井下7″级导线及四等水准控制网的设计与实施
【摘要】提出综合采用GPS、陀螺仪、水准仪以及全站仪等仪器，进行高精度矿山三维控制网建立。以某矿区实践为例，系统介绍建立井下7″级导线及四等水准控制网的主要步骤及其技术指标，主要包括：地表E级GPS网的建立、井下7″级导线测量、四等水准测量和陀螺定向，以及为类似矿区控制网的建立提供有效的理论和实践依据。
【关键词】井下测量；导线测量；水准测量；GPS；陀螺定向
前言
高精度的矿山三维控制网是矿山日常生产和灾害监测的重要保障，关系到煤矿生产的每一个环节。GPS、高精度陀螺仪等技术已经在不同领域得到了广泛的应用，并取得了较为理想的效果。如何采用现代测绘技术建立高精度的井下三维控制网，就成为矿山测绘工作者面临的一个重要问题。
本文针对主副斜井开采矿井，提出综合采用GPS、磁悬浮陀螺仪、水准仪以及全站仪，进行高精度矿山三维控制网的建立，并以某矿区具体实测数据为例，系统介绍建立井下7″级导线和四等水准控制网所需的设备及其主要技术指标，并给出应注意的问题，为类似矿区井下控制网的建立，提供有效的理论和实践依据。
1 地表平面控制网的建立
案例矿井主采煤层分为“九煤”和“四煤”，随着采区的不断推进，采区所在位置最近处距井口约4000米，原有的控制网难以满足生产的需要，考虑到该矿井的具体情况，矿方决定重新建立矿井地表和井下的三维控制网。
1.1 已有数据的整理和选取
该矿区在平面坐标系统为1.5°带高斯投影，中央子午线为112°30′，高程坐标系统为56黄海高程。该矿地测科提供了三个国家四等点和一个GPS D级点为起算点，采取插网方式建立该矿区E级GPS网。同时，提供了一个二等国家水准点和一个按照三等水准要求联测的水准点。项目组对上述点位进行了实际踏勘，对附近有大面积遮挡物，不满足GPS测量要求的点位予以剔除，选取包括三个控制点在内的8个点位进行GPS静态观测。
1.2 GPS控制网
对于平面网，起算点至少应有两个，才能解决基准问题；高程网则至少需要一个高程起算点，才能解决高程基准问题。选取三个四等国家点作为平面网起算基准，高程基准选取国家二等水准点。
场地平整就是将天然地面改造成工程上所要求的设计平面，由于场地平整时全场地兼有挖和填，而挖和填的体形常常不规则，所以一般采用方格网方法分块计算解决，平整场地前应先做好各项准备工作，如清除场地内所有地上、地下障碍物；排除地面积水；铺筑临时道路等 平面控制网的布设形式，应根据建筑总平面图、建筑场地的大小和地形、施工方案等因素来确定。 对于地形起伏较大的山区或丘陵地区，常用三角网或三边网； 对于地形平坦而通视较困难的地区或建筑物布置不很规则时，可采用导线网； 对于地势平坦的、建筑物众多且布置比较规则和密集的工业场地或住宅小区，一般采用建筑方格网； 对于地面平坦的小型施工场地，常布置一条或几条建筑基线，组成简单的图形。 平面控制网，应根据等级控制点进行定位、定向和起算，其等级和精度应符合下列规定： ①建筑场地面积大于或重要工业区，宜建立相当于一级导线精度的平面控制网； ②建筑场地小于或一般性建筑区，可根据需要建立相当于二、三级导线精度的平面控制网； ③当原有控制网作为场区控制网时，应进行复测检查。 高程控制网应布设成闭合水准路线、附合水准路线或结点水准网形。高程测量的精度，一般不宜低于三等水准测量的精度要求。 8．2建筑基线 8．2．1 建筑基线的布设方法 在面积不大、地势较平坦的建筑场地上，根据建筑物的分布、场地地形等因素，布设一条或几条轴线，以作为施工控制测量的基准线，简称建筑基线。 建筑基线的布设形式有三点“一”字形、三点“Ｌ”字形，四点“Ｔ”字形及五点“十”字形等形式。布设时要求做到： 建筑基线应平行或垂直于主要建筑物的轴线，以便用直角坐标法进行测设； 建筑基线相邻点间应互相通视，且点位不受施工影响； 为了能长期保存，各点位要埋设永久性的混凝土桩； 基线点应不少于三个，以便检测建筑基线点有无变动。 8．2．2 建筑基线的测设方法 根据建筑红线测设 在城市建设区，建筑用地的边界线（建筑红线）是由城市规划部门选定并由测绘部门现场测设的，可作为建筑基线放样的依据。 一般情况下，建筑基线与建筑红线平行或垂直，故可根据建筑红线用平行线推移法测设建筑基线。 如图，AB、AC是建筑红线，从A点沿AB方向量取d2定Ⅰ′点，沿AC方向量取d1定Ⅰ″点。 2．根据建筑控制点测设 对于新建筑区，在建筑场地上没有建筑红线作为依据时，可根据建筑基线点的设计坐标和附近已有控制点的关系，按前所述测设方法算出放样数据，然后放样。 如图所示，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为设计选定的建筑基线点，A、B为其附近的已知控制点。首先根据已知控制点和待测设基线点的坐标关系反算出测设数据，然后用极坐标法测设Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点。由于存在测量误差，测设的基线点往往不在同一直线上，因而，精确地检测出∠Ⅰ′Ⅱ′Ⅲ′。若此角值与180o之差超过限差±10″，则应对点位进行调整。调整值δ按下列公式计算： 3建筑方格网 在建筑物比较密集或大型、高层建筑的施工场地上，由正方形或矩形格网组成的施工控制网，
海南省红岭灌区工程东干渠土建施工第Ⅰ标段 施工控制网布设 批准： 审核： 编制：
中国水利水电第十一工程局有限公司红岭灌区工程东干I标施工项目部 2016年2月28日 一、工程概况 东灌区系统的控灌面积为131.84万亩，其中新增灌溉面积78.96万亩，保灌面积 40.57 万亩，改善灌溉面积 12.31 万亩。渠首由总干渠分水闸分水，设计流量为 40.0m3/s，加大流量 46 m3/s，灌溉定安、琼海、文昌和海口等 4 个市县的24 个镇与 8 个农场区域内的耕地。渠首设计水位为 125.537m，加大水位为125.778m，渠道底高程为 122.025m。 东干渠设 3 条分干渠、20 条支渠、2 条水库补水渠、1 个水库补水口及 15条干斗等 42 个分（补）水口，分别设置相应的分水闸控制流量，干渠全长145.93km。 本工程第1标段为桩号 0+000~27+551 段是连接 1#渡槽首端至 16#渡槽渐变段首端的渠段，全长 27.551km，设计流量为 40m3/s，加大流量 46.0m3/s。本段渠系共布置有渡槽14座、倒虹吸1座、暗涵1座、隧洞1座、节制泄水闸3座、分水闸 2 座等渠系建筑物。 二、控制网布设原则 2.1平面控制网原则 2.1.1各级GPS网一般逐级布设，在保证精度、密度等技术要求时可跨级布设。 2.1.2各级GPS网的布设应根据其布设目的、精度要求、卫星状况、接收机类型和数量、测区已有的资料、测区地形和交通状况以及作业效率等因素综合考虑，按照优化设计原则进行。 2.1.3各级GPS网最简异步观测环或附合路线的边数应不大于表1的规定。 表1 2.1.4各级GPS网点位应均匀分布，相邻点间距离最大不宜超过该网平均点间距的2倍。 2.1.5各级GPS网按观测方法可采用基于A级点、区域卫星连续运行基准站网、临时连续运行基准站网等的点观测模式，或以多个同步观测环为基本组成的
第九章井下控制测量 一、学习目的与要求 1.了解井下控制测量的意义。 2.掌握井下经纬仪导线的外业和内业计算。 3.掌握井下高程测量方法。 二、课程内容与知识点 第一节井下平面控制测量 一、概述 （一）井下平面控制测量的目的 井下平面控制测量的主要目的是在井下建立统一的平面坐标系统，为井下生产提供可靠的数据。 （二）井下平面控制测量的特点 井下测量时就不同了，受井下条件所限，只能沿巷道设点，最初只能布设成支导线的形式，随着巷道不断向前延伸及巷道数量的不断增多，逐渐可以布设成闭合导线，符合导线及导线网等。 （三）井下平面控制测量的等级 按照高级控制低级的原则，井下平面控制测量分为基本控制和采区控制两类。基本控制导线精度较高，是矿井的首级控制导线，其精度应能满足一般贯通工程的要求；采区控制导线精度较低，应能满足施工测量和测图的要求。 根据《规程》的规定，基本控制导线分为7″和15″两级，主要敷设在斜井或平硐，井底车场，水平（阶段）运输巷道，矿井总回风巷道，暗斜井，集中上山，下山，集中运输石门等主要巷道内，各矿可根据井田范围的大小，选用其中的一种作为本矿的基本控制导线。 在井田一翼长度小于1km的小型井中，亦可以采用30″作为基本控制导线。 （四）井下经纬仪导线的形状 井下经纬仪导线的形状，也和地面一样有附合导线，闭合导线，支导线及导线网等。一般来说，基本导线在主要巷道时多布设成支导线形式，但当已掘巷道增多时，则可形成闭合导线，附合导线及导线网。 （五）井下经纬仪导线点的分类及编号 井下导线点按其使用时间的长短分为永久点和临时点两类。永久点使用时间较长，应设置在便于使用和便于保存的稳定的碹顶上或巷道顶，底版的岩石内；临时点保存时间较短，一般设在顶板上或牢固的棚梁上。 我国绝大多数矿井都将导线点设置在巷道的顶板上或棚梁上，这是因为点在顶板上不仅使用方便，容易寻找，不易被井下行人或运输车辆破坏，而且用垂球对中时，仪器在点下对中比在点上对中要精确一些。只有当顶板岩石松软、破碎、容易移动或某些特殊的情况下，才将其设置在巷道的底版上。 永久导线点应设置在矿井的主要巷道内，一般每隔300~500m设置一组，每组不得少于
工程水平控制网的布设原则和方案 布设原则 如§1.1所述，工测控制网可分为两种：一种是在各项工程建设的规划设计阶段，为测绘大比例尺地形图和房地产管理测量而建立的控制网，叫做测图控制网；另一种是为工程建筑物的施工放样或变形观测等专门用途而建立的控制网，我们称其为专用控制网。建立这两种控制网时亦应遵守下列布网原则。 1.分级布网、逐级控制 对于工测控制网，通常先布设精度要求最高的首级控制网，随后根据测图需要，测区面积的大小再加密若干级较低精度的控制网。用于工程建筑物放样的专用控制网，往往分二级布设。第一级作总体控制，第二级直接为建筑物放样而布设；用于变形观测或其他专门用途的控制网，通常无须分级。 2.要有足够的精度 以工测控制网为例，一般要求最低一级控制网（四等网）的点位中误差能满足大比例尺1:500的测图要求。按图上0.lmm的绘制精度计算，这相当于地面上的点位精度为0.1×500=5（cm）。对于国家控制网而言，尽管观测精度很高，但由于边长比工测控制网长得多，待定点与起始点相距较远，因而点位中误差远大于工测控制网。 3.要有足够的密度 不论是工测控制网或专用控制网，都要求在测区内有足够多的控制点。如前所述，控制点的密度通常是用边长来表示的。《城市测量规范》中对于城市三角网平均边长的规定列于表2-3中。 4.要有统一的规格 为了使不同的工测部门施测的控制网能够互相利用、互相协调，也应制定统一的规范，如现行的《城市测量规范》和《工程测量规范》。 表2-3 三角网的主要技术要求 布设方案 现以《城市测量规范》为例，将其中三角网的主要技术要求列于表2-3，电磁波测 1
距导线的主要技术要求列于表2-4。从这些表中可以看出，工测三角网具有如下的特点：①各等级三角网平均边长较相应等级的国家网边长显著地缩短；②三角网的等级较多； ③各等级控制网均可作为测区的首级控制。这是因为工程测量服务对象非常广泛，测区面积大的可达几千平方公里（例如大城市的控制网），小的只有几公顷（例如工厂的建厂测量），根据测区面积的大小，各个等级控制网均可作为测区的首级控制；④三、四等三角网起算边相对中误差，按首级网和加密网分别对待。对独立的首级三角网而言，起算边由电磁波测距求得，因此起算边的精度以电磁波测距所能达到的精度来考虑。对加密网而言，则要求上一级网最弱边的精度应能作为下一级网的起算边，这样有利于分级布网、逐级控制，而且也有利于采用测区内已有的国家网或其他单位已建成的控制网作为起算数据。以上这些特点主要是考虑到工测控制网应满足最大比例尺1:500测图的要求而提出的。 表2-4 电磁波测距导线的主要技术要求 此外，在我国目前测距仪使用较普遍的情况下，电磁波测距导线已上升为比较重要的地位。表2-4中电磁波测距导线共分5个等级，其中的三、四等导线与三、四等三角网属于同一个等级。这5个等级的导线均可作为某个测区的首级控制。 专用控制网的布设特点 专用控制网是为工程建筑物的施工放样或变形观测等专门用途而建立的。由于专用控制网的用途非常明确，因此建网时应根据特定的要求进行控制网的技术设计。例如：桥梁三角网对于桥轴线方向的精度要求应高于其他方向的精度，以利于提高桥墩放样的精度；隧道三角网则对垂直于直线隧道轴线方向的横向精度的要求高于其他方向的精度，以利于提高隧道贯通的精度；用于建设环形粒子加速器的专用控制网，其径向精度应高于其他方向的精度，以利于精确安装位于环形轨道上的磁块。以上这些问题将在工程测量中进一步介绍。 2
井下全站仪经验整理 煤矿井下以往主要是使用经纬仪测角、钢尺量边来进行导线测量。随着先进测量仪器的出现测量工作也发生了很大的变化。目前全站仪在地面测量工作中已得到了广泛的应用但在井下测量中由于受井下条件的影响其应用受到了一定的限制。本人通过几年来对全站仪在井下测量中的使用掌握了一定的测量方法和技巧现与大家交流。 ｌ井下测量的特点 井下测量受环境的影响与地面测量有很多不同之处其主要特点是：（１）井下测量的主要对象是巷道其主要任务是确定巷道、硐室及回采工作面的平面位置与高程为煤矿建设与生产提供数据与图纸资料；（２）井下巷道测量的方式主要是导线测量导线的布设形式一般有闭合导线、符合导线和支导线三种但井下巷道施工测量中一般以支导线为主当巷道贯通以后进行联测时才可布设闭合导线或符合导线； （３）在巷道测量中工作环境黑暗、潮湿、视野狭窄行人、车辆较多巷道内又有各种管线障碍这些因素都会对测量工作带来一定的影响；（４）井下巷道测量对精度要求很高在井下平面控制测量及井下巷道贯通测量中导线测量精度的高低将对确定新老巷道及采空区之问的关系、巷道的贯通等产生直接影响在煤矿的安全生产及抢险救灾工作中也起着重要作用； （５）井下导线测量方法一般采用“后前前后”的测量方法导线点一般都布设在巷道顶板上对点号吊挂线绳进行对中测量。
２全站仪的特点全站仪又名电子速测仪它集测角量边为一体由微处理器控制自动进行测距、测角自动归算水平距离、高差和坐标等还能进行施工放样自动记录数据使用极为方便它几乎可以完成各种常规测量仪器所做的工作。全站仪的工作原理与传统的经纬仪类似但它又具有以下特点： （１）只需一次照准反射棱镜就能测得水平角、竖直角和斜距算出测点的平面坐标和高程并记录下测量和计算的数据。 （２）通过全站仪的主机或电子手簿的标准通讯接口，可实现全站仪与计算机或其他外围设备问的数据通讯，从而使测量数据的获取、管理和计算机绘图形成一个完整的自动化测量系统。 （３）利用全站仪的微处理器来控制全站仪的测量和计算，配合相应的应用软件可实现导线测量、前后方交会、碎部测量和施工放样等计算任务。（４）全站仪内部有双轴补偿系统，可自动测量仪器竖轴和水平轴的倾斜误差，并对角度观测值加以改正。 ３全站仪在井下测量中的应用 ３．１井下四架法传递，三架法导线测量在井下平面控制测量中，为了提高控制测量的精度，一般都要进行７”级导线测量。在以往的测量过程中，都是采用经纬仪测角、钢尺量边的测量方法，使用这种方法，对于一些长边来讲，在丈量距离时，为了保证量距的精度，即要将边分成几段来量，又要几个人同时配合，对某一段进行多次量取，还要对钢尺进行垂曲改正、温度改正、尺长改正等多项改正，这样既废时又废力，工作效率极低，而且精度不能得到很好的保证。在井下平面控制测量中，若采用
一、国家平面控制网的布设原则 分级布网、逐级控制 应有足够的精度 应有足够的密度 应有统一的规格 ㈠传统国家平面控制网布设方案 根据当时国家平面控制网施测的测绘技术水平，我国决定采取传统的三角网作为水平控制网的基本形式，只是在青藏高原特殊困难的地区布设了一等电磁波测距导线。国家三角网的布设方案分为一、二、三、四等4个等级。 一等三角锁是国家大地控制网的骨干，其主要作用是控制二等以下各级三角测量，并为地球科学研究提供资料。一等三角锁尽可能沿经纬线方向布设成纵横交叉的网状图形。 二等三角网是在一等锁控制下布设的，它是国家三角网的全面基础，同时又是地形测图的基本控制。 三、四等三角网是在一、二等网控制下布设的，是为了加密控制点，以满足测图和工程建设的需要。 三、工程平面控制网布设原则 工测控制网可分为两种：一种是在各项工程建设的规划设计阶段，为测绘大比例尺地形图而建立的控制网，叫做测图控制网；另一种是为工程建筑物的施工放样或变形监测等专门用途而建立的控制网，我们称其为专用控制网，建立这两种控制网时亦应遵守下列布网原则。 工测控制网可分为两种：一种是在各项工程建设的规划设计阶段，为测绘大比例尺地形图而建立的控制网，叫做测图控制网；另一种是为工程建筑物的施工放样或变形监测等专门用途而建立的控制网，我们称其为专用控制网，建立这两种控制网时亦应遵守下列布网原则。 1.分级布网、逐级控制 2.要有足够的精度 3.要有足够的密度 4.要有统一的规格 四、工程平面控制网布设方案 工程平面控制网的布设方案可以采用三角网、导线网、GPS网等形式。 一、国家基本控制网 国家平面控制网分为一、二、三、四等四个等级，布设形式有三角锁、精密导线、插点等形式。 二、城市及工程控制网 工程控制网：为城市规划、建筑设计及施工放样等目的而建立的控制网称为城市或工程控制网。 三、小地区控制网 1．小地区控制网：在小范围内建立的控制网称为小地区控制网。 2．分类：首级控制和图根控制
煤矿井下基本控制导线测量方法的改进 随着我国科技水平的不断提高，科技的应用范畴逐渐扩大。近年来，科技应用在煤矿井下基本控制导线测量方面取得的成效较为明显，在一定程度上促进了煤矿井下基本控制导线测量方法的创新与改进，大大提高了煤矿井下基本控制导线测量的精准度以及煤矿井下基本控制导线测量的工作效率。本文将简要分析煤矿井下基本控制导线测量方法的改进与创新的相关内容，旨在促进煤矿井下基本控制导线测量工作效率的进一步提高。 标签：煤矿；控制导线；测量方法；改进 在实际工作中，在传统的煤矿井下测量的过程主要涉及到腰线标定、延伸、导线测量以及高程测量等环节。煤矿生产技术的管理，是实现煤矿企业生产目标的重要途径，必须予以重视。在煤矿井下发生的任何疏忽，都可能成为引发煤矿安全事故的导火线，造成煤矿企业重大的经济损失。煤矿井下测量工作对于实现煤矿高效、安全生产的目标，有重大的现实意义。因此，煤矿井下测量的工作被作为一项技术性且难度较大的工作，一直是煤礦生产企业的非常重视的一项工作。近几年，煤矿井下基本控制导线测量的方法不断得到发展与改进，在一定程度上提高了煤矿井下测量工作的精准度以及效率。 1 关于三连架在基本控制导线测量中应用的分析 由于受煤矿井下环境条件的限制，一直以来，传统的煤矿井下基本控制导线的测量方法都是采用逐站整平对中的形式，选择比长的钢尺（或光电测距仪）进行量边的工作。整个测量的过程中，需要耗费大量的时间以及精力，而且无法保证测量的精准度，并且在测量过程中容易产生误差。煤矿井下基本控制导线的测量工作效率的低下，直接导致煤矿企业的生产效率以及工作效率无法保持相对较高的水平。随着科技的发展水平不断提高，随着防爆全站仪在井下测量中的应用，很多煤矿生产企业开始采用三连架法进行煤矿井下基本控制导线测量的工作，以弥补传统的测量方法产生的误差。采用三连架法进行煤矿井下基本控制导线的测量工作的过程中，利用全站仪配套的棱镜、基座等相关设备，可以减少测量工作中过渡点的对中误差，在确保煤矿井下基本控制导线测量精准度的前提下，提高煤矿井下测量的工作效率。但是我们在燕子山矿的实际测量工作中，采用三连架法进行测量还是存在着一定的局限性。 （1）在煤矿井下测量工作中采用三连架法，在测量路线确定后，需要煤矿企业停止在测量线路上的一切生产运输活动，占用巷道时间长，需要与多个部门协调工作。 （2）三连架法测量的环节，常常要对各个测量过渡点进行对中的处理工序，以减小对中误差对各个测量点精准度带来的不利影响。 （3）另外，还需要注意处理煤矿井下隧道中雾气以及风流对边长光测量产
§2.1 国家水平控制网的布设原则和方案 2.1.1 布设原则 我国幅员辽阔，在大部分领域（约9 600 OOOkm 2)上布设国家天文大地网，是一项规模巨大的工程。 为完成这一基本工程建设，在建国初期国民经济相当困难的情况下，国家专门抽调了一批人力、物力、财力，从1951年即开始野外工作，一直延续到1971年才基本结束。面对如此艰巨的任务，显然事先必须全面规划、统筹安排，制定一些基本原则，用以指导建网工作。这些原则是：分级布网，逐级控制；应有足够的精度；应有足够的密度；应有统一的规格。现进一步论述如下。 1.分级布网、逐级控制 由于我国领土辽阔，地形复杂，不可能用最高精度和较大密度的控制网一次布满全国。为了适时地保障国家经济建设和国防建设用图的需要，根据主次缓急而采用分级布网、逐级控制的原则是十分必要的。即先以精度高而稀疏的一等三角锁尽可能沿经纬线方向纵横交叉地迅速布满全国，形成统一的骨干大地控制网，然后在一等锁环内逐级（或同时）布设二、三、四等控制网。 2.应有足够的精度 控制网的精度应根据需要和可能来确定。作为国家大地控制网骨干的一等控制网，应力求精度更高些才有利于为科学研究提供可靠的资料。 为了保证国家控制网的精度，必须对起算数据和观测元素的精度、网中图形角度的大小等，提出适当的要求和规定。这些要求和规定均列于《国家三角测量和精密导线测量规范》（以下简称国家规范）中。 3.应有足够的密度 控制点的密度，主要根据测图方法及测图比例尺的大小而定。比如，用航测方法成图时，密度要求的经验数值见表2-1，表中的数据主要是根据经验得出的。 表2-1 各种比例尺航测成图时对平面控制点的密度要求 由于控制网的边长与点的密度有关，所以在布设控制网时，对点的密度要求是通过规定控制网的边长而体现出来的。对于三角网而言边长s 与点的密度（每个点的控制面积）Q 之间的近似关系为Q s 07.1=。将表2-1中的数据代入此式得出 )(1315007.1km s ≈= )(85007.1km s ≈= )(52007.1km s ≈= 因此国家规范中规定，国家二、三等三角网的平均边长分别为13km 和8km 。 4.应有统一的规格 由于我国三角锁网的规模巨大，必须有大量的测量单位和作业人员分区同时进行作业，为此，必须由国家制定统一的大地测量法式和作业规范，作为建立全国统一技术规格的控制网的依据。
技术革新成果报告井下导线测量方法的应用研究 杨 柳 煤 业 小 春 湾 煤 矿 二〇一三年十二月
井下导线测量方法的应用研究 一、矿井导线测量概述 矿山测量是矿山建设时期和生产时期的重要一环，测量工作及测量成果是为矿山生产服务的。随着测绘科学技术迅速发展，矿山测量也不断创新和发展，面对各种挑战和机遇同在的关键时代，广大测量科技工作者肩负着历史的责任，有必要对矿山测量走过的艰苦历程及其未来作一些回顾和认识，分析面临的形势、探讨新时期矿山测量面临的任务。 二、井下导线测量的意义 井下导线测量是矿井测量的重中之重，为各个工作面支导线提供准确的起算数据，是井巷贯通的重要依据。我们看到的各种作业方法、测量办法创新，都是围绕着导线测量精度展开的。随着科技的发展和进步，煤矿测量工作也需要不断的完善和创新。只有关注测量工作中的每一个细小环境，才能得出一个准确的测量结果，只有更加精确的完成每一项测量工作才能更好的为煤矿生产运营保驾护航。 三、传统的测量方法在矿山测量中的应用 （1）一般测量：全站仪作为当前应用最为广泛的测绘仪器，是电子技术与光学技术发展结合的光电测量仪器，也是集测距仪、电子经纬仪的优点于一体的、应用前途广泛的仪器，智能化的全站仪是目前销量最大的测绘仪器，也是今后发展的主要方向。智能型全站仪是
集光、电、磁、机的最新科学成果，集测距、测角为一体的先进仪器。国际上先进的全站仪均以存储卡、内部存储器或电子手簿的方式记录数据，具有双路传输的通讯功能，能接收外部计算机的指令，由计算机输入数据，也能向外部计算机输出数据。全站仪已在工程测量、矿山测量、地籍测量等领域得到了广泛的应用，其发展及应用正处在飞速发展之中。全站仪由于兼具有经纬仪和测距仪的优点，且以数字形式提供测量成果，其操作简便、性能稳定、数据可通过电子手簿与计算机进行通讯等优点使其在矿山测量中得到了广泛的应用。地面控制测量、地形测量、工程测量均可利用全站仪进行，联系测量、井下测量工作也可用全站仪进行。以全站仪为代表的智能化、数字化仪器是矿山测量仪器今后的发展方向之一。基于全站仪和现代计算机技术可建立矿山三维数据自动采集、传输、处理的矿山测量数据处理系统，取代传统的手簿记录、手工录入、繁琐计算等大量的重复性的工作。此外，全站仪在矿山地表移动监测、矿区土地复垦工程实施、矿区施工等方面也都得到应用，各大矿的测量机构正在以全站仪取代传统的仪器进行日常的测量工作，既提高了效益，加快了速度，又减少了开发，保证了精度。利用全站仪在井下进行一般测量时，为了加快测量速度，可直接设置后视方位、测站坐标及高程，并设置好仪器高及镜站高，直接读取、记录所测点的坐标及高程，从而及时了解掘进进度，指导井下工程按设计进行施工，保证安全作业。为便于检查，须同时记录所测点的方位、平距、高差、垂直角、斜距。井下定中线、腰线时，由于全站仪可直接调出方位和读出距离，省去了很多辅助工作，
测量控制方案 一、控制网的布设 ⑴制网的布设原则和布设方案 Ａ平面控制网的布设，遵循下列原则： 首级控制网的布设，因地适宜，且适当考虑发展，与国家 坐标系统联测时，同时考虑联测方案。 首级控制网的等级，应根据工程规模、控制网的用途和精度要求合理确定。 Ｂ平面控制网的建立，可采用卫星定位测量、导线测量、三角形网测量等方法。平面控制网精度等级的划分，卫星定位测量控制网依次为二、三、四等和一、二级，导线及导线网依次为三、四等和一、二、三级，三角形网依次为二、三、四等和一、二级。平面控制网的坐标系统，应在满足测区内投影长度变形不大于２.５ｃｍ／ｋｍ的要求下，做下列选择： 小测区或有特殊精度要求的控制网，可采用独立坐标系统 在已有平面控制网的地区，可沿用原有的坐标系统 C平控制网形式：根据桥梁跨越宽度、地形条件，可布设如下 形 式：
选择控制点要求： 尽可能使桥轴线作为三角网的一个边，提高桥轴线精度。 或将桥轴线的两个端点纳入网内，间接求算桥轴线长度。 交会角不致太大或太小（图形刚强），地质条件稳定，视野开阔， 便于交会墩位。 控制点要埋设标石，刻有“十”字的金属中心标志。 当兼作高程控制点使用时，中心顶部应为半球状。 控制网基线精度：高于桥轴线精度2～3倍 根据已知条件以及经济因素，采用导线布置控制网，等级为四级。 精密导线的布置形状 平面控制测量中精度导线的布置形状一般为：直伸形，曲折形， 闭合环形和主副导线环形等。 三角大地四边双大地四边三角
⑵控制网布设应考虑的因素 布设控制网时，可利用桥址地形图，拟定布网方案，并仔细研究桥梁设计图及施工组织设计图及施工组织计划的基础上，结合当地情况进行踏勘选点。点位布设满足以下要求： ①图形应简单 ②控制网的边长一般在0.5～1.5倍河宽的范围内变动。 ③使桥轴线与控制网紧密联系。 ④所有控制点不应位于淹没地区和土壤松软地区，尽量避开施工区、堆料区及受交通干扰区。便于观测和保存 二、现场测量控制 现场放线时候要注意复测，放完线通过拉距离及换人测量等避免出错，而且还要通过下面所述的控制现场测量成果精度。 现场用全站仪测量放线的时候要注意以下事项 ①测距前应先检查电池电压是否符合要求，在气温较低的条件下作业时，应有一定的预热时间。
试析煤矿井下基本控制导线测量方法的改革策略 本文主要对井下基本控制导线测量三连架方法的应用及其局限进行了探讨，并就实践操作中的一些改进措施进行了分析，结合工程实例印证煤矿井下基本控制导线测量方法改革的实际成效。 标签：煤矿井下基本控制导线测量改革 煤矿井下测量工作的技术性与困难度较大，测量是否准确直接影响着煤矿的高效与安全生产，因此煤矿的井下测量工作是煤矿企业必须重视的一项工作。煤矿井下测量工作包括了腰线、标定、延伸、导线测量与高程测量等工作，为了避免因各种疏忽造成的煤矿安全事故，提高生产的效率，煤矿井下基本控制测量方法进行了不断地改进与创新。 1井下导线控制测量 1.1井下基本控制导线测量 地下导线测量是以必要的精度建立起地下的控制系统，然后根据控制系统进行坑道或者轨道中线、衬砌位置放样，并掘进方向。与地面的导线测量比较而言具有四个方面的特点。第一，坑道具有一定的限制，形状通常为延伸状，而导线的布置不能够一次完成，需要沿着坑道的开挖而向前延伸；第二，当导线点摄于坑道顶板时，需要进行点下对中；第三，沿着坑道的延伸进行导线的敷设，首先敷设精度低、边长段的导线作为坑道掘进的指示，然后敷设高等级的导线用于检查和校正低等级的导线；第四，井下的工作环境较差，导线测量受到较大的干扰。其中地下导线等级是由地下工程类型、范围、精度要求决定的，各个部门有着不同的规定，《煤矿测量规程》中就规定：井下平面控制测量包括了两个方面，即基本控制与采区控制，其中基本控制测量导线测角精度为±7″、±15″，一般沿井主要坑道进行敷设，每300-500m延伸一次；采区则为±15″、±30″，每30-100米延伸一次。表1为基本控制导线主要技术指标。 1.2三连架基本控制导线测量的应用及其局限性 由于煤矿井下测量环境受到限制，因此煤矿井下基本控制导线测量方法的形式均采用逐站整平对中，量边则采用光电测距仪或者比长钢尺来进行，这就使得整个测量工作将耗费大量的时间与精力，而测量的精确度却无法得到保证，易产生误差。而较低的基本控制导线测量效率及精确度将降低煤矿企业的生产效率与安全性。目前，随着全站仪在井下测量中的应用，大部分的煤矿企业都采用了三连架法来进行井下基本控制导线测量工作，该方法在测量中利用全站仪的配套棱镜与基座等能够减少过渡点测量误差，保证基本控制导线测量的精确度，提高煤矿井下测量效率，但是在许多的煤矿井下基本控制导线测量的实际工作中，三连架方法也存在一定的局限性，主要包括了四个方面：第一，采用三连架方法进行测量，确定测量路线后测量路线上的所有生产活动均停止，并且该测量方法占用
海南省红岭灌区工程东干渠土建施工第I标段 施工控制网布设 中国电建 POWERCHINA 批准: 审核: 编制: 中国水利水电第十一工程局有限公司红岭灌区工程东干I标施工项目部
2016年2月28日 亠、工程概况 东灌区系统的控灌面积为131.84万亩，其中新增灌溉面积78.96万亩，保灌面积40.57万亩，改善灌溉面积12.31万亩。渠首由总干渠分水闸分水，设计流量为 40.0m3/s，加大流量46 m3/s，灌溉定安、琼海、文昌和海口等4个市县的24个镇与8个农场区域内的耕地。渠首设计水位为125.537m，加大水位为125.778m，渠道底高程为122.025m。 东干渠设3条分干渠、20条支渠、2条水库补水渠、1个水库补水口及15 条干斗等42个分（补）水口，分别设置相应的分水闸控制流量，干渠全长145.93km。 本工程第1标段为桩号0+000~27+551段是连接1#渡槽首端至16#渡槽渐变段首端的渠段，全长27.551km，设计流量为40m3/s，加大流量46.0m3/s。本段渠系共布置有渡槽14座、倒虹吸1座、暗涵1座、隧洞1座、节制泄水闸3座、分水闸2座等渠系建筑物。 1、控制网布设原则 2.1平面控制网原则 2.1.1各级GPS网一般逐级布设，在保证精度、密度等技术要求时可跨级布设。 2.1.2各级GPS网的布设应根据其布设目的、精度要求、卫星状况、接收机类型和数量、测区已有的资料、测区地形和交通状况以及作业效率等因素综合考虑，按照优化设计原则进行。 2.1.3各级GPS网最简异步观测环或附合路线的边数应不大于表1的规定。 表1 2.1.4各级GPS网点位应均匀分布，相邻点间距离最大不宜超过该网平均点间距的2倍。 2.1.5各级GPS网按观测方法可采用基于A级点、区域卫星连续运行基准站网、临时连续运行基准站网等的点观测模式，或以多个同步观测环为基本组成的网观测模式。网观测模式中的同步环之间，应以边连接或点连接的方式进行网 的构建
井下导线测量内业 内业计算的目的，是求出导线各边的 坐标方位角及各导线点的平面坐标， 并填绘矿图。一般是按照以下顺序进行的。 一、检查和整理外业观测记录手簿 在井下测角量边的过程中，都应随时按照，《煤矿测量规程》的要求进行检核，如果不符合，必须当场重测，直到满足要求为止。在内业计算开始之前，要重新仔细检查外业观测记录，如往、返丈量边长之差是否达到精度，测回间互差是否超限等，是否有漏测、漏记、记错、算错等问题。 二、计算边长改正和平均边长 井下基本导线水平变长一般取用全站仪上下半测回或测回测得的水平边长的平均值作为导线边长。 三、角度闭合差 （一）闭合导线闭合导线的角度 闭合导线的角度闭合差 是按下式计算的： 式中 —分别是闭合导线的内角总和与外角总和； n — 闭合导线的角度个数。 （二）空间交叉闭合导线 在前面介绍井下导线的形状时，有一种交叉闭合导线(图1-３(a)),当这种导线沿着前进方向测左角时,则经过交叉点后,便由内(外)角变成了外(内)角,内角图形与外角图形的角度总和，即： β f ()()?? ? ?? ? ? +?-= -?-=∑∑ n n n f n f 1121802180外 内β βββ∑n n 1 1 外 内 、ββ ()()()()[]()()()[]()()()[] k p n n n n n n n n n n n n k p k p --'++'+'++++?=+'+++' ++'?+-++-+-?=∑21802221802221802 1 2 1 2 1 2 1 β
式中 — 每个内角图形中的角度个数； — 每个外角图形中的角度个数。 这些图形的角度个数包括交叉点上的虚拟角度，但每个交叉点上的两个虚拟角度对与相邻两个对顶图形来说总是α+β= 360o，所以，应当从上式的中 间去这些虚拟角度，即实测的角度总和应为： 式中 n —实测角度总个数； p ―内角图形的总个数； k —外角图形的总个数。 上式实测角度总和的理论值，而角度闭合差为: （三）附和导线 设附和导线起始边和最终符合边的坚强坐标方位角值为和 测角总个 数为 ，则角度闭合差 为： （四）复测支导线 复测支导线的角度闭合差是按照最末公共边的第Ⅰ次和第Ⅱ次所得的坐 标方位角 和之差来计算的，即 （五）角度闭合差的分配 即将 反号平均分配给各观测角值，每个观测角值的改正数为： 改正后的角值为： p n n n ,,,21 k n n n ''',,,21 ()∑β()()()[]k p n k p --?=-+?-=∑∑21801360ββ()[] ∑--?-= k p n f 2180实测 β β0 αn αβ f ()()?? ? ? ?--??-=--??-=∑∑n n n f n f ααβ ααββ β00180180右 左 β f n n αα- 1β f n f V i ββ- =
咱们平时说的控制网主要有首级网和加密网，首级网就是设计院做的控制网，一般设计院提供的控制点并不能满足施工放样的要求，这就要求我们根据设计院提供的控制网来加密，以满足施工放样的要求。这样就存在一个加密网了，加密网的成果是有施工单位自己选点，埋点，以及测量，报监理单位复核、批准方能使用。 控制网又分为平面网和高程网，设计院要先提供一部分控制点给施工单位，设计交桩点有CP0，CPI,CPII,JY点，还有SM水准点，其中CP0，CPI,CPII是坐标点，JY点和SM点是高程点，是高程基准。当然为使用方便CP0，CPI,CPII也可以带高程，作为高程点使用，这些设计单位提供的点位和成果就是咱们后续施工的加密网测设的依据。 加密网是又咱们自己施测，所以咱们主要就是要做好加密网： 1、选点：点位选择要沿线路两侧布设，点位置不能离线路太远也不能离线路太近，太远了施工放样时不方便，太近了，在施工过程当中容易被破坏。平面和高程网要在施工范围外50-100米为宜。当然，客专上要求做沉降观测，我们根据实际情况沉降观测的基准网也就是高程都是沿线路红线附近埋设。特别是路基段，高差太大，沿着红线附近埋设为了方便沉降观测时不用转站太多，在300米左右一个点，桥上和隧道里面可能更长一点。平面网要看有什么仪器测量，使用GPS测，还是直接用全站仪测。用GPS测量时要保证相邻的一对点能通视，还有视野要开阔，周围不能有遮挡，附近不能有大面积水域。用全站仪测量时要保证前后两个点都要通视的原则。相邻两个点位之
间要保证300米左右为宜，不能太近也不能太远。 2、埋点：埋点要根据当地实际情况考虑埋设深度，像咱们这边冻土层较深，埋的点位深度要达到1米8，方能保证冬天施工时控制点的稳定。 3、测设：高程用电子水准仪测量，测量数据仪器自动记录，每一测站自动提示超限与否，最后要注意往返程不超限方可。平面用GPS 测量比较简单，但要注意，测量过程当中不能随意开关机。开关机时间要听从带队人安排，要正确记录测量点号，测量时间，以及仪器高。全站仪测量时要注意，记录数据，角度和距离以及点号。记录要规范。相互之间要配合好，对观测人员测量素质要求比较高。 4、计算、平差：监理单位要求测量平差都要用严密平差，要求用相应的软件进行平差。 5、成果报审：报批之前要将原始数据，成果报告，电子文档发过去，复核，报审完了以后的资料就要作为正式文档，归档。
浅谈一种井下贯通导线测量的方法 作者：雷谨魁于智勇 来源：《科技创新导报》2012年第36期 摘要：根据等高四架法的适用范围以及原理和技术特点，提出了一些有效措施。以供同行借鉴参考。 关键词：井下贯通导线测量等高四架法 中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（c）-0-01 在测量时，测量结果与实际值之间的差值叫误差。测量工作是在一定条件下进行的，外界环境、观测者的技术水平和仪器本身构造的不完善等原因，都可能导致测量误差的产生。通常把测量仪器、观测者的技术水平和外界环境三个方面综合起来，称为观测条件。观测条件不理想和不断变化，是产生测量误差的根本原因。通常把观测条件相同的各次观测，称为等精度观测；观测条件不同的各次观测，称为不等精度观测。矿井里大型贯通导线的测量，因为贯通导线的测量精确度要求比较高，受矿井里的许多因素限制，而且它的线路比较长，在测量时巷道就会被很长时间占据，进而严重的影响了生产，同时也加大了测量时的工作量。矿井贯通作业正常正确的完成必须依靠实施测量时的精度。为了解决以上的问题，并且要使矿井贯通作业的正确正常完成，所以得使用等高四架法，在实践测量时，使用此方这个问题很容易就被解决。 1 适用原理及范围 原理：此方法的原理：先介绍等高，等高是指在施测时所采用的全站仪，前、后视棱镜在同一个已经对中整平的固定基座上安置时，它们有一致的中心高度。等高四架法观测方法，用带有四个相同基座的架腿，在迁站时仅需将仪器或棱镜从基座中拔出，而基座和架腿保持不动，并配备专业人员对点，观测人员和前、后视人员不需对点，可减少对点时间，用以提高整体的工作效率。适用的范围：此方法的使用范围：主要是煤矿井下大型贯通导线的测量，风速大的巷道，用此方法效果更佳。一般来说贯通导线多为单角支导线时，很适合用此方法进行测量要使用等高四架法测量，但是得使用J2级或更高级的全站仪，而且测距精确度应不低于 2+2PPm。 2 技术特点 （1）在使用等高四架法进行三角高程观测时，因为视点高只量取仪器的高，所以有效的消除了视点高丈量的累计误差。挡风工具使用的是自主设计制造的PVC管（Φ160 mm），能有效提高对点精确度，并加快井下对点速度，特别是在较大风速的巷道，其效果非常明显。（2）带觇板的单棱镜作为其前、后视棱镜，能有效减少照准误差；并且能显著提高三角高程测量的精确度，以用来替代倾斜巷道和平巷的等外水准测量。技术领先，工艺纯熟，经济实
井下导线测量 隧道内（井下）平面控制测量通常有两种形式：当直线隧道长度小于1000m。曲线长度小于500m时，可不做洞内平面控制测量，而是直接以洞口控制桩为依据，向洞内直接引测隧道中线，作为平面控制。但当隧道长度较长时，必须建立洞内紧密地下导线作为洞内平面控制。 地下导线的起始点通常设在隧道(矿井)的洞口、平坑口、斜井口，而这些点的坐标是通过联系测量或直接由地面控制测量确定的。地下导线等级的确定取决于隧道的长度和形状， 第一节实习安排 一、实习任务： 熟悉井下测量的测量环境，完成井下一条导线的测量 二、实习时间： 2008—2009学年12月8日----15日 三、实习地点： 学院模拟矿井内 四、组员： 贾石虎、崔洋、蒲秀娟、徐佳、刘祥、张黄星、向淼 五、实习仪器： 拓扑康（330）全战仪（一台）、棱镜（两个）、脚架（三副）、 卷尺（三把）、矿灯（7个） 第二节井下导线测量 一、地下导线的特点 1．地下导线由隧道洞口等处定向点开始，按坑道开挖形状布设，在隧道施工期间，只能布设成支导线形式，随隧道的开挖而逐渐向前延伸。 2．地下导线一般采用分级布设的方法：先布设精度较低、边长较短（边长为25~50m）的施工导线；当隧道开挖到一定距离后，布设边长为50~100m的基本导线；随着隧道开挖延伸，还可布设边长为150~180m的主要导线，如图11-3示。三种导线的点位可以重合，有时基本导线这一级可以根据情况舍去，即直接在施工导线的基础上布设长边主要导线。长边主要导线的边长在直线段不宜短于200m，曲线段不短于70m，导线点力求沿隧道中线方向布设。对于大断面的长隧道，可布设成多边形闭合导线或主副到导线环，如图11-4示。由平行到导坑时，应将平行导坑单导线与正洞导线联测，以资检核。
§2.2 工程水平控制网的布设原则和方案 2.2.1 布设原则 如§1.1所述，工测控制网可分为两种：一种是在各项工程建设的规划设计阶段，为测绘大比例尺地形图和房地产管理测量而建立的控制网，叫做测图控制网；另一种是为工程建筑物的施工放样或变形观测等专门用途而建立的控制网，我们称其为专用控制网。建立这两种控制网时亦应遵守下列布网原则。 1.分级布网、逐级控制 对于工测控制网，通常先布设精度要求最高的首级控制网，随后根据测图需要，测区面积的大小再加密若干级较低精度的控制网。用于工程建筑物放样的专用控制网，往往分二级布设。第一级作总体控制，第二级直接为建筑物放样而布设；用于变形观测或其他专门用途的控制网，通常无须分级。 2.要有足够的精度 以工测控制网为例，一般要求最低一级控制网（四等网）的点位中误差能满足大比例尺1:500的测图要求。按图上0.lmm的绘制精度计算，这相当于地面上的点位精度为0.1×500=5（cm）。对于国家控制网而言，尽管观测精度很高，但由于边长比工测控制网长得多，待定点与起始点相距较远，因而点位中误差远大于工测控制网。 3.要有足够的密度 不论是工测控制网或专用控制网，都要求在测区内有足够多的控制点。如前所述，控制点的密度通常是用边长来表示的。《城市测量规范》中对于城市三角网平均边长的规定列于表2-3中。 4.要有统一的规格 为了使不同的工测部门施测的控制网能够互相利用、互相协调，也应制定统一的规范，如现行的《城市测量规范》和《工程测量规范》。 表2-3 三角网的主要技术要求 2.2.2 布设方案 现以《城市测量规范》为例，将其中三角网的主要技术要求列于表2-3，电磁波测
水平控制网的布设程序设 计书 §1 水平控制网的布设程序 建立水平控制网的程序 一、设计 1.了解任务 弄清用途（涉及精度，密度）、围（涉及首级等级、分级多少）、然后确定布设规格、等级、精度。 2.收集资料 ①测区已有的控制网成果资料。 ②测区小比例尺地形图。了解地形地貌、图上设计之用。 ③有关气象和地质方面的资料，用以考虑作业时间，觇标结构，埋石深度等。 3.测区踏勘 ①落实原有控制点的现状，决定是否仍可利用。 ②了解测区行政划分、居民、风土人文，以便测绘队进驻后能顺利开展工作。 ③了解测区交通、水源等情况，以便确定水准路线，配置交通工具、施工设备物资等。 4.图上设计 ①展绘已知点、网。 ②图上选点、组成网形。 一般应顾及： 图形结构良好；便于扩展和加密；顾及旁折光的影响；便于保存；避免造高标；避免在旧点附近另埋标石；离开高压线、公路、铁路一定距离。 ③精度估算（另讲） ④拟定水准联测路线，以便控制通过三角高程测量推算三角点高程中的误差积累。 5.实地选点（另讲） 6.编制技术设计书 技术设计书包括： ①任务委托书。包括委托单位、作业目的、围、工期等。 ②测区概况。包括自然地理条件、行政区划、人文等。 ③已有测量成果及其来源、精度分析、可用性论证。 ④坐标系统的选择及处理的论证，起始数据的配置和处理。 ⑤水平控制网布设方案。包括首级网的等级和布网方式；加密网的设计；精度估算过程及结果；精度统计表。
⑥高程网布设方案。包括水准网等级，路线长度，精度估算简要过程及结果；三角高程网形，精度估算过程及结果等。 ⑦技术依据及作业方法。包括执行何种规，仪器的选择及检验项目；观测方法及各项限差；概算容和平差方法等。 ⑧各种设计图表。包括水平、高程控制网略图；标石、觇标构造，规格，埋设方法示意图；工作量综合计算及工作进程计划表；装备，仪器，材料及经费预算表。 ⑨作业完成后应上交的资料清单。 ⑩领导部门的指示及审核意见。 二、施工 1.造标，埋石 在实地用觇标和标石标出控制点。 2.观测 测角，量边，测高差。 三、数据处理 1.概算 将以水准面为基准的观测成果归算到参考椭球上，再投影到高斯平面上。 2.平差及精度评定 平差：消除几何矛盾，提高精度，得到控制点坐标的最或然值。 精度评定：确定控制网及网中各推算元素的精度指标。 练习及作业： 阅读：p49，第二章，§2.7 §2 水平控制网的精度估算 一、精度估算的意义和方法 1.精度估算的意义 精度估算即是在控制网的设计阶段，预计控制网推算元素可能达到的精度，以便确定合理的布网方案及作业方法。使即将建立的控制网，既能达到使用所要求的精度，又避免盲目追求精度造成浪费。 2.精度估算的方法 电算法 根据间接平差原理，有误差方程： l x B V -=? （《平差基础》式5-1-7） 式中：V ——观测值的改正数 B ——系数阵 x ?——参数的最或然估计值，坐标平差中的坐标平差值 l —常量 由误差方程组成法方程： 0?=-Pl B x PB B T T （《平差基础》式5-1-10） 即 0?=-W x N 解法方程得到平差值：