贯通测量设计方案误差预计及精度评定3307瓦斯抽放巷.docx
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贯通测量设计方案误差预计及精度评定3307瓦斯抽放巷
鹤煤公司技术成果评审表
申报单位：
申报时间：
编号：
项目名称
贯通测量设计方案、误差预计及精度评定
---3307瓦斯抽放巷贯通测量技术管理
项目类别
技术成果
完成单位
地测科
协作单位
主要完成人
李献军、周建勇、冯强、冯超、徐涛
项目起止时间
2013、11～2014、5
主要内容及社会经济效益：
该工程为一井内的重要贯通工程，巷道设计全长1307.3m，导线贯通根据《煤矿测量规程》规定贯通点在水平重要方向上的允许偏差为±300㎜，高程方向上的允许偏差为±200㎜。
贯通相遇点K点在水平重要方向上预计误差值为±226㎜，在高程方向上的预计误差值为±114㎜。
误差预计值均小于《煤矿测量规程》规定值。
实际贯通值在水平重要方向上0.153m，高程方向上0.105m。
本次贯通后进行闭合导线测量，均小于设计要求允许误差，达到了设计的目的。
3307瓦斯抽放巷的顺利贯通，不仅完善了延深采区的通风系统，保证我矿瓦斯区域治理平稳进行，又缓解了生产接替的压力。
同时为下一步3307边界回风下山和3307中巷贯通工作奠定了基础，提供了准确的技术成果资料，值得广泛推广应用
基层单位推荐意见：
单位盖章
负责人签字
公司专业评审小组意见：
负责人签字
公司评审委员会意见：
负责人签字
最终评审结果
获奖等级
盖章
贯通测量设计方案、误差预计及精度评定
--------3307瓦斯抽放巷贯通测量技术管理
一、矿井地理位置及安全生产情况：
鹤煤公司五矿位于鹤壁矿区中部，北依三矿，南邻六矿，1958年建井，1960年简易投产。
矿井设计生产能力45.0万吨/年，核定生产能力36.0万吨/年，至今生产50余年。
由于矿井衰老，资源枯竭，产量递减，企业经营处于低谷。
井田内地质构造复杂，采深大，造成矿压大，井巷面貌差。
我矿以河南南能源化工集团崭新的企业文化理念为指导，解放思想，转变观念，不畏困难，拼搏向上。
截止目前，全矿杜绝了重伤和二级以上非伤亡事故，继续保持了安全生产平稳发展的良好态势。
二、井田情况：
井田走向长1.5公里，倾斜长3.4公里，井田面积5.12平方公里，开采石炭二叠系二1煤层，煤层厚度8.0米，煤层倾角平均19°。
三、开拓方式及采煤方法：
矿井开拓方式为立井、暗斜井、多水平、主下山开拓。
采煤方法为走向长壁炮采放顶煤采煤法。
四、通风方式：
通风方式为中央并列两翼对角混合式，通风方法为机械抽出式。
全矿有井筒4个，主井、副井、西风井和南风井。
主井提煤，副井进风兼上下人员和运料提矸，西风井和南风井担负全矿回风。
南风井为斜井，并作为矿井的另一安全出口，其余为立井。
2004年五矿鉴定为煤与瓦斯突出矿井，矿井始突标高为-450m。
五、贯通测量工作的主要任务包括：
1.根据贯通巷道的种类和允许偏差，选择合理的测量方案与测量方法。
对重要的贯通工程，要编制贯通测量设计书，进行贯通测量误差预计。
2.根据选定的测量方以验证所选择的测量方案和测量方法进行各项测量工作的施测和计算，以求得贯通导线终点的坐标和高程。
各种测量和计算都必须有可靠的检核。
3.对贯通导线测量方案和测量方法进行必要的分析，并与误差估算时采用的有关参数进行比较，若实测精度低于设计中所要求的精度时，采取提高实测精度的相应措施，返工重测。
4.根据求得的有关数据，计算贯通巷道的标定几何要素，并实地标定巷道的中线和腰线。
5.根据掘进巷道的需要，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，应立即测量出实际的贯通偏差值，并将两端的导线连接起来，计算各项闭合差。
此外，还应对最后一段巷道的中腰线进行调整。
7.重大贯通工程完成后，应对测量工作进行精度分析与评定，写出总结。
六、工程概况
1.工程设计方案
该工程位于五矿三水平延深下山采区南部，从3307中巷开口，①～②设计长度25m，坡度+3‰，方位123.5°；②～③设计长度191.35m，坡度+10°30′，方位123.5°；③～④设计长度20m，坡度+19°06′，方位217°30′，与3305边界回风下山贯通。
2.巷道支护形式：
采用直墙半圆拱锚网喷支护，支护规格3400×3200mm
3.贯通导线全长及导线起算点坐标、方位、高程贯通点的断面：
贯通导线全长：
S=1307.3m
其中:
倾斜巷道为364.7m、水平巷道为942.6m。
导线起算点坐标：
延59：
X=3977547.682
Y=517054.048
导线起算边方位：
延52#---延59#:
192º34´19"
导线起算点高程：
延59#H=-553.575m
巷道贯通点断面：
M=8.82㎡
根据《煤矿测量规程》规定贯通点在水平重要方向上的允许偏差为300㎜，高程方向上的允许偏差为200㎜。
七、贯通测量方案选择
1.测量路线
该工程为一井内的重要贯通工程，巷道贯通全长1307.3m，导线从三水平延深轨道的延52#—延59#边为起算边开始施测，一路由延深轨道途径四车场、-600南大巷、3307中巷、3307瓦斯抽放巷、3307边界回风上山至贯通点。
一路由三车场途径3305中巷、3305边界回风上山至贯通点，形成闭合环。
2.测量方法
3307瓦斯抽放巷贯通起始点坐标及高程，从三水平延深轨道延59#点开始，以延52#—延59#边为起算边开始施测，（以此导线点及导线边为起算资料，是经过3305中巷及3305边界回风上山闭合计算和精度分析过的，其精度完全符合《煤矿测量规程》之规定的）在此基础上进行测量工作，然后按设计方位和坡度向前掘进，这样待巷道贯通后导线自成闭合。
八、水平角及边长观测所采用的仪器及作业要求
1.井下各级经纬仪导线水平角观测所采用的仪器及作业要求见表
导线类型
使用
仪器
观测方法
按导线边长分（水平边长）
15m以下
15m～30m
30m以上
对中
次数
测回数
对中
次数
测回数
对中
次数
测回数
7"导线
DJ2
测回法
3
3
2
2
1
2
15"导线
DJ6
测回法或
复测法
2
2
1
2
1
2
30"导线
DJ6
测回法或
复测法
1
1
1
1
1
1
注：
（1）如不用表中所列的仪器，可根据仪器的级别和测角的精度要求适当增减测回数；
（2）由一个测回转到下一个测回观测前，应将度盘位置变换180º/n（n为测回数）;
（3）多次对中时,每次对中测一个测回.若用固定在基座上的光学对中器进行点上对中,每次对中应将基座旋转360º/n
2.水平角观测方法及限差要求
（1）观测方法及限差要求
仪器类型
同一测回中半测回互差
检验角与最终角之差
两测回间互差
两次对中测回间互差
J2
20″
-
12″
30″
J6
40″
40″
30″
60″
采用测回法，观测顺序为，后→前→前→后。
一测回的水平角值的计算公式,β=[（b左-a左）+（b右-a右）]/2。
在倾角小于30°的巷道中，水平角观测限差值见表1-1：
在倾角大于30°的巷道中，各限差值可为上表规定的1.5倍。
在观测过程中气泡偏离不得超过一格，否则必须重新整平重测。
测量形式先按采区控制导线进行导线测量，当巷道掘进300m～400m时，再采用基本控制导线的形式进行复测。
复测按15"级导线限差要求进行，以检验前面所测的数据。
若两次所测的导线坐标差不大于1/6000，取其平均值作为最终结果，否则，应重测，直到符合限差要求为止。
在选点时应尽量避免15m一下的短边，当边长大于15m时，每站采用一次对中，两个测回，当边长小于15m或倾角大于30º时，每站采用二次对中二个测回。
所有测站均为点下对中，对中时先置竖盘为水平位置，转动仪器观察垂球尖是否对准望远镜的镜上的中心。
（2）采取措施
1）因为井下导线测量测角误差主要来源于仪器误差、测角方法误差和对中误差。
而测角方法误差又主要包括瞄准误差和读数误差。
观测时应在保证通视良好，成像清晰稳定的基础上，按规程规定要求，采用测回法进行观测，每仪器站点分别进行两个测回，确保测角准确无误。
2）针对对中误差采取三架法进行测量，相应地减少各测站因对中而产生的误差。
3）观测前，在运输大巷及运输石门等运输繁忙地段，须提前和有关单位联系，停止运输。
其它巷道和工作面的运输设施影响观测时，亦应立即停止运行。
4）巷道坡度较大时，应事先联系停止上头施工然后方可施测。
观测时仪器转动要平稳，每次照准目标，不得过分拧紧水平和垂直固定螺旋和微动螺旋，微动螺旋应尽量使用中间部位。
5）观测过程中，照准部水准气泡偏离中心不得超过一格，接近一格时，应在测回之间重新整置仪器避免了测量错误的产生。
6）当望远镜旋转超过了要观测的目标时，必须旋转一周后重新照准，不得反向旋转。
7）风速过大，对中困难的地段，应采取挡风措施，以确保对中精度。
8）架设仪器后，测站、镜站都不准离人。
9）丈量边长时，严格按照规程规定的测回数及读数次数进行读数，即一次量边三次读数。
10）外业观测记录必须做到记录真实、注记明确、整洁美观、格式统一，严格按规定要求记录，不能自测自记。
11）一切原始观测值和记事项目，必须在现场记录在规定格式的外业手簿中。
严禁凭记忆补记。
测站或测段的名称、工作地点、仪器类型及编号，观测者及记录者，工作日期，等级，成像情况，观测开始及结束时间等均按要求编写，并绘制必要草图。
凡更正错误，均应将错字整齐划去，在其上方填写正确的文字或数字，禁止涂改、擦改、转抄。
对超限划改的成果，须注明原因和重测结果所在的页数。
12）记录员应熟知作业规程的有关规定和限差要求，严格按记录与计算取位的规定要求进行记录和计算。
13）对原始观测数据更改的规定：
水平角和垂直角的观测，其秒值不得做任何涂改，秒值读错、记错应重新观测。
原始记录的度、分，确属读错、记错，可在现场更正，但同一方向两个镜位不得同时更改同一常数。
垂直角观测中“分”的读数个测回不得连续更改同一数字。
距离测量和水准测量中，厘米以下数值不得更改。
米和分米确属读错、记错可在现场更改；但在同一测站、同一距离、同一高差的往、返测或两次测量的相关数字不得连环更改。
14）记录员在记录过程中，要耐心、认真、细致、精力集中。
并采用复述方法记录，能及时发现观测中产生的错误（如对错度盘，看错方向等）和超限情况。
掌握好重测及取舍原则，合理地进行重测、补测，确保记录、计算正确无误，使观测成果满足各项限差要求，符合有关规范规定。
作业观测结束后，应对观测手薄进行全面检查。
记录计算正确无误，各项限差及检验项目均符合规范的要求后方可迁站。
3.导线边长丈量及限差要求
（1）边长测量均采用经过比长的50m钢尺，悬空丈量。
丈量采区控制导线边长时，可凭借经验拉力，往返丈量，钢尺错动位置1m以上，丈量两次，其互差不得大于边长的1/2000。
（2）基本控制导线丈量边长时，必须往返丈量，丈量结果中加入各种改正数后的水平边长互差不得大于边长的1/6000。
当边长小于15m或在15°以上的倾斜巷道中丈量边长时，往返水平边长的允许互差可适当的放宽，但不得大于边长的1/4000。
当边长大于尺长时，应设立中间分段丈量。
分段丈量时最小尺段不得小于10m，定线偏差不得大于5cm。
每尺段应以不同的起点读数两次读至㎜，长度互差不得大于3㎜，并进行往返测量边长。
导线边长计算时应加比长、温度、垂曲三项改正数。
当水平边长往返测量互差不大于边长的1/6000时，取往返丈量边长的平均值作为最终值。
当二次量边结果平巷不大于1/6000，倾斜巷道不大于1/4000时，取其平均值作为最终值，否则应重测，直到符合限差要求为止。
4.水准测量及限差要求
施测时水准仪置于两尺之间，使前、后视距大致相等，这样可以消除由于水准管轴与视准轴不平行所产生的误差。
由于井下条件的原因，观测时用矿灯照明水准尺，读取前、后视读数前应使水准管气泡居中，读数后应注意检查气泡位置，如气泡偏离，则应调整，重新读数。
视线长度一般以15m～40m为宜。
每站用两次仪器高观测，两次仪器高之差应大于10cm，其相邻两点高差的互差不应大于5mm。
各项限差应在施测时认真检核，如不符合，立即重测。
最后取两次仪器高测得得高差平均值作为一次测量结果。
平巷中采用S3级水准仪进行测量，每站采用两次仪器高观测，用3m塔尺，各段水准线路往返高差的闭合差应不大于±50㎜√L（L为水准线路长度）。
5.三角高程测量及观测精度要求
观测方法
DJ2经纬仪
DJ6经纬仪
测回数
垂直角互差
指标差互差
测回数
垂直角互差
指标差互差
单项观测
2
15″
15″
3
25″
25″
倾斜巷道采用三角高程测量，三角高程垂直角观测精度要求见表1-2。
通过斜巷导入高程时，垂直角采用中丝法对向观测每站一个测回，仪器高和觇标高应用小钢卷尺在观测前、后各量一次，两次丈量结果不得超过4㎜，最终取平均值为丈量结果，丈量仪器高时，使望远镜竖直，量出测点至镜上中心的距离。
三角高程测量必须进行往返测量，相邻两点往返测量的高差互差不应大于（10+0.3L）mm（L为导线水平边长，m）；各段三角高程测量往返高差的闭合差不得超过±100√L㎜（L为导线的总长度，km）。
高差的互差符合要求后，应取往返测高差的平均值作为一次测量结果。
九、日常标定中、腰线
1.中、腰线的日常标定
（1）中、腰线的标定均按设计，经过验算后标定，直巷段开口时，先利用直角形的三角函数关系给定中线，当巷道掘进到4m时，应用经纬仪检查和重新标定中、腰线。
（2）在延长经纬仪导线之前，必须对上次所测量的最后一个水平角按相应的测角精度进行检查，两次观测水平角的不符值不得超过下列规定：
7"导线-------------------20"
15"导线-------------------40"
30"导线-------------------80"
基本控制导线的边长小于15m时，两次观测水平角的不符值可适当放宽，但不得超过上述限差的1.5倍。
如不符合上述要求，应继续向后检查，直到符合为止，方可向前延长导线，为避免用错导线点，边长也应检查。
（3）为了保证导线测量的精度，经常深入现场检查中、腰线点是否受巷道的压力和人为的破坏而移动，凡检查出中、腰线点有破坏或移动现象，即时用经纬仪进行校正，以保证巷道按设计施工。
（4）随着巷道的延伸，及时延长中、腰线点，中、腰线点的延长不超过30m，60m以内用经纬仪进行检查和校正，腰线点不超过30m设置一组，每组不少于3个，并在帮上钉上小钉或画出腰线做为腰线的标志，设置中线点时，每组不少于4个，点与点之间距离不小于2m，并在巷道帮写上点号做为标志。
2.控制导线的延长
（1）随着巷道的延伸，每隔50m～60m施测一次30"采区控制导线，采区控制导线的主要技术指标见下表
采区控制导线的主要技术指标
采区一翼长度
/km
测角中误差/"
一般边长
/m
导线全长相对闭合差
闭（附）合导线
复测支导线
≥1
±15
30～90
1/4000
1/3000
＜1
±30
─
1/3000
1/2000
（2）每掘进300m～400m时，应施测15"基本控制导线，基本控制导线的主要技术指标见下表1-4，15"导线应设置成永久点，同时作为高程点。
在巷道两端施测15"导线后，应根据实测坐标和高程，反求巷道的方位角和倾角，并及时调整施工巷道的中、腰线，以保证巷道的正确贯通。
基本控制导线的主要技术指标
采区一翼长度
/km
测角中误差/"
一般边长
/m
导线全长相对闭合差
闭（附）合导线
复测支导线
≥5
±7
60～200
1/8000
1/6000
＜5
±15
40～140
1/6000
1/4000
十、贯通测量所需仪器、工具和劳动组织
1.贯通测量所需仪器、工具
经纬仪（瑞士威特T2）：
1（台）、S3水准仪：
1（台）、塔尺：
2（支）、钢尺（经过比长的50m）1（把）、小钢卷尺（3m）3（个）、三脚架1（个）、弹簧称1（个）、温度计3（个）、测绳、测钉等。
2.劳动组织和仪器配备
（1）进行井下导线测量时，测角和量边同时进行，应至少5人，观测一人、记录一人、后视一人、前视一人、司尺手一人。
在工作中做到分工明确、互相配合、注意人身和仪器安全。
（2）仪器配备，作业前应根据导线的等级，选择相应的仪器，并进行必要的检验和校正。
十一、误差预计的参数、经纬仪导线测量误差的消除方法
1.误差预计的参数
测量种类
误差参数名称
测量方法
参数值（±）
备注
井下测角
仪器J2
一次测回测角中误差
测回法
7″
一次对中
钢尺量边
量边偶然误差系数a
量边系统误差系数b
基本控制导线的量边法
0.0003～0.0005
0.00003～0.00005
在δ＞15º的巷道中，a、b系数取平巷的2倍
井下水准测量
每公里高差中误差
两次仪器高
15㎜
2.经纬仪导线测量误差的消除方法
为保证井下经纬仪导线测量的精度，就要在测量过程中可能产生的各种误差误差，对这种误差进行分析、总结和了解其累积得规律，以便采取有效的技术措施来减少或消除各种误差对导线测量精度的影响，避免有于精度要求所造成的工时和工程质量事故，以便提高工作效率，更好的为煤炭生产建设服务。
（1）仪器误差
仪器本身检校不完善而引起的误差。
根据《煤矿测量规程》之规定，为了保证测量成果的质量，测量人员应对所使用的经纬仪，在工作前或定期进行经纬仪的几何关系检校。
通过对经纬仪的检校，可使其残余误差在容许范围之内，同时还可以采用适当的观测方法来消除仪器本身检校不完善而引起误差的影响。
（2）仪器加工不完善所引起的误差
如度盘分划和仪器偏心误差，这些误差就不能用检校方法减小和消除其影响，只能用适当的观测方法加以消除。
度盘分划误差可以采用度盘的不同部位进行观测，来减小误差的影响。
仪器偏心误差可以采取两个镜位（即盘左、盘右）取其平均值得方法加以消除。
（3）仪器整置不正确或因外界条件变化而产生的仪器竖轴倾斜所产生的误差，
这种误差的减小和消除的方法是，一种是在倾斜巷道内测角时，采用跨水准管整置仪器，使仪器竖轴精确竖直。
另一种是采用测回法来避免此类误差。
（4）人为产生的误差
由于观测者的自身条件和业务水平以及仪器整置熟练程度、操作习惯、生理特点的不同，而产生的误差。
消除和减小误差的方法，提高观测者的自身条件，加强业务学习，正确操作仪器，提高整体业务素质。
（5）对中误差分觇标对中误差和仪器对中误差
觇标中心与测点中心不在同一铅垂线上所引起的测角误差简称觇标对中误差。
觇标对中误差与对中线量误差成正比，与所测角的两边长度成反比，与角度大小无关。
由于仪器没有精确地安置在测站中心上所引起的测角误差简称仪器对中误差仪器对中误差与其线量对中误差成正比，与所侧角度的两边成反比。
并与其所测角度大小有关，在所测角度为0°～180°时，随角度增大而增大，当增至180°时为最大。
精确安置仪器是消除或减小对中误差的方法。
（6）测角方法的误差
测角方法的误差，高于J6级的仪器采用测回法可以消除或减小测角的误差。
十二、测量误差预计
1.水平重要方向上的误差预计
（1）由于经纬仪导线测角误差引起的水平重要方向上的误差。
m´xβ=±mβ/ρх√∑Ryi2
=±15/206265х√7841258.5
=±0.204（m）
引导线独立施测两次，故：
mxρ=±0.204/√2
=±0.144（m）
式中：
mβ=±15"
∑Ry2i—贯通预计相遇点K与各导线点连线在y´轴上的投影长度的平方和。
Ryi值直接在图上量取，并列表计算∑Ryi2（投影长度表见附表一）。
（2）由于导线量边误差而引起的水平重要方向上的误差
m´xl=±√（a2∑Lcos2α）
=±√（0.00052х652.247）
=±0.013（m）
引导线独立施测两次，故：
mxl=±0.013/√2
=±0.009（m）
式中：
a=0.0005，量边偶然误差系数；
∑Lcos2α=652.247，（Licos2αi之值通过边角关系计算所得，然后求和）。
（3）上述两项误差引起的贯通相遇点K在水平重要方向上的误差：
mxk=±√（m2xβ+m2xl）
=±√（0.1442+0.0092）
=±0.144（m）
贯通相遇点K在水平重要方向上的误差取2倍中误差作为预计误差：
mxk预=±2mxk
=±2х0.144
=±0.288（m）
2.贯通相遇点在高程方向上的误差预计
（1）井下水准测量误差引起K点在高程上的误差预计。
井下水准测量全长911.776，按《规程》规定的限差推算，则一次测量引起的高程中误差为
Mh水=±50/2√0.911776
=±0.026（m）
（2）井下三角高程测量误差引起K点在高程上的误差预计
井下三角高程测量导线全长395.56m。
Mhs=±100/2√L
=±100/2√0.39556
=±0.079（m）
（3）各项误差引起K点在高程方向上的一次总中误差预计
Mh=±√（M2h水+M2hs）
=±0.083（m）
以上各项测量工作均独立进行两次，因此高程方向上的预计中误差为：
Mh中=±Mh/√2
=±0.083/√2
=±0.057（m）
贯通相遇点K在高程方向上的误差取2倍中误差作为预计误差：
Mh预=±2Mh
=±2×0.057
=±0.114（m）
3.预计误差与允许偏差比较
1、水平重要方向上的预计误差与允许偏差值比较
Mxk预=0.288（m）∠±0.300（m）
2、高程重要方向上的预计误差与允许偏差值比较
Mh预=±0.114（m）∠±0.200（m）
根据预计结果说明上述贯通测量方案是可行的。
四、贯通精度评定
3307瓦斯抽放巷的贯通，根据原设计要求，中线偏差值不大于300㎜，腰线偏差值不大于200㎜，巷道贯通后，所进行的闭合导线的测量的结果：
序号
项目
数值
1
导线个数
n=29
2
导线总长度
[L]=1307.336m
3
坐标增量的闭合差
fx=0.089m、fy=0.124m、fh=0.105m
4
坐标方位角闭合差
fa=83＂
5
相对闭合差
f/[L]=1/12451
6
线量闭合差
f=√fx2+fy2=0.153m
上述闭合导线测量成果与贯通测量误差预计做比较,导线测量成果均小于贯通测量误差预计。
3307瓦斯抽放巷的贯通是一项优质测量工程，由于该工程贯通精度高，对巷道今后使用和生产创造了良好的工作条件。
五、应用效果
本次贯通测量工程通过进行科学严密的精度论证和计算，制定了切实可行的贯通测量方案，有效地解决了影响导线测量精度的难题，使导线测量的速度和精度得到显著提高，大大缩短了占用巷道的施测时间。
实现了安全顺利贯通，为矿井下一步的进行瓦斯区域治理和生产经营发展创造了有利的条件，缩短了移交使用工期，降低了材料消耗费用，创造了极大的经济效益，是一项优秀的测量工程。
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