上徐煤矿四2巷道贯通测量技术设计本科毕设论文.docx
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上徐煤矿四2巷道贯通测量技术设计本科毕设论文
目录
摘要……………………………………………………………………………………1
ABSTRACT……………………………………………………………………………2
前言……………………………………………………………………………………3
1矿区概况……………………………………………………………………………4
1.1位置、交通及自然地理概况………………………………………4
1.2矿山企业概况……………………………………………6
1.3矿区地质特征……………………………………………6
1.3.1地层………………………………………………………………6
1.3.2井田构造…………………………………………………………7
2矿山测量技术及贯通工程概况………………………………7
2.1矿山测量技术……………………………………………7
2.2贯通工程概况……………………………………………………………7
2.3贯通测量工作的主要任务…………………………………………9
3矿区地面控制测量……………………………………………………………10
3.1坐标系统的选择………………………………………………………10
3.2矿区地面平面控制测量……………………………………………10
3.3矿区地面水准测量……………………………………………………10
4矿井联系测量……………………………………………………………………11
4.1定向测量…………………………………………………………………11
4.2导入高程测量…………………………………………………………11
5矿井井下控制测量……………………………………………………………12
5.1井下平面测量…………………………………………………………12
5.2井下水准测量…………………………………………………………13
6贯通测量方案设计与精度分析………………………………………13
6.1平面测量方案设计……………………………………13
6.1.1矿近井点的布设方案设计…………………………14
6.1.2定向测量方案的设计………………………………14
6.1.3井下基本控制导线设计……………………………15
6.2高程测量设计…………………………………………15
6.2.1井口水准基点的高程测量设计……………………15
6.2.2导入高程方案设计………………………………16
6.2.3井下高程测量方案设计……………………………16
7贯通测量的误差预计………………………………………16
7.1各种误差预计参数的确定……………………………17
7.2贯通相遇点K在水平重要方向上的误差预计………18
7.3贯通相遇点K在高程方向上的误差预计……………19
8巷道贯通测量中应注意的一些问题及总结………………20
8.1巷道贯通测量中应注意的一些问题…………………20
8.2总结……………………………………………………21
致谢……………………………………………………………………………………22
参考文献………………………………………………………………………………23
附录
上徐煤矿四2巷道贯通测量技术设计
摘要
本文是上徐煤矿四2巷道测量的技术设计，介绍了矿区的基本概况及需要贯通的巷道的基本情况，而后设计了地面控制测量，联系测量，及井下的控制测量，包括平面测量和高程测量；设计了运用GPS测量地面，陀螺经纬仪定向，15"经纬仪测量井下，地面四等水准测量，光电测距仪导入高程，井下测距仪和经纬仪测高，并进行了精度分析，然后进行了误差分析；最后对贯通测量中的一些细节问题进行了提示并进行了总结。
关键词矿区概况，控制测量，联系测量，误差分析
SHANGXUCOALMINEROADWAY
THYOUGHFOUR2ONMEASUREMENTTECHNOLOGYDESIGNMENT
ABSTRACT
Thisarticleisonthefour2Shangxucoalmineroadwaymeasuringtechnologydesign,itintroducesthebasicsituationoftheminingarea,andneedstobewellversedinthebasicconditionoftheroadway,andthendesignsthegroundcontrolsurvey,contactmeasurement,andcontrolthedownholemeasurements,includingtheplaneandelevationmeasurement.DesignedusingGPSground,gyrotheodoliteorientation,15"theodolitemeasuringdownhole,thefourthleveling,photoelectricrangefinderimportelevation,rangefinderandundergroundtheodoliteheightmeasurement,andhascarriedontheprecisionanalysis,andthenanalyzedtheerror.Finallyithascarriedontheprompttopiercesurveysomeofthedetailsandsummarized.
KEYWORDSminingarea,controlsurvey,contactmeasurement,theerroranalysis
前言
贯通测量，尤其是大型巷道的贯通测量是巷道建设的一项重要工作，贯通工程质量的好坏，直接关系到整个巷道的建设和投入使用，为了加快巷道的建设速度、缩短工期、保证正常的贯通和投入使用，经常采用多井口或多头掘进，这样就会出现两井间或多＃间的长距离巷道贯通测量，所以巷道两头同时施工就成为了巷道贯通测量必不可少的一项工作。
近50年来，随着电子技术、计算机技术、光机技术和通讯技术的发展，测绘仪器制造业得到了快速的进展，其高科技产品代表之一就是电子全站仪。
全站仪是当前比较流行，也比较实用的测绘仪器。
应用全站仪与传统的科技手段和地质勘探技术理论相结合，在线路勘探、设计、建设和运营的各个阶段，对隧道测区地面和地下的空间、地质环境信息进行采集、存储、处理、显示、利用，将极大地提高建设的效率，降低成本，减少人力物力，使隧道贯通更加有效地进行。
国际上测量仪器正向着多功能、小型化、数字化和全自动化方向发展。
目前国内外巷道贯通理论比较成熟，巷道贯通必须遵循以下原则：
1.在确定测量方案和方法时，应保证巷道贯通所必须的精度，过高和过低的精度要求都是不可取的。
2.对完成的测量和计算工作均要客观得检查，如：
进行不少于两次独立测量及复测；计算由两人分别进行或采取不同的方法，不同的计算工具等。
在此，我做了平顶山上徐煤矿四2巷道的贯通测量技术设计，期望巷道顺利贯通，缩短建设周期，保证正常的投入使用。
1矿区概况
1.1位置、交通及自然地理概况
上徐煤矿隶属卫东区东高皇乡上徐村，位于东高皇乡上徐村西北500米处。
地理坐标为东经113°21′14.1″～113°22′08.4″北纬33°46′04.6″～33°46′23″。
距平郏公路200m,其间有公路通往该矿，交通十分便利。
（详见交通位置图1-1）
图1-1：
上徐煤矿交通图
上徐煤矿采矿许可证批准井田范围由以下11个拐点连线组成。
井田范围坐标如下表1-1：
表1-1：
井田范围坐标
点号
X
Y
1
3738702
38440220
2
3738558
38440150
3
3738378
38440542
4
3738200
38440682
5
3738185
38441120
6
3738168
38441546
7
3738662
38440974
8
3738740
38440598
9
3738624
38440565
10
3738527
38440356
11
3738602
38440256
井田走向宽平均0.3km，倾向长1.2km，面积0.3843km2。
限采四2煤，开采深度+5米至-124米，有效期自2004年3月至2012年2月。
四邻矿山：
本井田位于平煤集团公司十矿浅部，四周均为平煤集团十矿。
地形地貌：
本区属山前丘陵地带地貌单元，地势较平坦，井田内地面标高在+102.0～+134.0m之间，相对高差34.0m左右，无村庄、河流及重要建筑物，季节性冲沟发育，泄水条件较好。
气象：
矿区内属暖温带大陆性季风气候区，春夏秋冬四季分明。
全年均气温14.9℃左右，最高气温42.3℃，最低气温-14.9℃。
全年霜冻期一般为当年10月至次年3月。
年平均降雨量747.4mm，最大降雨量1383.6mm，最小降雨量550mm，属半干旱区。
降雨多集中在每年6～9月，占年降雨总量的70%。
年降雪11天，最大积雪厚度仅22mm，年均风速2.9m/s，最大风速24m/s。
全年无霜期232天，年均日照2093.5小时。
经济：
工作区属平顶山市郊、工业发达、劳动力紧张、煤矿工人多从外地迁来，水和电的供应基本正常，可满足矿山需求。
当地煤炭资源丰富，工业主要以煤炭生产、洗煤、炼焦和发电为主，近年来纺织、化工、建材等相继发展起来，平煤集团、姚孟集团、神马集团等大型企业在国内都有一定的地位。
当地农作物主要有小麦、玉米、红薯等，经济作物为花生、芝麻和大豆等。
1.2矿山企业概况
平顶山市卫东上徐煤矿是卫东区东高皇乡上徐村开办的一座设计生产能力为9万吨/年的集体煤矿，位置位于该村北约500米处，面积0.3843km2。
开采深度+5～-124米标高。
该矿始建于1984年4月，1985年12月建成投产，原设计生产能力3万吨/年，1996年经河南省地质矿产厅批准取得了新采矿许可证，证号为豫采证集煤字﹝1996﹞第100号，开采戊9-10（四2）煤层。
2000年1月该矿戊组煤层进行了扩边增储，2001年12月又通过了省、市、县、乡四级政府的验收并换发了采矿许可证，证号为4100000140751。
2004年3月由河南省国土资源厅换了新采矿许可证，证号为：
4100000430289，面积0.3843km2。
限采四2煤，开采深度+5米至-124米，有效期自2004年3月至2012年2月。
该井田四2煤层赋存较稳定，井巷揭露充分，储量划分基本按（121b）划分块段，煤层厚度在3.03～5.47米。
2001年9月平顶山市矿产资源开发服务部提交了《河南省平顶山市卫东上徐煤矿储量报告》，并经河南省国土资源厅以豫储认证字（2001）363号评审认定证书，认定该矿总资源储量为264.16万吨。
其中保有资源储量121.04万吨。
1.3矿区地质特征
1.3.1地层
该矿区地层全部被第四系覆盖，根据矿山井巷揭露和邻区煤矿地质资料，矿区地层自下而上依次为上寒武统、石炭系和二叠系。
1.3.2井田构造
平顶山煤田位于华北古板块南缘，属华北板块内崤熊构造区，郏（县）～平（顶山）断陷平顶山凸起。
本井田位于李口向斜西南翼，整体为一向北西方向倾斜的单斜构造，地层走向与矿区一致，走向近南北，倾向270°，倾角4°～7°。
地层产状沿走向、倾向变化不大。
东部边缘有一走向145°的正断层通过，落差1米该断层处于采空区内，对现采区影响不大。
根据钻孔资料，本区基岩露头与钻孔岩芯中无发现岩浆岩。
2矿山测量技术及贯通工程概况
2.1矿山测量技术
矿山测量的任务是：
研究矿山勘探与开发建设过程中各个阶段进行矿区控制测量、矿区地形测绘、矿山施工放样、矿井定向、巷道贯通测量、巷道施工测量、岩层与地表移动变形测量、矿山生产安全监测和矿区生态环境监测与治理时的理论与技术；是测绘学在矿产资源勘探、矿井建设、矿井生产与环境恢复全过程中的直接应用；是地质、采矿、测绘、环境、地理及信息科学等的交叉；是一门工程性和实践性极强的边沿学科。
今天，随着微电子技术、计算机技术、通信网络技术及软件技术的综合发展，传统的矿山测量方法技术被以遥感、GPS和地理信息系统等新的测绘技术所代替，以“3S”技术为核心的数字矿山已提到矿山科技发展的日程。
现代矿山测量的任务不仅包括矿山测量及制图，还包括矿区可持续发展研究、资源与环境规划、矿山安全生产监测、数字化与可视化决策支持等。
通过对矿区空间、资源和环境信息进行采集、存储、处理、表达、显示和利用，为合理有效地开发和保护矿山资源、矿区的可持续发展奠定基础。
2.2贯通工程概况
为了解决上徐煤矿深部煤层的开采，改善通风条件，为加快高程进度，采取两井同时以全断面相向掘进的施工方法。
井田走向宽平均0.3km，倾向长1.2km，面积0.3843km2。
限采四2煤，开采深度+5米至-124米。
可用数据分析：
需要用到的是8号点与9号点，其坐标如下表2-1
表2-18号与9号点坐标
8
3738740
38440598
9
3738624
38440565
经实际勘察，两点保存完好，可以使用。
该贯通工程测量的设计依据有：
《全球定位系统GPS测量规范》
《国家水准测量规范》
《煤矿测量规程》
《煤炭测量规程》
《煤矿安全规程》等。
其中需要贯通的四2巷道如下图2-1所示：
图2-1：
需要贯通的巷道设计图
其中井上下对照图2-2如下：
图2-2：
需要贯通的巷道井上下对照图
2.3本次贯通测量工作的主要任务
（1）根据贯通巷道的种类和允许偏差，选择合理的测量方案和测量方法，并要进行贯通测量误差预计。
（2）根据选定的测量方案和测量方法进行各项测量工作的施测和计算，以求得贯通导线最终点的坐标和高程，其中各种测量和计算都必须有可靠的检核。
（3）对贯通导线施测成果及定向精度进行必要的分析，并与误差估算时所采用的有关参数进行比较，若实测精度低于设计的要求，则应重测。
（4）根据求得的有关数据，计算贯通巷道的标定几何要素，并实地标定贯通巷道的中线和腰线。
（5）根据掘进工作的需要，及时延长巷道的中线和腰线。
定期进行检查测量和填图，并根据测量结果及时调整中线和腰线。
（6）巷道贯通后，应立即测量贯通实际偏差值，并将两边的导线连接起来，计算各项闭合差，还应对最后一段巷道的中腰线进行调整。
（7）重要贯通工程完成后，应对测量工作进行精度分析，作出技术总
3矿区地面控制测量
3.1坐标系统的选择
坐标系统的选择包括平面坐标系统和高程基准的选择，在不同的测区根据情况可以选择不同的坐标系统，以满足测绘生产任务的需要，如本测绘任务中，可以采取平面坐标系统选用1954北京坐标系，高程系统选用1985国家高程基准。
3.2矿区地面平面控制测量
（1）近井点是矿山测量的基准点，在建立GPS网近井点时应满足下列要求：
近井点应埋设在视野开阔处；点周围视场内不应有地面倾角大于15度的成片障碍物，以免阻挡来自卫星的信
同时应避开高压输电线等设施，其最近不得小于200米。
布设GPS平面控制网：
鉴于GPS测量具有精度高、施测简便、价位不断走低、正在得到普及的特点，本设计采用GPS网建立E级地面平面控制，与矿区原有控制点进行联测。
按照《全球定位系统GPS测量规范》中的E级GPS网点的要求测设两井的近井点。
（2）为了确保该项工程的顺利实施决定采用GPS网建立地面独立平面控制网。
采用静态定位方法，静态定位能够通过大量的重复观测来提高定位精度，GPS测量必须按《GPS测量规范》进行（见表3-1）。
在《规范》中E级相当于常规测量的国家四等测量。
在已知点架设仪器分别测定两个近井点，这样在地面建立起的平面控制系统，可以最大限度的消除地面控制测量误差对贯通相遇点K的影响。
表3-1GPS测量技术标准
等级
水平均边/km
仪器
图形强度
观测时段个数
时段长/min
高度角
精度指标/mm
E
10-5
双频
10
2
60
15
1020
3.3矿区地面水准测量
（1）建立井口水准点
需要埋设两个水准基点，并通过这两个水准基点进行布设四等水准符合路线。
（2）高程控制测量时应按《国家水准测量规范》有关地面四等水准测量规定执行。
采用N3水准仪测定井口高程基点的高程，四等水准测量独立进行两次取平均值。
（3）内业计算：
需计算符合水准路线闭合差，其限差
应满足如下要求:
4矿井联系测量
联系测量：
通过平硐、斜井以及立井将地面的平面坐标系统及高程系统传递到地下，使地面与地下建立统一的坐标系统，该项工作称为联系测量。
联系测量工作的必要性在于：
（1）保证地下工程按照设计图纸正确施工，确保巷道的贯通。
（2）确定地下工程与地面建筑物、铁路、河流等之间的相对位置关系，保证采矿工程安全生产，同时及早采取预防措施，使地面建筑物、铁路等免遭重大破坏。
另外，由于定向所用立井不是太深，故可以不考虑投影变形。
4.1定向测量
为了提高定向的精度采用悬挂钢丝的方法向井下传递平面坐标。
地面用
经纬仪测角,井下用
经纬仪测
用陀螺定向方法传递方向,采用GAK-1陀螺经纬仪字两风井分别进行陀螺定向,定向时采用逆转点法观测,作业方法和限差要求按《规程》有关规定执行。
每井筒独立进行三次取平均
4.2导入高程测量
在地面井口附近设一点即近井水准基点A，其高程为
在井底车场设一点B,其高程待求。
在地面与井下安置水准仪,并在A、B两点所立的水准尺上读取读数a和b。
设地面和井下两水准仪视线之间的距离l，则A、B两点的高差h按下式求出：
h=l-a+b=l+（b-a）
计算出h，就能计算出B点在统一坐标系统中的高程为：
内业计算
两次测量互差应小于
平均值，每次三测回，独立施测两次。
5矿井井下控制测量
与地面控制测量相比，地下工程中的地下导线测量具有以下特点：
①由于受巷道的限制，其形状通常形成延伸状。
地下导线不能一次布设完成，而是随着巷道的开挖而逐渐向前延伸。
②导线点有时设于巷道顶板，需采用点下对中。
③巷道的开挖，应先敷设边长较短、精度较低的施工导线，指示巷道的掘进，而后敷设高等级导线对低等级导线进行检查校正。
④地下工作环境较差，对导线测量干扰较大。
5.1井下平面测量
（1）导线点的设置
应设置为永久导线点。
选择点位置时应注意：
①两相邻点间要通视良好，且尽量使两点间距大点；
②为了避免被运输车干扰，所以尽可能把点设在远离运输轨道一侧；
③这些点应选在巷道稳定、安全、便于安置仪器进行观测的地方，应避开淋水，落石和其它一些不安全因
选点工作应由3人完成，在保证邻点通视的前提下，同时选出后视、测站和前视3个点，并要将后视点和中间点固定，而前视点需要等待3人继续往前选点时再最后确定。
（2）外业观测
井下导线边分别从两风井底起始边开始按《规程》有关井下15"导线的规定施测。
采用
经纬仪测回法测倾角和水平角，测距采用三架法。
导线独立施测两次，采用测回法测角。
采用挂棱镜法并采取挡风措施，测水平角时瞄准悬挂棱镜的线绳，测量竖直角及距离时瞄准悬挂棱镜的中心。
导线点全部设在顶板上，尽量加大边长，并每隔一定距离设立永久点。
测距时测定气压读至100Pa，气温读至1℃，每条边的测回数不少于两个。
在井下使用经纬仪，应严格遵守《煤矿安全规程》的有关规定。
（3）内业计算
测量2次，其中角度闭合差如下：
和
5.2井下水准测量
（1）建立井下水准点
每间隔400m设置一组水准点，每组2个间距30m。
（2）外业观测
井下的平巷应采用几何水准测量，斜巷三角高程测量，按《规程》有关规定执行。
几何水准测量采用
水准仪两次仪器高方法进行测量。
为了减少通过斜巷传递高程误差在斜巷中采用光电测距和经纬仪高程法进行测量，以上均需要取两次平均
（3）内业计算
两次测量高差闭合差应小于15mm
，并取两次的平均值。
6贯通测量方案设计与精度分析
6.1平面测量方案设计
平面贯通测量的允许误差是
0.5m，那么中误差就应该是
0.25m。
平面贯通测量的误差主要有进井点误差、定向误差和井下导线误差。
6.1.1矿近井点的布设方案设计
近井点需要埋设在便于观测和保存，并且不受开采影响，便于向井口布设连接导线的地点。
我的设计是用GPS网布设近井点。
为了确保GPS网观测效果具有可靠性，能迅速准确的发现观测成果中的粗差，因此需要让GPS网中的独立边构成一定的几何图形。
考虑到时间、人力、经费和接收机的类型等，并为了保证GPS网的精度，所以设计以A、B两点为基础，采用边连式的图
经分析GPS网精度在允许误差范围之内，故可以使用。
6.1.2定向测量方案的设计
设计采用陀螺定向的方案，采用GAK-1型号的陀螺经纬仪。
其中陀螺定向联系测量需要以下几个步骤：
（1）经过立井由地面向定向水平投点；
（2）井上、下与垂球线连接测量；
（3）井下控制导线起始边的陀螺定向。
如下图6-1所示：
图6-1立井用陀螺定向时联系测量平面图
①投点
由于井筒比较深，会有淋水并且有较大的尘雾，为了保证测量的精度，因此设计用钢丝投点发。
为了减少井筒占用量及占用时间，设计垂球线在管子间，并要采用单重稳定投点
②连接
地面连接：
安置仪器并与垂球线连接，两边和测角的精度要求按《煤矿测量规程》中的要求执
井下连接：
从陀螺边起布设15"级导线。
在1点架设仪器并和垂球线的稳定位置联测，精度要按15"导线执行。
井上下连接导线要和垂球线的连接过程都要独立的进行两次或三次，这个的相对最大闭合差对地面二级导线应不大于1/10000。
③定向
要在标定的起始边上进行陀螺定向，并求出这条边的坐标方位角
。
设计用逆转点法，定向过程可在投点之前进行，也可在连接后进行定
6.1.3井下基本控制导线设计
井下基本控制导线如下图6-2，设计采用15"经纬仪进行控制测量。
图6-2井下基本控制导线
6.2高程测量设计
6.2.1井口水准基点的高程测量设计
根据《规程》要求，井口水准基点应选在利于观测，便于保存并受开采影响较小的地方。
设计按四等水准测量在矿区进行高程测量。
其中四等水准测量主要技术要求如下表6-1：
表6-1四等水准测量主要技术要求
等级
水准仪
路线长度/km
视线长度/m
前后视距差/m
前后视距累计差/m
黑面红面读数之差/mm
黑面红面所测高差之差/mm
往返较差、符合或环线闭合差，平地/mm
往返较差、符合或环线闭合差，山地/mm
四
DS3
≤16
100
5
10
3
5
±20
±6
6.2.2导入高程方案设计
考虑到经费、井筒条件、外界淋水等因素，设计采用光电测深法进行导入高程。
设计用大功率光管的测距仪来测量，在矿井下设置测距仪，井盖上设置反射镜，并要让它和井下的反射镜在同一条铅垂线上，同时要在矿井上下各安置一台水准仪，然后分别在水准点上和反射镜上立
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