京博飞） ； (5)Leica TC1500 用户手册(瑞士徕卡)； (6)测绘产品检查验收规定 ，CH 100295。 (7)测绘产品质量评定标准 ，CH 100395。 1.41.4 坐标系统坐标系统 一个矿区

5、应采用统一的坐标和高程系统。为了便于成果、成图的相互利用，应尽可能采用国家 3带高 斯平面坐标系统。在特殊情况下，可采用任意中央子午线或矿区平均高程面的矿区坐标系统。矿区面积小 于 50 2 km 且无发展可能时，可采用独立坐标系统。 矿区高程尽可能采用 1985 国家高程基准，当无此条件时，方可采用假定高程系统。 二、二、矿井平面联系测量矿井平面联系测量 将地面平面坐标系统传递到井下的测量称平面联系测量，简称定向。矿井联系测量的目的是使地面和 井下测量控制网采用同一坐标系统。其必要性在于： 2 (1)需要确定地面建筑物、铁路和河湖等与井下采矿巷道之间的相对位置关系。 (2)需要确定相邻矿井的

6、各巷道间及巷道与老塘(采空区)间的相互关系，正确地划定两相邻矿井间的隔离矿 柱。 (3)为解决很多重大工程问题，如井筒的贯通或相邻矿井间各种巷道的贯通，以及由地面向井下指定地点开 凿小井或打钻孔等等。 联系测量的任务在于确定： (1) 井下经纬仪导线起算边的坐标方位角； (2) 井下经纬仪导线起算点的平面坐标 x 和 y； (3) 井下水准基点的高程 H。 本设计采用两井定向方案与陀螺经纬仪定向两种方案，并对其进行了精度评定和比较。 2.1 2.1 两井定向两井定向方案方案 当矿区有两个立井，且两井之间在定向水平上有巷道相通并能进行测量时，就要采用两井定向。两井 定向时，由于两垂球线间距离大大

7、增加，因而由投点误差引起的投向误差也大大减小，这是两井定向的最 大优点。 A x 1 2 3 4 B A B x x 两井定向示意图 图 两井定向示意图 2.1.1 2.1.1 技术规范及限差要求技术规范及限差要求 表 近井光电测距导线的布设与精度要求 等 级 附（闭）合 导线长度 （km） 一般边长 （km） 测距相对 中误差 测角中误差 导线全长 相对闭合 差 3 煤矿测量规程规定，两井两次独立定向所算得的井下定向边的方位角之差，不应超过1。则一 次定向的中误差为 0 602 221.2M 若忽略投向误差 ，认为井上、下连接误差大致相同，则 =21.22= 15mm 下上 2.1.2 2.

8、1.2 测量方案测量方案 本设计中，井上测设采用二级导线，从两个给定已知点 M、N 敷设导线，求得近井点的坐标及方位角， 设计图见图 1-1（绿色部分为井上导线） 。 图 1-1 近井点测量设计图 本设计中，在井下定向水平，测设经纬仪导线 A-1-2-3-4-5-6-7-B，导线采用 15“基本控制导线。导线 布设图见图 1-2（蓝色部分为井下导线） 。 三等导线 四等导线 一级导线 二级导线 15 10 5 3 25 12 0.5 0.25 1/100000 1/100000 1/30000 1/20000 1.8 2.5 5 10 1/00000 1/40000 1/20000 1/100

9、00 4 图 1-2 井下导线布设图 2.1.3 2.1.3 投点、连接投点、连接 投点： 在两个立井中各悬挂一根垂球线 A 和 B。投点的方法与一井定向相同，只是每个井筒悬挂一根 钢丝，投点工作比一井定向简单，而且占用井筒时间短。指用锤线或激光束将地面点的位置通过立井传递 至定向水平的测量工序。包括单重稳定投点、单重摆动投点和激光投点。 本矿井筒 400 左右，不算太深，滴水不大，井筒气流比较缓和，因此决定采用单重稳定投点方式。 所需设备及要求： 垂球：50-100kg；钢丝：0.5-2mm 的高强度优质碳素弹簧钢丝；单闸手摇绞车；导向滑轮：直径不小于 150mm；定点板；加盖大水桶；小锤球

10、。 地面连接: 地面连接的任务在于测定两垂球的坐标, 再由坐标算出两垂球的方位角来。关于地面连接 的方式,根据两井筒相距的远近而有所不同。当两井相距较近时,则可插入一个近井点, 然后用导线连接， 当两井相距较远时, 则可在两井筒附近各插入一个近井点来连接。如图 1 所示。当敷设导线时, 应该使导 线具有最短的长度并尽可能沿两垂球连线的方向延伸, 因为此时量边误差对联线的方向不产生影响。一般 可按照设立近井点的要求进行测量, 但在定向之前, 应根据一次定向测量中误差不超过20的要求。 井下连接: 在定向水平上, 一般可用井下 7经纬仪导线将两垂球线连接起来,在巷道形状可能的情 况下,和地面连接导

11、线一样尽可能沿两垂球方向敷设,并使其长度最短。在选定了井上下连接方案后,应进行 精度预计。如果井下经纬仪导线起始边的方位角中误差 Ma0不超过 20,方案才能被采用。 2.1.4 2.1.4 工作组织与安全措施工作组织与安全措施 工作组织的主要流程有： （1）准备工作 选择连接方案，做出技术设计；定向设备及用具准备；检查定向设备及检验仪器；预先安装某些投点 5 设备和将所需用具设备等送至定向井口和井下；确定井上下负责人，同一负责指挥和联络工作。 （2）制定地面的工作内容及顺序 （3）制定定向水平上的工作内容和顺序 （4）定向时的安全措施：定向过程中应劝阻一切非定向工作人员在井筒附近停留；提升容

12、器应牢固停妥； 井盖必须结实可靠地改好；对定向钢丝必须事先仔细检查，放提钢丝时应事先通知井下，只有当井下人员 撤离时才能开始；垂球未到井底，人员不得进入井筒；钢丝要均匀慢放。 （5）定向后的技术总结：包括定向测量的实际时间安排，实际参与定向的人员和分工；地面连测导线的计 算成果及精度；定向的内业计算和精度评定；定向测量的综合评述和总结。 2.1.4 内业数据处理 由于每个井筒内只投一个点，不能直接推算井下导线边的方位角。因此，首先采用假定坐标系统，然 后经过换算求得与地面坐标系统一致的方位角。 （1）根据地面导线计算A、B点坐标，通过坐标反算原理求出两锤球线连线在地面坐标系统中的方位角、 边长

13、； AB AB AB AB AB x y xx yy tan 22 cossin ）（）（ ABAB AB AB AB AB AB yx xxyy S （2）建立井下假定坐标系统，计算在定向水平上两锤球线连线的假定方位角、边长。通常为了计算方便， 假定A-1 边为x轴方向，与A-1 垂直方向为y轴，A点为坐标原点，即 “ 1 00000 A ， 0 A x ， 0 A y 计算井下连接导线各点假定坐标，直至锤线 B 的假定坐标 B x 和 B y 。再通过反算公式计算AB 的假定方位角及其边长： A B AB AB AB x y xx yy tan 22 cossin ）（）（ ABAB AB

14、 AB AB AB AB yx xxyy S 理论上讲， AB S 和 AB S 应相等。 （3）按地面坐标系统计算井下连接导线各边的方位角及各个点的坐标。 AB ABA 1 式中 若 AB 2 142.38 1.404 692 3.1216 2 3.53361 2-3 47.354 4.223 508 4.3611 3 4.176649 3-4 112.388 1.7794.2725 4 4.134005 20 549 4-5 124.149 1.610 967 3.8801 5 3.939594 5-6 152.961 1.307 523 3.3435 6 3.657048 6-7 60.

15、905 3.283 803 1.1338 7 2.129601 7-SZ2 164.103 1.218 747 注：每千米高差中误差10mm 5.2 5.2 井下水准控制网设计井下水准控制网设计 石门处为平巷部分，采用与地面上同样的北光 DS3 自动安平水准仪进行往返观测，往返测高差的较差 不大于50mmR.(R 为水准点间路线长度，以 km 为单位)。本次任务中水准路线部分路程较短，采用地下 二级水准测量的技术规格。本次平巷部分采用水准高程测量。 水准仪高差传递的具体作法是：当由上平巷向下平巷通过斜巷传递高程时，在斜巷上端整置仪器，后 视上平巷中的高程点 A，测垂直角量斜边和 A 点处的觇标

16、高。然后，前视一临时设置的固定照准点，测垂直 角量斜边。在斜巷中每两站之间均用临时设置的固定照准点代替测点。在上下两站观测过程中，其中间设 置的固定照准点一直保持不动（迁站时应特别注意不要碰动照准点） 。中间各站均前后视照准点测垂直角量 斜边。当测到斜巷下端时，在最后一站后视固定照准点，测垂直角量斜边，前视下平巷中的高程点 B，测垂 直角量斜边和 B 点处的觇标高。A、B 各水准点之间的高差按下式计算： hAB=HB-HA=h1+h2+hn+a-b 式中 a-上平巷水准点觇标高； b-下平巷水准点觇标高； 采用变更仪器高(两次仪器高互差应大于 10 cm)的方法进行观测。两次测得的相邻点间的高

17、差互差不大 于 5 mm 时， 取其平均值作为观测成果。 由于井下高程点有的设在顶板上程点在顶板上时， 应在读数前加 “-” 号后，再进行运算。有的设在底板上，高差 hi 的计算公式都是 hiaibi(即后视读数-前视读数)。只是 当高程点在顶板上时，应在读数前加“-”号后，再进行运算。 5.2.1 5.2.1 井下水准布设方案井下水准布设方案 由一个井筒向另外一个井筒布设水准路线，见图 21 井下水准布设图 5.2.2 井下水准精度估算 在实际工作中，常以单位长度的高差中误差的大小，衡量水准测量的精度。假定有一水准线路，其全 长为 L，水准仪至水准尺的距离为 l，则该水准线路的测站数为 n=

18、L/2l mh0为千米长度的水准线路的高差中误差，称为单位长度的高差中误差。 煤矿测量规程规定井下水 准往返测量的高程闭合差错误错误! !未找到引用源。未找到引用源。=2错误错误! !未找到引用源。未找到引用源。 =50mm，也即容许的单位长度的高差中误差 错误错误! !未找到引用源。未找到引用源。=错误错误! !未找到引用源。未找到引用源。=17.7mm。井下水准路线长度总长为 356m 代入数据求得： L水=0.35629 代入公式 求得： MHK 水=17.7 错误错误! !未找到引用源。未找到引用源。=10.57mm 将 MHK 水代入公式求得： 错误错误! !未找到引用源。未找到引用

19、源。=错误错误! !未找到引用源。未找到引用源。=7.47mm 0 2 22 K Hh mL mmL ll 0 0 2 2 h m m l Lmm hHK 0 Lmm hHK 0 22 5.3 5.3 井下三角高程设计井下三角高程设计 5.3.1 5.3.1 布设方案布设方案 5.3.2 5.3.2 精度估算精度估算 实际工作中根据多个三角高程导线的闭合差或往返测之差来求算单位长度的高差中误 mh0 一次往(返)测三角高程导线终点高程中误差为： mHK=错误错误! !未找到引用源。未找到引用源。 式中：h0单位长度(1km)三角高程测量的高差中误差； L三角高程线路长度，以 km 为单位。 煤

20、矿测量规程要求基本控制导线的高程容许闭合差 fh 容=2 错误错误! !未找到引用源。未找到引用源。=100mm。即规程要 求每千米长度容许的高程中误差为：错误错误! !未找到引用源。未找到引用源。=100/2=50mm。 三角高程线路长度 L三=0.08316+0.08245+0.07518+0.07849+0.07584=0.39512km 三角高程支线终点的高程中误差：MHK 三=50 错误错误! !未找到引用源。未找到引用源。=31.43mm 支线需独立往返施测两次所以：MHK 三=错误错误! !未找到引用源。未找到引用源。=22.22mm 估算最弱点的高程误差估算最弱点的高程误差 近

21、井点高程误差 MH1=6.4857mm 错误错误! !未找到引用源。未找到引用源。 高程联系测量误差mmMh47.15 0 水准支线高程误差：错误错误! !未找到引用源。未找到引用源。=7.47mm 三角高程支线终点的高程误差错误错误! !未找到引用源。未找到引用源。=22.22mm 错误错误! !未找到引用源。未找到引用源。=28.82mm 高程总预计误差 MH 预=2MH=57.65mm生产误差（200mm） L 23 六、经验与收获六、经验与收获 个人认为，课程设计需要首先确定整个文书的框架，然后根据既定的大纲来完成文书的书写，思路清 晰，图表工整、严谨。 最初在做联系测量时，由于两井之间距离太近，导致误差超限。选择距离大约 300m 的两井之后，问题 得以解决。 由于知识点散落，已知数据不明，任务不清，大纲过于陈旧，导致课程设计困难重重，做出来也是得 先谢国家、再谢领导。