矿山测量指导书.docx
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矿山测量指导书
矿山测量指导书
《矿山测量学》实验指导书
中国矿业大学测绘与国土信息中心
学生实验守则
1．学生进入实验室必须遵守实验室规章制度，遵守课堂纪律，衣着整洁，保持安静，不得迟到早退，严禁喧哗、吸烟、吃零食和随地吐痰，如有违反，指导教师有权停目其实验。
2．实验课前，要认真阅读实验教材，做好预习，了解实验目的、实验原理、实验方法和实验步骤，以及有关的原理、计算公式和注意事项。
3．实验课上必须计真听讲，服从指导教师的安排和指导。
4．在使用大型精密仪器设备前，必须接受技术培训，经考核合格后方可使用，使用时严格严格遵守操作规程，并详细填写用记录。
5．以小组为单位进行实验，根据实验内容明确分工，做到有条不紊。
6．实验中，要认真操作，如实纪录各种实验数据，仔细观察、记录各种实验现象，积极思考分析。
7．严格遵守操作规程，受护仪器设备及工具，明确注意事项，避免出现人身与设务的损伤事故。
8．实验中遇到异常情况或仪器设备的损坏，应立即报告指导教师，凡损坏的仪器设备等均应检查原因，填写报告单，并视具体情况，按学校有关规定进行处理。
9．要养成良好的实验习惯，实验结束后，学生应切断电源，整理好实验仪器设备及桌椅。
10．实验数据须由指导教师检查、签字。
中国矿业大学测绘与国土信息中心
《矿山测量学》实验指导书
课程名称：
矿山测理学
课程总学时：
88
实验总学时：
20
适用专业：
测绘工程
前修课程：
测量学基础、控制测量学、测量平差
实验项目名称实验收时数实验开出要求
1．钢尺检定2必开
2．光电测距仪在井下的应用2必开
3．井下基本控制导线测量2必开
4．井下水准测量3必开
5．一井定向测量3必开
6．陀螺经纬仪定向测量6必开
前言
《矿山测量学》课程是矿业类院校测量工程专业的主干课程之一，是培养满足采矿工程需要的测绘工程高级人才的重要环节。
该课程由《矿山测量学》课程教学（包括实验）、矿山测量课程设计、矿山与工程测量生产实习共同构成一个完整的课程体系。
该课程的特点是实践性很强，其实践教学部分由课内20学时的教学实验、为期1周的课程设计和4周的生产实习两个集中性实践教学环节组成。
目的是通过实践教学，对学生进行仪器操作能力的训练、矿山测量技术设计方法的训练和解决现场生产实际中主要测绘问题的实际能力的锻炼，加深学生对所学理论知识的理解，培养学生全面的矿山测量工作能力和职业素质。
为回强和规范《矿山测量学》实践教学环节，我们编写了《矿山测理学实践教程》。
该教程由矿山测量学实验指导书、矿山测量课程设计大纲、矿山与工程测量实验指导书、矿山测量课程设计大纲、矿山与工程测量实习指导书及附录等四部分组成，供矿山测量学实验、课程设计、生产实习诸教学环节共同使用。
第一部分《矿山测量学》实验指导书……………………………………………1
实验要求及注意事项…………………………………………………………1
实验一钢尺检定………………………………………………………………3
实验二光电测距仪在井下的应用……………………………………………6
实验三井下基本控制导线测量………………………………………………8
实验四井下水准测量…………………………………………………………11
实验五一井定向测量…………………………………………………………12
实验六陀螺经纬仪定向测量…………………………………………………15
第二部分矿山测量学课程设计大纲……………………………………………17
课程设计的基本要求及安排…………………………………………………17
矿井井下平面控制测量………………………………………………………18
矿井井下高程控制测量………………………………………………………19
课程设计说明书及设计图编制要求…………………………………………20
第三部分矿山工程测量实习指导书……………………………………………22
实习的组织安排及注意事项…………………………………………………22
实习的内容与要求……………………………………………………………23
实习的成果整理及考查方式…………………………………………………26
第四部分附录……………………………………………………………………28
附录一作业………………………………………………………………………28
附录二实验记录…………………………………………………………………34
第一部分矿山测量学实验指导书
实验要求及注意事项
矿山测量学是一门实践性很强的课程，通过实验把课堂所学知识与实际结合起来，以达到巩固所学知识的目的，并借以锻炼学生的仪器操作能力和计算能力，培养同学们的严肃认真的工作作风，提高组织能力。
一、基本要求
（一）实验准务
1．认真阅读教科及本实践教程有关章节，了解本次实验的内容、要求及方法步骤。
2．实验前，要求每位同学就实验内容、方法步骤及限差要求、内业处理方法等写出预习报告，尽量写得简洁明了，思路清楚。
3．按规定时间借用仪器设备，检查仪器设备是否齐全、完好，并办理借用手续。
（二）实验规则
1．开始实验前，必须完成实验前准备工作的全部要求，写好预习报告，经指导教师审定合格后，方允许实验。
2．在指定地点按要求进行操作。
3．必须按规定方法操作仪器，按规定方法进行测量，各项观测数据必须满足限差要求。
4．测量记录本必须用铅笔按规定格式记录清楚，相关栏目如测站号、观测者、记录者等必须填写齐全，实验记录本不得涂改，角度分、秒不得划改、边长厘米以下不得划改，大数同一内容不得联环划改。
5．要本着实事求是的态度进行实验，不得弄虚作假，否则，一经发现，取消实验成绩。
6．不得迟到、早退，若发现哪位同学中途退出实验，本实验项目以零分计。
7．实验结束后，按规定时间归还仪器。
（三）实验报告
实验报告是实验工作的全面总结，是测量工程师必需的基本功训练，要求同学们认真完成。
实验报告要求文理通顺、字迹工整、图表清晰整齐、内容齐全、数据处理规范正确、格式统一。
要求每位同学按时独立完成。
实验报告包括内容有：
1．验名称、地点、时间、组员、组别。
、
2．实验目的、要求。
3．实验内容和方法步骤。
4．观测数据处理，包括图、表，并附实验原始记录。
5．对实验结果进行分析、总结，并写出体会。
6．实验中如果有的项目超限，分析超限原因，说明处理方法。
二、注意事项
1．在仪器使用过程中，搬运仪器时必须将仪器装入仪器箱内放稳销好，然后由专人用手提着或者背着，并时刻注意不受碰撞。
2．在取出仪器前，首先检查三脚架是否安稳放好，由箱中取出仪器或将其安于三脚架上时，应当一手握基座，一手握望远镜支架。
取出仪器后，应将不用之附件放于箱中关好，并置于安全地带，不得将仪器臬作为凳子使用。
3．安仪器于三角架上时，应立即用中心螺旋将仪器固定，而后进行对中，对中完毕后切记将中心螺旋固紧，使仪器不活动为止。
4．点下对中时应特别注意将垂球系牢，以防掉下来打坏望远镜或水准管，对中完毕后应将垂球取下。
5．用钢尺量边时要小心钢尺碰到架空电线或裸露电缆上，以免发生人身事故。
6．用钢尺用完后，必须立即擦干净并上油。
7．钢尺量边时，施加拉车不要过猛，钢尺必须拉平，不得扭曲绕弯，以免折断钢尺。
8．一井定向时，上下水平均应有专人负责安全，以免发生意外事故，在工作时间内，上水平工作的同学必须小心，绝对不鸡许有任何东西（如木片、石块、钉子、工具等）掉到下水平，以免伤害同学，下水平的同学在工作不需要时，不要停留在梯子间内。
实验一钢尺检定
一、目的与要求
要求学生在防空洞钢尺比长台上将本组所用钢尺按《煤矿测量规程》的要求进行检定，掌握钢尺检定的工作流程、作业方法和数据处理方法。
二、实验地点
校防空洞测量仪器鉴定检测平台（见图1）。
三、仪器设备
50m钢尺1把、记录本1本、手电筒4只。
四、实验方法与步骤
1．用钢尺丈量比长台两端标志中心之间距离，要求三个测回。
即将钢尺置于比长台上，两端加10kg（或15kg）重锤，将钢尺始端放在1-2cm处。
2．始端同学每移动1-2cm，稳定后，始、末端同时读数，估读到0．1mm，共读3次，三次读数互差应小于1mm，取其平均值为l1上，符合要求后，由末端同学拉，每移动1-2cm，稳定后，始、末端同时读数，估读到0．1mm，共读三次，三闪读数互关小于1mm，然后取其平均值为l1下，此为一个测回。
3．换一位同学，按2的步骤再测一测回，得l2上，l12下得；然后再换一位同学，测得l3上，l3下。
六次测得的数据互差就小于1mm。
4．测量温度t
5．在钢尺中部用水准尺量取松重距f
五、数据处理和精度评定
将丈量长度加入温度、垂曲、拉力等改正数（设t0=20℃，P0=10kg），求出各单程丈量比长器的长度，进而求得比长器的平均尺面长度1面。
即
则整尺的比长改正数为
ΔK=10-1面
式中：
10——比长器真长，49．9877米
钢尺每米长度尺长改正数
钢尺比长的中误差为：
式中：
V——第i个单程观测值与1面的差值
n——单程丈量次数
相对中误码率差：
实验二光电测距仪在井下的应用
一、目的与要求
要求每位学生完成一个测站井下光电测距仪的测距的全过程，掌握光电测距仪在井下的对中整平方法、瞄准方法、距离测量方法、仪器高、战标高的量取方法以及平距、高差的计算方法等，了解井下测距的操作步骤及注意事项。
二、实验地点
校防空洞矿山测量实验基地（见图1）。
三、仪器设备
光电测距仪（或全站仪）1台，反射镜2，三角架3，垂球3，温度计，气压计1，小钢卷尺1，手电筒4。
四、注意事项
1、各小组在教师指定的测点上由教师指导下进行测量。
2、三脚架一定要安置稳固，并有专人守护。
3、在实习前必须认真阅读所用光电测距仪的使用说明书，严格按照使用说明书的规定操作仪器。
五、操作方法及步骤
1、在教师指定的测点上安置仪器和反射镜。
并进行严格的对中整平。
测距仪与经纬仪要连接牢固，各导线按正确的极性和接口连接；
2、用测距仪瞄准反射镜，按仪器说明书规定的步骤和方法进行测距和测量天顶距或垂直直角；
3、每条边的测回数不得少于2个。
每测回读取3—5个读数。
一测回读数较差不大于10mm，单程测回间较差不大于15mm。
往返观测同一边长时，化算为水平距离（经气象和倾斜改正）；
4、测距的同时应测记气象参数。
测定气压读到100Mpa，气温读至1℃。
六、数据处理
1、将各测回观测边长取平均值，求得各测回的平均边长，然后加入气象改改正、加常数等改正后求得斜距L；
2、再根据天顶距Z（或倾角δ）计算两点间平距１和高差h。
l=L·sinZ或1=L·cosδ
h=L·cosZ+i-v或h=L·sinδ+i-v
３、将各测回的平距１和高差h取平均值，求得该条边最后的平距和高差。
七、井下测量数据的自动采集
当测距仪或全站仪配备电子手簿时，应进行井下测量数据的自动采集实验。
１、在教师指导下，将电子手簿与测距仪或全部仪按正确的方法与接口连接。
２、认真阅读电子手簿使用说明书，按正确的操作方法和数据格式采集井直必需的测量数据。
３、每测站测量工作结束后，应检查数据是否采集齐全、是否满足限差要求，并确认数据是否存入手簿，当符合要求后，方可迁站。
４、将采集到的数据通过专用电缆输入计算机和绘图仪等外围设备，进行数据处理和测量成果输出。
实验三井下基本控制导线测量
一、目的与要求
要求每组按井下１５″级基本控制导线的施测规格完成一条复测支导线的测量任务，各小组在教师指定的巷道内进行测量，每位同学应测三个测站或以上。
目的是使学生掌握井下基本控制导线外业测量和测量数据内业处理的全过程。
二、实验地点
校防空洞矿山测量实验基地（见图1）。
三、仪器设备
经纬仪1，小垂球3，钢尺1，拉力计1，导线测量记录本1，背包1，小钢卷尺1，手电筒4，小钉，线绳若干。
四、操作方法及步骤
1、在教师指定的巷道中，给每个导线点挂垂球线。
2、测角：
沿导线前进方向测量左角，导线水平角的观测用J6级经纬仪进行。
采用点下垂球对中，对中次数和测回数如下表所示：
边长在15米以内
边长15—30米
边长在30米以上
对中次数
测回数
对中次数
测回数
对中次数
测回数
2
2
1
2
1
2
水平角观测限差如下表：
仪器级别
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（复测）间互差
DJ6
40″
40″
30″
60″
3、量边
①导线边长使用本组检定过的钢尺悬空丈量。
丈量大于尺长的边时，应先定线，可采用经纬仪或矿灯肉眼定线，最小分段长度不得小于10米，定线偏差不得超过5cm。
②在各分段端点上挂垂球线，用钢尺悬空水平丈量，并加标准拉力测记温度。
每段以不同起点读数三次，读至mm，长度互有效期应小于3mm，将读数记入手簿，并取三次平均值作为丈量结果。
③导线边长必须往返测量，丈量结果加入各种改正数的水平边长互差不得大于边长的1/6000。
当边长小于15米或在150以上的斜巷中量边时，上述互差可放宽到1/4000。
在倾斜巷道中，应丈量倾斜边长，其倾角与测量水平角同时进行。
一般用一个测回测角即可。
④在各个测站上，还需用小钢尺量左、量右、量上、量下、并记入手簿中，并在手簿中绘出巷道的草图。
⑤各组所测导线若自成闭合时，可单程测量一次；若是支导线时，必须进行复测。
五、数据处理
1、水平角观测数据的处理
①当所测水平角满足限差要求时，取其平均值作为水平角观测值。
②计算导线角度闭合差。
15″级导线的角闭合差对于闭附合导线不应超过
（n为闭附合导线总站数），对于复测支导线不应超过
，（n1，n2分别为复测支导线第一次和第二次测量的总站数）。
符合上述限差的角闭合差可反号平均分配到各角的观测值上。
2、导线边长观测数据的整理
将往测和返测边长观测值加尺长、温度、垂曲、倾斜等改正数，求得导线往返测经改正后的水平边长。
当往返测水平边长符合限差要求时，取其平均值作为导线边长最终值，计算格式见下表。
边号
所测长度
（m）
温度
（t℃）
温度改正
（mm）
尺长改正
（mm）
垂曲改正
（mm）
倾斜改正
（mm）
改正后边长
（m）
平均值
（m）
1-2
往测
返测
3、导线点坐标计算
在所发的表格上进行导线点坐标计算。
当导线全长相对闭合差不超过1/6000（闭、附合导线）或1/4000（复测支导线）时，可将坐标增量闭合差按边长成比例分配，最后计算出各点的坐标。
4、按适当的比例，绘制出巷道轮廓图。
实验四井下水准测量
一、目的与要求
要求每组学生按照井下水准测量的技术要求完成一条复测水准路线的测量全过程。
目的是使学生了解井下水准测量的特点，掌握井下水准测量的外业测量方法和测量数据的内业处理方法，了解地面水准测量的区别。
二、实验地点
校内防空洞矿山测量实习基地（见图1）。
三、仪器设备
水准仪1，塔尺（2m）2，记录本1，手电筒4。
操作方法与步骤
1、将水准仪大致安息置在前、后尺中间（前后水准点间距以30—80米为宜），用园水准器整平。
2、照准后水准尺，用微倾螺旋使水准管精确整平，并读取后尺读数。
3、照准后水准尺，用微倾螺旋使水准管精确整平，并读取前尺读数。
4、变更准仪高度不小于10cm，重复1-3步骤。
5、检查两次仪器高所测得两个高差之互差，若不大于5mm时，后尺和仪器方可移动。
四、观测成果处理
1、全部测量数据均应记入所发的手簿中，记录时，注明测点的顶底板位置。
2、两次仪器高所测高差互差小5mm时，取其平均值作为观测结果。
3、井下每±组水准点间高差应采用往返测量的方法确定，往返测量高差的较差不大于±50mm
（R为水准点间的路线长度，以km为单位）时，取往返观测的平均值（或按测站数进行分配）作为测量成果。
4、高程的计算与整理按所发表格（或教科书所列式样）进行。
实验五一井定向测量
一、目的与要求
要求学生在教师挂好钢丝的楼梯间选择连接点，并进行投点和连接测量，每组完成一个定向的水平的投点、连接测量的全部测量过程。
使学生掌握一井定向的原理和方法，施测步骤、施测限差，掌握一井定向的内业计算及精度评定方法。
二、实验地点
教一楼楼梯间
三、仪器设备
经纬仪1，钢尺1，记录手簿1，手电筒2，手摇绞车2，钢丝2，比例尺2，重锺2。
四、操作方法、步骤及要求
1、投点：
采用单重摆动投点法
投点设备均于实验前由教师组织安设，同学仅作一般了解和检查。
①用信号圈法或比距法检查钢丝是否自由悬挂。
②采用单标尺法进行摆动投点
将一个具毫米刻划的标尺放在钢丝之后，垂直于望远镜视线，然后在经纬仪望远镜中观察钢丝摆动，当钢丝摆动到两端逆转点时均以钢丝外缘在标尺上的位置读取读数，估读至0.1mm。
连续读取25个读数，一个端为12个，另一端为13个。
取其左、右两端读数平均值的中数作为垂球线在标尺上的稳定位置。
注意：
在整个定向过程中，标尺和经纬仪均不得移动位置。
2、连接测量：
采用连接三角形法。
①连接三角形应构成延伸形。
因此在选择连接点C及C＇时应保证：
a.CD和C＇D＇边应尽量大于20米；
b.点C与C＇应尽可能在AB延长线上。
使三角线的锐角小于20；
C.点C与C＇应适当靠近最近的垂球线，使a/c之值一般应小于1.5。
②测角：
在连接点C测量
和
两个角度，应采用精度不低于J6的经纬仪进行观测。
观测方法及限差要求见表：
仪器级别
水平角
观测方法
测
回
数
测角中
误差
限差
半测回
归零差
各测回互差
重新对中测回间互差
DJ2
全园方向
观测法
3
2″
12″
12″
60″
DJ6
全园方向
观测法
6
6″
30″
30″
72″
注：
当CD＜20米时，需三次对中，每次一测回，每次对中应照准部（或基座）位置变换1200。
③量边：
应采用本组检定过的钢尺，加标准拉力交测记温度，悬空丈量水平边长。
在垂球线稳定的情况下，应用钢尺以不同起点丈量六次。
取其平均值作为丈量结果，同一边长各次观测值互差不得大于2mm。
在垂球摆动情况下，应将钢尺沿所量三角形的各边方向固定，然后用摆动观测的方法（至少连续读取六个读数）确定钢丝在钢尺上的稳定位置，以求得边长。
每边均须用上述方法丈量两次，两丈量互差不大于3mm时，取其平均值作为丈量结果。
五、数据处理
1、解算连接三角形
采用正弦公式求α和β角，当
<20β>1780时可采用下列简化公式计算：
2、为检查三角形各边丈量的正确性，应按下式计算两垂球连线长度C
C值的丈量与计算值之差，在井上连接三角形中不得超过2mm；在井下连接三角形中不得超过4mm。
计算模式参见教科书。
3、坐标计算：
按一般导线计算方法进行，计算格式能见教科书。
实验六陀螺经纬仪定向测量
一、目的与要求
目的是使学生掌握一个测站上陀螺仪的操作方法和程序。
1、本实验分两次进行，一次为跟踪逆转点法，一次为中天法。
2、要求每位同学至少连续跟踪三个逆转点或连续取三个以上中天是间。
3、测前与测后零位值的互差，对15″级仪器不得超过0.2格，对其他仪器不得超过0.4格。
4、逆转点法及中天法观测的限差见下表。
陀螺经纬仪
精度等级
逆转点法观测的限差
中天法观测的限差
相邻摆动
中值的互差
间隔摆动
中值的互差
相邻时间
差的互差
间隔时间
差的互差
15″
20″
30″
0.4S
0.6S
25″
35″
55″
0.6S
0.8S
5、其他
实习前要认真阅读讲义，弄懂陀螺经纬仪定向原理，要认真阅读“陀螺经纬仪使用说明书”，掌握操作步骤和方法，操作中务必按照说明书中所规定的操作步骤和要求进行，以保证仪器安全正常地运转。
另外还需要搞清楚观测数据的记录格式和计算方法。
要求通过本实习，基本掌握陀螺经纬仪的使用和操作方法，以及观测数据的记录与处理。
能够正确地采用逆转点法或中天法进行陀螺经纬仪定向的外业观测和内业计算的全过程。
陀螺经纬仪是光、机、电相结合的精密仪器，很贵重，操作时一定要严肃认真，动作要轻慢，不懂的地方一定要问清楚之后再动手，务必按照规定的操作程序进行操作。
二、实验地点
学1—209实验陀螺定向实验平台（见图2）。
三、仪器设备
陀螺经纬仪一套、秒表一只、观测记录表格若干。
四、操作步骤
1．跟踪逆转法：
见陀螺经纬仪使用说明书及讲义。
2．中天法：
见陀螺经纬仪使用说明书及讲义。
五、各测线近似坐标方位角值和C值。
1．本次实习不进行精略定向，近似北方向通过下表数据计算得到。
测线名
近似坐标方位角
东站——东标
东站——西标
中站——东标
西标——西标
中站——西标
2．中天法测量时各仪器C值见下表。
仪器名称
C值
JT15（新）
+3．367
JT60（79572）
+2．832
JT60（79197）
+2．846
GAK——1（1#）
+2．8974
GAK——1（2#）
+2．8919
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