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1、摘 要该论文主要是针对开滦集团公司钱家营矿业分公司-850水平西翼大巷与八采区下部石门特大型贯通测量工程，进行了测量方案的设计研究工作。为保证贯通相遇点预计数据的准确，通过分析历年钱家营矿实测资料和参考其他兄弟矿山的测量成果，得出了真实、可靠的误差预计参数值。设计方案共布置了六条陀螺定向边，选择用其中一条边作为起始边，并以该边测量陀螺仪器常数，保证了测量系统的统一。针对陀螺定向边对贯通相遇点的影响，通过分析，必须考虑其影响，因而在测量数据处理时，陀螺定向边也参与了平差计算。针对新旧导线成果，根据以往的工作经验，做了数据对比分析，按等权进行处理。针对井下环境恶劣的情况，在导线点的布设方法和现场的
2、测量工作，都进行了较详尽的论述，并采取了一些切实可行的方法，保障了贯通测量工作的顺利进行，也为同类工程起到了一定的借鉴作用。在本次测量设计中选用了一些新技术、新方法,保证了测量成果的可靠。关键词：特大型贯通；方法设计；数据处理 ；施测方法目 录1.绪论11.1国内外研究、发展动态11.1.1 工程测量领域发展综述11.1.2 矿山测量技术、贯通测量的发展现状31.2通测量概述41.2.1井巷贯通和贯通测量41.2.2井巷贯通测量的种类和容许偏差51.2.3贯通测量工作步骤61.2.4贯通测量设计书的编制61.2.5测量误差预计方法72.贯通工程概况及作业方法82.1工程概况82.1.1地理位置
3、82.1.2贯通工程介绍82.2作业依据92.3采用的仪器设备93.贯通测量方案设计113.1贯通测量误差预计参数的确定113.1.1 测角中误差m的确定113.1.2 陀螺定向中误差MT的确定113.1.3 测距中误差的确定123.2贯通测量误差预计133.2.1 在不加测陀螺定向边情况下，贯通点K误差预计133.2.2 在加测陀螺定向边情况下，贯通相遇点K误差预计153.2.3 高程方向误差预计204.观测方法及限差要求214.1水平角限差要求及水平角观测方法214.1.1水平角限差要求214.1.2导线点的布设214.1.3水平角的观测方法214.2 导线边长测距的限差要求224.2.1
4、测量导线边长的基本要求：224.2.2测距时的作业要求：224.3 高程测量234.3.1、水准测量的技术要求：234.3.2三角高程测量的技术要求：234.4 陀螺经纬仪定向测量244.4.1 陀螺经纬仪定向方法244.4.2 陀螺经纬仪定向的限差要求：245.测量成果的分析处理255.1陀螺定向成果分析处理255.2井下基本控制导线成果分析25结 论31参 考 文 献34作 者 简 历35学位论文原创性声明36学位论文数据集371.绪论1.1国内外研究、发展动态1.1.1 工程测量领域发展综述工程测量学科是测绘学科的一个重要分支，主要是研究工程建设的测量理论、方法的一门学科，是紧密与生产实
5、践相结合的学科，是与建设工程关系最直接、应用最广泛的学科，直接为国民经济建设和国防建设服务。工程测量学研究的内容也随着工程建设的不同而变化，涵盖工业与民用建筑、铁路、公路、桥梁、隧道、水利、管线、城市建设和地下工程等各个建设领域，贯穿于各种工程建设的始终，为工程建设直接服务。工程测量有着悠久的发展历史，随着测绘科技、计算机技术、精密制造技术的飞速发展，工程测量的技术发生了深刻的变化，取得了很大的发展。其主要原因为：一、科学技术发展的新成就，如在计算机技术、微电子技术、空间技术、激光技术等新技术及相关学科的发展与应用，和测绘科技本身的进步，为工程测量技术的进步提供了新的方法和手段；二、随着改革开
6、放的发展，经济建设的不断扩大，各种大型建设工程、特种精密建设工程等不断增多，从而对工程测量不断提出新任务、新要求，使工程测量的服务领域不断拓展，有力地推动和促进了工程测量事业的进步和发展。随着由传统测绘技术向现代测绘技术的发展，面向 21 世纪我国工程测量技术总的发展趋势：“3S”技术的发展（GPS技术、GIS技术、RS技术）；先进的测量仪器设备为测量的发展提供坚实的物质基础，计算机技术及图形学的发展为测量数据的采集和处理，提供了强大的技术支持，从而使得数据处理实现自动化、实时化、数字化、网络化。、先进的测绘仪器的发展，为各种工程测量提供了强大的技术工具和手段，如：GPS仪、全站仪、测量机器人
7、、电子水准仪、自动陀螺仪、激光准直仪、激光扫平仪等，使得传统的工程测量技术向现代的工程测量技术发展。GPS定位技术在工程测量中的应用：随着 GPS 定位技术的不断发展完善，使测绘技术发生了革命性的深刻变革，为各项工程测量提供了崭新的技术手段和方法。三角网、边角网等传统的平面控制已被GPS平面控制所取代，RTK技术、CROSS技术的发展，为各种工程测量提供了强大的技术支持，极大的提高了测绘效率，提高了测绘成果的精度和可靠性，主要的应用领域有：国家大地平面控制网、城市平面控制网、高速铁路、高速公路、通信线路、隧道贯通、桥梁工程、变形监测、建筑工程、勘探工程、海域测量等。同时我国北斗系统的建立也为我
8、国定位技术的发展，提供了强大的支持，同时GPS定位技术也应用到其他的领域，如各种军事技术、民用导航等。全站仪在工程测量领域的应用。全站仪是一种先进的测量仪器，它是集激光测距仪、电子经纬仪的优点于一体的，应用广泛的测量仪器，智能型全站仪是集光、电、磁、机等的最新科技成果，集测距、测角、数据采集、数据放样等功能强大的仪器，现在逐步取代了经纬仪及测距仪，先进的全站仪均以存储卡、内部存储器记录数据，具有双向数据传输的功能，既可以下传各种测量数据，也可以上传数据，如放样点的坐标等。目前市场上较先进的全站仪有SOKKIA生产的SET系列全站仪如SET210、SET230R系列等、瑞士LEICA公司生产的T
9、C1200及TC2000型全站仪、NIKON的DTM532系列全站仪、拓普康的TKS-202型等。在我国南方测绘仪器公司生产的NTS360系列全站仪。全站仪已在各种工程测量、矿山测量等领域得到了非常广泛的应用。全站仪由于本身具有经纬仪和测距仪的优点，且以直接显示测量成果，操作简便、性能稳定可靠、测量数据可直接与计算机进行通讯等优点，使其在工程测量中得到了非常广泛的应用，比如地面控制测量、地形测量、变形观测、线路测量，隧道工程等，在控制测量、测量放样及竣工测量、变形测量方面得到了很大的应用，成为工程测量中必备的仪器设备。全站仪测角精度高，一般可以达到测角精度：1”、2”，测距精度也很高，一般可以
10、达到（2毫米+2ppm*D），免棱镜模式及红外激光的应用，使得测量工作变得更加轻松、方便。电子水准仪、全自动数字水准仪的应用，为水准测量提供了强大的技术支持，提高了测量的效率和数据的可靠性、准确性。特别是全自动数字水准仪，实现了自动安平、自动读数、记录、和自动检核测量数据等功能，从而使水准测量向自动化、数字化方向迈进。激光准直仪在高层、高耸建筑施工中得到了极大的应用，激光扫描仪场地施工中得到很大的应用，激光断面仪也在隧道工程中得到了应用。陀螺经纬仪在工程测量领域的应用。该仪器是通过锁紧装置把陀螺仪和经纬仪固定的一起，用来测定真方位角的仪器。该仪器具有不受地形和外界磁场影响的特点。按照经纬仪和陀
11、螺仪的联接方式不同，陀螺经纬仪可分为两类：一、上桇式陀螺经纬仪，如瑞士生产的GAK型；一类是下架式陀螺经纬仪，如联邦德国生产的KT陀螺经纬仪。测量方法主要有逆转点法、中天法，近年自动陀螺经纬仪的发展，极大地提高了测定方位的精度，在隧道工程、矿山建设中得到了很多应用。三维工业测量系统在工程测量领域的应用。随着高新技术的发展，许多新的精密工业生产要求生产自动化、产品生产过程控制、产品质量检验与监测等，要求进行快速、实时、高精度的测定点位，并绘出或分析运行轨道或者复杂形体的数字模型等，三维工业测量系统是以电子经纬仪、电子全站仪或近景摄影仪等为传感器，在电子计算机的支持下形成的三维测量系统，主要应用于
12、飞机、汽车、造船工业和空间技术等领域，在设计、试验、制造、组装等过程中的测量和定位、及负荷试验中变形与应变测定、边坡与大型水坝稳定性的检测等领域。、测量新技术在工程测量中的应用，为工程测量的发展提供了强大的技术支持。数字化测图技术的发展。随着计算机技术、图形学、测绘仪器的发展，数字化测图技术在工程测量的各个领域得到了极大的应用，为工程建设提供了强大的支持，达到了设计的无纸化，提高了测绘成果的精度。数字化测图一般采用全站仪、GPS仪等采集野外数据，通过计算机软件进行数据处理，得到符合测量规范的数字化图纸，如各种地形图、地籍图、宗地图，及其他各种工程应用如，断面计算、土方量计算等。在测量方法上，可
13、以采用野外电子平板测图、测记法等模式，在数据处理上可以采用自动成图或人机对话成图的方式，图形输出可以绘图仪绘图或通过因特网进行远程传输等。地理信息系统在工程测量领域的应用。地理信息系统简称GIS，它是在计算机软硬件的支持下，把各种相关的地理信息按照空间分布及属性，按照一定的格式输入、存储、检索、更新、显示、制图、综合分析和应用的技术系统。地理信息系统处理和管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，它包括空间位置数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用来分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，可以解决复杂的规划、决策和管理等方面的问题。现在在各种工程领域也得到了广泛的应用，如在城市管
14、理、土地管理、规划管理、交通管理、矿山建设等。常用的GIS软件有ARCGIS、MAPGIS、MAPINFO等。遥感技术在工程测量中的应用。遥感技术是一门建立在空间科学、电子技术、计算机技术、光学、信息论等新的技术科学和地球科学理论基础上的综合性技术，是现代前沿科学技术之一，具有宏观、综合、动态、快速、多层次、多时相的优势。遥感技术伴随着航空、航天技术的发展不断提高与完善，它的服务领域也在不断扩展，显示出广泛的应用价值、良好的经济效益、巨大的生命力。在测绘领域主要应用于：一、遥感资料的制图应用，涉及航天遥感制图、航空遥感制图；二、遥感影像资料的规划设计应用。摄影测量技术在工程测量领域的应用。摄影
15、测量技术包括航空摄影测量和近景摄影测量，航空摄影测量的主要任务是用于测绘各种比例尺的地形图、建立数字地面模型，为各种地理信息系统和土地信息系统提供基础数据，近景摄影测量划分为建筑近景摄影测量、工业近景摄影测量等。建筑近景摄影测量包括亭台、楼阁等古老建筑、石窟雕琢的等值线图、平面图、立面图的制作，用于古迹遗址的发掘和历史文物的保护、复制等。工业近景摄影测量用于汽车外壳形状的测定、大型机械部件加工和装配质量的检查、水利工程模型的测量、爆破量的计算、爆破过程的演示、各类建筑物的变形观测等。、大型与精密工程测量成果显著，随着国民经济建设的飞速发展，在大型工程建设、工程变形监测及自动化生产线和高精度的设
16、备安装等测量工作愈来愈多，如核电站、特大型桥梁、特大型隧道、电子对撞机、大型构筑物的安装、大坝的变形监测等，对测量工作者来说是极大的挑战、也是一个很好的实践机会。测量科技人员充分发挥自己的聪明才智，通过严谨的数据分析和测量方法选择，进行了大量的创造性劳动，进行技术革新或技术攻关，解决了各种技术难题，为各种测量工程提供了可靠的测绘技术保障，完成了各项工程测量任务。典型的工程有：三峡工程变形监测和库区地壳形变、滑坡、岩崩以及水库诱发地震监测，其规模之大，监测项目之多，都堪称世界之最；北京正负电子对撞机的精密控制网，精度达0.3 毫米，设备定位精度优于0.2 毫米，200米直线段漂移管直线精度达0.
17、1 毫米；秦山核电站的环型安装测量控制网的精度达0.1 毫米；上海杨浦大桥控制网最弱点精度达0.2 毫米，桥墩点位标定精度达0.1 毫米；高454米的东方明珠电视塔，塔上长达114 米、重300 吨的钢桅杆天线，安装的垂准误差仅9 毫米。1.1.2 矿山测量技术、贯通测量的发展现状矿山测量属于工程测量的一个重要分支，它是综合运用测量、地质及采矿等多种学科的知识，来研究处理矿山、地质勘探、采矿过程中由矿体到围岩，从地面到井下在静态和动态条件下的工作空间几何问题，确保矿产资源合理开发、安全生产、矿区生态环境整治的一门学科。矿山测量的任务是：一、各项矿山测量工程，研究矿区控制测量、地形测量、建井和开
18、拓时期的施工和设备安装测量，矿山生产时期的联系测量、控制测量、采区生产测量及各种生产设施的运行状况监测等；二、研究矿体几何、储量管理，确保矿产资源合理开发和生产中开拓煤量、准备煤量、开采煤量的合理接续；三、研究资源开采所引起的岩层移动、地表沉陷规律及露天矿边坡的稳定性和保护地面建筑物、构筑物、土地复垦和环境治理的理论和方法。随着计算机技术、微电子技术、通信网络技术和软件技术的综合发展，矿山测量技术也得到很大的发展，已广泛应用“ 3S ”技术，建立数字矿山已提上矿山科技发展的日程。数字矿山是在矿山范围内建立一个以三维坐标为主线，将各种矿山信息构建成一个矿山信息的模型，用来描述矿山的全部信息。按三
19、维坐标组织，存储起来，并提供有效、方便和直观的检索、查询、显示手段。有关人员就可以快速准确、及时、完整地了解及利用矿山各方面的信息。因而数字矿山就是在矿山范围内以三维坐标信息和其相互关系为基础，组建成的信息框架，并在该框架内嵌入我们所获得的各种属性信息的总称。数字矿山主要是两个方面的应用，一、将数字矿山中的已有信息进行数字化（各种测量、地质、采矿、通风等图纸）和各种采集数字化，按照三维坐标组织成一个数字矿山，全面、详尽地反映矿山及矿体；二、在此基础上再嵌入所有相关属性信息（生产管理、储量管理、机电管理、地测管理、技术管理、人事管理等）组成一个更加广泛的多维的数字矿山。现代矿山测量的任务也得到了
20、很大的拓展，不仅包括传统的矿山测量，还包括了矿区的可持续发展研究、矿山安全生产监测、资源与环境规划和数字化与可视化决策支持等。各种先进的测量仪器设备、测量方法在矿山的应用。GPS 、光电测距仪、防爆型的全站仪、陀螺仪、激光指向仪等仪器设备在矿山得到推广使用，测量、计算、绘图自动化处理技术、矿山资源信息管理的研究方兴未艾。大量先进的测绘仪器正在逐步向矿山引进，数字一体化测图系统、空间测量技术手段相互融合。纵观国内外矿山，各种测量仪器的逐步应用、测量技术手段的不断发展为矿山测量注入新的活力。对于重大贯通测量来说，国内外都有很多实例，如瑞士的阿尔卑斯山特长双线铁路隧道哥特哈德，长达 57 公里，为保
21、证该工程开展，重新作了国家 GPS 控制网，平面精度达7 毫米，高程精度2 厘米。该工程在中间设了 3 个竖井，共 4 个贯通面，横向贯通误差允许值为 6992 毫米(较只设一个贯通面可缩短工期 11 年)；在国内，长18.4 公里的秦岭隧道，洞外GPS控制网的平均点位精度优于3毫米，一等精密水准线路长达120多公里。贯通后，横向贯通误差为12 毫米，在高程方向的贯通误差只有3毫米；开滦集团公司钱家营矿一850东大巷和十采区一780轨道巷贯通工程,导线全长达10公里,净贯通距离达3800米,该工程于2007年实现贯通，在水平重要方向上的偏差为0094 米,在高程方向上的偏差为0.050米。1.
22、2贯通测量概述本论文主要进行了贯通测量方案的选择及井下控制导线布置方向的研究，贯通工程对于井工开采的煤矿来说，是很重要的，特别是那些大型的贯通工程，由于这些工程往往是一些大的采区、水平的延伸开拓工程，为整个采区、水平或为整个矿井服务，一般工程要求规格高，断面大，一次成巷，贯通精度要求高，由于矿山本身情况，井下工程都离不开掘进各种巷道，有平巷、斜巷、立井等形式的巷道，而且巷道的用途也很多，如主井、副井、井底车场、运输大巷、采区上山、采区下山、回风大巷、区段平巷，井下生产工作环境也不同，在进风巷道，空气质量较好、湿度底、温度高，在回风巷道，空气污浊、湿度大、温度高，井下巷道而且也存在较短的巷道，如
23、联络巷等，总之由于井下工作环境的限制，要保证贯通工程能够顺利完成，而且能够实现高精度的贯通，就需要测量人员进行严密的贯通测量方案设计，进行大量的数据分析，选取适合本矿井的一些测量参数，选取合理的测量方法、测量手段，通过精心组织，精心施测，认真进行数据处理，而且由于一个大型贯通工程要持续一年以上或几年以上，就要求我们要注重日常的测绘管理工作，认真作好人员的培训、仪器设备的检校和更新、资料的分析，保证测量成果的可靠性。1.2.1井巷贯通和贯通测量巷道贯通测量一般指为了使掘进巷道按照设计要求在预定的地点正确接通进行的测量工作。为了加快矿井建设的步伐或加快生产的衔接，常采用多头掘进同一巷道，所以在矿井
24、建设或生产过程中经常被采用。巷道贯通按照贯通的方式一般分为：相向贯通、同向贯通、单向贯通，在井巷贯通时，煤矿测量人员的主要任务是保证各掘进工作面均沿着设计位置与方向掘进，使贯通后的接合处的偏差不超过规定限值，保证井巷的正常使用。反之由于贯通测量过程中发生错误面未能实现顺利贯通，或贯通后在接合处偏差值超限，都将影响成巷的质量和巷道功能的使用，比如在皮带运输大巷、轨道大巷或重要斜井等重点区域，这样可能直接影响了巷道的使用，使整个矿井在生产上不能很好地衔接，生产将受到很大的影响，而且直接造成了废尺废巷，因而，必须要求煤矿测量人员必须一丝不苟、严肃认真地完成各项测量工作。在贯通测量工作中应当遵循下列原
25、则：、要在确定测量方案和测量方法时，必须保证贯通所必须的精度，既不能因为精度过低而使巷道不能正确贯通，也不能因盲目追求过高精度而增加大量的工作量和工作成本；、应对所完成工作的每一步、每一个工作环节要做到规范化、科学化、标准化，要做到测量的各个工作环节有检核、有记录，比如计算台帐两人对算，贯通数据两人核算等，在日常测量工作中，要保证两人对算制度及记录本检查核对制度，坚绝杜绝粗差的发生。贯通测量的基本方法主要是测出贯通巷道两端导线点的平面位置和高程，通过坐标的反算求得巷道中线坐标方位角和距离，通过高程计算巷道腰线的坡度，计算的结果要与设计值进行比较，其差值必须在规范的容许范围之内，同时在贯通前计算
26、出巷道的指向角，利用上述数据在巷道的两端或一端标定出巷道中线和腰线，用来指示巷道按照设计的同一方向和同一坡度分头掘进，直到在贯通相遇点处顺利贯通。并且应该在整个测量工作中都要进行现场放样数据与设计数据进行比较，保证成巷的质量和贯通的精度。1.2.2井巷贯通测量的种类和容许偏差井巷贯通一般分为一井内的巷道贯通、两井之间的巷道贯通和立井贯通三种类型。对于贯通巷道接合处的偏差值，一般发生在三个方向上： (1）、在水平面内沿巷道中线方向上的长度偏差，对于这种偏差因为只对贯通距离上有影响，而对巷道质量没有影响； (2)、在水平面内垂直于巷道中线的左、右偏差x； (3)、在竖直面内垂直于巷道腰线的上、下偏
27、差h。通过分析得出，巷道贯通影响最大的因素为后两种偏差x、h，因为它们直接关系到成巷的质量，因而在贯通测量中把x、h作为贯通重要方向的偏差。井巷贯通在重要方向的容许偏差值，一般由矿技术负责人和测量负责人根据井巷的用途、类型及性质等不同条件共同研究确定。井巷贯通的容许偏差参考值见表11表11贯通种类贯通巷道名称、特点在贯通面上的容许偏差/米水平方向高程方向第一类一井内贯通巷道0.30.2第二类两井之间贯通巷道0.50.2第三类（立井）先用小断面开凿，贯通之后再刷大至设计全断面0.5用全断面开凿，并同时砌筑永久井壁0.1全断面掘砌，并在被保护岩柱之前预先安装罐梁罐道0.02-0.031.2.3贯通
28、测量工作步骤、调查了解贯通巷道的实际情况，根据贯通巷道的容许偏差，选择合理的测量方案与测量方法、测量手段。对重要的大型贯通工程，按要求编制贯通测量设计书，同时进行贯通测量误差预计，验证选择的测量方案、测量仪器、测量方法的合理性。、依据选定的测量方案和测量方法，进行施测和计算，在每一个施测和计算环节，均须有独立可靠的检核，并能够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。若发现实测数据的精度低于设计中要求的精度时，应当及时分析原因，找出问题所在，及时采取措施，保证测量的精度。、根据贯通工程的相关设计图纸，计算贯通巷道的标定几何要素，并根据计算的数据到现场标定巷道的中线和腰线。、在贯通测量
29、日常工作中，应当根据掘进巷道的需要，及时延长巷道的中线和腰线，按照煤矿安全规程的规定当两个掘进工作面之间的距离在岩巷中剩下1520米、煤巷中剩下2030米时（快速掘进时应于贯通前两天），测量负责人应以书面形式报告矿（井）技术负责人及安全检查和施工区、队等有关部门。、当巷道实现贯通后，应立即组织相关人员进行实际贯通偏差的测量工作，使两侧的导线连接，计算各项闭合差，还要对最后一段中腰线进行调整，保证成巷的质量。、当贯通工程结束后，要及时根据情况，认真编写贯通总结，内容有精度的分析与评定，测量工作的得与失，用实际数据检查测量工作的成果，验证贯通测量误差预计，通过导线的评定，确定实际测角中误差和测边相
30、对中误差。1.2.4贯通测量设计书的编制对于重要的大型工程（开滦集团公司要求贯通导线距离大于3000米）应该编制贯通测量设计书，主要目的和任务是：选择合理的测量方案，确定选取的测量方法、测量手段。设计书的主要内容有：、巷道贯通工程概况。主要包括该贯通工程的目的、任务和要求，确定贯通容许偏差值，并绘制不小于1：2000比例尺的巷道贯通工程预计图。、贯通测量方案的选择。主要包括矿井地面控制测量、矿井平面和高程联系测量、井下控制测量的方案，并对起算数据进行说明，如数据来源、点位精度及起算边方位角精度等。、贯通测量方法的确定。主要是确定测量的仪器设备、测量方法以及限差的规定。、进行贯通测量误差预计。首
31、先要根据贯通工程所确定的导线路线，绘制比例尺不小于1：2000的贯通测量设计平面图或直接生成数字化的贯通测量设计平面图，在平面图上展绘出实测的点及预计布设点，根据现有的技术水平来进行测量误差参数的选取，在误差预计时，一般选取2倍的中误差作为预计误差，预计误差不能超过确定的容许偏差值。、根据工程的性质和自然条件、要求，有针对性地提出测量工作应注意的问题和应采取的措施，包括导线边长归化到投影水准面、导线边长投影到高斯克吕格平面的改正，经纬仪在倾斜巷道的倾斜改正问题等，保证各项测量工作有序、稳定的进行。1.2.5测量误差预计方法、收集资料，选取适当的测量路线，初步确定贯通测量方案首先向贯通工程的设计
32、和施工部门了解有关工程的设计施工部署，以及工程要求限差、贯通可能的相遇点等情况，根据设计图纸验算设计几何关系的准确性，保证数据闭合，保证施工设计图准确无误。其次应及时收集准备与贯通测量有关的测量资料，准备必要的测量起始数据，并了解测量方法和应达到的测量精度；并在相关图上绘出与贯通工程有关的巷道及井上下测量的控制点、水准点等，为测量设计做好充分的准备工作。根据实际情况选择可能的测量方案，一开始确定几个可行的方案，经过严密的数学分析，根据误差大小、现有技术条件、工作量大小或成本高低、现场作业环境好坏等因素，进行综合考虑，并根据矿井已有的贯通分析结果及对已有导线资料的分析选取合理的预计参数，确定一个
33、较优的贯通测量方案。 、选择适当的测量方法测量方案初步确定后，就涉及测量方法和选用仪器的问题，确定多大的限差，应采取哪些措施，这些都要逐一确定下来。当然这个选择是和误差预计一起进行的，由于误差预计参数的修改，测量方法也要进行改变。在进行测量方法选择的时候要结合本矿现有的仪器和设备、人员情况以及工作中常用的测量方法，根据以往的工作经验先确定其中一种测量方法，再经过误差预计，最终确定合理可行的测量方法。 、根据选择的测量方法、测量手段，确定各种误差参数。误差预计参数的选择可按以下顺序选择：、充分采用本矿平时积累和分析得到的实测数据；、参考同类条件的其他矿井的测量资料；、采用相关测量规程中提供的数据
34、；、采用公式推导来估算各项误差参数。上述四种方法可以结合使用，充分分析、考虑各种影响因素，确定出理想的误差参数，以进行误差预计分析，并指导贯通测量工作。根据初步选定的贯通测量方案、各项误差参数并结合导线布置图，就可以估算出各项测量误差在贯通相遇点上在重要方向上误差，如水平重要方向及高程方向。通过进行误差预计，不但可以确定贯通的重要方向误差的大小，而且还能够确定哪些测量环节是误差主要来源，以便在现场测量过程中尽量减小不利情况，减弱测量误差对整个贯通测量工程的影响。、最终确定贯通测量方案和测量方法把估算得到的贯通预计误差与设计确定的容许偏差进行比较，一般当预计误差值小于容许偏差值，则可认为所确定的
35、测量方案和测量方法是可行的。预计误差值也不能过小，这样势必会加大工作量和测量成本。当预计误差值超过了容许偏差值时，必须调整测量方案或测量方法，再重新进行误差预计工作。用逐渐趋近的办法，直到最终符合要求为止。在确有现有技术手段难以满足贯通测量要求的情况下，可以向矿总工程师和相关设计部门提出，在施工中采取某些特殊技术的措施，如先掘小断面贯通再把贯通断面刷大成巷的方法，也可以改变贯通相遇点位置，如把对接贯通可以改为垂直贯通，这样大大降低了巷道在水平重要方向上的限差要求。2.贯通工程概况及作业方法2.1工程概况2.1.1地理位置开滦集团公司钱家营矿业分公司是一座特大型现代化矿井，该矿于1978年开工建
36、设，1988年投产，矿设计年产原煤400万吨，并有一座与之相配套的选煤厂，矿井现有员工5600余名，固定资产达12.2亿元。 钱家营矿业分公司地处河北丰南境内，井田总面积达81平方公里，可采储量达6.89亿吨，属近距离多煤层压茬开采矿井。自备铁路与京山线相连，距离秦皇岛港、京唐港、塘沽港均在100公里左右，陆运、水运十分便利。 该矿经过改扩建，在2003年，矿井年生产达到了551万吨，累计实现利税15.1亿元。随着矿年产量的不断增加和采矿工程的逐渐深入，为了满足矿井的可持续发展和生产衔接的需要，目前矿井的生产水平已延伸至-850水平。如何使-850水平西翼的延伸工程，顺利实现-850西大巷和八
37、采区下部石门贯通轨道巷的贯通，形成-850水平西翼完整的通风系统和生产系统，保证八采区工作面按计划掘进及回采生产，直接关系到矿井的生存和发展。因而能否保证一井内两水平间的特大型贯通工程按期贯通，具有十分重要的意义。2.1.2贯通工程介绍本次贯通工程关系到矿生产能否正常衔接，关系到该区域的通风和运输系统的建立，因而矿领导非常重视该贯通工程，要求必须按制定的允话偏差实现顺利贯通，由于该工程已经持续数年，基本控制导线比较完整，平面控制按5秒导线施测，高程按煤矿规程关于高程控制测量之要求进行施测，但也存在个别区域也存在导线点被破坏的情况，而且在整个测量路线上存在导线边长较短，雾气、粉尘较大等情况，因而
38、必须针对工程的情况，制定合理的贯通测量设计方案，选取合理的参数，做好误差预计方案的优化设计工作，满足测量限差的要求，在基本控制导线的测量工作中，必须精心组织，认真施测，采取措施减弱各种不利因素，因而在施测前，必须有针对性地制定好施测方案和选取合理的测量数据处理的方法，如原有数据与新测数据如何处理，陀螺边是否可作为坚强边使用等问题。钱家营矿-850西大巷与八采区下部石门的贯通工程属于两个水平间特大型贯通工程，由850水平西大巷与600水平八采区下部石门贯通，导线全长达12166米，该贯通工程主要包括两大部分：第一部分：-850西大巷由-850水平井底车场至八采区下部石门开口处部分，该工程于200
39、4年5月27日开工。-850西大巷主要设计参数（井底车场八采区）：第一段 方位=225，长60米 ,I=+3第二段 方位=196，长1100.002米，I=+3第三段 方位=219，长2167.541米，I=+3第四段 方位=214，长582.35米，I=+3第五段 方位=220，长565.597米，I=+3第二部分：经由-600水平八采区施工的八采轨道山经轨道山下部车场向前延伸到八采区下部石门。 根据煤矿测量规程规定并接合井巷工程的用途，并与矿相关人员协商确定贯通在水平重要方向上x的允许偏差为0.3米，高程方向上的允许偏差为0.3米。根据工程的实际情况，选取的导线路线为-600水平副石门至东
40、大巷、串车下山、-850西大巷，另一线路由-600水平副石门至-600水平西大巷、八采区轨道下山、采区下部车场。由于整个工程导线全长达12166米，这么长距离的贯通工程在开滦集团公司，甚至在国内外都很少见，鉴于开滦集团公司钱家营矿于2007年6月成功实现了贯通导线长达10038米，贯通距离达3800米的-850水平东大巷与-780水平轨道巷高精度贯通，该工程贯通后经过实测，结果为：在贯通相遇点中线实际偏差为0.070米，腰线实际偏差为0.025米，角度闭合差为=-26，X=-0.107米，Y=-0.173米，H=0.050米，全长闭合差达1/49300。并根据联测导线成果计算求得，在理论上水平
41、重要方向偏差为0.094米。这说明选择的测量方案是否合理，直接关系到贯通的好坏。为了确保钱家营矿业分公司-850西大巷与八采区下部石门大型贯通达到确定的精度，因而结合-850东大巷与-780轨道巷的贯通测量的经验，选择从F-03F-04向两端集中施测基本控制导线的测量方案，为了限制误差积累、保证贯通精度，通过综合分析，在W-22W-23、W-13W-11、E-01W-01、转W-36、W-20W-19、F-03F-04加测了六条陀螺定向边。见贯通巷道平面图2.1。2.2作业依据本次贯通测量作业依据为1989年1月原能源部制定的煤矿测量规程，及开滦集团公司制定的煤矿测量规程细则，并参照1990年
42、原中国统配煤矿总公司组织修订、煤炭工业出版社出版的煤矿测量手册。2.3采用的仪器设备1、陀螺定向采用1台瑞士WILD厂生产的GAK-1陀螺经纬仪，该仪器是上架附件式的陀螺经纬仪，其由陀螺仪、经纬仪、逆变器、电源和三脚架组成。该陀螺仪方位角测定标准偏差为15，经纬仪测角的精度为2。2、在本次贯通测量中，测角和测距采用日本SOKKIA公司生产的SET210防爆型全站仪，该仪器的测角精度为2，其测距精度为为（2+210-6D）毫米，在仪器使用前测定了仪器的加常数和乘常数和对仪器进行了检校工作。采用了全站仪配套的棱镜，棱镜常数为30毫米。量取仪器高和觇标高的钢卷尺经过了比长。3、水准测量采用了SOKK
43、IA公司生产的S3水准仪，配木质水准标尺及尺垫，在使用前对水准仪和水准尺也进行了检校工作。贯通巷道平面图图2.13.贯通测量方案设计3.1贯通测量误差预计参数的确定对于特大型贯通工程，合理选择贯通误差预计参数是保证预计结果合理的重要前提，误差预计参数主要包括测角中误差、测距中误差、陀螺定向中误差，这些参数的选取应该综合全国各矿井下全站仪导线测量情况和陀螺定向成果，但最主要的是选取本矿历年测量进行综合分析，来确定合理的预计参数，由于刚刚完成-850水平东大巷与-780水平轨道巷高精度贯通，因而可接合该工程的得与失，认真做好贯通前的各项准备工作。3.1.1 测角中误差m的确定 该贯通导线已施测过一
44、遍，采用的仪器有：WILD T2经纬仪和SOKKIA SET210K全站仪，在测量中按照5秒导线组织施测，本次观测仍采用SOKKIA公司生产的SET210K全站仪进行独立闭合导线的施测，观测方法仍采用5秒导线。 、根据实测资料计算测角中误差首先，选取了钱家营矿业分公司1988年以来已经取得的部分观测成果，进行了统计分析，根据井下共26条导线，411个水平角的观测资料求算出测角精度，得出瑞士WILD T2经纬仪测角中误差约为4.4秒，SOKKIA公司SET210K全站仪的测角中误差约为4.6秒，同时根据从神东公司收集到的38条闭合导线，求得2秒全站仪的测角中误差为4.5秒，从钱营矿及神东公司的资
45、料分析的的结果看，2秒级全站仪的测角中误差均小于5秒，小于5秒导线所规定的测角中误差，因而可以利用2秒全站仪进行5秒基础导线的测量工作。、 通过对各种误差定量分析计算在进行各种导线测量时，水平角测量误差主要包括仪器误差、观测误差及外界环境误差，对照5秒导线的测量方法，参照煤矿测量手册的计算方法，经推算测角中误差为5。、 结论通过对该矿井历年实测资料的分析以及其他矿井资料的综合分析，按照统计分析的方法，得出的测角中误差小于理论值5，但考虑到该矿井的具体实际情况，如：该贯通导线途径许多恶劣的环境地段，有的导线边长较短（小于米）或长短边的存在，巷道中风速较大，直接影响测角、测距精度，并且有两个下山斜
46、井水雾、粉尘很大，并且八采轨道山和-850西大巷温度较高，所有这些因素必然增大测角误差和测距误差，因此在本次方案优化设计中把测角中误差放宽，取测角中误差为m=5。3.1.2 陀螺定向中误差MT的确定在本次贯通测量中，加测陀螺边时采用瑞士WILD厂生产的GAK-1陀螺经纬仪，其测定方位角标准偏差为15，在陀螺定向时由一台仪器进行观测，陀螺经纬仪要求在每条定向边独立观测2个测回，那么其陀螺方位角中误差为15/ =10.6。在本次贯通测量工作中，为了更好地确定陀螺定向中误差，分析了-850水平以前延伸导线时所测的P8P9、-X3-X2、-X10-X9、F-10-02F-10-03、F-03F-04、
47、W-13W-11、W-22W-23、E-01W-01、转W-36、E-13E-12、W-20W-19总共十一条基本导线边的陀螺定向成果，在数据评定中采用了双次观测差值的公式实际求取。具体计算结果如下表3.1所示：表3.1测线双次观测差值（）陀螺定向误差W-22W-231m0= =8.92MT= =10.3W-13W-11-2E-01W-01-14F-10-02F-10-0325转W-36-9W-20W-1915MT平=MT/ =7.3-X10-X916P8P92-X3-X2-14F-03F-04-9E-13E-129通过对实测资料的分析，得出陀螺定向中误差为10.3，根据实测资料及仪器标称精度分析的情况，在本次贯通的测量方案优化设计中，把陀螺定向中误差MT确定为10.3。3.1.3 测距中误差的确定对于