15第十五讲 矿井联系测量

第十五讲矿井联系测量
一、矿井联系测量的意义和任务
为使矿山井下与地面采用统一的测量坐标系统所进行的工作称为联系测量。

联系测量包括平面联系测量与高程联系测量两部分，前者又称定向，后者亦称导入标高。

联系测量对矿井建设、安全生产、矿区地面建设、矿区与相邻地域的生产、生活、安全有着至关重要的意义。

主要表现为：绘制井上、下对照图，及时了解地面建筑物、铁路以及水体与井下巷道、回采工作面之间的相互位置关系；确定相邻矿井间的位置关系；解决同一矿井或相邻矿井间的巷道贯通问题；由地面向井下指定巷道打钻时标定钻孔的位置。

留设安全煤柱等。

联系测量的任务是：
1.确定井下经纬仪导线起始边的方位角；
2.确定井下经纬仪导线起始点的平面坐标；
3.确定井下水准基点的高程。

在联系测量前，应在井口附近测设平面控制点（即近井点），作为定向的依据。

在井口附近埋设2-3个水准点（即水准基点），作为导入标高的依据。

二、平面联系测量
平面联系测量的任务是将地面的已知平面坐标和方位角传递到井下经纬仪导线的起始点和起始边上，使井上下采用统一的坐标系统。

在平面联系测量中，方位角传递的误差是主要的。

因此，把平面联系测量简称为矿井定向，并用井下经纬仪导线起始边方位角的误差作为衡量定向精度的标准。

矿井定向的方法可分为：几何定向和陀螺经纬仪定向。

几何定向又分：通过平硐或斜井的几何定向；通过一个井筒的几何定向，简称一井定向；通过两个井筒的几何定向，简称
两井定向。

通过平硐或斜井的几何定向，可以直接由井口敷设经纬仪导线至井下，进行坐标和坐标方位角的传递，定向工作较为简单，而且无特殊要求，故此处不赘述。

（一）一井定向
如图所示，在井筒内悬挂两根钢丝，钢丝的一端固定在井口上方，另一端系上重锤自由悬挂至定向水平。

根据地面坐标系统求出两根钢丝的平面坐标及其连线的方位角；在定向水平通过测量把垂线和井下永久导线点联系起来，从而将地面的坐标和方向传递到井下，达到定向的目的。

因此，定向工作分为投点与连接两部分：
近井点
一井定向原理图
1.投点
所谓投点，就是在井筒内悬挂重锤线至定向水平。

由于井筒内风流、滴水等因素的影
响，致使钢丝偏斜，产生的误差称为投点误差。

由投点误差引起的两垂球线连线方向的误差称为投向误差。

通常情况下，由于井筒直径有限，两垂线间的距离一般不超过3-5m。

当有1mm的投点误差时，便会引起方位角误差达2′多。

因此，在投点时必须采取措施减少投点误差。

通常采用方法如下：
(1)采用高强度小直径的钢丝，以便加大垂球重量，减少对风流的阻力；
(2)将重锤置于稳定液中，以减少钢丝摆动；
(3)测量时，关闭风门或暂时停扇风机，并给钢丝安上挡风套筒，以减少风流的影响等等。

此外，挂上重锤后，应检查钢丝是否自由悬挂。

常用的检查方法有两种：一是比距法，
二是信号圈法。

比距法是分别在井口和井底定向水平用钢尺丈量两根钢丝间的水平距离，若距离相差小于4mm，说明钢丝处于自由悬挂状态。

信号圈法是自地面沿钢丝下放小铁丝圈，看是否受阻。

当确认钢丝自由悬挂后，即可开始连接工作。

2.连接
连接的方法很多，通常有连接三角形法和瞄直法等。

(1）连接三角形法在井上、下井筒附近选定连接点C和C′，形成以两垂球线连线AB 为公共边的两个三角形ABC和ABC′。

为提高精度，尽可能将连接点C和C′设在AB延
长线上，尽量靠近一根垂球线。

连接三角形法的外业工作：①测角 投点工作符合要求后，应立即同时在井上下进行水平角测量。

井上测出δ、ϕ、γ角，井下测出δ′、ϕ′、γ′角。

②量边 井上量出边长AB 、BC 、AC ；井下量出边长A ′B ′、B ′C ′、
A ′C ′。

边长丈量时应采用经过鉴定的钢尺，施以检校时的拉力，并记录温度。

每边长丈量三次，每次互差不应大于2 mm 。

满足要求后取其平均值作为最后结果。

连接三角形法的内业工作：包括解三角形和导线计算两部分。

首先利用正弦定理解三角形，求出α和β角，即
γβγαsin sin ;sin sin c b c a ==
同样方法，解算出井下连接三角形中的α¹和β¹角。

然后，根据上述角度和丈量的边长，将井上下看成一条由E -D - C -A -B - C ′-D ′-E ′组成的导线，按一般导线计算的
方法求出井下经纬仪导线起始边的方位角DE α和起始点的坐标D x '
、D y '。

为了校核，一井定向应独立进行两次，两次定向求得的井下起始边的方位角互差不超过2′。

(2）瞄直法 在连接三角形中，如使连接点C 和C ′位于AB 延长线上，即成瞄直法。

这时只要在C 和C '点安置经纬仪，测出βC 、βC ¹角；量出CA 、AB 、C B '边长，就可完成定向任务。

但实际上把连接点 C 和C ′精确地设在AB 延长线上是比较困难的。

因此，该方法只在精度要求不高的小矿井定向时才较为适用。