整理赵家梁煤矿主斜井贯通测量设计按照书上的公式.docx
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整理赵家梁煤矿主斜井贯通测量设计按照书上的公式
赵家梁煤矿主斜井贯通测量设计报告
一、概述
赵家梁煤矿位于陕西省神木县乌兰木伦河东岸，车岔沟南侧，行政区划隶属陕西省神木县孙家岔镇管辖。
包（头）——神（木）二级公路从乌兰木伦河西岸通过，与赵家梁煤矿一河之隔，煤矿北距神木县孙家岔镇7.5km，神府矿区中心区大柳塔镇27km，内蒙东胜市112km；南距神木县神木县城35km，榆林市145km；东距府谷县城82km，过黄河可达晋北各地。
神（木）——朔（州）铁路沿乌兰木伦河东岸从煤矿边缘穿过，煤矿距黄羊城和燕家塔煤炭集装站分别为20km、5km。
目前，赵家梁煤矿煤层系统已建成投产；煤层生产系统（以下简称赵家梁矿）于2007开始筹建，是在赵家梁煤矿已有小井的基础上改建的，矿主要的井巷工程有主斜井（新建）、副斜井（由原副斜井改造）、管道斜井（利用原主斜井）和回风立井（利用原回风立井），井巷主要情况如下（详见附图1：
“井主要巷道布置图”）：
1、新建主斜井
该井筒为新建井筒，井筒设计倾角13.5°，斜长124m，其余为平巷；井筒净宽4000mm，净断面积14.2m2，井筒采用混凝土砌碹支护，掘进断面积为17.9m2。
设计该井筒作为主井，井筒内铺设钢绳芯带式输送机，承担5-2煤层生产系统原煤提升任务，并兼作进风及安全出口。
2、副斜井
该井筒原为赵家梁煤矿已有小煤矿的副斜井，井筒倾角2～5.5°，斜长264m，其余为平巷，长约1920m。
设计该井筒改造后仍作为副斜井，井筒底板铺设300mm厚混凝土，以便于无轨胶轮车运行。
该井筒主要用于辅助运输和进风，兼作安全出口。
3、管道斜井
该井筒原为赵家梁煤矿已有小煤矿的主斜井，井筒倾角4°，斜长209m，其余为平巷，长约1300m。
现作为管道斜井。
4、回风立井
该井筒原为赵家梁煤矿已有小井的回风井，井筒直径3.0m，净断面积7.06m2，井筒垂深34m，地下部分为平巷，长约2400m。
采用混凝土支护。
为了满足矿井安全生产需要，设计从地面开拓主斜井，与井下已经成巷的副斜井、管道斜井和风井单向贯通。
原有井下导线长度近3km，由于受测量技术和巷道形状限制，其精度不能满足贯通测量要求，加上地面近井点已基本破坏，无法保证各井间的顺利贯通，须重新进行井上下控制测量。
根据赵家梁煤矿二期筹建处的任务通知，现进行“赵家梁矿主斜井贯通测量设计”工作。
任务要求的设计内容包括地面控制测量方案、贯通测量误差预计和贯通测量工程预算三部分，于2008年3月向筹建处提交设计报告。
主斜井井口设计坐标为X=4328495.692m，Y=37447415.756m，高程为1020.269m。
设计为倾斜巷道，起始坡度由为13°28′24″，然后变坡为3‰。
主斜井设计倾斜长度为124m，其余为平巷，包含一个竖曲线和一个转折点（平曲线），井巷设计平面位置详见附图1：
“井主要巷道布置图”
按《煤矿测量规程》和上级部门要求，确定贯通在水平方向的容许偏差为0.3m、竖直方向的容许偏差为0.2m。
本设计采用的已知资料包括:
（1）赵家梁煤矿控制网高斯平面坐标与高程成果表。
坐标系采用1954北京坐标系，高程基准为1956年黄海高程基准。
（2）1：
5000井上下对照图
（3）井下现有平面控制导线布设图
（4）赵家梁矿主斜井设计图
本次贯通测量设计的依据为:
（1）《煤矿测量规程》.中华人民共和国能源部．煤炭工业出版社（1989）
（2）《工程测量规范》.国家标准．中国计划出版社（GB50026---2007）
（3）《煤矿测量手册》.煤炭工业出版社（1990）
二、地面控制测量设计
1、井上平面控制
由于四条主要巷道均处于同一煤层，相互平行，且其中三条为已有巷道，因此贯通难度较低。
根据主斜井、副斜井、管道斜井和回风立井四个井口附近的具体条件并兼顾今后测量工作的需要，利用矿区附近原有已知点，然后在主、副井附近共布设五个近井点，并与矿区附近的三个已知控制点共同构网联测，采用一级（5″）级导线测量方案。
（1）已知点资料
根据委托单位提供的“矿区控制点成果资料”，选取距测区1km以内的三个高等级控制点“铁路边”、“电石厂”及“赵家梁”作为测量起算点。
其54北京坐标及56黄海高程如表1。
表1已知控制点坐标和高程数据
点名
X（m）
Y（m）
h（m）
铁路边
4328453.684
37447259.767
1018.533
电石厂
4328413.786
37447628.335
1080.101
赵家梁
4328397.564
37447513.261
1075.319
（2）近井点布设
所有近井点均位于井口外，将其直接作为三等导线点，其点布设在近期不易受采动影响的稳定位置，要求最小基线长度不低于200m。
应保证相邻两点之间相互通视，并尽可能使同组近井点之间都通视，但实际上难以做到。
对于可能受采动影响的点，可在生产过程中用全站仪在稳定地点加密若干个控制点。
设计在三个井口共设置6个近井点，其编号与布设位置见附图2。
（3）一级导线的精度设计
为了贯通测量成果的可靠性，根据上级单位的要求，在各近井点之间布设一级导线，地面导线按《煤矿测量规程》和《工程测量规范》中一级光电测距导线的要求施测，其技术要求如表2所示。
在导线平差时，先检查已知点控制点之间的测量方位角与其导线测量的方位角之差，以及导线相对闭合差是否都满足表3的要求。
若在限差范围内，说明导线精度及近井点的精度均满足测量要求。
按附合导线对实测导线进行严密平差。
若平差结果超出表3的要求，须重新进行导线复测和，直到满足规范要求。
表2地面施测导线的主要技术指标
导线类别
测角中误差
仪器等级
测回数
方位角最大闭合差
一级（5″级）
5″
2″级
4
±10
一测回中2C互差
各测回间
互差
平均边长（m）
测距中误差差
导线相对闭合差
13″
9″
500m
15mm
1/15000
2、近井点高程联测
由于三角高程测量的精度较低，且在此次工程中，在高程上为重要方向，高程误差对于贯通结果的影响较大，因此三角高程测量结果不能作为近井点的高程数据。
考虑到近井点高程的绝对精度对于贯通测量没有影响，故设计按四等水准测量要求先检测上述三个控制点，当实测高差不符值在2倍允许限差以内时，取其中任一点的高程作为基准高程，再按四等水准测量要求对6个近井点进行高程联测（前面的高程检测数据可作为联测的一部分）。
四等水准测量技术要求如表3。
表3四等水准测量技术要求
等级
仪器级别
视线长度（m）
前后视距差（m）
四等
DS3
100
5
黑红面读数差（mm）
黑红面高差之差（mm）
每公里高差中误
差（mm）
环路或附合线路
长度（km）
3
5
±10
15
水准标尺
观测次数
往返互差或闭合差（mm）
平地（L：
公里）
山地（n：
测站数）
木质双面
往返各一次
±20
±6
由于本次贯通在高程上为重要方向，精度要求较高。
因此，主斜井和副斜井之间的高程联测应独立复测一次，取两次测量均值作为高程结果。
三井下控制测量设计
1、井下平面控制
（1）导线布设方案
由于主斜井和副斜井巷道相对较直且测量条件相对较好，在指导巷道贯通的同时，为便于建立完善井下坐标系统，利于今后测量工作，节省生产成本，因此沿主斜井和副斜井巷道顶板布设井下控制导线。
导线点应选择在稳定位置，尽可能加大导线边长度，也可利用现有的井下导线点。
由于主斜井是从地面单向掘进与现有井巷平面贯通，中间有许多条联络巷需实现贯通。
因此现预计贯通点K为两个巷道最远的联络巷（煤西翼大巷联络巷）处（见附图2），如在此处可以满足贯通要求，则可实现全部的贯通。
根据《规程》要求结合副斜井的具体条件，确定本次贯通测量副斜井一侧的井下控制导线平面位置（见附图2）。
由于受巷道形状及巷道变坡点限制，部分导线边长约100m，平均边长150m左右，导线点数为17个。
实际布点时可根据井下顶板情况作适当调整，不稳定地段可设置成临时点，稳定地段设置永久导线点。
上述调整不会影响导线测量精度和贯通误差预计。
主斜井的井下控制导线随施工掘进而延伸，每隔150m左右设置永久导线点，在变坡点和转折点处设点。
共布设永久导线点16个。
其平面位置见附图2。
（2）导线测量技术要求
井下控制采用全站仪导线形式，按《煤矿测量规程》中井下平面控制测量基本控制中的7″级导线要求施测。
采用2″级全站仪每次独立观测每测站两个测回，边长采用光电测距法，每边往返观测两测回。
为保证贯通测量的可靠度，提高井下控制导线的测量精度，井下控制导线须进行一次独立复测，当两次测量的成果符合精度要求时，取其平均值作为最终观测成果，若两次观测的互差超过限差要求时，则应重新独立观测。
根据《煤矿测量规程》确定井下导线测量的主要技术要求如表4。
表4井下控制导线的主要技术指标
导线类别
仪器等级
观测方法
测回数（按导线边长分）
15m以下
15m以上
7″
2″级
测回法
3
2
同一测回中半测回互差
两测回间
互差
一般边长（m）
复测支导线全长相对闭合差
复测支导线坐标方位角闭合差（″）
20″
12″
60～200m
1/6000
14
在边长测量中，测定气压读至100Pa，气温读至1ºC。
每条边长往返2测回。
其限差为：
一测回读数较差不大于10mm，往返观测同一边长时，化算为水平距离（经气象和倾斜改正）后的互差，不得大于1/6000。
对于曲线巷道中边长小于30m的导线点及不稳定地段的临时导线点，可采用“三架法”观测，以减少对中误差和提高观测速度。
用全站仪测定的边长观测值应加入温度和气压改正，以保证观测成果的精度。
（3）边长的归化改正
由于测区平均高程超过1000米，按《工程测量规范》要求，实测边在经过温度和气象改正后，还应根据测距边的平均高程及平均横坐标进行高程归化改正及高斯投影改正，改正方法如下：
式中D′---测距边在高斯投影面上的长度。
D----测距边实测长度
---测距边两端点横坐标的平均值。
--地球曲率半径
--测距边两端点的高程平均值
（4）井下加测陀螺定向边
由于主、副斜井导线长度均超过2km，巷道环境复杂，施测条件较差，单纯采用复测支导线难以满足贯通测量的精度要求。
为建立完善井下坐标系统，兼顾今后测量工作，依据《煤矿测量规程》及筹建处单位要求，确定在主、副斜井中部导线边“主14——主15”及导线边“副15——副16”上加测两条陀螺定向边。
将陀螺边视为坚强边，则支导线变为方向附合导线，以提高导线终点的测量精度。
根据上级领导要求，经联系确定，委托西安科技大学测绘工程学院为此次贯通测定陀螺定向边，采用WILDGAK-1型陀螺经纬仪进行施测。
陀螺定向一次测量陀螺方位角的中误差为15″。
采用井外的近井点基线边（如铁路边—J1）作为测定仪器常数的地面已知边，其方位角误差要求小于10″。
井下定向边长度不小于100m，采用“地面2测回—井下2测回—地面2测回”的作业模式，用跟踪逆转点法观测。
陀螺定向独立进行两次，取其平均值作为定向边的方位角结果，方位角均值中误差为10″。
陀螺定向的技术指标如表5。
表5陀螺定向的技术指标
陀螺经纬仪精度等级
逆转点法
同一边测回间陀螺方位角的互差
两次独立定向的均值中误差
相邻摆动中值的互差
间隔摆动中值的互差
15″
20″
30″
40″
10″
2、井下高程控制
（1）井下水准测量
井下控制导线位于水平巷道的部分采用往返水准测量方法进行高程控制测量，相邻点高差采用两次变仪器高观测，其互差不大于5mm
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