Transcript 第六章贯通测量
第六章 第一节 贯通测量 概 述 一、 贯通和贯通测量的意义 一个巷道按设计要求掘进到指定的地点与另一个 巷道相通，叫做巷道贯通，简称贯通。 采用两个或多个相向或同向掘进的工作面掘进同一 井巷时，为了使其按设计要求在预定地点正确接通而进 行的测量工作，称为贯通测量。 可加快施工进度，改善通风状况与劳动条件，有利 于矿井开采与掘进的平衡接续，加快矿井建设。 井巷贯通可能出现下述三种情况： (1) 相向贯通 (2) 同向贯通或追随贯通 (3) 单向贯通 井巷贯通时，矿山测量人员的任务就是要保证各掘 进工作面均沿着设计的位置与方向掘进，使贯通后接合 处的偏差不超过规定的限度。 测量人员的责任十分重大。井巷质量，井巷报废、 人员伤亡等。 工作中应当遵循下列原则：一是要在确定测量方案 和方法时保证贯通所必须的精度，过高的或过低的精度 要求都是不对的；二是对所完成的测量和计算工作应有 客观的检查校核，尤其杜绝粗差。 二、 贯通的种类、容许偏差 井巷贯通一般分为: 一井内巷道贯通 两井之间的巷道贯通 立井贯通 贯通巷道接合处的偏差值，可能发生在三个方向上: 水平面内沿巷道中线方向上的长度偏差， 只对距离上有影响，对巷道质量没有影响； 水平面内垂直于巷道中线的左、右偏差Δx′ 竖直面内垂直于巷道腰线的上、下偏差Δh Δx′和Δh对于巷道质量有直接影响，又称为贯通 重要方向的偏差。 对于立井贯通来说，影响贯通质量的是平 面位置偏差，即在水平面内上、下两段待贯通 的井筒中心线之间的偏差。 井巷贯通的容许偏差值，由矿(井)技术负 责人和测量负责人根据井巷的用途、类型及运 输方式等不同条件研究决定。以上三种类型井 巷贯通的容许偏差见表5-1。 表5-1 贯通种类 贯通测量的容许偏差 贯通巷道名称及特点 在贯通面上的容许偏差/m 在中线之间 在腰线之间 第一类 同一矿井内贯通巷道 0.3 0.2 第二类 两井之间贯通巷道 0.5 0.2 用小断面开凿立井井筒 0.5 -- 全断面 0.1 -- 全断面且预装罐梁灌道 0.02-0.03 -- 第三类 立 井 贯 通 成本 采 矿 测 量 c 精度 m 巷道贯通的容许偏差值，也可以用计算方法来确定。 (1) 轨 道 运 输 平 巷 贯 通 时 ， 中 线 和 腰 线 的 容 许 偏 差值 Δx′和Δh可用下式计算： x ' 2lv ' s (5-1) h 2li极限 (5-2) 式中 l ——由完全铺设好永久轨道的巷道到贯通相遇点 的 距 离，即铺设临时轨道的距离，一般l=20~30m； v——轨距与车轮间距之间的容许差值， 一般v=20mm； s——电机车头的轴间距； i 极限 ——贯通巷道的实际坡度与设计坡度 之 间 的 容 许 差 值 ， 一 般 i 极 限 = 0.002~0.003 三、贯通测量的工作步骤及贯通测量设计书的编制 (一)贯通测量的工作步骤 (a) 调查了解待贯通井巷的实际情况，根据贯通 的容许偏差，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，以验证所选择的测量方案、测量仪器和 方法的合理性。 (b) 依据选定的测量方案和方法，进行施 测和计算，每一施测和计算环节，均须有独立 可靠的检核，并要将施测的实际测量精度与原 设计书中要求的精度进行比较。若发现实测精 度低于设计中所要求的精度时，应当分析其原 因，采取提高实测精度的相应措施，返工重测。 (c) 根据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。 (d) 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，并按照测量结果 及时调整中线和腰线。 (e) 巷道贯通之后，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。 (f) 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。 (二) 贯通测量设计书的编制 重要的贯通工程开始之前，应编制测量设计书， 其主要任务是选择合理的测量方案和测量方法。 1.井巷贯通工程概况 2.贯通测量方案的选定 3.贯通测量方法 包括所采用的仪器、测量方法及其限差规定。 4.贯通测量误差预计 5.贯通测量中应注意的问题和应采取的相应措施 第二节 一井内巷道贯通测量 凡是由井下一条起算边开始，能够敷设井 下导线到达贯通巷道两端的，均属于一井内的巷道 贯道。 不论何种贯通，均需事先求算出贯通巷道中心 线的坐标方位角、腰线的倾角(坡度)和贯通距离等， 这些统称之为贯道测量几何要素，即标定巷道中腰 线所需的数据，其求解方法随巷通特点、用途及其 对贯通的精度要求而异。 一、 采区内次要巷道的贯通测量 一般采区内次要巷道贯通距离较短，要求精度较低，可 用图解法求其贯通测量几何要素。巷道贯通方向，在设计图 上是用贯通巷道的中心线来表示的，测量人员只要在大比例 尺设计图上把巷道的设计中心线AB用三角板平行移到附近的 纵、横坐标网格线上，然后用量角器直接量取纵坐标(x)线 与巷道设计中心线之间的夹角，即可求得贯道巷道中心线的 坐标方位角。 贯通巷道的坡度(倾角)与斜长，可用三棱尺和量角器在 剖面图上直接量取。 二、 在两个已知点之间贯通平巷或斜巷 设要在主巷的A点与副巷的B点之间贯通二号石门， 即图中用虚线所表示的巷道，其测量和计算工作如下： 根据设计，从井下某一条导线边开始，测 设经纬仪导线到待贯通巷道的两端，并进行井 下高程测量，然后计算出CA、DB两条导线边的 坐标方位角αCA和αDB以及A、 B两点的坐标 及高程。 (2) 计算标定数据： ① 贯通巷道中心线AB的坐标方位角αAB为： αAB=arctg((yB-yA)/(xB-xA)) (5-4) ② 计算AB边的水平长度lAB为： lAB=(yB-yA)/sinαAB=(xB-xA)/cosαAB =((xB-xA)2+(yB-yA)2)1/2 (5-5) ③ 计算指向角βA和βB。由于经纬仪水平 度量的刻度均沿顺时针方向增加，所以 在计算A点和B点的指向角时，也要按顺 时针方向计算。 A点：βA=∠CAB=αAB-αAC B 点 ： βB=∠DBA=αBA-αBD (5-6) ④ 计算贯通巷道的坡度 i： i=tgδAB=(HB-HA)/lAB (5-7) 式中：HA、HB—分别为A点和B点处巷道底板或轨面的高程。 ⑤ 计算贯通巷道的斜长(实际贯通长度)LAB： LAB=lAB/cosδAB =(HB-HA)/sinδAB =((HB-HA)2+l2AB)1/2 (5-8) 三、贯通巷道开切位置的确定 如图所示，将在上平巷与下平巷之间贯通二号下山，该下 山在下平巷中的开切地点A以及二号下山中心线的坐标方 位角αAP 均已给出。要求在上平巷中确定开切点P的位置； 以便在P点标定出 二号下山的中腰线， 向下掘进，进行贯通。 为此，需在上、下平巷之间经一号下山敷设经纬 仪导线，并进行高程测量，以求得A、B、C、D各点的 平面坐标和高程。 设点时，A点应设在二号下山的中心线上，设置C、 D点时，应使CD边能与二号下山的中心线相交，其交点 P即为欲确定的二号下山上端的开切点。 上 平 巷 βP C D P 一 号 下 山 二 号 下 山 βA B 下 平 巷 A 已知A的位置及αAP 求预交点p及指向角β,标定开切点和掘进方向。 (1).在上下平巷之间经一号下山敷设经纬仪导线，并 进行高程测量，求待A,B,C,D点的坐标和高程。 (2).利用解析法列出AP和BP的直线方程式，求P点坐 标。 yP-yA=tan〆AP*(xP-xA) yP-yB=tan〆BP*(xP-xB) 解联立方程，求得Xp和yP。 (3)计算水平距离lAP和lCP: lCP=(yP-yC)/sinαCD =(xP-xC)/cosαCD =((xP-xC)2+(yP-yC)2)1/2 lAP=(yP-yA)/sinαAP =(xP-xA)/cosαAP =((xP-xA)2+(yP-yA)2)1/2 再求出lDP检核， lCP+ lDP=lCD. (4).计算指向角β,即 βA=〆AP-〆AB βp=〆PA-〆DC 根据指向角β,可在P点标出二号下山的中线。 四、溜煤眼贯通的解算 为了解决采区煤炭运输问题，需要从皮带机上山向阶段石 门按设计坡度i=tgδ开掘溜煤眼，如图所示。若溜煤眼上口的位 置已定(石门中的1号点)， 要求确定溜煤眼下口在皮 带机上山中的M点的位置， 并计算标定所需数据。 皮带机上山中的导线点2和3以及溜煤眼上口导线点1 的坐标及高程均为已知，这个贯通问题求解的数学模型， 便是求空间圆锥与直线的交点，圆锥的顶点在1，圆锥母 线的倾角等于溜煤眼的设计倾角δ；直线为皮带机上山的 中心线23。显面易见，此立体几何问题可能有两个解，即 直线23可能与圆锥面有两个支点，应根据工程实际情况及 需要从两组群中选取一组作为贯通问题的最终解. 五、带有一个弯道的巷道贯通 在实际工作中，待贯通的巷道有时较复杂， 既有坡度的变化，又常常有弯道，而贯通相遇点 有时也可能就碰到弯道上或其附近，这时，贯通 测量的标定计算要复杂一些。 图5-12所示为采区上山与采区大巷的贯通 中各巷道之间的关系。设计要求采区上山(倾 角δ=12°)向下掘进到采区大巷水平(-120m) 后，继续沿原采区上山方向掘进石门(坡度 i=0‰)，石门与采区大巷之间尚需通过一段半 径R=12m的圆曲线弯道才能贯通。 通过在已掘进的采区上山和采区大巷中的经纬仪导线测量 和高程测量，求得测点坐标如下： X8=9734.529m, y8=7732.511m,α7—8=3°４６′５７″ H8=-121.931m(测点8位于巷道中心的顶板上，高出轨面2.613 m， 即轨面标高为-124.544m) x21=9879.227m, y21=7917.675m,α20-21=236°１７′０３″ H21=-129.439m(测点21位于采区上山中心线的巷道顶板上，高出腰 线点1.240m。腰线点距轨面法线高1m) (1) 计算园曲线弯道的转角α和切线长T α=α21-20-α7-8=56°１７′０３″-3°４６′５７″ =５２°３０′０６″ T=Rtg(α/2) =12m×tg (５２°３０′０６″)/2=5.918m (2) 计算采区上山自21号点到石门起点C的剩余长度l21-c。 为此，应先求出测点8处轨面与21点处轨面的高差 h： H 8轨=-121.931-2.613=-124.544m H 21轨=-129.439-1.240- (1/cos12°)=-131.701m h= -124.544-(-131.701)=7.157 m 则采区上山的剩余长度(21到C的平距) l21-C= h/tgδ= 7.157m/tg12°=33.671m (3) 求石门自C点到圆曲线终点B的距离lCB及采区 大巷自8点到圆曲线起点A的距离l8A： lCB=l21-0-l21-C-T=220.849-33.671-5.918=181.260m l8A=l8-0-T=22.159-5.918=16.241m 上式中，T为圆曲线的切线长5.918m。 (4) 计算弯道圆曲线的弦长和转角 见图5-13。设短弦个数n=2，则 弦长 l=2Rsin (α/2n) =2×12×sin(52°３０′０６ ″/2×2)=5.450m 转角 βA=βB=180°+ (α/2n)=193°０７′３２″ β1=180°+ (α/n)=206°１５′０３″ (5) 计算整个设计导线，使坐标闭(附)合，以检查计算 的正确性，见表5-6。 四 两井间的巷道贯通 两井间的巷道贯通，是指在巷道贯通前不能由井 下的一条起算边向贯通巷道的两端敷设井下导线的贯通。 这类贯通的特点是两井都要进行联系测量，并在两井之 间进行地面测量和井下测量，因而积累的误差一般较大，必 须采用更精确的测量方法和更严格的检查措施。 两井之间贯通中央回风上山： 图6-6为某矿中央回风上山贯通立体示意图，该矿用立井开 据，主副井在-425m水平开掘井底车场和水平大巷。风井在70m水平开掘总回风巷。中央回风上山位于矿井的中部，采用 相向掘进，由-425m水平井底车场12号石旋岔绕道起，按一定 的倾角向上掘进，并同时由-125水平的2000石门处向下掘进。 从井巷布置条件来看，可能有两条贯通测量路线(两个方 案)供选择。 第一条路线(第一方案)： 由主副井向-425m水平进行联系测量。测得井下 Ⅲ01-Ⅲ02 边的坐标方位角及Ⅲ01 点坐标和高程，由比 敷设导线及高程测量到中央回风上山的下端。由风井 向-70水平进行一井定向和导入高程测量，并向-70m 水平车场的井下起始边Ⅰ0-Ⅰ1 向2000石门敷设导线 及高程测量到中央回风上山的上端。在地面上，主副 井与风井之间进行连测。 第二条路线(第二方案)： 由主副井向-425m水平进行联系测量，并由井下起始 边Ⅲ01-Ⅲ02向中央回风上山的下端进行导线测量和高程 测量，这一部分与第一方案相同。所不同的是不由风井 向-70水平进行联系测量，而由副井向-125m水平进行一 井定向和导入高程测量，并沿-125m水平大巷进行导线 测量和高程测量到2000石门处的中央回风石门上端。这 一方案因副井进行一井定向及-125m水平大巷中进行导 线测量和高程测量的条件极差而未被采用。最终选用第 一方案。 (一) 主副井与风井之间的地面连测 两井间的地面连测可以采用导线、独立三角锁或在 原有矿区三角网中插点等方式，也可以采用GPS(全球定 位系统)。该矿由于地面比较平坦，采用了导线连测。 先在主副井附近建立近井点12号点，在风井附近建立近 井点05号点，再在12号点与05号点之间测设导线，并附 合到附近的三角点上，作为检核。在两井之间还要进行 四等水准测量，求出近井点的高程。 (二) 主副井与风井分别进行矿井联系测量 主副井采用陀螺定向或两井定向方法，求出井下起始边 Ⅲ01-Ⅲ02的坐标方位角和井下定向基点Ⅲ01的坐标。风井采用 陀螺定向或一井定向法，求出井下起始边Ⅰ0 -Ⅰ1的坐标方位 角和井下定向基点Ⅰ1的坐标。同时，通过风井和副井进行导 入高程测量，求出井下水准基点的高程。矿井联系测量工作 均须独立进行两次，以资检核。若在建井时期已经进行过精 度能满足贯通要求的联系测量，而且井下基点牢固未动，可 再进行一次，将两次成果进行对比，互差合乎要求，即可取 加权平均值使用。 (三) 井下导线和高程测量 从-425m水平井底车场的井下起始边Ⅲ01—Ⅲ02 敷 设导线到中央回风下山的下口；再从风井井底的井下 起始边Ⅰ0-Ⅰ1敷设导线到中央回风上山的上口。敷设 导线要选择路线短、条件好的巷道。如果条件允许， 导线应尽可能布设成闭合环形作为检核，支导线则必 须独立施测两次。高程测量在平巷中采用水准测量。 斜巷中采用三角高程测量，分别测出中央回风上山的 上口及下口处腰线点的高程。 (四)求算贯通巷道的方向和坡度，进行实地标定 根据中央回风上山的上口及下口处的导线点坐标 及腰线点高程，反算出上山的方向和坡度，并与原设计 值对比，当差值在容许范围之内时，则进行实地中线及 腰线的标定。在中央回风上山的掘进过程中，应经常检 查和调整掘进的方向和坡度，直至正确贯通。 两井之间的巷道贯通，由于涉及联系测 量、地面和井下测量，积累的误差较大，尤 其是两井间距离较大时更为明显。为保证贯 通误差不超过容许值，对于大型重要贯通， 要根据实际情况选择施测方案和测量方法， 并进行贯通误差予计。 五 立井贯通测量 立井贯通最常见的有两种情况，一种是从地面及井下相向 开凿的立井贯通；另一种是延深立井时的通。 一、 从地面和井下相向开凿的立井贯通 如图6-7所示，在距离主副井较远处的井田边界附近要 新开凿3号立井。一方面从地面向下开凿，另一方面同时由原运 输大巷继续向三号井方向掘进，开凿完3号立井的井底车场后， 在井底车场巷道中标出3号井筒的中心位置，由此向上以小断面 开凿反井，待与上部贯通后，再按设计的全断面刷大成井，当然 也可以全断面相向贯通，但这会对贯通精度要求更高，增大测量 工作量和难度。 这时的测量工作内容简述如下： (1) 进行地面连测，建立主、副井和3号井的近井点。 地面连测方案可视两井间的距离和地形情况以及矿上现 有仪器设备条件而定。 (2) 以3号井近井点为依据，实际标出井筒中心(井中) 坐标，指示井筒由地面向下开凿。 (3) 通过主、副井进行联系测量，确定井下导线起始边 的坐标方位角及起始点的坐标。 (4) 在井下沿运输大巷测设导线，直到3号井井底 车场出口P点。 (5) 根据3号井的井底车场设计的巷道布置图，编制 井底车场设计导线。由导线点P开始，按井底车场设计 导线来标定出中、腰线，指示巷道掘进，并准确地标出 3号井井筒中心O的位置，牢固地埋设好井中标桩及井筒 十字中线基本标桩，此后便可开始向上以小断面再凿反 井。 二， 延深立井时的贯通 在立井贯通中，高程测量的误差对贯通的影响甚 小，一般可以采用原有高程测量的成果并进行必 要的补测。 在这类立井贯通时，尤其是全断面开凿一次成井 的相向贯通，立井中心线的贯通容许偏差较小， 通常应事先进行贯通测量精度予计，做到心中有 数，以免造成重大损失。 如图5-20所示，1号井原来已掘进到一水平，现 在要延深到二水平。由于一水平已通过大下山到达 二水平，故决定采用贯通方式延深，即上端由一水 平掘进辅助下山，到达一号井井底下方，留设井底 岩柱(通常高6～8m)，标定出井筒中心O2，指示井筒 由上向下开凿；同时，在二水平开掘1号井井底车场， 标定出1号井井筒中心O3，指示井筒由下向上开凿。 当立井井筒上下两端贯通后，再去掉岩柱。从而使1 号井由一水平延深到二水平。 其主要测量工作为： (1)在一水平测出1号井井筒底部在该水平的实际中心O1点 的坐标，而不能采用地面井中的坐标，更不能采用原来 的设计井中坐标作为贯通的依据。 (2)从一水平井底车场中的起始导线边开始。沿大巷和大 下山测设导线到二水平，直到1号井井筒下方，并在二 水平标定出井筒中心O3点，指示井筒由下向上开凿。 (3)从一水平井底车场的起始导线边开始，沿大巷和辅 助下山测设导线到达1号井岩柱下方，标定出井筒中 心O2点，指示井筒由上向下掘进。 (4)1号井筒延深部分的上、下两端相向掘进到只剩下 10~15m时，要书面通知有关单位，停止一端掘进作业， 采取相应安全指施。上、下两端贯通后，再去掉岩柱。 最终使1号井由一水平延深到二水平。 第三节 井巷贯通测量误差预计 贯通测量误差预计，是针对贯通精度的一 种估算，即预计贯通误差偏差最大可能 出现的限度。《规程》规定，进行重要 贯通测量前，须编制贯通测量说明书， 进行测量误差预计。 贯通误差预计分为: 一井内巷道贯通测量误差预计 两井间巷道贯通测量误差预计 立井贯通测量误差预计 井下导线加测坚强陀螺定向边后的巷道贯通测 量误差预计。 二、选择贯通测量方案及误差预计的一般方法 (一) 了解情况，收集资料，初步确定贯通测量方案 (1)了解有关贯通工程的设计、部署、工程限差要求和贯 通相遇点的位置等情况 (2)检核设计部门提供的图纸资料 (3)收集与贯通测量有关的测量资料，抄录必要的测量起 始数据，并确认其可靠性和精度 (4)绘制巷道贯通测量设计平面图 (5)拟定出可供选择的测量方案。 (二) 选择合适的测量方法 测量方案初步确定后，选用什么仪器和哪种测量方法，规定 多大的限差，采取哪些检核措施，都要一一确定下来。这个选择 是和误差预计相配合进行的，常常是有反复的过程。 (三) 进行贯通误差预计 根据所选择的测量仪器和方法，确定各种误差参数。 依据初步选定的贯通测量方案和各项误差参数，就可估算出 各项测量误差引起的贯通相遇点在贯通重要方向上的误差。 (四) 贯通测量方案和测量方法的最终确定 将估算所得的贯通预计误差与设计要求的容许偏差值进行比 较，若前者小于后者，则初步确定的测量方案与测量方法是可行 的。当然前者过小也是不合适的。若预计误差超过了容许偏差， 则应调整测量方案或修改测量方法，增加观测次数，再重新进行 估算。通过逐渐趋近的方法，直到符合要求为止。 最后，根据测量方案最优、测量方法合理、预计误差小于容 许偏差的原则，把测量方案与方法最终确定下来，编写出完整详 细的贯通测量设计书，作为施测的依据。 二 一井内巷道贯通测量的误差预计 这类贯通只需进行井下导线测量和高程测量，而不需进行地面 连测和矿井联系测量，因此误差预计也只是估算井下导线测量和高 程测量的误差。 一、 水平重要方向(x′)上的误差预计 贯通测量误差就是从k点开始，沿下山和平巷敷设导线，并测 回 到 k 点 所 引 起 的 误 差 。 从 形 式 上 看 似 乎 是 一 条 闭 合 导 线 k-12……15-16-k，但在贯通之前实际上是一条支导线。所以预计在水 平重要方向上的贯通误差，实质上就是预计支导线终点k在x′方向 上的误差 M x 。 k 2 xK 支导线终点在x’方向上的中误差: 2 2 2 2 2 2 Mx’k =(1/ρ )∑Ry’i mβi +∑cos imli 钢尺量边时： 2 2 2 2 2 2 Mx’k =(1/ρ )∑Ry’i mβi +a ∑licos i 若导线独立施测两次，则平均值中误差为： 2 2 M x′k平=M x′k/2 k点在x′方向上的预计误差为： Mx′k预 =2·Mx′k平 二、 竖直方向上的误差预计 贯通相遇点k在竖直方向上的误差是由上、下平巷 中的水准测量误差和两个下山中的三角高程测量误差 引起的，可按水准测量和三角高程测量的误差公式分 别计算，然后求其累积总和。 (一) 上、下平巷中水准测量误差引起k点在高程上的 误差 井下水准测量误差MH水可按下列方法之一来估算。 按每公里水准路线的高差中误差估算： M h水 mhL R 式中 mhL——每公里长水准路线的高差中误差， 可按《煤矿测量规程》规定取为m hL=50mm/2 2 =±17.7mm/km或按本矿实测资料分析求得。 R——上、下平巷中水准路线总长度，以km 为单位。 n 按理论公式估算： MH水=± m0 式中 m0——水准尺读数误差； n——上、下平巷中水准测量的总测站数。 (二) 井下三角高程测量的误差 按单位长度三角高程路线的高差中误差估算: M H经=mhL L 式中 mhL——每公里长度三角高程路线的中误差， 可按《煤矿测量规程》的规定取为 mhL =±100mm/2=±50mm/km; L——两下山中三角高程测量路线总长度， 以km计。 按理论公式估算: 可用第八章所推证的理论公式计算。但由于 此类贯通测量路线中，一号下山与二号下山的高差 基本相同，所以量边的系统误差影响可不予考虑， m2 此时 m H经 (偶 ) H经 2 式中 m H(偶) ——偶然误差引起的三角高 程测量中误差，计算方法见第八章。 (三) k点在高程上的预计中误差 M2Hk=±M2 H水+M2Ｈ径 若独立进行n次高程测量，则n次测量平均值的 中误差为： M n =M Hk平 Hk/ (四) k点在高程上的预计贯通误差 M H预=2M Hk平 三 两井间巷道贯通测量的误差预计 两井间的巷道贯通时，除进行井下导线测 量和井下高程测量之外，还必须进行地面测量 和矿井联系测量。所以在进行贯通测量误差预 计时，要考虑地面测量误差、矿井联系测量误 差及井下测量误差的综合影响。 一.贯通相遇点k在水平重要方向上的误差预计 贯通相遇点k在水平重要方向上的误差来源包括： 地面平面控制测量误差、定向测量误差和井下平面控 制测量误差。 (一) 地面控制测量误差引起k点在x′方向上的误差 两井间地面连测的平面控制测量的可能方案有： GPS，导线，三角测量，三边测量，边角网等方法。 1.地面采用GPS(全球定位系统)时的误差预计 在将GPS用于两井间巷道贯通测量时，可选用E 级或D级精度来测设两井井口附近的近井点，而且两近 井点Ⅰ与Ⅱ之间应尽量通视。这时由于地面GPS测量误 差所引起的k点在x′轴方向上的贯通误差按下式估算： M x '上 = M SⅠⅡ cos 'SⅠⅡ (10-1) 式中 MSⅠⅡ——近井点Ⅰ与Ⅱ之间边长SⅠⅡ的误差； M S a bS 2 2 (10-2) a——固定误差，D级及E级GPS网的a≤10 mm； b——比例误差系数×10-6，D级GPS网的b≤10 ×10-6， E级GPS网的b≤20 ×10-6； α′——SⅠⅡ边与贯通重要方向x′之间的夹角。 (1) 两近井点Ⅰ与Ⅱ之间应尽量互相通 视，这样在由近井点Ⅰ向风井井口施测连接导 线时，便可以近井点Ⅱ为后视点，同样，由近 井点Ⅱ向立井施测连接导线时，也可以近井点 Ⅰ为后视点，从而消除了起始边(Ⅰ—Ⅱ)的坐 标方位角中误差对于贯通的影响。 (2) 如果受地形、地物条件的限制，近井点 Ⅰ与Ⅱ之间无法通视，则可在Ⅰ、Ⅱ之间敷设地面 连接导线，由于Ⅰ点及Ⅱ点的坐标已知，便可采用 “无定向导线”的解算方法，即类似于两井几何定 向时解算井下连接导线的方法，求出Ⅰ与Ⅱ之间各 导线点1，2，……的坐标及各导线边坐标方位角。 2. 地面采用导线方案时的误差预计 当在地面两井口近井点之间布设闭合导线(或者是附 合导线中的一部分)时，在进行地面导线的严密平差 时，应当同时评定出近井点1与近井点j两点之间在x′ 方向上的相对点位误差Mx′1-j 以及(1-n)边的坐标方 位角α1与(j-(j-1))边的坐标方位角αj之间的相对中误 差MΔα=Mα1-αj. 地面导线测量误差对于贯通的影响为： 2 2 R R M y1 y j 2 MX 上 ( MX 1 j ) 2 2 式中 Mx′1-j——两个近井点1与j在x′方向上的相 2 对点位误差； MΔα——两条近井点后视边坐标方位角之间 的相对中误差； Ry′1,Ry′j——分别为导线点1和j与k点连线 在y′轴上的投影长。 当地面采用导线方案时，如果不用上述较为严密的 方法，也可采用下述的近似估算方法来估算地面导线测量 误差对于贯通的影响。可将地面闭合导线以1点和j点为界 拆成Ⅰ和Ⅱ两段导线： Ⅰ段：1→2→3→……→j-1→j Ⅱ段：j→j+1→……→n-1→n→1 然后参照角度平差后任一点误差的计算公式算得 Mx′kⅠ 和Mx′kⅡ ，然后再按求加权平均值的误差的公式来计 算地面导线测量误差引起的k点在x′方向上的误差M x′上。 j 2 ( R y ) j 2 j m 上 2 2 2 2 1 i cos m R M X K 1 i y li 2 n 1 1 1 1 2 ( R y ) 1 2 1 m 上 j 2 2 2 2 i cos m R M X K 2 yi li 2 n 1 j j M X K 1 M X K 2 M X 上 M X2 K 1 M X2 K 2 3. 地面采用三角网(锁)时的误差预计 三角网(锁)在进行严密平差时，应同时按照求平 差值的函数的中误差的方法，求出近井点1与近井点7两 点之间在x′方向上的相对点误差Mx′1-7以及(1—2)边的坐 标方位角α1-2与(7—6)边的坐标方位角α7-6之间的方位角 相对中误差MΔα ，然后参照式(10-3)计算出地面三角测 量误差对于贯通的影响。如果采用近似的估算方法，则 将三角网(锁)的边看做是导线边，选择一条较短线路， 如图中的1-3-5-7，把它看做是一条导线。 其测角中误差可按相应等级的三角网的测角 中误差来确定，也可在施测后按各三角形角闭合差 用菲莱罗公式求得，其量边误差可根据估算的三角 网最弱边相对中误差乘以各相应边长来求得。然后 再加上三角点1和三角点7到两个井口的近井连接导 线，一起看做是一条总体导线，按照前面的导线方 案中所用的计算公式来估算它们对k点在x′方向上 的误差的影响。 在某些特殊情况下，由于图形简单，估算 方法也就相应简单，但更有实际意义。如： (1)两近井点能直接通视而构成三角网中的一条 边(也可是光电测距导线的一条边，或测边网中的 一条边)时，此时由近井点的误差引起的k点在x′ 方向上的误差预计公式为 Mx'上=± S x' / T (10-4) 式中S x′ ——AB边长S在x′轴上的投影长； 1/T ——AB边长平差值的相对中误差。 (2) 近井点A和B不构成一条边，但能同时后视同一 个三角点C时，Mx′上的预计公式为： MX 上 M AB 2 2 式中 MAB—两近井点相对的点位 误差(上式中取 作为两近井点在 x′方向上的相对点位误差； mβ——∠ACB平差值的中误差； Ry′A 与Ry′B——分别为A、B点与k 点连线在y′轴上的投影长度。 M 2 2 2 R 2 y A R y2B (3) 两近井点A、B互不通视，又不能后视同一个三 角点时，则Mx′上的预计公式为： MX 上 M AB 2 2 2 2 2 M AB R yA R yB 2 2 式中MAB—两近井点相 对的点位误差； mαAB—AC边相对于 BD边的坐标方位角平 差值的中误差。 以上三种情况，除上述误差外，还应再 将从近井点到井口所敷设的连接导线的测量误 差所引起的k点在x′方向上的误差考虑进去， 就可以预计出整个地面平面测量误差所引起的 k点在x′方向上的误差。 (二) 定向测量引起k点在x′方向上的误差 不论采用几何定向或陀螺定向，定向测量的误差都集中反 映在井下导线起始边的坐标方位角误差上。所以定向测量误差引起 的k点在x′方向上的误差为： Mx′0=±mα0*Ry′0/ρ (10-6) 式中mα0——定向测量误差，即由定向引起的井下导线起始 边坐标方位角的误差； Ry′0——井下导线起始点与k点连线在y′轴上的投影长，如 图10-9中所示的Ry′01和Ry′02。 两个立井的定向测量误差所引起的k点在x′方向上的误差 mx′01和mx′02应分别求出。 (三) 井下导线测量引起k点在x′方向上的误差 井下导线测角和量边误差引起的k点在x′方向上 的误差Mx′β下和M x′l下的预计公式与一井内巷道贯通误差 公式相同，不过此时要把井下量边系统误差对贯通的影 响b 下 L x′下 考虑在内，L x′下 为井下导线两个起始点连线 在x′轴上的投影长。 如果井上、下使用同一根钢尺丈量边长，量边 系统误差相同，或者井上、下采用同一台测距仪测量边 长，则井上、下导线可以不考虑量边系统误差的影响。 应当指出，通过平硐或斜井定向 的矿井，其定向误差对贯通的影响可不 必单独计算，而把平硐或斜井中导线与 井下导线看做是一个整体来进行误差预 计。 (四) 各项误差引起的k点在x′方向上的总误差 由地面测量误差、定向测量误差和井下导线 测量误差所引起的k点在x′方向上的总的中误差为： M x'k M x2' M x2'l下 M x2'上 M x2' 01 M x2' 02 下 M X HK 平 M X K n M x'k预 2M x‘k 二、 贯通相遇点k在高程上的误差预计 两井间巷道贯通相遇点k在高程上的误 差来源包括：地面水准测量误差，导入高程误 差，井下水准测量和三角高程测量误差。 (一) 地面水准测量误差 地面水准测量引起的高程误差M 估算公式为： M H上 mhL L H上的 (二) 导入高程误差 当缺乏根据大量实测资料所求得的导入高程中 误差时，可以按《煤矿测量规程》中规定的两次独立 导入高程的容许互差来反算求得一次导入高程的中误 差。规程中要求两次独立导入高程的互差不得超过井 筒深度h的1/8000，则一次导入高程的中误差为： MH0 1 h h 22600 2 2 8000 两个立井的导入高程中误差MH01 和MH02 应分别 计算。 当矿井用平硐或斜井开拓时，导入高程中误差可 不必单独计算，而将平硐中的水准测量或斜井中的三角 高程测量与井下水准测量或三角高程测量看做一个整体 来进行误差预计。 (三) 井下水准测量和三角高程测量的误差 两井间进行巷道贯通时，井下水准测量和三角高程测量 的误差引起k点在高程上的误差M H下，其估算方法与一井内巷 道贯通时相同，这里不再重述。 (四) 各项误差引起k点在高程上的总误差 由地面水准测量误差、导入高程误差和井下高程测量 误差所引起的k点在高程上的总中误差为： M Hk M H2 上 M H2 01 M H2 02 M H2 下 M HK 平 M HK 平 2 M HK预 2M HK平 四 立井贯通的误差预计 立井贯通时，测量工作的主要任务是保证井筒上、下 两个掘进工作面上所标定出的井筒中心位于一条铅垂线上， 贯通的偏差为该两工作面上井筒中心的相对偏差，而竖直方 向在立井贯通中属于次要方向，无须进行误差预计。 实际工作中，一般是分别预计井筒中心在提升中心 线方向(作为假定的y′方向)和与它垂直的方向(作为假定的x′ 方向)上的误差，然后再求出井筒中心的平面位置误差。当 然，也可以直接预计井筒中心的平面位置误差。 对于从地面和井下相向开凿的立井贯通)，需要 进行地面测量、定向测量和井下测量。这些测量误差 所引起的贯通相遇点(井筒中心)的误差，其预计方法 与前一节讨论的预计方法基本相同，只是必须同时预 计x′和y′两个方向上的误差，并按下式求出平面位置 中误差： M中 M M 2 x 2 y 立井延深贯通时，贯通点的平面位置误 差只受井下导线测量误差的影响，所以可按下 式直接预计相遇点的平面位置中误差： M中 M中 m2 2 m2 2 2 2 R m i li 2 2 R a i li 当采用通过辅助下山和辅助平巷在原井筒下部的 保护岩柱(或人造保护盖)下进行井筒延深时，由于 这时多为井筒全断石掘进，甚至要求将下部新延深 的井筒中的罐梁罐道全部安装好后再打开保护岩柱。 所以对井中标设精度要求很高，尽管这时的导线距 离不长，一般也需要进行误差预计。 第四节 贯通测量的施测与检查调整 为了阐明贯通测量的实测过程，提高精度 的方法，中、腰线的检查调整，以及贯 通后的测量工作等实际问题，我们进行 以下学习 一、贯通测量施测中应注意的问题 (1) 注意原始资料的可靠性，起算数据应当准确无误。 (2) 各项测量工作都要有可靠的独立检核。 (3) 精度要求很高的重要贯通。要采取提高精度的相 应指施。 (4) 对施测成果要及时进行精度分析，并与原误差予 计的精度要求进行对比，各个环节均不能低于原精度 要求，必要时要进行返工重测。 (5) 利用测量成果计算标定要素时，注意不要抄错或用错 已知数据资料。 (6) 贯通巷道掘进过程中，要及时进行测量和填图。 并根据测量成果及时调整巷道掘进的方向和坡度。 有了贯通测量方案之后，通过实际施测，常能发 现在制定方案时所没有考虑到的一些问题，也可能遇到一 些新情况。所以在施测过程中，可以进一步完善和充实预 定的方案。 二、 贯通工程施工中可采取的一些技术 测量工作要尽一切努力来满足施工的要 求，但当某些长距离的重要贯通的精度要求很 高，而测量的仪器设备和人员等条件又不十分 完备时，为避免测量误差对工程质量的影响， 可以在施工上采取一些相应的技术措施。 (一) 轨道运输平巷贯通时 平巷贯通主要考虑的是在高程上产生贯通偏差 后，要对巷道的坡度进行调整，使两端的巷道底板、轨 道和水沟能平顺衔接，而不产生“台阶”。在调整好坡 度，使两端巷道衔接之后，再砌筑永久支护和铺设永久 轨道。因此，可根据予计的贯通高程偏差Δh来计算临时 支护巷道的距离L=2l(l为每端临时支护巷道的距离)。 L=2l=Δh/i极限 (5-16) 式中 Δh—— i极限——巷道坡度的容许偏差，一般为0.002。 (二) 绞车提升的斜井贯通时 由于斜巷在高程上的贯通偏差比较易于调整，因此 应根据水平面内垂直于巷道中线的贯通予计偏差Δx′来 求算暂不砌筑永久支护和不安装轨道中间的钢丝绳地滚轴 的距离，采用的计算方法主要从绞车的提升钢丝绳不偏出 轨道中间的地滚轴为依据，如图5-23所示，设调整斜巷的 长度为L，轨距为d，钢丝绳与轨道间保持的最小距离为ε， 贯通斜巷的水平面内予计偏差为Δ，则下部斜巷可以一次 成巷的距离L下为： L下=L(d/2-ε)/Δ (5-17) 上部斜巷可以一次成巷的距离L L 上 =(L-L 下 )*( d/2-ε)/Δ (5-18) 三 贯通后实际偏差测定及中腰线调整 巷道贯通后，实际偏差的测定是一项重要的工作，它具有 以下意义。 (1) 对巷道贯通的结果作出最后的评定； (2) 用实际数据检查测量工作的成果，从而验证贯通测量误 差予计的正确程度，以丰富贯通测量的理论和经验； (3) 通过贯通后的连测，可使两端原来没有闭合或附合条件 的井下测量控制网有了可靠的检核和进行平差和精度评定； (4) 作为巷道中腰线最后调整的依据。 所以《煤矿测量规程》中规定：井巷贯通后，应在 贯通点处测量，贯通实际偏差值，并将两端导线、高程 连接起来，计算各项闭合差。重要贯通的测量完成后， 还应进行精度分析，并作出总结。总结要连同设计书和 全部内、外业资料一起保存。 1、 贯通后实际偏差的测定 (一) 平斜巷贯通时水平面内偏差的测定 (1) 用经纬仪把两端巷道的中心线都延长到巷道贯通接 合面上，量出两中心线之间的距离d，其大小就是贯通巷 道在水平面内的实际偏差； (2) 将巷道两端的导线进行连测，求出闭合边的坐标方 位角的差值和坐标闭合差，这些差值实际上也反映了贯 通平面测量的精度。 (二) 平斜巷贯通时竖直面内偏差的测定 (1) 用水准仪测出或用小钢尺直接量出两端腰线在贯通 接合面处的高差，其大小就是贯在竖直面内的实际偏差； (2) 用水准测量或经纬仪三角高程测量连测两端巷道中 的已知高程控制点(水准点或经纬仪导线点)，求出高程 闭合差，它也实际上反映了贯通高程测量的精度。 (三) 立井贯通后井中实际偏差的测定 立井贯通后，可由地面上或由上水平的井中处挂下中 心垂球线到下水平，直接丈量出井筒中心之间的偏差值，即为立 井贯通的实际偏差值。有时也可测绘出贯通接合处上、下两段井 筒的横断面图，从图上量出两中心之间的距离，就是立井贯通的 实际偏差。此外，立井贯通后，应进行定向测量，重新测定下水 平井下导线边的坐标方位角和用来标定下水平井中位置的导线点 的 坐 标 ， 与 原 坐 标 的 差 值 Δx 和 Δy ， 以 及 导 线 点 的 点 位 偏 差 Δ=(Δx2+Δy2)1/2，它也反映了立井贯通的精度。 二、 贯通后巷道中腰线的调整 测定巷道贯通后的实际偏差后，还需对中腰线进行调整。 (一) 中线的调整 巷道贯通后，如实际偏差在容许范围之内，对次要 巷道只需将最后几架棚子加以修整即可。对于运输巷道 或砌旋巷道，可将距相遇点一定距离处的两端中心线A与 B相连，以新的中线A—1′—2′—4′—3′—B代替原来 两端的中线A—1—2和B—3—4，以指导砌筑最后一段永 久支护和铺设永久轨道。 (二) 腰线的调整 若实际的贯通高程偏差Δh很小时，可按实测 高差和距离算出最后一段巷道的坡度，重新标定新 的腰线。在平巷中，若贯通的高程偏差Δh较大时， 可适当延长调整坡度的距离。实测贯通高程偏差为 60mm，由贯通相遇点向两端各后退30m，与该处的原 有腰线点相连接。则得调整后的腰线，其坡度由原 设计的4‰变为3‰。若由K点向两端各后退15 m，则 调整后的腰线坡度为2‰。在斜巷口，通常对腰线的 调整要求不十分严格，可由掘进人员自行掌握调整。 针对书本山的实例进行实例讲解