第三章 矿井联系测量

1. 第三章 矿井联系测量 第一节 作用和任务 将矿区地面平面坐标系统和高程系统传递到井下的测量，称为联系测量。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。将地面高程系统传递到井下的测量称高程联系测量，简称导入高程。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。(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

3. 地面塌陷和井下采矿

7. 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。

8. 第二节 矿井定向的种类与要求 矿井定向概括说来可分为两大类：一类是从几何原理出发的几何定向；另一类则是以物理特性为基础的物理定向。 几何定向分为: (1)通过平硐或斜井的几何定向； (2)通过一个立井的几何定向; (一井定向)； (3)通过两个立井的几何定向(两井定向)。 物理定向分为： (1) 用精密磁性仪器定向； (2) 用投向仪定向； (3) 用陀螺经纬仪定向。

9. 《规程》规定的联系测量的主要精度要求见表3-1。《规程》规定的联系测量的主要精度要求见表3-1。 表3-1 联系测量的主要限差

10. 《规程》中几何定向的限差，是根据当时制定《规程》时各矿的实际定向精度规定的。根据一些局矿的统计资料，求得两次独立定向平均值的中误差Mα0和两次独立定向的容许互差△α列于表3-2。 表3-2 实际定向精度与规程限差对比

11. 第三节 地面近井点、井口水准基点及井下定向基点测设 • 1.矿区控制测量简介 • 矿区基本控制网是指为满足矿山生产和建设对空间位置的精确需要而设立的平面和高程控制网,也称近井网。 • 其目的是将整个矿区或矿山纳入统一的平面坐标系统和高程系统之中。 • 它可以是国家等级控制网的一部分，也可以根据需要单独布设。

14. 布设要求 • 一个矿区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3º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50Km2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。

18. 矿区地面平面控制网可采用三角网、边角网、导线网，GPS定位等布网方法建立。矿区首级平面控制网必须考虑矿区远景发展的需要。一般在国家一、二等平面控制网基础上布设，其等级依矿区井田大小及贯通距离和精度要求确定。矿区地面平面控制网可采用三角网、边角网、导线网，GPS定位等布网方法建立。矿区首级平面控制网必须考虑矿区远景发展的需要。一般在国家一、二等平面控制网基础上布设，其等级依矿区井田大小及贯通距离和精度要求确定。

20. 矿区地面高程首级控制网，一般应采用水准测量方法建立，其布设范围和等级选择依据矿区长度来确定。矿区地面高程首级控制网宜布设成环形网，加密时宜布设成附合路线和结点网，只有在山区和丘陵地带，才允许布设成水准支线。各等水准网中最弱点的高程中误差(相对于起算点)不得大于±2cm。矿区地面高程首级控制网，一般应采用水准测量方法建立，其布设范围和等级选择依据矿区长度来确定。矿区地面高程首级控制网宜布设成环形网，加密时宜布设成附合路线和结点网，只有在山区和丘陵地带，才允许布设成水准支线。各等水准网中最弱点的高程中误差(相对于起算点)不得大于±2cm。

21. 2.近井点和井口高程基点的概念及其作用 在矿山建设和生产过程中，须按设计和工程要求进行各种采矿工程测量，如:井口位置、十字中线点和工业广场建筑物的标定，井筒掘砌和提升设备安装时的测量，建立地表移动和建(构)筑物变形观测站，工业广场平面图的测绘，井下基本控制导线的施测以及井口之间井巷贯通。

22. 所有这些采矿工程测量都必须依据建立在井口附近的平面控制点和高程控制点来进行。在矿山工程测量中称这类控制点为近井点和井口高程基点。近井点和井口高程基点是矿山测量的基准点。

23. 矿区近井点布设要求 • 近井点可在矿区三、四等三角网、测边网或边角网的基础上，用插网、插点、敷设经纬仪导线(钢尺量距或光电测距)或GPS定位等方法测设。 • 近井点的精度，对于测设它的起算点来说，其点位中误差不得超过7cm，后视边方位角中误差不得超过±10″。近井网的布设方案可参照矿区平面控制网的布设规格和精度要求来测设。

26. 井口高程基点的高程精度应满足两相邻井口间进行主要巷道贯通的要求。由于两井口间进行主要巷道贯通时，在高程上的允许偏差mz允=±0.2m，则其中误差±0.1m，一般要求两井口水准基点相对的高程中误差引起贯通点K在Z轴方向的偏差中误差应不超过 ±mZ/3=±0.03m。

27. 所以井口高程基点的高程测量，应按四等水准测量的精度要求测设。在丘陵和山区难以布设水准路线时，可用三角高程测量方法测定，但应使高程中误差不超过±3cm，对于不涉及两井间贯通问题的高程基点的高程精度不受此限。所以井口高程基点的高程测量，应按四等水准测量的精度要求测设。在丘陵和山区难以布设水准路线时，可用三角高程测量方法测定，但应使高程中误差不超过±3cm，对于不涉及两井间贯通问题的高程基点的高程精度不受此限。

29. 近井点和井口水准基点是矿山测量的基准点。在建立近井点和井口水准基点时，应满足下列要求：近井点和井口水准基点是矿山测量的基准点。在建立近井点和井口水准基点时，应满足下列要求： (1) 尽可能埋设在便于观测、保存和不受开采影响的地点。当近井点必须设于井口 附近工业厂房顶上时，应保证观测时不受机械震动影响和便于向井口敷设导线； (2) 每个井口附近应设置一个近井点和两个水准基点； (3) 近井点至井口的连测导线边数应不超过三个； 

30. (4) 多井口矿井的近井点应统一合理布置，尽可能使相邻井口的近井点构成三角网中的一个边，或力求间隔的边数最少； (5) 近井点和井口水准基点标石的埋设深度，在无冻土地区应不小于0.6m，在冻土地区盘石顶面与冻结线之间的高度应不小于0.3m； (6) 为使近井点和井口水准基点免受损坏，在点的周围宜设置保护桩和栅栏或刺网。在标石上方宜堆放高度不小于0.5m的碎石。

34. 第四节 立井几何定向 一、概述 在立井中悬挂钢丝垂线由地面向井下传递平面坐标和方向的测量工作称为立井几何定向。几何定向分一井定向和两井定向。 立井几何定向方法: 可把立井几何定向工作分为两部分：由地面向定向水平投点(简称投点)；在地面和定向水平上与垂球线连接(简称连接) 。

36. 二、一井定向方法 在一个井筒中挂两根钢丝，将α,x,y传到井下 方法：连接三角形法，四边形法，瞄直法 (一) 投点 在井筒内挂两根垂球线。 稳定:水桶内，静止不变，井深小，摆幅小 单重 投点 摆动:井深，风大，摆幅大，自由摆动 多重

37. 投点误差：风流、滴水等影响，钢丝地面井下投影不重合，线量偏差投点误差：风流、滴水等影响，钢丝地面井下投影不重合，线量偏差 投向误差：由投点误差所引起的垂球线连线的方向误差 c B A b a b a θ B A c a θ c B A e b

38. 与e成正比 与c成反比 Θ=eρ/c e=1mm,c=3m时, Θ=eρ/c=±68.8″ 规程规定，两井两次独立定向之差小于2′,则 一次定向中误差不大小±42″,投向误差小于±30″ 当c=2,3,4m时，e= Θ c/ρ=0.3,0.45,0.6mm 减小投点误差措施： 1)增大c 2)减少马头门处风流 3)小直径，高强度纲丝,加大锤重，浸入液体中 4)减小滴水影响，挡水，桶盖

39. 1.单重稳定投点 单重稳定投点是假定垂球线在井筒内处于铅垂位置而静止不动。当井筒不深、滴水不大、井筒内气流缓慢、垂球线摆动很小、其摆幅一般不超过0.4mm时被采用。 缠绕钢丝的手摇绞车固定在出车平台上，钢丝通过安装在井架横梁上的导向滑轮、自定点板的缺口挂下，定点板固定在一专用的木架上，用以稳住垂线悬挂点的平面位置，使其不受井架震动的影响。在钢丝下端挂上垂球，并将它放在盛有稳定液的水桶中。

41. 投点所需主要设备的要求如下：  (1) 垂球：以对称砝码式的垂球为好，每个圆盘重量最好为10kg或20kg。当井深小于100m时，采用30~50 kg的垂球，当超过100m时，则宜采用50~100kg的垂 球； (2) 钢丝：应采用直径为0.5~2mm的高强度的优质碳素弹簧钢丝。钢丝上悬挂的重锤 重量应为钢丝极限强度的60%~70%； (3) 手摇绞车：绞车各部件的强度应能承受三倍投点时的荷重，绞车应设有双闸； (4) 导向滑轮：直径不得小于150 mm，轮缘做成锐角形的绳槽以防止钢丝脱落，最 好采用滚珠轴承； (5) 定点板：用铁片制成，定向时也可不用定点板； (6) 小垂球：在提放钢丝时用，其形状成圆柱形或普通垂球之形状均可； (7) 大水桶：用以稳定垂球线，一般可采用废汽油桶，水桶上应加盖。

45. 2.钢丝下放及自由悬挂的检查 下放方法:缓慢下放，稳定，闸，挂大锤球，伸长量 自由悬挂检查: 信号圈法 比距法 直接检查

46. 3.单重摆动投点 观测重球线摆动，找出其静止位置，然后固定，连接观测。 二根标尺,经纬仪 定点盘 大头针，小钉等

50. (二) 连接 由于不能在垂球线A、B点安设仪器，故选定井上下的连接点C与C′，从而在井上下形成了以AB为公用边的△ABC和△ABC′，一般把这样的三角形称为连接三角形。从下图井上下连接三角形的平面投影可看出，当已知D点坐标及DE边的方位角和地面三角形各内角及边长时，便可按导线测量计算法，算出A、B在地面坐标系统中的坐标及其连线方位角。同样，已知A、B的坐标及其连线的方位角和井下三角形各要素时，再测定连接角δ′，就能计算出井下导线起始边D′E的方位角及D′点的坐标。