第一章 煤矿测量学基础知识
矿井测量基础知识
矿井测量基础知识
1、矿山测量的主要任务是精确建立井上、下测量控制系统，及时而准确地测绘各种矿图，正确标定井上、下各工程位置，研究地表与岩层移动规律。
2、测量工作必须遵循两项原则：一是“由整体到局部、从高级到低级、先控制后碎部”；二是“步步要检核”。
3、煤矿生产中“三下”、“一上”开采指的是“建筑物下、铁路下、水体下”和“承压水上”。
4、目前，我们采用的矿区平面坐标系是1980年国家大地坐标系；高程采用的是1956年黄海高程系统。
5、测量误差按其性质分为系统误差和偶然误差两类。
6、井下测量一般需要4人：1人观测、1人记录、前后视照明各1人。
7、巷道的中线是指巷道水平投影的几何中心线称为巷道中线（主要巷道每掘进30m、次要巷道每掘进40m应延设一组中心线）。
8、巷道腰线是用来指示巷道在竖直面内的掘进方向及调整巷道底板或轨面坡度用的。
9、井下平面控制分为基本控制和采区控制两类。
在采区次要巷道中，为了填图还应敷设碎部导线。
10、基本控制导线：
应沿着矿井主要巷道（斜井、暗斜井、水平运输大巷、主要石门、总回风道、集中上、下山等）敷设。
各矿基本控制导线应采用7″级导线，一般应每300～500m延测一次，每隔1.5～2km加测一条陀螺定向边。
11、采区控制导线：
沿着采区上、下山，中间巷道、采区运输道、回风道敷设。
根据采区一翼长度可分别采用15″或是30″级导线。
采区导线应随着巷道掘进每30m～100m延长一次。
煤矿测量学
第一章矿井联系测量将矿区地面平面坐标系统和高程系统传递到井下的测量，称为联系测量。
将地面平面坐标系统传递到井下的测量称为平面联系测量，简称定向。
将地面高程系统传递到井下的测量称高程联系测量，简称导入高程。
矿井联系测量的目的就是使地面和井下测量控制网采用同一坐标系统。
矿井联系测量的必要性：1、需要确定地面建筑物、铁路和河湖等与井下采矿巷道之间的相对位置关系。
这种关系一般是用井上下对照图来反映的。
因此，我们必须时刻掌握采矿工作是在什么地区的下方进行着，以便采取预防措施。
2、需要确定相邻矿井的各巷道间及巷道与老塘（采空区）间的相互关系，正确地划定两相邻矿井的隔离矿柱。
不然，就有可能发生大量涌水及瓦斯涌出，迫使采矿工作停顿，甚至造成重大安全事故。
3、为解决很多重大工程问题，例如井筒的贯通或相邻矿井各种巷道的贯通，以及由地面向井下指定地点开凿小井或打钻孔等等都需要井上下采用同一坐标系统。
矿井联系测量的任务：1、确定井下经纬仪导线起算边的坐标方位角；2、确定井下经纬仪导线起算点的平面坐标；3、确定井下经纬仪导线起算点的高程。
第二章巷道中线的标定工作1、井下主要巷道的位置是根据矿井的总体设计决定的，但在施工过程中还要根据实际情况作必要的修改。
采区巷道更需要根据已有巷道和地质变化情况逐步做出施工设计。
测量的任务是要把图上设计好的巷道，随着巷道不断向前掘进逐步地标设于实地，也就是要在实地上标定出巷道的开切位置和给定巷道的掘进方向。
2、巷道水平投影的几何中心线称为巷道中线。
标定巷道中线就可以控制巷道在水平面内的掘进方向。
新开巷道标定中线的过程大致如下：1）、检查设计图纸。
设计图纸的巷道要和已有的巷道保持一定的几何关系，或本身要符合一定的几何条件。
2）、确定标设的必要数据经检查确认设计资料无误后，便可利用所要标设的巷道附近的可靠已知点，来计算标设数据。
3）、标设巷道开切点和掘进方向。
4）、随着巷道的不断向前掘进，标定和延长巷道中线和腰线。
(完整word版)矿山测量知识点
1.井下平面控制均以(导线）的形式沿巷道布设2.井下导线的等级：井下平面控制分为基本控制和采区控制两类，基本控制导线按照测角精度分为7＂和15＂两级，采区控制导线则分为15＂和30＂两级.井下导线的形式:支导线、闭合导线、符合导线、导线网以及交叉闭合导线（导线边的平面投影相交而实际上是空间相交）、坐标符合导线（在两个已知坐标的垂球线之间敷设的两井定向导线也是地面测量中的“无定向导线”）、方向复合导线（带陀螺定向边的方向)等特殊形式的井下导线。
3.井下测角与地面测角的不同（经纬仪在井下是怎样布设的？)(1）井下测点多设于巷道顶板上，因此经纬仪要在测点下对中，经纬仪望远镜筒上应当刻有仪器中心，经纬仪在测点下对中时,要整平仪器,并另望远镜水平，由测点上悬挂下垂球移动经纬仪使镜上中心对准垂球尖，如果井下巷道中风大，可以把觇标用垂球加重,放入水桶中稳定,为利于在顶板上测点下对中,最好在望远镜筒上安装点下对中器，或利于专门的点下光学对中器，可作上、下投点，但主要用于井下导线测量时使经纬仪和觇标在顶板测点下对中，由于井下导线边较短,风流较大，所以要十分注意经纬仪及觇标对中，以减少其对测角精度的不良影响(2）在倾角很大的急倾斜巷道中测角时，望远镜视线有可能被水平度盘挡住，因此，要求望远镜筒要短，最好要有目镜棱镜、弯管目镜或偏心望远镜。
（3）井下黑暗潮湿,并有瓦斯及煤尘,因此要求仪器有较好的密封性，经纬仪及觇标均需照明，最好有防爆照明设备。
4.井下测角方法及其步骤：一般用测回法，同时测量水平角和竖直角的步骤如下(1)正镜瞄准后市点Ａ，使水平度盘读数大致对于0o，读取水平度盘读数a1，并使十字丝的水平中丝照准垂球线上的标志，使竖直指标水准器的气泡居中后，读取竖盘读数ＬA（2）正镜顺时针方向旋转照准部,照准前视点Ｂ，读取水平度盘读数ｂ1和竖盘读数ＬB（3）倒镜后逆时针方向旋转照准部，照准前视点Ｂ，读取水平度盘读数ｂ2和竖盘读数ＲB（4）倒镜逆时针方向旋转照准部，照准后视点Ａ，读取水平度盘读数ａ2和竖盘读数ＲA（５）最后计算一测回水平角为: β＝∠ＡＣＢ＝１/２（ｂ1- a1+ｂ2—ａ2）竖直角δ的计算公式随经纬仪竖盘刻划方法的不同而异。
矿山测量学(第一章)讲解
中国矿业大学环境矿与山测绘量学院
二、矿用经纬仪的维护
1.矿用经纬仪的检验
2.矿用经纬仪的维护 敲帮问顶 专人看护 擦干装箱 防震 出汗，晾，温度均匀，擦。
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7″导线
基本控制
井
15″导线
下
导
15″导线
线境矿与山测绘量学院
第一节 井下导线的布设与等级
表1-1 基本控制导线的主要技术指标
井田一翼长 测角中误 一般边长/m
度/km
差/″
≥5
±7
60～200
＜5
±15
40～140
导线全长相对闭合差
闭(附)合导线
复测支导线
1/8000
1/6000
1/6000
1/4000
井田一翼长 度/km
≥1 ＜1
表1-2
测角中误 差/″
±15 ±30
基本控制导线的主要技术指标
一般边长/m
30～90 —
导线全长相对闭合差
闭(附)合导线 复测支导线
1/4000
1/3000
1/3000
1/2000
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矿图测绘
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二、井下导线的发展与形式
分次布设，逐步敷设； 先低级，后高级； 不断向前，直至边界。
图1 井下导线图
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矿山测量 单元一 测量基础知识
本 根据1952至1979年验潮资料确定 •国家水准原点位于青岛观象山，黄海平
知 了新的平均海水面，
均海水面为高程基准面。
识 H原点=72.260m
注意新旧两种高程系统的换算（相 差29mm）
12
课题二 地面点的表示方法
二、地面点在投影面上的坐标
单
•
地面点位的坐标与选用的地球椭球和坐标系统有关，测 量中常用的坐标系统有：天文坐标系、大地坐标系、高
7
课题一 地球的形状和大小
单 元 一
测 量 基 本 知 识
8
课题二 地面点的表示方法
• 测量工作的基本任务是确定地
单
面点的空间位置。
元
一
• 一个点在空间的位置，需要三
测
个量来确定。在测量工作中， 这三个量通常用该点在基准面
量
（参考椭球面）上的投影位置
基
和该点沿投影方向到基准面
本
（一般实用上是大地水准面）
元 斯平面直角坐标系、独立平面直角坐标系。
一 （一）、大地坐标系
测 量 基
基准面：参考椭球面
基准线：法线
地面点位用大地经度和大地纬度 来表示
本 1.1954年北京坐标系
知 2.1980国家大地坐标系
识 3.WGS-84世界大地坐标系
13
课题二 地面点的表示方法
（二）、天文坐标系
单 为求得P点的位置，可在该点上安置仪器，用天文测量的方法来测定。 元 这时，仪器的竖轴必然与铅垂线相重合，即仪器的竖轴与该处的大地水 一 准面相垂直。因此，用天文观测所得的数据是以铅垂线和大地水准面为
课题一 地球的形状和大小
几个世纪以来，许多学者曾分别测算出参考椭球体的元素值
煤矿地质测量工作基础知识
• 2．测定岩浆侵入体与断裂构造的关系； • 3．查明岩浆侵入体破坏的情况； • 4．观测煤层被破坏的情况。
• 二、资料整理
• 根据井下观测和生产勘探得来的材料，要及时整理成为反 映岩浆侵入体特征的各种巷道剖面图、素描图、煤层柱状 图和钻孔柱图等原始资料。
岩层层位，结合断层的产状，来判断断层的性质和落差。
2．根据伴生、派生的小型构造及断层面上特征；小 型构造有：
• ﹙1﹚牵引褶曲； • ﹝2﹞羽状断裂； • 根据牵引褶曲、羽状断裂寻找断失翼煤层的方
法，与地质力学型构造判断主干裂的运动方的方 法相同。
• （3﹞平行小断层； • ﹝4﹞根据断层带和断层面特征； • 3．根据规律推； • 4．作图分析； • 5．生产勘探方法；
地质质量标准化及 工作方法
第一章 煤层厚度变化
• 第一节 煤层的观测 • 一、煤层观测的内容 • 1. 煤层结构 • 2. 煤层厚度 • 3. 煤层顶底板 • 4. 煤层煤质 • 5. 煤层含水性 • 6. 煤层产状
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 二、煤层的观测方法
• 1. 用井巷观测基线测制煤层剖面
• 2. 利用井巷与钻孔的揭露来测量煤层厚度
第四节 对断层的处理
• 对断层的处理既包括对不同类型的断层进行合 理的设计布署，也包括在采掘过程中遇到新发 现的构造时，调整和改进生产系统和采掘方向， 以便在保证安全生产的情况下，最大限度地减 少断层对生产的不利影响。
• 一、开拓设计时对断层的处理
• 1．井田或采区边界的确定：
• 在划分井田或采区边界时，如有落差大的断层 存在，最好以大断层作为它们的边界。
第一章 煤矿测量学基础知识
印
1:1000 一个方格边长为500米
矿图建立的方格网，打印时每个方格网边长都为10cm
第四节 测量工作概述 1.4.1 测量的基本内容
1、确定地面点的三个基本要素：
角度
距离
高程
2、地面测量的三项基本内容：
测角
量距
测高差
第四节 测量工作概述
1.4.2 测量工作的基本原则
一是“由整体到局部、从高级到低级、先控制后 碎部”；
二是“步步要检核”。
在程序上“由整体到局部”；在工作步骤上“ 先控制后碎部”，即先进行控制测量，然后进 行碎部测量；在精度上“由高级到低级”。
第五节 测量误差的概念 1.5.1 测量误差产生的原因
先看三个例子：
1、如果用两把刻划不一样的尺，丈量同 一段距离，用第一根尺量得距离为20m,用 第二根尺量得距离为19.98m，两者相差 2cm。
提示：在一个特定区域只 能选择一个大水地水准准面面
第二节 地面点位的确定
1.2.3 高差
高差：地面上相邻两点的高程之差，常用h表示。高差 有正负之分：正为上坡，负为下坡。
第二节 地面点位的确定
1.2.4 地面点的坐标
1、地理坐标：用经度和纬度来表示地面点位坐标 适用于：在地球椭球面上确定点位。 分为： （1）天文地理坐标(天文经度 ，天文纬度 ) （2）大地地理坐标(大地经度L，大地纬度B )
确定地面点的空间位置需用三个量 ，在测量工作中一般用: 某点在基准面上投影位置（x,y） 该点离基准面高度（H）
第二节 地面点位的确定
Z
C
A
X c
a
基准面
B
b
Y
第二节 地面点位的确定
1.2.1 大地水准面
矿山测量学第一章
将野外采集的数据进行整理、编辑和加工，生成数字地形模型 （DTM）或数字高程模型（DEM）。
地形图绘制
基于数字地形模型或数字高程模型，利用专业绘图软件绘制大比例尺 地形图，包括等高线、地物符号、注记等要素的绘制。
数字地形图测绘技术
数字化测图技术
三维激光扫描技术
利用数字化测图仪器和软件，实现地形图 的自动化或半自动化测绘，提高测图效率 和精度。
摄影测量方法
利用摄影技术获取矿山表面的影像 信息，通过解析和处理得到变形数 据，具有非接触、高效率的特点。
遥感测量方法
利用卫星或航空遥感技术获取矿 山大范围、高精度的变形信息， 具有时效性强、成本低的优势。
自动化监测技术
采用传感器、激光扫描仪等自动 化设备进行实时监测，具有高精 度、高频率、无人值守的优点。
在矿山测量中，常用的坐标系统有地理坐标系和投影坐标系。地理坐标系以经纬 度表示地面点的位置，投影坐标系则将地面点投影到平面上，以平面坐标表示位 置。
高程系统
高程系统是用来表示地面点高程的参考系统。在矿山测量中，常用的高程系统有 国家高程基准和地方高程基准。国家高程基准是以黄海平均海水面为基准面，而 地方高程基准则是以当地平均海水面或某个特定点为基准面。
根据矿山测量的精度要求，合理设计控制网的精度等级和观测方 法。
控制网图形设计
优化控制网的图形结构，提高控制网的可靠性和稳定性。
控制网经济性设计
在满足精度和可靠性要求的前提下，尽量降低控制网的建设成本 和维护费用。
04 矿山地形图测绘
地形图基本知识
地形图的概念和作用
地形图是表示地球表面地形地貌特征的图件 ，用于研究地形形态、地貌类型、自然地理 条件等，为矿山设计、建设和生产提供基础 资料。
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第二节 地面点位的确定 1.2.3 高差
高差：地面上相邻两点的高程之差，常用h表示。高差 有正负之分：正为上坡，负为下坡。
4/6/2020
第二节 地面点位的确定 1.2.4 地面点的坐标
1、地理坐标：用经度和纬度来表示地面点位坐标 适用于：在地球椭球面上确定点位。 分为： （1）天文地理坐标(天文经度 ，天文纬度 ) （2）大地地理坐标(大地经度L，大地纬度B )
例：120带中央子午线的经度为 L。＝3º× 120＝360 º
4/6/2020
6º带与3º带中央子午线之间的关系如图:
3º带的中央子午线与6º带中央子午线及分带 子午线重合，减少了换带计算。 工程测量采用3 º带，特殊工程可采用1.5 º带 或任意带。
4/6/2020
（4） 高斯平面直角坐标系
赤道
世界地图
东经 73º27′~135º09′ ✓ 6º带13~23， 3º带24~45
我国统一6º带分布情况
✓故： 根据带号可以判断属于何种投影带
4/6/2020
国家统一坐标：
xp2 23x2p2836.2138208m36.180m x yp2 （带yp2号）222772545490.7.22800mm
使照准失真，这些现象是由于空气的密度不
同、空气的对流、风力等情况所造成的,也就
是由环境造成的。
B
C’ C
4结/6/20论20 :环境因素也是造成误差产生的又一个主要原因
第五节 测量误差的概念 1.5.1 测量误差产生的原因
误差产生原因： 1.仪器本身 2.观测者（人为原因） 3.外界环境
4/6/2020
先看三个例子：
1、如果用两把刻划不一样的尺，丈量同 一段距离，用第一根尺量得距离为20m,用 第二根尺量得距离为19.98m，两者相差 2cm。
4/6/2020
结论:这是由于尺子的原因产生的误差
第五节 测量误差的概念
1.5.1 测量误差产生的原因
1、量身高： 现用同一根尺对
同一人量身高三次，
尺
当视线水平或向上倾
4/6/2020
高斯投影带划分
按照6º带划分的规定，第1带中央子午线的经 度为3º，其余各带中央子午线经度与带号的关系 是： L。=6ºN－3º （N为6º带的带号）
例：20带中央子午线的经度为 L。＝6º× 20－3º＝117 º
此带的范围是多少？（114 º~120 º）
按照3º带划分的规定，第1带中央子午线的经 度为3º，其余各带中央子午线经度与带号的关系 是： L。=3ºn （n为3º带的带号）
测量学
Ω测量学：研究地球的形状、大小以及确定地球表 面各点间相对位置的一门学科
Ω通俗意义上的测量学：利用测量工具、方法确定 地面点与点之间的关系（距离、角度、高差）
4/6/2020
第一节 测量学概述 1.1.2 测量学任务
1、测定（测绘） 采集信息 （测）
2、测设（放样）
读图 （看、读）
4/6/2020
赤道平面：垂直于地轴并通过 地球中心的平面WME。
起 始 子 午 线
W
纬线 N
G O
赤 道：赤道平面与地球面 的交线。
4/6/2020
起始子午面 S
赤道平面
E 赤道
经度：过P点的子午面NPS与首子午面NMS所构成的二 面角叫做P点的大地经度，用L表示。
纬度：过P点的法线 Pn与赤道面的夹角叫做P点的大 地纬度，用B表示。
4/6/2020
（2） 高斯投影的原理
高斯投影采用分带投影。将椭球面按 高斯投影平面
一定经差分带，分别进行投影。
N
中
央
子
午 线
赤道
c
赤道
S
4/6/2020
（3） 投影带的划分
我国规定按经差6º和3º进 行投影分带。
6º带自首子午线开始，按 6º的经差自西向东分成60 个带。
3º带自1.5 º开始，按 3º的经差自西向东分成 120个带。
1、长度单位 1m=10dm=100cm=1000mm 1km(公里)=1000m 2、面积、体积单位 面积：m2 、km2或公顷(ha) 1ha=10000 m2 1 km2=100ha 体积：立方米 m3
4/6/2020
第六节 测量常用的计量单位 1.6.1 测量计量单位
3、角度单位 度、分、秒 弧度：
？？？？？？
根据工程的需要，如果 某一地区A 引用绝对高程有
困难，或者为了施B工方便，
相对高程：
也可以选择一个假定的水 准面做H为A高H程A 启H起B 算H B面 。
地面点沿铅垂线到假定水
假定水准面
准面的距离称为相对高程或 假定高程，用H′表示。
提示：在一个特定区域只 能选择一个大水地水准准面面
4/6/2020
4/6/2020
第四节 测量工作概述
1.4.2 测量工作的基本原则
一是“由整体到局部、从高级到低级、先控制后 碎部”；
二是“步步要检核”。
在程序上“由整体到局部”；在工作步骤 上“先控制后碎部”，即先进行控制测量， 然后进行碎部测量；在精度上“由高级到低 级”。
4/6/2020
第五节 测量误差的概念 1.5.1 测量误差产生的原因
p2
x
xp1
p1
30320825855.565.605m0
m
y
y
p1
p1
(带1号 36)768306.376800.m360m
p1
xp1 xp1 , xp2 xp2
o
y
y y p1
= 500000+ =（带号）+
p1 636780.360m
y y p2 = 500000+ p2 =（带号）+ 227559.720m
子
斜或向下倾斜时，会
量得三个不同的身高
值，这三个值之间存
在误差。
结论:这时候产生误差的原因主要是由 4/6/2020人为因素造成的
第五节 测量误差的概念
1.5.1 测量误差产生的原因
3、测三角形内角和
A
用经纬仪测量一三角形内角，除了上面所说
的人和仪器的因素导致误差外，还有环境因
素，如：光的折射、视线跳动等等,都有可能
坐标系的建立：
x轴 — 中央子午线的投影 y轴 — 赤道的投影 原点O — 两轴的交点
注：X轴向北为正， y轴向东为正。
4/6/2020
赤道
x
高斯自
然坐标
P （X，Y）
O
y
中央子午线
由于我国的位于 北半球，东西横跨12 个6º带，各带又独自 构成直角坐标系。
故：X值均为正， 而Y值则有正有负。
4/6/2020
煤矿测量学
主讲:武永军
4/6/2020
第一章
煤矿测量学的基础知识
4/6/2020
本章知识点
❖ 测量学概述 ❖ 地面点位置的确定 ❖ 比例尺
❖ 测量工作的概述
4/6/2020
❖ 测量误差的概述 ❖ 测量常用计量单位
第一节 测量学概述
1.1.1 测量学定义
生产实践需要
利用工具测量、发展 进一步指导实践
★ 方法：将地球划分成若干带，然后将每带投影到平面上。
★ 特点：投影后角度保持不变，中央子午线投影后一条直线， 且长度不变。
4/6/2020
高斯平面直角坐标系
（1） 高斯投影的概念
高斯投影是一种等角横切椭圆柱投影。它 是由德国数学家高斯(Gauss，1777~1855)提 出，后经德国大地测量学家克吕格(Kruger， 1857～1923)加以补充完善，故又称“高斯— 克吕格投影”，简称“高斯投影”。
第五节 测量误差的概念
1.5.2 测量误差的概念
1、误差的概念：观测值与客观值之间的差距 2、误差的分类：
按性质分为：系统误差、偶然误差
系统误差：有规律 仪器误差
偶然误差：没有规律 人为误差 外界误差
3、评定精度的标准: 中误差、相对误差、允许误差
4/6/2020
第六节 测量常用的计量单位
1.6.1 测量误差产生的原因
线的实地水平长度之比；分为数字
比例尺和图式比例尺。
1 l ML
1、数字比例尺 用1/M表示。如1500，1 1000，1 5000，······ M为比例尺分母。M越大，比例尺越小。
4/6/2020
2、图式比例尺
优点：便于直接量取长度，并可减小因图纸伸缩变形而引 起的误差。
3．比例尺的精度
——相当于图上0.1mm的实地水平距离。
地球自然表面
4/6/2020
地 球椭球 面
平均海水 面
第二节 地面点位的确定
水准 面
大地 水准面
大地水准面作为点平面位置的投影面，高程的起算面
外业测量工作基准面——大地水准面 外业测量工作基准线——铅垂线
4/6/2020
第二节 地面点位的确定
1.2.2 高程
绝对高程： 地面点沿铅垂线到
大地水准面的距离，称 为该点的绝对高程或海 拔、标高，简称高程， 以H表示。
y=Dsinα
Ⅱ
o
Ⅲ
p
DⅠ
α
x
Ⅳ
笛卡尔坐标系
4/6/2020
第二节 地面点位的确定
1.2.4 地面点的坐标
3、独立平面直角坐标：适用于：研究范围较小。 当区域面积小于50平方㎞²，可直接在平面上计算）
4/6/20数20 学平面直角坐标系
测量平面直角坐标系
第三节 比例尺 1.3.1 比例尺的概念
比例尺：图上某直线的长度与该直
4/6/2020
第二节 地面点位的确定