地下工程測量整理

1、第一章緒論1、地下工程測量：是工程測量學的重要組成部分.是地下工程在規(guī)劃、設計、施 工、竣工及經營管理各階段所進行的測量工作。2、地下工程測量的特點：1）地下工程施工環(huán)境差；潮濕、邊長長短不一、點下對中、通視不好。2）獨頭掘進、錯誤往往不能及時發(fā)現(xiàn)、點位誤差的累積。3）地下工程施工面狹窄，只能前后通視（導線）。4）低等級導線指示坑道掘進，而后布設高級導線進行檢核。5）特殊或特定的測量方法。3、地下工程測量的主要內容（規(guī)劃設計后）：地面控制測量、聯(lián)系測量、地下控 制測量、貫通測量、地下工程施工測量、地下變形監(jiān)測以及地下管線探測。4、1地面控制測量：大范圍，高精度，GPS小范圍，局部，用導線、小三

2、5、聯(lián)系測量：將地面平面坐標系統(tǒng)和高程系統(tǒng)傳遞到地 （井）下的測量，稱為 聯(lián) 系測量。地面平面坐標系統(tǒng)傳遞到地（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)傳遞到地（井）下的測量稱高程聯(lián)系測量，簡稱導入高程。聯(lián)系測 量的目的是使地面和地（井）下測量控制網采用同一坐標系統(tǒng)。6、聯(lián)系測量的任務在于確定：（1）地（井）下經緯儀導線起算邊的坐標方位角；（2）地（井）下經緯儀導線起算點的平面坐標 x和y;（3）地（井）下水準基點的高程H。7、地下工程平面與高程控制測量特點: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&#

3、187;和交會法等多種可能方案。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、碉室、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。第二章地下工程控制測量1、導線網：導線網的優(yōu)點：靈活性高、作業(yè)方便計算簡單（隧道的地面控制測量中廣泛 使用）導線網的缺點：檢核條件不如三角網。 解決辦法：把網線布成網形、閉合環(huán) 形或主副導線的形式。2、GPS空制網（非國家級網而是地面控制網）拉在：對點間的邊長沒有限制，也不要求兩點間通視，而且所測的點位精度 均勻，與常規(guī)方法相比，具有很大的優(yōu)越性和靈活性，適合各種地下工程的地面 控制測量，尤其適合山嶺地區(qū)大型隧道和跨河、跨海隧道的地面控制測量

4、。3、地下控制測量的特點：在布設礦區(qū)控制網時，應在每個井口附近至少設立一 個控制點，以便將地面的坐標系統(tǒng)傳遞到井下去。這個點就叫作近井點。由于受井下巷道條件的限制，因此一般只能設立導線或者導線網作為地下平面控 制：導線測量。4、地下工程中的地下導線測量具有以下特點：(1)由于受坑道的限制，其形狀通常形成延伸狀。地下導線不能一次布設 完成，而是隨著坑道的開挖而逐漸向前延伸。(2)導線點有時設于坑道頂板，需采用點下對中。(3)隨著坑道的開挖，先敷設邊長較短、精度較低的施工導線，指示坑道 的掘進。而后敷設高等級導線對低等級導線進行檢查校正。(4)地下工作環(huán)境較差，對導線測量干擾較大。(5)導線類型主

5、要有：附合導線、閉合導線、方向附合導線、支導線及導 線網。5、地下高程控制測量主要任務：(1)確定主要巷道內各水準點與永久導線點的高程，以建立井下高程基本控制；(2)給定巷道在豎直面內的方向；(3)確定巷道底板的高程；(4)檢查主要巷道及其運輸線路的坡度和測繪主要運輸巷道縱剖面圖。6、井下經緯儀導線測量內業(yè)：1 )檢查整理記錄：在井下測角量邊過程中，都應按規(guī)定的要求進行檢核，如 不符合，必須重測，直到滿足規(guī)程要求為止。2 )計算平均邊長和邊長改正：檢查邊長記錄，計算各邊的平均長度，并轉抄到邊長計算表中。抄錄后要 進行查對，以免抄錯。井下基本控制導線應加入化歸海平面和投影面的改正。采區(qū)控制導線則

6、只 需把量得的傾斜距離化算成平距即可。7、地下高程控制測量(井下水準點)：在進行井下高程測量之前，應在井底車場和主要巷道內預先設置好水準點。水準點每組不應少于兩個，兩點之間的距離為 3080ml而各組之間日勻距離一般 為300800m。井下永久導線點可作為水準點用。第三章聯(lián)系測量1、在地下工程中，通過斜井、立井將地面的平面坐標系統(tǒng)和高程系統(tǒng)傳遞到井下，使地面和地下建立統(tǒng)一的坐標系統(tǒng)，該工作稱為 聯(lián)系測量。2、聯(lián)系測量的任務：1 )確定地下導線測量起算邊的坐標方位角；2 )確定地下導線測量起算點的平面坐標；3 )確定地下高程測量起算點高程。3、聯(lián)系測量定向種類1 )幾何定向：通過平恫和斜井定向、

7、通過一個豎井定向、通過兩個豎井定向。2 )物理定向：用磁性儀器定向、用投向儀定向、用陀螺經緯儀定向。4、一并定向原理：在豎井井筒中懸掛兩根鋼絲垂球線在地面上利用地面控制點 測定兩垂球線的平面坐標及其聯(lián)線方位角，在井下使用全站儀測角量邊把垂球線 與井下起始控制點連接起來，通過計算確定井下起始控制點的坐標和方位角0 5、投點誤差與投向誤差：由地面向定向水平上投點時，由于井筒內氣流、滴水 等影響，致使井下垂球線偏離地面上的位置， 該線量偏差e稱為投點誤差，由此 而引起的垂球線連線的方向誤差9叫做投向誤差。6、減少投點誤差的主要措施：盡管增加兩垂球線間的距離，并選擇合理的垂球線位置。例如使兩垂球線連線

8、 方向盡量與氣流方向一致。這樣盡管沿氣流方向的垂球線偏斜可能較大， 但垂直 于兩垂球線連線方向上的傾斜卻不大，因而可以減少投向誤差。盡量減少馬頭門處氣流對垂球線的影響。 定向時最好停止風機運轉，以減少風 速。采用小直徑、高強度的鋼絲，適量加大垂球重量，并將垂球浸入穩(wěn)定液中。減少滴水對垂球線及垂球的影響， 在淋水大的井筒，必須采用擋水措施，并在 大水桶上加擋水蓋。7、鋼絲的下放和自由懸掛的檢查：2、鋼絲的下放和自由懸掛的檢查測量前，應該用堅固的木板將井口蓋上，板11留有孔隙,讓綱 絲通過。在下放之前必須通知定向水平的人員離開井筒，鋼絲通過 渭輪井掛上小垂球后，慢慢放入井筒內.為了檢查鋼絲是否彎曲

9、和 減少鋼絲的擺動，鋼絲應通過提成拳狀的手均勻緩慢下放，每下放 50 u左右，稍停一下，使垂球擺動穩(wěn)定下來口當收到垂球到達定向 水平的信號后，即停止下放井閘住統(tǒng)車，將鋼絲卡入定點板內.在 定向水平上，取下小垂球,掛上定向垂球.垂球線在井筒中的自由懸拄檢查常采用信號圈法和比距法同時 進行.信號圄法是在地面上用鐵絲做成直徑為23cm的小圜（信號 圈）套在鋼絲上，然后下放,看是否能到達定向水平.使用此法時 應注意信玲圜不能太重及柄強擺動，以如信號圈乘隙通過接觸處。 比距法就是用比較井上下兩垂球線間距高的方法進行椅育.若井L 卜所顯得的的垂球線間距離之差不大于2的時，便認為是自由懸掛 的。8、連接測量

10、：二連接測量圉凱；連蔣三審那法示意區(qū)在選擇井上下連接點C和，時應滿足下列要求：CD和C' M的長度應盡量大于加叫應使C和0點處的銳角Y及Y'小于2寸，構成最有利 的延伸三角形：點C和C，應適當?shù)乜拷罱母蚓€，使a/c和F /c 之值盡量小一些.9、一井定向內業(yè)計算：1）首先應對兩垂球線間距進行檢查。設 C丈為兩垂線間距離的實際丈量值， C 222計為其計算值，則：c計 a b 2abcosd ct c 計如在地面連接三角形中d<2mm井下連接三角形中d<4mm可在丈量的邊長中 分別加人下列改正數(shù)，以消除其差值。d d d3 '3 L 3（g 上式是針對地

11、面連接三角形而言，對于圖3-5所示的井下連接三角形，其井下各邊長改正數(shù)應為: .a2）解算連接三角形各未知要素：sinsincb .sin 一 sinca、B角應滿足下列條件：a +B+r=180。因計算a、B角時數(shù)值湊整誤差的影 響，上述條件可能出現(xiàn)會不滿足。若存有微小的殘差時，則可將其平均分配給a 和B。3）在對各邊長和角度加入上述改正后， 可依照 AC-A-B-C' 一 D'順序構成 支導線，按一般導線計算方法計算即可。10、兩井定向原理：就是在兩井筒中各掛一根垂球線， 在地面上測定兩垂球線的 坐標，并計算其連線的坐標方位角。然后在井下巷道中，用全站儀導線將兩垂球 線進行

12、連測，取一假定坐標系統(tǒng)來確定井下兩垂球線連線的假定方位角，然后將其與地面上確定的坐標方位角相比較，其差值便是井下假定坐標系統(tǒng)和地面坐標 系統(tǒng)的方位差，這樣便可確定井下導線在地面坐標系統(tǒng)中的坐標方位角。11、兩井定向內業(yè)計算：1 ）首先由地面測量結果求出兩垂球線的坐標，并計算出A、B連線的坐標方位角和長度。理3 =arctan _-2）地下定向水平的導線為無定向導線，為解算出地下各點的坐標。可假設A為假定坐標系的原點，A1邊為假定縱軸x'軸方向。由此可計算出地下各點在假定 坐標系中的坐標，并求出 A B連線在假定坐標系中的坐標方位角及長度。式中H為豎井深度；R為地球的平均曲率半徑 A c

13、應小于地面和地下連接測量中誤差的兩 倍。k =皿一屋+?。㎏3）根據式A1 AB AB 算出地下起始邊在地面坐標系中的坐標方 位角，依此可重新計算出地下各邊的坐標方位角和各點的坐標。由于測量誤差的影響，地下求出的B點坐標與地面測出的B點坐標存有差值。如果其相對閉合差 符合測量所要求的精度時，可進行分配。因地面連接導線精度較高，可將坐標增 量閉合差按邊長或坐標增量成比例反號分配給地下導線各坐標增量上。最后計算出地下各點的坐標。12、聯(lián)系測量的精度分析（一并定向為例）：聯(lián)系測量誤差由以下三部分組成：（1）井上的連接誤差（2）投向誤差（3）井下的連接誤差13、自由陀螺儀在高速旋轉時具有兩個重要特性：

14、陀螺儀自轉軸在無外力矩作用時，始終指向其初始恒定方向。該特性稱為 定軸性。陀螺儀自轉軸受到外力矩作用時，將按一定的規(guī)律產生進動。該特性稱為 進動性。14、陀螺經緯儀工作原理：自由陀螺儀具有兩個特性，即陀螺軸在不受外力作用 時，它的方向始終指向初始恒定方向，即所謂定軸性；陀螺軸在受外力作用時， 產生進動性。高速旋轉的陀螺儀在受地球自轉影響下， 繞正北方向產生進動，形 成以子午面為中心的扁橢圓簡諧擺動，擺動會使陀螺軸正端偏離子午面角度a在 東西兩邊產生最大值，即為東西逆轉點。取東西逆轉點的平均方向即為地理北方 向，再根據經緯儀定向邊讀數(shù)確定待測邊的方位角。15、陀螺經緯儀定向的作業(yè)過程：1）地面已

15、知邊上測定儀器常數(shù)2）在井下定向邊上測定陀螺方位角（測定定向邊陀螺方位角應獨立進行兩次， 其互差應小于40 ）3）儀器上井后重新測定儀器常數(shù)4）求算子午線收斂角5）求算井下定向邊的坐標方位角16、陀螺方位角的一次測定作業(yè)過程：在測站上整平對中陀螺經緯儀，以一個測回測定待定邊或已知邊的方向值， 然 后將儀器大致對正北方。粗略定向（測定近似北方向）鎖緊靈敏部，啟動陀螺馬達，待達到額定轉速后，下放陀螺靈敏部，用粗略定向 的方法測定近似北方向。完畢后制動陀螺并托起鎖緊，將望遠鏡視準軸轉到近似 北方向位置，固定照準部。測前懸?guī)Я阄挥^測打開陀螺照明，下放陀螺靈敏部。進行測前懸?guī)Я阄挥^測。同時用秒表記錄自擺

16、 周期To零位觀測完畢，托起并鎖緊靈敏部。精密定向（精密測定陀螺北）采用有扭觀測方法（如逆轉點法等）或無扭觀測方法（如中天法、時差法、擺幅 法等）精密測定已知邊或待定邊的陀螺方位角。測后懸?guī)Я阄挥^測以一個測回測定待定邊或已知邊的方向值， 測前測后兩次觀測的方向值的互差 對J2和J6級經緯儀分別不得超過10和25。取測前測后觀測值的平均值作 為測線方向值。17、粗略定向:在測定已知邊和定向邊的陀螺方位角之前，首先進行粗略定向， 即把經緯儀望遠鏡視準軸置于近似北。方達：兩個逆轉點法、四分之一周期法 18、精密定向方法：精密定向就是精確測定已知邊和定向邊的陀螺方位角。精密定向方法可分為兩大類：一類是

17、儀器照準部處于跟蹤狀態(tài)，即多年來國內外都采 用的逆轉點法;另一類是儀器照準部固定不動，國內外研究和提出的方法很多， 如中天法、時差法、擺幅法等。19、陀螺經緯儀定向的精度評定：陀螺經緯儀的定向精度主要以陀螺方位角一次 測定中誤差mr和一次定向中誤差m表示。20、陀螺方位角一次測定中誤差：在待定邊進行仿陀螺定向前，陀螺儀需在地面巳知坐標方位角邊上測定儀器常 數(shù)。按試行規(guī)程規(guī)定，前后共需測6次，這樣就可按白塞爾公式來求算陀螺 方位角一次測定中誤差，即儀器常數(shù)一次測定中誤差（簡稱一次測定中誤差）。I vvm mT n 121、導入高程的實質：礦井高程聯(lián)系測量又稱導入標高， 其目的是建立井上、井 下統(tǒng)

18、一的高程系統(tǒng)。采用平碉或斜井開拓的礦井，高程聯(lián)系測量可采用水準測量 或三角高程測量，將地面水準點的高程傳遞到井下。22、導入高程的方法隨開拓方法的不同而分為：（1）通過平碉導入高程（2）通過斜井導入高程 （3）通過立井導入高程23、立井導入高程：長鋼尺導入高程、鋼絲導入高程、光電測距儀導入高程。第四章地下工程施工測量1、中線：巷道水平投影的幾何中心線。2、作用：指示巷道水平面內的掘進方向。3、給中線：將圖紙上設計好的巷道標設到實地，指導掘進方向和位置，邊掘邊 標，不斷向前推進。4、隧（巷）道中線的標定工作：1 ）檢查設計圖紙。2 ）確定標定的必要數(shù)據，標定要素。3 ）實地標定巷道開切點位置和掘

19、進方向。4 ）標定和延長巷道的中腰線。5 ）測繪已掘巷道，填圖，檢查糾己標設方向。5、直線型隧（巷）道中線測量主要使用 經緯儀正倒鏡法和激光指向儀導向法。6、曲線隧（巷）道中線有圓曲線和綜合曲線等形式，實際測設曲線隧（巷）道中線時是將曲線用一系列折線代替，用折線配合大樣圖來指示曲線隧（巷）道掘 進。曲線測設有多種方法，主要有 弦線法、短弦法和切線支距法等三種方法。7、弦線法可用全站儀或經緯儀配合鋼尺放樣。 弦線法原理是將中線的曲線部分 等分成若干份，也可非等分，這樣曲線就被弦線代替，計算每段曲線對應的弦長 和弦線間的轉角，然后測設弦線于實地。因弦線非中線.所以在施工時應繪制大 樣圖，用大樣圖表

20、示弦線兩側隧道開掘的尺寸。大樣圖使用的比例尺一般為 1: 100 或 1: 50。8、弦線法測設中線的步驟： （1）計算測設要素根據曲線半徑R和隧道上寬之半S,估算合理弦長1<2I2RS-S2測設要素包括各弦長和各點處轉角，各弦長為/-2Asin 2/7曲線起、止點A、B處的轉向角為：2n中間各弦交點處的轉向角為：.二四二 1800十日&n（2）實地測設9、隧（巷）道腰線：腰線的作用是指示隧（巷）道在豎直面內的掘進方向。腰線通常的位置在隧 （巷）道的一幫或兩幫上，高于隧（巷）道底板或軌面高程 1，同一工程系統(tǒng)內應采用統(tǒng)一數(shù)值，以免造成差錯。腰線點每隔一定距離設置一組，每組點數(shù)不少

21、于 3個，點間距不小于2ml 最前面一個腰線點至掘進工作面的距離一般不應超過30 m。10、傾斜隧（巷）道腰線的測設：1）中線點兼作腰線點測設法，中線點兼作腰線點測設法的特點是先在中線點的 垂球線上標出腰線的標志。同時量腰線標志到中線點的距離以便隨時根據中線點 恢復腰線位置。2）偽傾角測設法： 2.偽傾角測設法 1）測設原理與測設要 素計算圖什9例傾角原理偽頊角法標設腰線的原理如 圖4-9所示。OA為陵（巷）道 中姿方向上的腰線點，0A的 傾隹就是隧C巷）道的設計 傾隹，B點為垂直于0A線在 ?。ㄏ铮┑酪粠蜕锨沂桥cA點 同高的點，因此B點是位于隧 （巷）道幫上的腰線點，測 設B點就是測設腰線點

22、。,hLan <5 =OB (? 二 Q4'tans' = tail 45OAOBftan = tan £?cos p第五章貫通測量1、貫通測量，就是采用兩個或多個相向或同向掘進的工作面，同時掘進同一巷道，使其按照設計要求在預定地點正確接通而進行的測量工作。2、巷道貫通常用形式：1）兩個工作面相向掘進，叫做 相向貫通；2）從巷道的一端向另一端的指定地點掘進，叫做 單向貫通:3）兩個工作面同向掘進，叫做 同向貫通或追隨貫通。3、井巷貫通一般分為一井內巷道貫通、兩井之間的巷道貫通和立井貫通三種類 型。4、凡是由井下一條導線起算邊開始，能夠敷設井下導線到達貫通巷道兩瑞

23、的， 均屬于一井內巷道貫通。5、兩井間的巷道貫通，是指在巷道貫通前不能由井下的一條起算邊向貫通巷道的兩端敷設井下導線，而只能由兩個井口，通過地面連測、聯(lián)系測量，冉布設井 下導線到待貫通巷道兩端的貫通。6、立井貫通主要包括從地面及井下相向開鑿的立井貫通和延深立井時的貫通。7、貫通測量的容許偏差：1 )水平面內沿巷道中線方向上的長度偏差。2 )水平面內垂直于巷道中線的左、右偏差。3 )豎直面內垂直于巷道腰線的上、下偏差。8、貫通測量工作的步驟：(1)調查了解待貫通巷道的實際情況，根據貫通的容許偏差，選擇合理的測量方 案與測量方法。(2)依據選定的測量方案和方法，進行施測和計算，每一施測和計算環(huán)節(jié)，

24、均須 有獨立可靠的檢核，并要將施測的實際測量精度與原設計書中要求的精度進行比 較。若發(fā)現(xiàn)實測精度低于設計中所要求的精度時，應當分析其原因，并采取提高實測精度的相應措施，返工重測。 根據有關數(shù)據計算貫通巷道的標定幾何要素， 并實地標定巷道的中線和腰線。 根據掘進巷道的需要，及時延長巷道的中線和腰線，定期進行檢查測量和填圖，并按照測量結果及時調整中線和腰線。(5)巷道貫通之后，應立即測量出實際的貫通偏差值，并將兩端的導線連接起來， 計算各項閉合差。止匕外，還應對最后一段巷道的中腰線進行調整。(6)重大貫通工程完成后，應對貫通測量工作進行精度分析與精度評定，寫出總 結。9、貫通測量設計書的編制：井巷

25、貫通工程概述、貫通測量方案的選定、貫通測 量方法、貫通測量誤差預計、貫通測量成本預計、貫通測量中存在的問題和采取 的措施。10、由井下一條導線起算邊開始，能夠敷設井下導線到達貫通巷道兩瑞的， 均屬 于一井內的巷道貫通。11、貫通測量的幾何要素：坐標方位角、腰線的傾角(坡度)、貫通距離和巷道兩 端點處的指向角。12、一井內巷道貫通測量工作：(1)根據設計，從井下某一條導線邊門始，理設全站儀導券到待貫通巷道的兩端 處，并進行井下高程測量，然詁岫/ 毀)B 頓的y，及高程，以及 CA BD 兩條導線邊的坐標方位角aCA和aBD(2)計算標定數(shù)據：貫通巷道中心線AB的坐標方位角ABarctan 山y(tǒng)A

26、x BXa計算AB邊的水平長度計算指向角 1 CABAB AC2 DBA BA BD計算貫通巷道的坡度計算貫通巷道的斜長（實際貫通長度）LABH B H ASABsin AB cos AB通過計皙以上數(shù)據，可以用自、網給出掘進賽道的中線，利用25給出巷道的腰線，利用£呼和母天掘進的速度計1理出貫通的時間.千13、兩井間的巷道貫通，是指在巷道貫通前不能由井下的一條起算邊向貫通巷道 的兩端敷設井下導線，只能在兩井間通過地面連測、聯(lián)系測量，再在井下布設導 線至待貫通巷道兩端的貫通。14、兩井間巷道貫通步驟：兩井間的地面連測、兩井分別進行聯(lián)系測量、井下導 線測量和高程測量、計算巷道貫通幾何要素并進行實地標定。第六章貫通工程方案設計及誤差預計1、貫通測量誤差預計，就是按照所選擇的測量方案與測量方法,應用誤差傳播 理論,對貫通精度進行估算。它是預計貫通實際偏差最大可能出現(xiàn)的限度， 而不 是預計貫通實際偏差的大小。因此，誤差預計只有概率上的意義。其目的是優(yōu)化 測量方案與選擇適當?shù)臏y量方法，做到對貫通心中有數(shù)。2、一井內巷道貫通測量誤差預計：由于一井內巷