第十章 贯通测量方案的选择 与误差预计 第一节 概 述 一、 贯通测量设计书的编制贯通工程，尤其是重要的贯通工 程，关系到整个矿井的设计 、建设与 生产，所以必须认 真对待。矿山测量 人员应 在重要贯通工程施测之前，编 制好贯通测量设计书。特别重要的贯通测 量设计书 要报矿务 局审批。 编制贯通测量设计书的主要任务是选择合理的测量方 案和测量方法，以保证巷道正确贯通。设计书可参 照下列提纲编制： (1) 井巷贯通工程概况。 (2) 贯通测量方案的选定。地面控制测量，矿井联系 测量及井下控制测量。包括所用测量起始数据情况 。 (3) 贯通测量方法。包括采用的仪器、测量方法及其限 差。 (4) 贯通测量误差预计。(5) 贯通测量成本预计。(6) 贯通测量中存在的问题和采取的措施。 v贯贯通测测量误误差预计预计 ，就是按照所选择选择 的测测量方 案与测测量方法，应应用最小二乘准则则及误误差传传播律 ，对贯对贯 通精度的一种估算。它是预计贯预计贯 通实际实际 偏 差最大可能出现现的限度，而不是预计贯预计贯 通实际实际 偏 差的大小，因此，误误差预计预计 只有概率上的意义义。 其目的是优优化测测量方案与选择选择 适当的测测量方法， 做到对贯对贯 通心中有数。v在满足采矿生产要求的前提下，既不由于精度太 低而造成工程的损失，影响正常安全生产，也不 因盲目追求高精度而增加测量工作量。 v贯贯通误误差预计预计 分为为一井内巷道贯贯通测测量误误 差预计预计 ，两井间间巷道贯贯通测测量误误差预计预计 ， 立井贯贯通测测量误误差预计预计 ，以及井下导线导线 加 测坚测坚 强陀螺定向边边后的巷道贯贯通测测量误误差 预计预计 。 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 方案首先应向贯通工程的设计和施工部门了解 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，并检核设计部 门提供的图纸资料。还要收集与贯通测量有 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。绘制巷道贯通测量 设计平面图，然后就可以根据实际情况拟定 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v根据所选择的测量仪器和方法，确定各种误 差参数。v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。第二节 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-1-215-16-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Mxk。 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。v(二) 井下三角高程测量的误差v v(三) k点在高程上的预计中误差第三节 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) 地面平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。v1 地面采用GPS(全球定位系统)时的误差 预计v在将 GPS 用于两井间巷道贯通测量时， 可按照表2-15的规定，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 点与之间应尽量通视。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： 在进行两井之间的巷道贯通测量时，地面平 面控制测量采用 GPS 建立近井点是值得提倡的 一种方案，施测简便，精度又高。(1) 两近井点与之间应尽量互相通视，这样在 由近井点向风井井口施测连接导线时，便可以 近井点为后视点，同样，由近井点向立井施 测连接导线时，也可以近井点为后视点，从而 消除了起始边()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，近井点与之 间无法通视，则可在、之间敷设地面连接导 线(如图10 3所示)，由于点及点的坐标已知 ，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 与之间各导线点1，2，的坐标及各导线 边坐标方位角。 v2. 地面采用导线方案时的误差预计v地面导线测量误差引起的k点在x方向上的 误差预计方法与井下导线测量的误差预计方 法基本相同。通常应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)，这时，在进行地面闭合导线(或附合 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Mx1-j以及(1-n)边的坐标方位角1 与(j-(j-1)边的坐标方位角j之间的相对中误 差M =M1-j，并计算出地面导线测量 误差对于贯通的影响为： v3. 地面采用三角网(锁)时的误差预计v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。例如：v(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( 参阅图10)v(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(见图10-7)，Mx上的预 计公式为： vv(3) 两近井点A、B互不通视，又不能 后视同一个三角点时(见图10-8)，则 Mx上的预计公式为：v 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。 v(二) 定向测量引起k点在x方向上的误差v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：(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下和Mxl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Lx下 考虑在内，Lx下为井下导线两个起始点连线 在x轴上的投影长(参阅图10-9)。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。v(四) 各项误差引起的k点在x方向上的总误 差v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： 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MH上的 估算公式为： v(二) 导入高程误差v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：v 两个立井的导入高程中误差MH01和 MH02 应分别计算。v 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。 v(三) 井下水准测量和三角高程测量的误差v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 MH下，其估算方法与一井内巷道贯通时相 同，这里不再重述。v (四) 各项误差引起k点在高程上的总误差v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：v第四节 立井贯通的误差预计v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。v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。 v立井贯通的几种典型情况和它们所需进行的 测量工作，已在前面第五章第四节介绍过了 。对于从地面和井下相向开凿的立井贯通( 见图5-19)，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： v立井延深贯通(见图5-20)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：v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。 v第五节 井下导线加测坚强陀螺定向边后巷道 贯通测量的误差预计 v在某些长距离的大型重要贯通工程中，通常要测设 很长距离的井下经纬仪导线，导线在巷道转弯处往 往又有一些短边，由于井下测角误差积累的结果， 往往难以保证较高精度的贯通要求，而在井下要大 幅度提高测角精度是比较困难的，所以在实际工作 中经常采用在导线中加测一些高精度的陀螺定向边 的方法来建立井下平面控制，尤其是用于大型重要 贯通的平面控制，它可以在不增加测角工作量以提 高测角精度的前提下，