联系测量中矿井的一井定向
联系测量中矿井的一井定向
联系测量中矿井的一井定向【摘要】竖井一井定向属于矿山平面联系测量中较为复杂且经常遇到的一项工作，其施测由投点、摆动观测、构建连接三角形、获取观测数据和进行内业数据处理等步骤组成。
一井定向的重点是进行投点和作摆动观测，另外，在构建连接三角形时要注意点位之间要满足一定条件。
【关键词】联系测量；定向；投点；连接三角形1 平面联系测量及一井定向简介在采矿工程中，较早期的测量工作是将地面的平面坐标系统传递到地下，从而统一地上、井下平面坐标系统，以确保矿井在平面上的顺利建设和安全生产，该项工作称为平面联系测量。
平面联系测量的具体任务是通过经纬仪导线测量并计算得到井下导线起算边的坐标方位角及起算点的平面坐标x和y的值，并同时对测量的精度和误差进行控制及预计。
在平面联系测量中，坐标方位角传递的误差是主要的，因此又把它称为矿井定向。
矿井定向按照其性质可分为几何定向和陀螺定向两种，而几何定向又分为一井定向和两井定向。
在通过平硐和斜井以及竖井的几何定向中，其中前两种定向较为简单，而在竖井几何定向中，又以一井定向较复杂且常见。
本文有意对矿山一井定向的基本原理和测量过程进行总结，并结合实例分析对其加以说明，以期在今后工作中遇到此类问题时能够解决的更好。
2 一井定向的基本原理2.1 钢丝投点及外业施测过程进行一井定向时，在竖井井筒中悬挂两根钢丝垂球线（如图1），投点时利用绞车盘住钢丝向下放，并使用信号圈检查钢丝垂直度，钢丝下放到井底后挂上30kg的圆盘式垂球。
挂上垂球后的钢丝呈摆动状态，为了确定其投点位置，在井下放置能够确定钢丝摆动中心的简易支架，然后作摆动观测。
根据井下条件，安置交角位于45°-135°之间的两台经纬仪，并在其垂直方向分别放两个直尺，由于钢丝摆动，用两台经纬仪分别观测钢丝在两个直尺摆动的左右最大读数，连续取13个读数，取其左右平均值，作为钢丝铅垂状态的位置读数。
同法进行两次，当较差不大于1mm时，取其平均值作为最终值。
03生产矿井第三章联系测量
生产矿井测量
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第三章 矿井联系测量
• 所有这些采矿工程测量都必须依据建立 在井口附近的平面控制点和高程控制点来 进行。在矿山工程测量中称这类控制点为 近井点和井口高程基点。近井点和井口高 程基点是矿山测量的基准点。
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第三章 矿井联系测量
• 矿区近井点布设要求 • 近井点可在矿区三、四等三角网、测边网或边角 网的基础上，用插网、插点、敷设经纬仪导线(钢 尺量距或光电测距)或GPS定位等方法测设。 • 近井点的精度，对于测设它的起算点来说，其 点位中误差不得超过7cm，后视边方位角中误差 不得超过±10″。近井网的布设方案可参照矿区 平面控制网的布设规格和精度要求来测设。
c
θ
c e 生产矿井测量
B b
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第三章 矿井联系测量
与e成正比
Θ=eρ/c
e=1mm,c=3m时, Θ=eρ/c=±68.8″
与c成反比
规程规定，两井两次独立定向之差小于2′,则 一次定向中误差不大小±42″,投向误差小于±30″ 当c=2,3,4m时，e= Θ c/ρ=0.3,0.45,0.6mm
几何定 由近井点推算的两次独立 向 定向结果的互差
陀螺经 同一边任意两测回测量陀 15″级: <40″ 纬仪定 螺方位角的互差 25″级: <70″ 向 井下同一定向边两次独立 15″级: <40″ 陀螺经纬仪定向的互差 25″级: <60″
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第三章 矿井联系测量
《规程》中几何定向的限差，是根据当时制定《规程》时各
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第三章 矿井联系测量
一井定向三丝法在地铁联系测量中的应用
Development and Innovation | 发展与创新 |·257·2020年第14期作者简介：田洪雷，男，工程师，研究方向：地铁工程测量及变形监测等。
一井定向三丝法在地铁联系测量中的应用田洪雷（济南质安工程检测有限公司，山东 济南 250000）摘 要：一井定向作为地铁施工中联系测量的常用手段，已得到了广泛应用。
地铁平面联系测量中一井定向常采用悬挂2根钢丝组成联系三角形的方式进行，但测量精度较低。
大量工程实践证明，悬挂3根钢丝组成双联系三角形的方式进行测量具有更高的精度。
文章结合济南地铁2号线任家庄站联系测量实例，详述在现场条件不好的情况下，采用三丝法进行平面联系测量的作业过程及计算方法。
关键词：一井定向；地铁施工；联系测量；联系三角形；三丝法中图分类号：U231+.1 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2020）14-0257-02 1 一井定向联系测量联系测量就是将地面坐标、方位和高程传递到地下隧道区间，使地上地下具有统一的坐标、高程系统，便于指导地铁隧道掘进施工。
联系测量工作是隧道控制测量最重要的工作环节之一，联系测量精度对后期隧道的贯通误差影响很大。
一井定向联系测量也被称为联系三角形法，即在一个井口吊2根钢丝挂10kg 重锤浸泡在阻尼液中，井上通过地上近井点与2根钢丝组成三角形，井下通过待测点与2根钢丝组成三角形。
由于钢丝是自由悬吊状态，可以认定2条钢丝的坐标和方位角在井上井下相同，利用2台全站仪同时观测井上井下的角度与距离，通过计算可以求出地下导线点的平面坐标和方位角。
2 近井点和联系三角形布置2.1 近井点布置近井点应布置在已知平面控制点的可视范围之内，并应尽可能缩短与钢丝间的距离。
为减小测绘仪器对中误差，地上近井点应布置成强制对中点，如现场条件不允许，则在近井点的观测过程中采用三联脚架法，尽可能减小误差传递。
近井点导线测量主要技术要求如表1所示，外业观测技术要求如表2所示。
《矿山工程测量》（矿井联系测量）
《矿⼭⼯程测量》（矿井联系测量）第六章矿井联系测量§6-1 矿井联系测量的⽬的与任务将矿区地⾯平⾯坐标系统和⾼程系统传递到井下的测量⼯作，称为联系测量。
将地⾯平⾯坐标系统传递到井下的测量⼯作称平⾯联系测量，简称定向。
将地⾯⾼程系统传递到井下的测量⼯作称为⾼程联系测量，简称导⼈⾼程。
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和同⼀⾼程系统。
其必要性在于：（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。
众所周知，由于地下开采⽽引起的岩层移动，往往波及地⾯⽽使建筑物遭受破坏，甚⾄造成重⼤事故。
如果采矿⼯作是在河湖等⽔体下进⾏，当地⾯出现的裂缝与井下的裂隙相通时，河⽔就有可能经裂缝流⼈井下⽽使整个矿井淹没。
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间的隔离矿柱。
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间各种巷道的贯通，以及由地⾯向井下指定的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和同⼀⾼程系统。
矿井联系测量的仟务在于：(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x 和y ； (3) 确定井下⽔准基点的⾼程H 。
前⾯两项任务是通过矿井定向来完成的；第三个任务是通过导⼊⾼程来完成的。
这样就获得了井下平⾯与⾼程测量的起算数据。
§6-2 矿井定向的种类与要求矿井定向概括说来可分为两⼤类：⼀类是从⼏何原理出发的⼏何定向；另⼀类则是物理特性为基础的物理定向。
1、⼏何定向分为：(1) 通过平硐或斜井的⼏何定向；(2) 通过⼀个⽴井的⼏何定向（⼀井定向） (3) 通过两个⽴井的⼏何定向（两井定向） 2、物理定向可分为：(1) ⽤精密磁性仪器定向； (2）⽤投向仪定向； (3) ⽤陀螺经纬仪定向。
一井定向与两井定向的相关问题探讨
咱责任编辑院汤静暂
292 科技视界 Science & Technology Vision
3冤采用一井定向与两井定向并用,既吸收了一井定向所具有的方 法简便尧下的联系测量,是井下控制点的开始,是井下导线基础,所 以联系测量的好坏直接影响今后的测量精度,成功的定向为今后测量 工作提供了重要的保障,具有深远的现实意义遥
4 结语
总之,无论是采用一井定向或两井定向,由于其本身条件的制约, 测量精度不会太高,随着科技的发展,人们常常采用激光投点,用陀螺 经纬仪定向来提高井下控制点以及起算边这方位角的精度遥 没有条件 的矿井,最终必须通过斜井敷设导线至井下起算边遥
园 引言
竖井联系测量是矿山地面测量与井下测量联系起来,即为了使井 上下能采用统一坐标系统所进行的工作遥 联系测量包括平面联系测量 和高程联系测量遥 平面联系测量称为矿井定向遥 矿井定向,就是要把地 面的平面坐标及方位角传递到井下巷道中的经纬仪导线起始边上,使 井上下使用同一坐标系遥
1 一井定向及两井定向定义及技术要素
3 一井定向与两井定向并用的效益
1冤采用两井定向与一井定向并用,可以互相检核,测量精度一次求 得,能一次性成功,避免以后的多次测量,极大的提高了工作效率遥
2冤定向时,不仅需要停风,稳定钢丝也需要 2h~3h,同时井上尧井下 至少要 10 个人配合,采用两井定向与一井定向并用,只需一次,这样节 约了大量的人力,物力和财力,同时也减少了对井下工作的影响遥
一井定向在竖井联系测量中的应用
一井定向在竖井联系测量中的应用摘要本文介绍在竖井联系测量作业过程中采用一井定向方法进行方位角及坐标传递，说明基本操作步骤及计算方法，结合实际情况，阐述三角形联系方法及注意事项。
关键词一井定向联系三角形投点方位角1概述在隧道施工时，经常利用竖井增加作业面，从多面进行隧道施工，提高隧道施工进度。
为了保证施工过程中隧道正确贯通，需要将地面控制网点的坐标、方位角及其高程经由施工竖井传递至地下。
通常对于这项工作我们称之为竖井定向联系测量。
基本原理就是在竖井悬挂两根钢丝，钢丝一端固定在井口上方，另一端系有重锤自由悬挂至井底，利用两根钢丝将地面坐标及方位角传递至井下连接点位，使得地面坐标系与地下坐标系一致；同时利用钢尺将地面高程传递至地下点位高程，确保地面地下高程系统一致。
（如图1）2定向测量工作为了确保定向工作的准确，同时增加检核条件，现就某工程项目采用悬挂三根钢丝的方法进行说明（如图2）。
(1) 布设近井点。
在竖井附近布设平面近井点J01-1，该点与地面精密导线点JM2相互通视，近井点J01-1按照精密导线进行施测，最短边不小于50米，并与地面精密导线组合成附合导线；采用强制对中装置，减少对中误差对竖井上下方位角传递的影响。
(2) 悬挂钢丝在竖井内悬挂三根钢丝至井底。
选择直径0.3mm的钢丝。
悬挂钢丝的过程中在钢丝的合适位置粘贴3-4个反射片，各反射片粘贴时有一定的旋转角度，保证在钢丝静止时总有一面反射片面朝向仪器方向。
在井底处，钢丝下端悬挂10kg 左右重锤，并将重锤置于防止钢丝摆动的阻尼液中，保持钢丝处于静止状态。
(3) 测量距离采用1s级及以上精度的全站仪实测地面近井点J01-1到三根钢丝的距离a、b井下近井点C′到三根钢丝间的距离a′、b1′、b2’；同时利用全站仪的对边测量功能分别测量井上及井下三根钢丝间的距离c1、c2/c1、从‘’值。
测回间的距离较差＜1mm。
(4) 测量角度实测C/C′点与两根钢丝间夹角γ/γ′。
一井定向在联系测量中的应用
资源储 备工作 ，经永 昌公 司地质 钻探 队按 国家勘 查 规 范 自行组 织对该 区进 行勘 查 ，报省 国资 委备案 并
核 实 。探 明本 区北部 Ⅱ号 矿体 １ ２ １ ｂ＋１ ２ ２ ｂ级铅 锌 矿 石量 １ ６ ３ ９ ８ ９ ． ２ ｔ ，其 中铅 金 属６ ０ ７ ３ ． １ ｔ ，锌 金 属
① 采用对 称砝 码式 垂球 ，每 盘 重量 为 ２ ０ ｋ ｇ共
６盘 。
② 采用 ０ ． ５ ｍｍ高强度 碳 素 钢丝 选 择 钢丝 绳 直 径为 ２ ｍ ｍ 的高强 度优质碳 素 钢钢丝 。
昌铅锌股份有限公司 ２ ０万 ｔ ／ ａ 深部资源接替工程 ５ ５ ０ ｍ标高 、 ５ ０ ０ ｍ标高 的措施开拓工程 。该竖井
浅析矿山竖井联系测量定向的方法
因此 ，矿 山联 系测量能够保证矿 井安全顺利贯通 ，在矿
山 开 采 过 程 中 起 着 非 常 重 要 的作 用 ，它 也 是 减 少矿 山 开 采 安
全 事故的有力保证 。
二 、 矿 井 定 向
矿 山竖 井 联 系 测 量 主 要 进 行 三 方 面 的 工 作 ：① 井 下 控 制
丽
同理 ：
⑤ 计 算 Ｏ 的坐 标 ：ｘｏ － ＋Ｄｃ ｓ￣ ， ＝ ＋ ｉ ｏ －ｘ ｏｏ ｌ Ｄｓ ￣ｘ 。 ｒ
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３ 检核及平差 ）
七 Ａ ＋一＾ ＋《 叫 ｂ 肋嗤 ＋ ｎｄ — Ａ 一砌 ／ ＾ 专＋ 一
采 用 光 学 垂 准 仪 分 别在 两 个 竖 井 各 投 出 井 上 、 井 下 在 同
一
由 ｔＢ ＝ 经坐反， 公ｇ － 畿 过标算并 式￣ Ａ 且
同三角函数把角度转换 ｆ ， ０） 间， ０３ ｏ ｏ６ 之 即可推 到坐标方位角 的
值 。 矿 山 测 量 规 程 ＞ 矿 井 定 向 的 坐 标 方 位 角 精 确 做 了规 定 ， ＞ 对
标 ， 利 用 成 图 软 件 绘 出各 点 。一 井 中 各 中 段 的 标 高 可 利 用 全 站 仪 结 合 激 光测 距 仪 测 出 。 （ ） 一 井 定 向 （ 案 １ 的 实 施 １ 方 ） ①竖井投点 在 井 口选 定 Ａ 和 Ｂ 两 个 点 位 并 测 出 两 点 的 地 理 坐 标
坐标系中的 ，） ， ） 坐标 和 和井下另 外两点Ｃ 、Ｄ 在独立坐标系中的坐 标 ， ） 、 ，） 。
利用坐标系 的旋转和平移 的方法 计算出 ｃ 、Ｄ 的地
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联系测量中矿井的一井定向
作者：石丽甄娟
来源：《山东工业技术》2013年第09期
【摘要】竖井一井定向属于矿山平面联系测量中较为复杂且经常遇到的一项工作，其施测由投点、摆动观测、构建连接三角形、获取观测数据和进行内业数据处理等步骤组成。
一井定向的重点是进行投点和作摆动观测，另外，在构建连接三角形时要注意点位之间要满足一定条件。
【关键词】联系测量；定向；投点；连接三角形
1 平面联系测量及一井定向简介
在采矿工程中，较早期的测量工作是将地面的平面坐标系统传递到地下，从而统一地上、井下平面坐标系统，以确保矿井在平面上的顺利建设和安全生产，该项工作称为平面联系测量。
平面联系测量的具体任务是通过经纬仪导线测量并计算得到井下导线起算边的坐标方位角及起算点的平面坐标x和y的值，并同时对测量的精度和误差进行控制及预计。
在平面联系测量中，坐标方位角传递的误差是主要的，因此又把它称为矿井定向。
矿井定向按照其性质可分为几何定向和陀螺定向两种，而几何定向又分为一井定向和两井定向。
在通过平硐和斜井以及竖井的几何定向中，其中前两种定向较为简单，而在竖井几何定向中，又以一井定向较复杂且常见。
本文有意对矿山一井定向的基本原理和测量过程进行总结，并结合实例分析对其加以说明，以期在今后工作中遇到此类问题时能够解决的更好。
2 一井定向的基本原理
2.1 钢丝投点及外业施测过程
进行一井定向时，在竖井井筒中悬挂两根钢丝垂球线（如图1），投点时利用绞车盘住钢丝向下放，并使用信号圈检查钢丝垂直度，钢丝下放到井底后挂上30kg的圆盘式垂球。
挂上垂球后的钢丝呈摆动状态，为了确定其投点位置，在井下放置能够确定钢丝摆动中心的简易支架，然后作摆动观测。
根据井下条件，安置交角位于45°-135°之间的两台经纬仪，并在其垂直方向分别放两个直尺，由于钢丝摆动，用两台经纬仪分别观测钢丝在两个直尺摆动的左右最大读数，连续取13个读数，取其左右平均值，作为钢丝铅垂状态的位置读数。
同法进行两次，当较差不大于1mm时，取其平均值作为最终值。
在地面上利用地面控制点测定两垂球线的平面坐标及其联线方位角。
井下摆动观测完成后，将钢丝放到一边（此时，地面应连接测量完毕），用两台经纬仪在定点支架平板上标定钢丝稳定状态中心（以后，以此中心进行测角和测边），然后使用全站仪测角、量边，把垂球线与井下起始控制点连接起来，并通过计算确定井下起始控制点的坐标和方位角。
4 结论
综上所述，竖井一井定向工作的一般程序是进行投点并作摆动观测，得到井下对应点，从而与事先布设的近井点和井下导线点构成连接三角形，通过测角、量边获得外业观测数据，然后通过数学公式处理这些数据得到井下导线点的平面坐标值和起算方位。
在一井定向过程中，需要处理好连接三角形点位之间的位置关系满足文中所列条件；另外，实施投点和摆动观测需要按照专业规范要求进行，以力求不损失精度，达到成果合格。
【参考文献】
[1]何沛.矿山测量[M].中国矿业大学出版社，2007，23（2）：244-247.
[2]李青岳，陈永奇.工程测量学[M].北京：测绘出版社，2011（2）：254-256.
[3]潘正风，杨正尧，程效军，成枢，王腾军.数字测图原理与方法[M].武汉大学出版社，2008，39（7）：52-53.
[4]煤矿测量规范，GB/T 15663.6-2010[S].
[责任编辑：汤静]。