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矿山测量教案
矿山测量
主讲人：易胜强
第一章 全站仪在矿山测量中的应用
在地下矿山测量中,使用传统的经纬仪、水准仪进行测量,不但外业、内业测量计算工作量大,而且影响测量精度的因素很多,使用全站仪不仅可减少部分因素的影响,提高测量精度,而且可减轻测量人员的劳动强度,从而提高工作效率。
在矿山测量中, 井下测量与地面测量可谓千差万别,无论从测量条件、劳动强度还是安全因素等都比地面测量困难得多。由于井下受阴暗、潮湿、温差、炮烟、水汽、照明亮度等影响, 目标难找影响测量。巷道狭小、滴水、噪声、机车的往来、井下爆破等都是影响测量精度的因素。在井下测量中, 以往使用传统的经纬仪、水准仪、挂罗盘进行测量, 不但外业测量工作量大、作业时间长,而且内业整理、计算、检查测量成果工作量也大, 并且外业影响测量因素较多,导致测量成果精度较低。
全站型电子速测仪(简称全站仪) 是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统。由于该仪器能较完善地实现测量与处理过程中的电子化和一体化, 将其应用到地下矿山测量,不但可以减轻测量人员的劳动强度,提高工作效率,而且减少了许多中间环节,直接减少了许多因素的影响,可提高测量精度,真正体现科技给测量带来的发展机遇。
1.1仪器的准备 仪器的选型及参数的设置
地下矿山使用的全站仪,在仪器的选型上,首先必须考虑井下的特点,要选择防水等级为IXP4 级以上的全站仪, 即防溅型全站仪(即仪器能受任意方向的水溅而不受影响) 。这种仪器具有较强的密封性能,有较好的防水和防尘效果。
全站仪内部的参数可根据井下温度、气压等按公式或图表进行设置。但棱镜常数及仪器常数则应根据使用的棱镜设置或测定。仪器在首次使用和使用一段时间(一般指一年)后, 必须对其各项指标进行检校。由于仪器精密性较高,一般须送往专业测绘部门进行检验。
1.2仪器的对中
1. 2. 1 全站仪对中
目前全站仪只设置有点上光学对点器, 而未设置点下光学对点器。因此, 在井下测量时须借助垂球进行对中。为减小井下风流使垂球摆动而产生对中误差, 在对中时一般用350g 的活尖垂球进行, 否则必须用遮挡物(如雨伞等) 挡去风流的影响, 或关掉风机。
一般全站仪在望远镜筒上设置了一小点做点下对中用, 而有些全站仪(如托普康全站仪) 又在手柄电池上设置了点下对点, 因怕手柄电池的紧固螺丝有松动现象,对点不在同一竖直轴上而产生误差,在进行较高级测量时, 必须用望远镜筒上的点对中。即先打开电源把垂直角对好水平90°后, 关闭电源,取下手柄电池再对中。精确对中后再小心安上手柄电池,即可重新开机测量。 1. 2. 2 镜站对中 全站仪棱镜在井下使用时必须先做好一些准备工作, 否则棱镜对中无法进行。一般的全站仪棱镜上没有点下对点装置。我们根据自己的实际情况,制作了一个“棱镜对点器”供大家参考。其俯视图为⊙, 侧视图为, 直径按棱镜轴套内径为24mm(本例为TOPCONGTS —311S 基座式点上对中棱镜) ,高度以方便取出为好,一般不小于3cm为宜。做好后把它放在棱镜套孔中仔细对中后,轻手取下,再把棱镜小心放上对准全站仪,即可进行测量。
对中误差是引起测量误差的一个重要因素, 测量人员在设置测站时应仔细对中。按理论计算, 当仪器离测量点高度为1. 5m、而对点误差为0. 5mm时, 则引起仪器竖轴倾斜误差为1′09″, 而这一误差对10m以外的目标将产生约10″的水平角误差。可见对中因素对测量产生误差的影响。
测量前输入全站仪内部的所有数字,如仪器高、镜站高、测站点坐标、测站点高程, 以及后视点方位等都必须反复核对,确定无误后,才能进行下一步测量工作,否则,所测结果无法使用。特别要注意在输入完坐标数据后即时瞄准后视点, 或输完后视坐标数据及时提取方位角, 否则所测的结果将产生旋转或平移。
1. 3 一般测量
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(HR) 、平距(HD) 、高差(VD) 、垂直角(δ) 、斜距(SD) 。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,能方便、准确地现场标定中、腰线。
1. 3 内置固化程序测量
井下测量时,由于受巷道狭小的影响,一般照准方向不多, 全站仪自带的一些固化程序不是都可以用得上(如对边测量、后方交会法、面积测量等) , 必须根据井下的特点来灵活应用这些固化程序。 1. 3. 1 角度测量
角度测量是井下测量中的重要工作, 也是关键的工作, 角度测量精度的高低直接影响到方位角的大小, 从而影响最弱点和最弱边的误差。利用全站仪内置的重复角度测量模式测量, 既能消除正倒镜的2C 差, 又能及时反映测量误差, 避免了来回转换正倒镜。井下角度测量照准方向一般以垂球线为最佳。为了得到最好的背景效果, 可在垂球线后面用照明工具透过透明纸进行照明, 并把部分反光的照明灯关闭,以便更好地寻找测量目标。
1. 3. 2 边长测量
传统的井下导线测量边长是两人用15kg 力水平同时拉钢尺,两人读取数字,往往因两人力量把握不均, 难以读数, 此外还有因听错、读错或算错而导致限差不合要求, 从而常常进行反复多次测量才符合要求, 特别在斜井(20～30°) 上测量边长, 难度系数更大。由于受钢尺长度的影响, 限定了导线边长不能超过50m, 当测量高级导线超过50m, 除必须设中间定转点外, 还必须考虑钢尺的高差改正和垂曲改正, 给测量工作带来很多困难。全站仪的测电子测距克服了钢尺测量的诸多缺点。
边长远远超过50m,不但减少了测站, 而且提高了测量精度。值得注意的是棱镜整平对中后必须通过小观察孔对准全站仪测站方向。
由于井下受潮湿、温度、能见度、照明亮度等影响,加上垂球线细度问题以及照准方向背景不好,两测量导线点的边长设置, 在直线巷道中以不大于300m为宜。 1. 3. 3 坐标测量
坐标测量是直接对准棱镜, 仪器自动计算出并显示未知点的坐标,在设置好测站点的坐标、后视方位(或后视点坐标) 后, 即可进行测量。关机后可恢复测点坐标的模式, 给测量工作带来了检查方便。在进行测量放样中, 通过坐标测量可对放样点立即进行检查,发现问题可立即纠正。
1. 3. 4 定向测量
在井下指导工程掘进, 尤其是巷道进行相向贯通,定向测量显得尤为重要,在巷道的中线、腰线、规格三要素中,中线、腰线的标定工作对贯通起关键性的作用。全站仪屏幕上直接显示的角度, 减少了传统经纬仪读数的出错概率, 为标定方向减少了许多中间环节,提高了定向测量的准确性。
1. 3. 5 放样测量
井下工程测量管理过程中, 放样测量工作相对
较少,但在一些重点开拓工程的设备基础安装时,各种轴线的放样标定工作, 同样对测量提出了较高要求。通过全站仪的各种放样固化程序, 先设置好各种参数, 一般很容易达到要求。在实施放样的过程中,仪器还能人性化地告知棱镜应该往左往右,还是往前往后,并测量出误差结果。
1. 3. 6 高程测量
井下高程测量一般利用水准仪进行, 全站仪通过输入测站高程,量取仪器高和镜站高,直接显示测量未知点的高程,虽然测量的是三角高程,但对指导一般的工程施工,同样可达到快而准的效果,并且可以与水准高程互相检核。
第二章
巷道及回采工作面测量
2.1巷道及回采工作面测量的任务
是指巷道掘进及工作面回采时的测量工作在井下平面、高程控制基础上进行，任务是：
1.在实地标设巷道位置。给中腰线。 2.及时准确测定巷道位置，填绘矿图. 3.测绘回采工作面位置，统计产量储量变动，验收。 4.采矿、钻探、地质特征点、断层面等测定标图. 2.2巷道中线的标定工作
中线：巷道水平投影的几何中心线 作用：指示巷道水平面内的掘进方向
给中线：将图纸上设计好的巷道标设到实地，指导掘进方向和位置，边掘边标，不断向前
1.检查设计图纸。
2.确定标定的必要数据，标定要素。
3.实地标定巷道开切点位置和掘进方向。
4.标定和延长巷道的中腰线。
5.测绘已掘巷道，填图，检查纠己标设方向。 2.2.1 标定巷道开切点和掘进方向
标定巷道开切点和开掘方向的工作，习惯上称为“开门子”。如下图所示，虚线表示新设计的巷道，AB为巷道的中线，
4、5点为原有巷道内的导线点。标定前，应从图上量出(或算出)4点到A点的距离l1和5点到A点的距离l2，l1+l2要等于4—5导线边长，再量出(或算出)4—5边与AB间的夹角β。习惯上称β为指向角，l
1、l2和β即为所需的标定要素。
井下实地标设前，应先检查原有导线点是否移位，在确认无移位后，方可用作标定的基点。巷道开切口和掘进方向的标定一般采用经纬仪法。标定时在4点安置经纬仪，照准5点沿此方向由4点量取平距l1，在顶板上标出开切点A，并丈量l2作为检核。然后将经纬仪安置在A点，后视4点，拨指向角β，此时望远镜视线的方向就是新开巷道中线AB的方向。沿此方向在原有巷道顶板上固定临时点2，倒转望远镜在其延长线上再固定临时点1。由
1、A和2三点组成一组中线点，即可指示新巷道开切的方向。为明显起见，还可用白灰浆或白油漆在顶板上画出三点的连线。标定后应实测β角，作为检核。 2.2.2 标定直线巷道中线
巷道开掘后，最初标设的临时中线点常被放炮所破坏或移位，当巷道开掘5~8m 后，应当用经纬仪重新标定一组中线点。这时应先检查开切点A是否移位，若发现A点已移位，则应重新标定A点。经检查确认A点未移位或重新设置后，将经纬仪安置在A点上。用正倒镜标定β角，并沿视线方向在新巷道内标出2′点和2″点，取它们的中点2作为中线点。为了避免差错，应重新用一个测回测β角，作为检查。所测角值与标定角值之差应在1′以内，若超限则应重新标定2点。
检查符合要求后，沿A2方向再标设1点。A、
1、2三点组成一组中线点。中线点应固定在顶板上挂下垂球线指示巷道掘进的方向。一组中线点不得少于3个，点间距离不小于2m为宜。可以从三点是否在一条直线上而发现中线点是否移位。当发现中线点移位时，应当用仪器重新标定。也可设置4个点为一组，当发现一个点移位，而其余三点仍在一条直线上时，该组中线仍可继续使用。切忌未作检查而使用两个中线点连线作为指示巷道掘进的方向。
给定巷道的平面方向，除了标定巷道几何中线的办法之外，也常采用标定轨道中心线或标定巷道边线的方法。
在大断面双轨巷道，特别是巷道断面不断变化的车场部分，采用标定某一条轨道的中心线是有利的，因为这样做就不必经常改变中心线的位置。有的矿井习惯采用标设靠近巷道一帮的边线，因为这种办法更易于发现巷道的掘偏现象，对掌握巷道规格质量有利。
巷道边线(或轨道中心线)的具体标设。巷道边线平行于巷道中线，它距巷道两帮的距离是不相同的。图中A点为巷道中线点，现要标设出巷道边线的起始点B及一组边线点。
标设前应先根据边线至巷道中线的距离a和A、B两点间的距离lAB计算出标定B点的指向角β′，计算公式为：
γ
= arcsina /lAB
(4-1)
β′ = β-γ
(4-2) 标定时，先在A点安置经纬仪，根据角β′和距离lAB即可标定出B点。然后将仪器移至B点，后视A点标设(180°+γ)角，这时仪器视线方向就是边线(或轨道中心线)的方向。再在视线上连续标设1点和2点，则B、
1、2即为一组边线点。边线到较近帮的距离称为边距，用c表示。显然，a、c与巷道宽度D之间的关系为：
c=D/2-a
(4-3) 用边线给向时，测量人员必须将距离c及时通知施工人员，以便他们根据距离c和(D-c)控制巷道的掘进方向。应当注意的是，当相向贯通巷道用边线指示巷道掘进方向时，两头边线的称谓是相反的。
在巷道掘进过程中，掘进工作面炮眼的布置和支架的位置都是以巷道中线为依据的。用经纬仪标设一组中线点后(或由边线找出中线的位置)，在一定距离内可以该组中线点为依据，用三点连直线原理把巷道中线延长标在掘进工作面上。 2.2.3直线巷道的延长和检查
中线不断向前延设,掘30~40M延设一组中线。保证最前一个中线点距工作面不超过40~50m,以防掘偏。
方法：经纬仪法，瞄线法，拉线法 2.2.4标定曲线巷道中线 井下运输巷道转弯处或巷道分岔处，都有一段曲线巷道。曲线巷道中心线是一条平面曲线。
井下曲线都是圆曲线，其半径根据矿车行驶速度及矿车轴距等因素而定，一般在10~25m之间。曲线巷道的起点、终点、曲线半径和转角(曲线中心角)等参数均在设计中给定。
曲线巷道的中线是弯曲的，无法像直线巷道那样直接标出中线，而只能在一定范围内以直代曲，即用分段的弦线来代替分段的圆弧线，用内接折线来代替整个圆曲线，并实地标设这些弦线来指示巷道掘进的方向。
2.2.4.1 经纬仪弦线法
分段弦线的长度可以是相同的，也可以是不相同的。 1 计算标设要素
首先要确定合理的弦线长度l，使得转折点尽量少，弦两端能通视且便于施工。一般先绘比例尺为1∶100或1∶50的大样图。在图上确定段的划分方案，也可以采用公式 估算。
S为巷道上宽的一半
图4-6为一曲线巷道，已知曲线始点A，终点B，曲线半径R，中心角α。现采用等分曲线中心角的弦线法来计算标设要素。将曲线段所对中心角α分为n等分，则每等分对应的弦长为：
由图可知，起点A和终点B处的转向角为：
βA=βB=180°+α/2n
(4-5) 中间各弦交点处的转向角为： β1=β2=180°+α/n
(4-6) 图4-6所示为转向角大于180°的情况。反之，当转向角小于180°，即由B向A掘进时，则上述各转向角(左角)相应为：
180°-α/2n和180°-α/n
2.实地标设
如图所示，当掘进到曲线起点A后，先标出A点。然后在A点安置经纬仪，后视直线巷道中线点M，测设转向角βA，即可给出弦A1的方向。因为此时曲线巷道尚未掘出，只能倒转望远镜，在A1的反方线上于巷道顶板标出中线点1′和1″，则1′、1″、A三点组成一组中线点，指示A1段巷道掘进的方向。当掘至1点后，再置经纬仪于A点，在A1方向上量取弦长l标出1点。然后将经纬仪置于1点，后视A点，拨转向角β1可标出12段巷道掘进的方向。照此办法逐段标设下去，直至弯道的终点B为止。
2.2.4.2短弦法
本法的特点是弦比较短，故可用线交会法标设，如图4-10所示，已知圆心角α，曲线半径R。设弦的个数为n，则弦长l和d为：
l=2Rsin(α/2n), d=l2/R
实地标设时，先标出A点，再由A点沿中线方向向后丈量距离2l标出M点。以点A、M为圆心，分别以2l和d为半径，用线交会法定出A1点。A1A指示第一弦的掘进方向。当巷道掘到B点后，沿A1A的方向由A点丈量弦长l标出B点，然后再以A、B为圆心，分别以d和l为半径，用线交会法定出B1点，B1B指示第二弦的掘进方向。以此类推。
2.2.5标设竖直巷道的中线
由下向上掘进小井时，标设中线可采用下面的方法。
如图4-12a所示，先在下部巷道中标出小井的井中位置A，并在巷道底板上牢固埋设标志。在小井的帮上相对位置
1、3和
2、4点，令其相对点连线的交点恰好是井中A点，以作检查用。
小井向上掘进时，可由工作面向下挂一垂球线使其对正A点，此时垂球线即是小井的中心线。
继续向上掘进时，小井将分为放矸间和梯子间，中心垂球无法下挂，这时可在梯子间缝隙中设法挂下两个垂球O1和O2，见图4-12(b)。在下部巷道内丈量距离O1A和O2A，然 后以此距离用线交会法将中心点A标设在工作平台下部的木支撑上(A1点)。施工人员只须 把工作平台板拿开一块，挂垂球线对正A1点，垂球线即为小井中心线，这样就可在工作面标 出井中位置，指导掘进施工。A1点要随着掘进不断地向上移设。
继续向上掘进时，小井将分为放矸间和梯子间，中心垂球无法下挂，这时可在梯子间缝隙中设法挂下两个垂球O1和O2，见图4-12(b)。在下部巷道内丈量距离O1A和O2A，然 后以此距离用线交会法将中心点A标设在工作平台下部的木支撑上(A1点)。施工人员只须 把工作平台板拿开一块，挂垂球线对正A1点，垂球线即为小井中心线，这样就可在工作面标 出井中位置，指导掘进施工。A1点要随着掘进不断地向上移设。
2.3巷道腰线的标定工作
为了运输、排水或其他需要，井下巷道须有一定的坡度或倾角。
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。腰线通常标设在巷道的一帮或两帮上，离轨面1m，离巷道底板1.3m。
不论采用哪种数值，全矿井应统一，以免造成差错。每组腰线点不得少于3个，点间距不小于2m为宜。最前面一个腰线点至掘进工作面的距离一般不应超过30m。
标定巷道腰线时的准备工作和标定中线时基本是一样的，实际标设工作也往往同时进行，要注意它们之间的联系。 2.3.1 斜巷腰线的标定 (一)经纬仪法
1.中线点兼作腰线点的标设法
这个方法的特点，是在中线点的垂球线上作出腰线的标志。同时量腰线标志到中线点的距离，以便随时根据中线点恢复腰线的位置。如图4-14所示，
1、
2、3点为一组已标设腰线点位置的中线点，
4、
5、6点为待设腰线点标志的一组中线点。
标设时经纬仪安置于3点，量仪器高i，用正镜瞄准中线，使竖盘读数对准巷道设计的倾角δ，此时望远镜视线与巷道腰线平行。在中线点
4、
5、6的垂球线上用大头针标出视线位置，用倒镜测其倾角作为检查。已知中线点3到腰线位置的垂距a3，则仪器视线到腰线点的垂距b为：
b=i-a3
(4-7)
式中，i和a3均从中线点向下量取(i和a3值均取正号)。求出的b值为正时，腰线在视线之上，b值为负时则在视线之下。从三个垂球线上标出的视线记号起，根据b的符号用小钢尺向上或向下量取长度b，即可得到腰线点的位置。在中线上找出腰线位置后，拉水平线将腰线点标设在巷道帮上，以便掘进人员掌握施工。 2.伪倾角标设法
tgδ=h/OA′,
tgδ′=h/OB′ tgδ′=tgδ·OA′/OB′ 即
tgδ′=tgδcosβ
式中：β——OA、OB两视线间的水平角。
实地标设时，仪器安置在中线点Ⅰ上，在标出新中线点Ⅱ后，量仪器高i,并根据本站的中线点与腰线点的高差a(a是上次给线时求出的)，算出视线到腰线的高差b。水平度盘置零，瞄准中线点，然后瞄准帮上拟设腰线点4处，测出水平角β，算出伪倾角δ′。仪器竖盘对准δ′角，根据望远镜视线在帮上标出4′点。最后从4′点用小钢尺向上或向下量取b值定出腰线点4。用同法可连续标设一组腰线点。标设完腰线点后，应将高程导到中线点Ⅱ上，并求出a′值(a′=v-b)，为标设下一组腰线点用。式中，a′、v均以中线点向下量为正值。
(二) 用斜面仪标设腰线
斜面仪的结构如图所示。在经纬仪主望远镜2的上部安装一个副望远镜1，其转动轴3同时垂直于主望远镜视准轴及横轴，同时副望远镜的视准轴与本身转动轴垂直。当主望远镜视准轴置于巷道设计倾角的倾斜方向上时，转动副望远镜，此时副望远镜视准轴扫过的是一平行于腰线的倾斜面。倾斜面与巷道两帮的线即是与巷道腰线相平行的一条线。
用斜面仪在斜巷中标设腰线的方法如图4-18所示。在中线点A整置斜面仪，用主望远镜照准另一个中线点，固定水平度盘，再使垂直度盘读数等于巷道的设计倾角，固定垂直度盘。主望远镜固定不动后，转动副望远镜，瞄准原有腰线点1的上方1′点，用小钢尺量得垂距a，再瞄准腰线点2处上方2′点，量22′=a作检查。检查无误后，即可标设新的一组腰线点。转动副望远镜，照准巷帮拟设腰线点处，在视线上标设视点3′、4′和5′，自视点向下(或向上)量取a，即可标出一组新腰线点
3、4和5。
2.3.2平巷腰线的标定
在平巷中，用得最普遍的是水准仪标设腰线，在次要平巷中可用半圆仪标设腰线。
在巷道中已有一组腰线点
1、
2、3，巷道的设计坡度为i，需向前标设一组新的腰线点
4、
5、6。组间距一般为30m左右。
标设时水准仪安置在两组点之间，先照准原腰线点
1、
2、3上的小钢尺并读数，然后计算各点间的高差，以检查原腰线点是否移动。当确认其可靠后，记下3点的读数a。a的符号以视线为准来定，点在视线之上为正，在视线之下为负。然后丈量3点至4点的距离l34，则可按下式算出腰线点4距视线的高度b。
b=a+h34=a+l34·i
(4-9)
式中: l34——3点与4点间的高差。
坡度i的符号规定为：上坡为正，下坡为负。水准仪前视4点处，以视线为准，根据b值标出腰线点4的位置。b值为正时，腰线点在视线之上，b值为负时则在视线之下。
5、6腰线点依同法标设。
上述标设方法虽简单易行，但稍不注意就要出错。标设时应特别注意a、b、i的符号，图4-19中分别表示出三种不同的情况。
标设好新的一组腰线点后，应该由3点求算
4、
5、6点的高程。连续向前标设几组腰线点后，应进行检查测量。检查时，可从水准点引测高程到腰线点，看腰线点的高程是否与设计相符。如不相符，应调整腰线点，使其符合设计位置后，再由调整后的腰线点向前继续标设腰线。对于平巷，有的矿井要求在大巷的两帮均标出腰线，或在帮上用涂料画出腰线，以便严格控制巷道掘进和铺轨的坡度。
2.4激光指向仪及其应用 2.4.1激光指向仪的结构
仪器的主要特点是采用半导体激光器为光源，两节5号电池为电源，故体积大大减小，它又设计了悬挂钩，成为便携式，在巷道拐弯较多时使用极为方便。仪器由半导体激光发射器、电池腔、后盖、电源开关及悬挂装置组成。
拧开后盖，装入2节5号干电池后将后盖拧紧，按开关接通电源，则激光发射器即发出红色光束。悬挂装置的两个挂钩挂于巷道内连接两中线点之间的线绳上，激光束穿过前面的中线垂球线给出巷道掘进方向，激光束在掘进迎头形成一个圆形光斑(在40m内，光斑直径≯40mm)。依光斑中心即可布置炮眼、扶棚或检查工程质量。
仪器用后即可取下装入盒内带走，为确保挂钩位置的正确性，挂钩上设有调节螺旋，以便对挂钩进行检校。检校时，在40~50m内拉线绳或钢丝，在线绳前端挂一垂球线，在其背后衬以白纸，在线绳后端悬挂仪器，按动电源开关，则激光束照在前端的线绳上，并在白纸上映出光斑，当垂线平分光斑时，则仪器悬挂轴线与激光束处于同一铅垂面内，不必校正。反之，则松开指向仪前端挂钩的螺钉，微调该挂钩，使光斑中心与垂线重合，然后固定挂钩螺钉即可。 2.4.2激光指向仪的安置及使用
(1) 指向仪在井下的安置
指向仪的安置地点，距离掘进工作面一般应不小于70m，以防爆破引起仪器振动或损坏。根据仪器的性能，在保证光斑清晰和稳定的前提下，可自行确定仪器到掘进工作面的最大距离。指向仪的安置方式要视巷道的具体情况而定。
在锚杆上安置指向仪与调节光束的步骤。
1) 用经纬仪在巷道中标设三个以上中线点，如A、B、C三点，并在中线垂球线上标出腰线位置。B、C两点间距为30～50m. 2) 在安置指向仪的中线点处顶板上按一定的尺寸固定四根锚杆，再将有长孔的两根角钢按在锚杆上。
3) 将仪器的托板用螺栓与角钢相连，根据仪器前后的中线垂球移动仪器，使之处于中线方向上，然后把螺栓固紧。
4) 将电缆从电源经防爆开关引入仪器接线箱内。接通电源，光束即由聚焦镜筒内出。
5) 调整仪器，正确标定光束方向。微调水平微动螺旋，使光斑中心对准前方B、C两个中线。再上下调整光束，使光斑中心至两垂球线的腰线标志的垂距d相同为止。这时红橙色激光束即是与腰线平行的一条巷道中线。安置完毕后，应锁紧调节机构，并套上外罩保护，以免受碰或他人随意操作。
(2 ) 使用激光指向仪的注意事项
1) 指向仪在现场安装须由测量人员会同施工单位进行。安装完毕后，测量人员应将光束与巷道中腰线的关系向施工人员交代清楚。
2) 施工人员在使用前应检查光束是否偏离正确位置，发现问题应及时通知测量人员进行检查调整。
3) 巷道每掘进100m，要进行依次检查测量，并根据测量结果调整中腰线。 4) 指向仪的电源承受电压与外界电压要一致，外壳要接地，开关要符合防爆规定。
5) 仪器若是矿用防爆性，可在各级瓦斯矿井使用;若是矿用安全型，只能在二级以下瓦斯矿井使用，且在使用前要与有关单位共同制订安全使用指向仪的措施。
2.5采区联系测量
有些煤矿的采区巷道是通过竖直巷道或急倾斜巷道与主要巷道连接的。金属矿山各中段(或分段)采准平巷间的联络及其与采场的连接，大多是采用竖直巷道(天井)和急倾斜巷道。因此就存在着通过这些竖直和急倾斜巷道进行联系测量的问题。
采区联系测量的目的就是通过竖直和急倾斜巷道向采区内传递方向、坐标和高程。采区联系测量的特点是，控制范围小，精度要求低，测量条件差，并且一般是由下面的巷道向上面的巷道或采场传递的。
因此，在保证必要精度的前提下，可以采用简易的联系测量方法进行。《煤矿测量规程》规定：采区内定向测量的测角、量边按采区控制导线的要求进行，两次定向测量结果之差不得超过14′，各分水平(分阶段)依次逐级定向时，同一分水平两次定向测量结果之差不得超过14′/n1/2(n为中间定向水平个数);采区内通过竖直巷道导入高程，应用钢尺法进行，两次导入的高程之差不得大于5cm。
第三章
贯通测量
3.1概
述
3.1.1贯通和贯通测量
一个巷道按设计要求掘进到指定的地点与另一个巷道相通，叫做巷道贯通，简称贯通。
采用两个或多个相向或同向掘进的工作面掘进同一井巷时，为了使其按设计要求在预定地点正确接通而进行的测量工作，称为贯通测量。
可加快施工进度，改善通风状况与劳动条件，有利于矿井开采与掘进的平衡接续，加快矿井建设。
井巷贯通可能出现下述三种情况： (1) 相向贯通
(2) 同向贯通或追随贯通
(3) 单向贯通
井巷贯通时，矿山测量人员的任务就是要保证各掘进工作面均沿着设计的位置与方向掘进，使贯通后接合处的偏差不超过规定的限度。
测量人员的责任十分重大。若未能贯通，或者贯通后偏差值超限，将影响井巷质量，甚至造成井巷报废、人员伤亡等严重后果。
矿山测量人员必须一丝不苟，严肃认真地对待贯通测量工作。 工作中应当遵循下列原则：一是要在确定测量方案和方法时保证贯通所必须的精度，过高的或过低的精度要求都是不对的;二是对所完成的测量和计算工作应有客观的检查校核，尤其杜绝粗差。 3.1.2贯通的种类、容许偏差
井巷贯通一般分为:
一井内巷道贯通
两井之间的巷道贯通
立井贯通
贯通巷道接合处的偏差值，可能发生在三个方向上:
水平面内沿巷道中线方向上的长度偏差，这种偏差只对贯通在距离上有影响，而对巷道质量没有影响;
水平面内垂直于巷道中线的左、右偏差Δx′;
竖直面内垂直于巷道腰线的上、下偏差Δh ;
后两种偏差Δx′和Δh对于巷道质量有直接影响，又称为贯通重要方向的偏差。
对于立井贯通来说，影响贯通质量的是平面位置偏差，即在水平面内上、下两段待贯通的井筒中心线之间的偏差。
井巷贯通的容许偏差值，由矿(井)技术负责人和测量负责人根据井巷的用途、类型及运输方式等不同条件研究决定。以上三种类型井巷贯通的容许偏差见表5-1。
对于立井贯通来说，影响贯通质量的是平面位置偏差，即在水平面内上、下两段待贯通的井筒中心线之间的偏差。
井巷贯通的容许偏差值，由矿(井)技术负责人和测量负责人根据井巷的用途、类型及运输方式等不同条件研究决定。以上三种类型井巷贯通的容许偏差见表5-1。
表5-1 贯通测量的容许偏差
在贯通面上的容许偏差/m 贯通种类
贯通巷道名称及特点
在中线之间
在腰线之间
第一类 同一矿井内贯通巷道 0.3 0.2 第二类
立 井 贯 通
第三类
两井之间贯通巷道 0.5 0.2
用小断面开凿立井井筒 0.5 --
全断面
全断面且预装罐梁
灌道
0.1 --
0.02-0.03 -- 巷道贯通的容许偏差值，也可以用计算方法来确定。
(1)轨道运输平巷贯通时，中线和腰线的容许偏差值Δx′和Δh可用下式计算(见图5-4)：
Δx′=2lv’/s
(5-1)
Δh
= 2li极限
(5-2)
式中 l——由完全铺设好永久轨道的巷道到贯通相遇点的距
离，即铺设临时轨道的距离，一般l=20~30m;
v——轨距与车轮间距之间的容许差值，一般v=20mm;
s——电机车头的轴间距;
i极限——贯通巷道的实际坡度与设计坡度之间的容许差值，一般i极限= 0.002~0.003 3.1.3贯通测量的工作步骤及贯通测量设计书的编制
(一)贯通测量的工作步骤
(a) 调查了解待贯通井巷的实际情况，根据贯通的容许偏差，选择合理的测量方案与测量方法。对重要的贯通工程，要编制贯通测量设计书，进行贯通测量误差预计，以验证所选择的测量方案、测量仪器和方法的合理性。
(b) 依据选定的测量方案和方法，进行施测和计算，每一施测和计算环节，均须有独立可靠的检核，并要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。若发现实测精度低于设计中所要求的精度时，应当分析其原因，采取提高实测精度的相应措施，返工重测。
(c) 根据有关数据计算贯通巷道的标定几何要素，并实地标定巷道的中线和腰线。
(d) 根据掘进巷道的需要，及时延长巷道的中线和腰线，定期进行检查测量和填图，并按照测量结果及时调整中线和腰线。
(e) 巷道贯通之后，应立即测量出实际的贯通偏差值，并将两端的导线连接起来，计算各项闭合差。此外，还应对最后一段巷道的中腰线进行调整。
(f) 重大贯通工程完成后，应对测量工作进行精度分析与评定，写出总结。
(二) 贯通测量设计书的编制 重要的贯通工程开始之前，应编制测量设计书，其主要任务是选择合理的测量方案和测量方法。 1.井巷贯通工程概况 2.贯通测量方案的选定 3.贯通测量方法 4.贯通测量误差预计
5.贯通测量中应注意的问题和应采取的相应措施
3.2一井内巷道贯通测量
凡是由井下一条起算边开始，能够敷设井下导线到达贯通巷道两端的，均属于一井内的巷道贯道。
不论何种贯通，均需事先求算出贯通巷道中心线的坐标方位角、腰线的倾角(坡度)和贯通距离等，这些统称之为贯道测量几何要素，即标定巷道中腰线所需的数据，其求解方法随巷通特点、用途及其对贯通的精度要求而异。
3.2.1采区内次要巷道的贯通测量
一般采区内次要巷道贯通距离较短，要求精度较低，可用图解法求其贯通测量几何要素。巷道贯通方向，在设计图上是用贯通巷道的中心线来表示的，测量人员只要在大比例尺设计图上把巷道的设计中心线AB用三角板平行移到附近的纵、横坐标网格线上，然后用量角器直接量取纵坐标(x)线与巷道设计中心线之间的夹角，即可求得贯道巷道中心线的坐标方位角。
贯通巷道的坡度(倾角)与斜长，可用三棱尺和量角器在剖面图上直接量取。
3.2.2在两个已知点之间贯通平巷或斜巷
设要在主巷的A点与副巷的B点之间贯通二号石门，即图5-8中用虚线所表示的巷道，其测量和计算工作如下：
(1) 根据设计，从井下某一条导线边开始，测设经纬仪导线到待贯通巷道的两端，并进行井下高程测量，然后计算出CA、DB两条导线边的坐标方位角αCA和αdb以及A、B两点的坐标及高程。
(2) 计算标定数据： ① 贯通巷道中心线AB的坐标方位角α
αAB=arctg((yB-yA)/(xB-xA))
AB为：
(5-4)
② 计算AB边的水平长度lAB为：
lAB=(yB-yA)/sinα
AB=(xB-xA)/cosαAB
=((xB-xA)2+(yB-yA)2)1/2
(5-5)
③ 计算指向角βA和βB。由于经纬仪水平度量的刻度均沿顺时针方向增加，所以在计算A点和B点的指向角时，也要按顺时针方向计算。
A点：βA=∠CAB=α
AB-αAC BA-αBD
B点：βB=∠DBA=α④ 计算贯通巷道的坡度 i：
i=tgδAB=(HB-HA)/lAB
(5-6)
(5-7)
式中：HA、HB—分别为A点和B点处巷道底板或轨面的高程。
⑤ 计算贯通巷道的斜长(实际贯通长度)LAB：
LAB=lAB/cosδAB=(HB-HA)/sinδAB
=((HB-HA)2+l2AB)1/2
(5-8)
3.3两井间巷道贯通测量
两井间的巷道贯通，是指在巷道贯通前不能由井下的一条起算边向贯通巷道的两端敷设井下导线的贯通。
这类贯通的特点是两井都要进行联系测量，并在两井之间进行地面测量和井下测量，因而积累的误差一般较大，必须采用更精确的测量方法和更严格的检查措施。 两井之间贯通中央回风上山：
图5-14为某矿中央回风上山贯通立体示意图，该矿用立井开据，主副井在-425m水平开掘井底车场和水平大巷。风井在-70m水平开掘总回风巷。中央回风上山位于矿井的中部，采用相向掘进，由-425m水平井底车场12号石旋岔绕道起，按一定的倾角向上掘进，并同时由-125水平的2000石门处向下掘进。
从井巷布置条件来看，可能有两条贯通测量路线(两个方案)供选择。
第一条路线(第一方案)：由主副井向-425m水平进行联系测量。测得井下Ⅲ01-Ⅲ02边的坐标方位角及Ⅲ01点坐标和高程，由比敷设导线及高程测量到中央回风上山的下端。由风井向-70水平进行一井定向和导入高程测量，并向-70m水平车场的井下起始边Ⅰ0-Ⅰ1向2000石门敷设导线及高程测量到中央回风上山的上端。在地面上，主副井与风井之间进行连测。
由主副井向-425m水平进行联系测量，并由井下起始边Ⅲ01-Ⅲ02向中央回风上山的下端进行导线测量和高程测量，这一部分与第一方案相同。所不同的是不由风井向-70水平进行联系测量，而由副井向-125m水平进行一井定向和导入高程测量，并沿-125m水平大巷进行导线测量和高程测量到2000石门处的中央回风石门上端。这一方案因副井进行一井定向及-125m水平大巷中进行导线测量和高程测量的条件极差而未被采用。最终选用第一方案。
(一) 主副井与风井之间的地面连测 两井间的地面连测可以采用导线、独立三角锁或在原有矿区三角网中插点等方式，也可以采用GPS(全球定位系统)。该矿由于地面比较平坦，采用了导线连测。先在主副井附近建立近井点12号点，在风井附近建立近井点05号点，再在12号点与05号点之间测设导线，并附合到附近的三角点上，作为检核。在两井之间还要进行四等水准测量，求出近井点的高程。
(二) 主副井与风井分别进行矿井联系测量
主副井采用陀螺定向或两井定向方法，求出井下起始边Ⅲ01-Ⅲ02的坐标方位角和井下定向基点Ⅲ01的坐标。风井采用陀螺定向或一井定向法，求出井下起始边Ⅰ0 -Ⅰ1的坐标方位角和井下定向基点Ⅰ1的坐标。同时，通过风井和副井进行导入高程测量，求出井下水准基点的高程。矿井联系测量工作均须独立进行两次，以资检核。若在建井时期已经进行过精度能满足贯通要求的联系测量，而且井下基点牢固未动，可再进行一次，将两次成果进行对比，互差合乎要求，即可取加权平均值使用。
(三) 井下导线和高程测量
从-425m水平井底车场的井下起始边Ⅲ01—Ⅲ02敷设导线到中央回风下山的下口;再从风井井底的井下起始边Ⅰ0-Ⅰ1敷设导线到中央回风上山的上口。敷设导线要选择路线短、条件好的巷道。如果条件允许，导线应尽可能布设成闭合环形作为检核，支导线则必须独立施测两次。高程测量在平巷中采用水准测量。斜巷中采用三角高程测量，分别测出中央回风上山的上口及下口处腰线点的高程。 (四) 求算贯通巷道的方向和坡度，进行实地标定
根据中央回风上山的上口及下口处的导线点坐标及腰线点高程，反算出上山的方向和坡度，并与原设计值对比，当差值在容许范围之内时，则进行实地中线及腰线的标定。在中央回风上山的掘进过程中，应经常检查和调整掘进的方向和坡度，直至正确贯通。
两井之间的巷道贯通，由于涉及联系测量、地面和井下测量，积累的误差较大，尤其是两井间距离较大时更为明显。为保证贯通误差不超过容许值，对于大型重要贯通，要根据实际情况选择施测方案和测量方法，并进行贯通误差予计。
3.4立井贯通测量
立井贯通最常见的有两种情况，一种是从地面及井下相向开凿的立井贯通;另一种是延深立井时的贯通。
3.4.1从地面和井下相向开凿的立井贯通
如图5-19所示，在距离主副井较远处的井田边界附近要新开凿3号立井，并决定采用相向开凿方式贯通。一方面从地面向下开凿，另一方面同时由原运输大巷继续向三号井方向掘进，开凿完3号立井的井底车场后，在井底车场巷道中标出3号井筒的中心位置，由此向上以小断面开凿反井，待与上部贯通后，再按设计的全断面刷大成井，当然也可以全断面相向贯通，但这会对贯通精度要求更高，增大测量工作量和难度。
这时的测量工作内容简述如下：
(1) 进行地面连测，建立主、副井和3号井的近井点。地面连测方案可视两井间的距离和地形情况以及矿上现有仪器设备条件而定。
(2) 以3号井近井点为依据，实际标出井筒中心(井中)坐标，指示井筒由地面向下开凿。
(3) 通过主、副井进行联系测量，确定井下导线起始边的坐标方位角及起始点的坐标。
(4) 在井下沿运输大巷测设导线，直到3号井井底车场出口P点。
(5) 根据3号井的井底车场设计的巷道布置图，编制井底车场设计导线。由导线点P开始，按井底车场设计导线来标定出中、腰线，指示巷道掘进，并准确地标出3号井井筒中心O的位置，牢固地埋设好井中标桩及井筒十字中线基本标桩，此后便可开始向上以小断面再凿反井。
3.4.2延深立井时的贯通
在立井贯通中，高程测量的误差对贯通的影响甚小，一般可以采用原有高程测量的成果并进行必要的补测。
在这类立井贯通时，尤其是全断面开凿一次成井的相向贯通，立井中心线的贯通容许偏差较小，通常应事先进行贯通测量精度予计，做到心中有数，以免造成重大损失。
如图5-20所示，1号井原来已掘进到一水平，现在要延深到二水平。由于一水平已通过大下山到达二水平，故决定采用贯通方式延深，即上端由一水平掘进辅助下山，到达一号井井底下方，留设井底岩柱(通常高6～8m)，标定出井筒中心O2，指示井筒由上向下开凿;同时，在二水平开掘1号井井底车场，标定出1号井井筒中心O3，指示井筒由下向上开凿。当立井井筒上下两端贯通后，再去掉岩柱。从而使1号井由一水平延深到二水平。
其主要测量工作为：
(1)在一水平测出1号井井筒底部在该水平的实际中心O1点的坐标，而不能采用地面井中的坐标，更不能采用原来的设计井中坐标作为贯通的依据。
(2)从一水平井底车场中的起始导线边开始。沿大巷和大下山测设导线到二水平，直到1号井井筒下方，并在二水平标定出井筒中心O3点，指示井筒由下向上开凿。
(3)从一水平井底车场的起始导线边开始，沿大巷和辅助下山测设导线到达1号井岩柱下方，标定出井筒中心O2点，指示井筒由上向下掘进。
(4)1号井筒延深部分的上、下两端相向掘进到只剩下10~15m时，要书面通知有关单位，停止一端掘进作业，采取相应安全指施。上、下两端贯通后，再去掉岩柱。最终使1号井由一水平延深到二水平。
3.5贯通后实际偏差测定及中腰线调整
巷道贯通后，实际偏差的测定是一项重要的工作，它具有以下意义。
(1) 对巷道贯通的结果作出最后的评定;
(2) 用实际数据检查测量工作的成果，从而验证贯通测量误差予计的正确程度，以丰富贯通测量的理论和经验;
(3) 通过贯通后的连测，可使两端原来没有闭合或附合条件的井下测量控制网有了可靠的检核和进行平差和精度评定;
(4) 作为巷道中腰线最后调整的依据。
所以《煤矿测量规程》中规定：井巷贯通后，应在贯通点处测量，贯通实际偏差值，并将两端导线、高程连接起来，计算各项闭合差。重要贯通的测量完成后，还应进行精度分析，并作出总结。总结要连同设计书和全部内、外业资料一起保存。 3.5.1贯通后实际偏差的测定
(一) 平斜巷贯通时水平面内偏差的测定 (1) 用经纬仪把两端巷道的中心线都延长到巷道贯通接合面上，量出两中心线之间的距离d，其大小就是贯通巷道在水平面内的实际偏差;
(2) 将巷道两端的导线进行连测，求出闭合边的坐标方位角的差值和坐标闭合差，这些差值实际上也反映了贯通平面测量的精度。
(二) 平斜巷贯通时竖直面内偏差的测定
(1) 用水准仪测出或用小钢尺直接量出两端腰线在贯通接合面处的高差，其大小就是贯在竖直面内的实际偏差;
(2) 用水准测量或经纬仪三角高程测量连测两端巷道中的已知高程控制点(水准点或经纬仪导线点)，求出高程闭合差，它也实际上反映了贯通高程测量的精度。
(三) 立井贯通后井中实际偏差的测定
立井贯通后，可由地面上或由上水平的井中处挂下中心垂球线到下水平，直接丈量出井筒中心之间的偏差值，即为立井贯通的实际偏差值。有时也可测绘出贯通接合处上、下两段井筒的横断面图，从图上量出两中心之间的距离，就是立井贯通的实际偏差。此外，立井贯通后，应进行定向测量，重新测定下水平井下导线边的坐标方位角和用来标定下水平井中位置的导线点的坐标，与原坐标的差值Δx和Δy，以及导线点的点位偏差Δ=(Δx2+Δy2)1/2，它也反映了立井贯通的精度。 3.5.2贯通后巷道中腰线的调整
测定巷道贯通后的实际偏差后，还需对中腰线进行调整。
(一) 中线的调整 巷道贯通后，如实际偏差在容许范围之内，对次要巷道只需将最后几架棚子加以修整即可。对于运输巷道或砌石旋巷道，可将距相遇点一定距离处的两端中心线A与B相连，以新的中线A—1′—2′—4′—3′—B代替原来两端的中线A—1—2和B—3—4，以指导砌筑最后一段永久支护和铺设永久轨道。
(二) 腰线的调整
若实际的贯通高程偏差Δh很小时，可按实测高差和距离算出最后一段巷道的坡度，重新标定新的腰线。在平巷中，若贯通的高程偏差Δh较大时，可适当延长调整坡度的距离。实测贯通高程偏差为60mm，由贯通相遇点向两端各后退30m，与该处的原有腰线点相连接。则得调整后的腰线，其坡度由原设计的4‰变为3‰。若由K点向两端各后退15 m，则调整后的腰线坡度为2‰。在斜巷口，通常对腰线的调整要求不十分严格，可由掘进人员自行掌握调整。
第四章
矿山测绘资料与地质测量
4.1基本要求
4.1.1矿井测绘资料的种类和要求
矿山测绘资料按内容和表示方法的不同可分为矿山测量图、测量原始资料和测量成果计算资料三大类。测绘资料是矿山测量工作和各项生产活动的真实记录和技术文件，也是进行矿山建设和生产的技术基础和依据。测绘资料是否完整、齐全和准确，是衡量和考核一个矿山企业矿山测量技术和管理水平的重要指标。
各种测绘资料都应按档案化管理要求，做到测绘资料分类集中，分门别类装订成册，按类别编号登记入柜(铁柜)，建卡立账，有目录，有索引，切实做到查找方便，易于管理。各矿山应设置和建立测绘资料档案室，负责统筹、协调、组织管理全部测绘档案与测绘资料，建立完善的使用、保管和保密制度。
矿井、露天矿报废时，应将主要的测绘资料连同目录和说明完整地上交上级煤炭主管部门。上交的资料必须包括《矿山测量规程》规定的基本矿图和测量成果计算等，其他要求由各局(矿)自行确定。
各矿井、露天矿在新建、恢复、生产、扩建各个阶段，均应绘制完整的矿图，整理出系统的测绘资料，并随着实际情况的变化，及时加以修改、补充和填绘。
各种矿图应按照《矿山地质测量图例》绘制，地形图部分按照国家测绘总局颁发的有关图式规范绘制。
4.1.2测量原始资料与成果计算资料的内容与要求 (一) 矿山测量原始资料
矿山测量原始资料是指矿井、露天矿地面和井下(采场内)各种测量工作的野外观测、标定和检查记录或成果，是形成各种测绘产品和文件的最原始的信息资料。 1. 矿井测量原始资料
(1)地面三角测量、导线测量、高程测量、光电测距和地 形测量记录簿;
(2) 近井点及井上下联系测量(包括陀螺定向测量)记录簿; (3) 井筒十字中线及提升设备等的标定和检查记录簿; (4) 井下经纬仪导线及水准测量记录簿; (5) 井下采区测量和井巷工程标定记录簿; (6) 重要贯通工程测量记录簿; (7) 回采和井巷填图测量记录簿; (8) 地面各项工程施工测量记录簿;
(9) 地表与岩层移动及建(构)筑物变形观测记录簿。 2. 露天矿测量原始资料
(1) 基本控制网点测量记录簿; (2) 工作控制网点测量记录簿; (3) 视距测量、支距测量记录簿; (4) 贮矿场实存量测量记录簿; (5) 各项工程施工测量记录簿;
(6) 采剥、勘探、排水等井巷测量记录簿。 3. 各种测量原始记录簿规定
(1) 封面有名称、编号、单位、日期; (2) 目录有标题及其所在页数; (3) 记录必须清楚、工整、禁止涂改; (4) 绘出草图或工作过程中所需的略图。
(二) 矿山测量成果计算资料 1. 矿井测量成果计算资料
(1) 矿区首级控制和加密点的计算资料和成果台账; (2) 地形测量图根点及水准点的计算资料和成果台账; (3) 近井点和井上、下联系测量的计算资料和成果台账; (4) 井下全站仪测量计算资料和成果台账; (5) 重要贯通测量的设计书及贯通测量的总结等;
(6) 井筒中心、十字中线点、井下永久控制点和重要技术边界角点的平面坐标和高程、立井提升中线、斜井和平硐中心线的坐标方位角以及井筒深度和斜井坡度、长度等资料;
(7) 井上、下各种施工测量和标定工作的计算台账。
2. 露天矿测量成果计算资料
(1) 基本控制网点的计算资料和成果台账; (2) 工作控制网点的计算资料和成果台账; (3) 剥离量和采出量计算台账; (4) 各项工程施工测量专用计算台账; (5) 采剥、勘探、排水等井巷测量计算台账。 3. 各种内业计算簿及成果(台账)簿规定
(1) 封面有名称、编号、单位、日期; (2) 目录有标题及其所在页数;
(3) 用蓝黑墨水和铅笔工整书写计算数字; (4) 取消和重新计算部分要加以说明;
(5) 在备注栏内应绘出必要的略图，写明引用资料或起算数据的由来，列出计算结果的各项闭合差等。
所有的测量记录簿、计算簿和成果台账等均应有测量、记录、计算、检查者签字，并注明各项工作开始和完成的日期。
矿山测量图简称矿图，它是表示地面自然要素和经济现象，反映地质条件和井下采掘工程活动情况的矿山生产建设图的总称。它是矿山企业中最重要的技术资料，是管理采矿企业和指导生产必不可少的基础图件，它对于正确地进行采矿设计、编制采掘计划、指导巷道掘进和合理安排回采工作及各种工程的需要都具有重要作用。
4.2基本矿图的种类及其应用
4.2.1概述 1. 矿图的特点
(1) 矿井测量是随着矿井的开拓、掘进和回采逐渐进行的，矿图的图面内容要随着采掘工程的进展逐渐增加、补充、修改。
(2) 测绘地区随矿层分布和掘进巷道部署情况而定，常常是分水平的成条带状的，不像地形测图那样大面积的测绘。
(3) 矿图所要反映的是较为复杂的井下巷道的空间关系、矿体和围岩的产状以及各种地质破坏，测绘内容较多，读图也比较困难。 (4) 采用实测和编绘的方法，以实测资料为基础，再辅以地质、水文地质、采掘等方面的技术资料绘制而成。
2. 矿图的分类
由于矿井井田范围内地面和井下情况复杂多变，矿山生产和管理对矿图的需求各不相同，因此，矿图的种类有许多。
按投影方法和投影面的不同，可以将矿图分为平面投影图、竖直面投影图、断面图和立体图。
根据成图方法分为原图和复制图两类。
原图是根据实测、调查或收集的资料直接绘在聚脂薄膜或原图纸上的矿图，它是绘制和复制其他图纸以及保存测量、地质和采矿信息的基础资料，必须长期妥善保存，一般情况下不应直接用来晒图或使用。
原图的副本称之为二底图。复制图是根据原图或二底图复制或编制而成的。
按用途和性质不同，矿图又可分为基本矿图、专门矿图、日常生产用图和生产交换图四类。
矿山生产、建设过程中必须具备的主要图纸，称为基本矿图。它是反映矿山生产建设总体面貌，作为永久技术档案保存，并用以编绘其他生产用图的主要图纸。《矿山测量规程》规定，矿井必须具备的主要矿图有八种：
1). 井田区域地形图，1∶2000或1∶5000; 2). 工业广场平面图，1∶500或1∶1000，包括选矿厂; 3). 井底车场平面图，1∶200或1∶500，斜井、平硐的井底车场一般可不单独绘制;
4). 采掘工程平面图，1∶1000或1∶2000，须分矿层绘制; 5). 主要巷道平面图，1∶1000或1∶2000，可按每一开采水平或各水平综合绘制。如开拓系统比较简单，且分层采掘工程平面图上已包括主要巷道，可不单独绘制;
6). 井上、下对照图，1∶2000或1∶5000;
7). 井筒(包括立井和主斜井)断面图，1∶200或1∶500; 8). 主要保护矿柱图，一般与采掘工程平面图一致，包括平面图和断面图。 3 .矿图的分幅
矿山测量图采用正方形分幅法或自由分幅法。自由分幅法划分图幅幅面大小和格网方向按下列原则考虑：
(1) 要便于图纸的绘制、使用和保存。
(2) 幅面大小视井田和采区的范围而定。井田范围不大时，可按全井田或井田一翼为一幅，大型矿井采区范围很大时可按采区分幅。
(3) 坐标格网线可平行于图边方向，也可与其斜交。交角视矿层走向和倾向而定，以使图上的矿层走向方向大致平行于图面上的上下图边方向，矿层倾向指向下图边。
(4) 在同一矿井中，矿图的图幅大小应尽量一致，并便于复制。图 幅的长度 一般不超过1.5~2.0m，如超过2.0m时，应分幅绘制，并绘出接合表。
4.2.2基本矿图的作用及其应表示的主要内容
井田区域地形图：全面反映井田范围内地物和地貌的综合性图纸;
工业广场平面图：反映工业广场范围内的生产系统、生活设施和其他自然要素的综合性图纸，作为工业广场规划设计、改扩建和保护矿柱设计的依据;
井底车场平面图：反映主要开采水平的井底车场的巷道与硐室的位置分布以及运输与排水系统的综合性图纸，主要为矿井生产和进行改扩建设计服务;
采掘工程平面图：反映采掘工程活动和地质特征的综合性图纸，是矿井生产建设中最基本最重要的图纸，主要用于指挥生产、掌握采掘进度、了解与邻近矿层的空间关系、修改地质图纸等许多方面，并作为编绘其他生产用图的基础;
主要巷道平面图：反映矿井某一开采水平内的主要巷道布置和地质特征的综合性图纸，为安全生产、掌握巷道进度等提供基础资料
井上下对照图：反映地面的地物地貌和井下的采掘工程之间的空间位置关系的综合性图纸;主要用来掌握井下施工、生产和地面之间的影响，为在井田范围内进行各类工程规划、村庄搬迁、征购土地、土地复垦、矿井防排水等提供资料依据;
井筒断面图：反映井筒施工和井筒穿越的岩层地质特征的综合性图纸，为矿井井筒设备安装和井筒维修等提供资料依据;
主要保护矿柱图：反映井筒和各种重要建筑物和构筑物免受采动影响所划定的矿层开采边界综合性图纸，由平面图和沿矿层走向、倾向的若干剖面图组成，为矿井改扩建设计、确定开采边界和指挥生产提供资料依据。 1)矿图的读法
判读矿图，主要依靠地物的颜色、符号、说明和注记。因此，首先必须熟悉地质测量图例、矿井地质测量图技术管理规定与矿山地质测量图例实施补充规定等相关概念、规定和要求;熟悉地层构造概念和特点及其空间几何关系，此外应充分利用颜色和注记来帮助判读。
2)矿图的编绘
矿图采用实测和编绘的方法。以实测资料为基础，再辅以地质、水文地质、采掘等方面的技术资料绘制而成。传统的矿图绘制方法是根据野外或井下实测数据，手工制图。目前，计算机绘制矿图正在逐渐取代传统的手工绘制矿图。
第一章
1、井下平面控制测量的基本原则是什么?
程序上“由整体到局部”，步骤上“先控制后碎部”，井下导线的布设，精度上按照“高级控制低级”的原则进行。
2、井下平面控制测量有何特点?
由于受井下巷道条件的限制，井下平面控制均以导线的形式沿巷道布设，而不能像地面控制网那样可以有测角网、测边网、GPS网和交会法等多种可能方案。
3、简述井下平面控制测量的等级、布设及要求。
井下平面控制分为基本控制和采区控制两类，这两类又都应敷设成闭(附)合导线或复测支导线。基本控制导线按照测角精度分为±7″和±15″两级，一般从井底车场的起始边开始，沿矿井主要巷道(井底车场，水平大巷，集中上、下山等)敷设，通常每隔1.5~2.0 km应加测陀螺定向边，以提供检核和方位平差条件。
采区控制导线也按测角精度分为±15″和±30″两级，沿采区上、下山、中间巷道或片盘运输巷道以及其他次要巷道敷设。
4、井下经纬仪导线有哪几种类型?
依导线的形状及与已知点边的连接方式分类：
(1)闭合导线或导线网 (2)空间交叉闭合导线 (3)附合导线 (4)复测支导线 (5)方向附合导线
6、有一台没有镜上中心的仪器，如何标出其镜上中心? 现在仪器上大致选一点A作为镜上中心，悬挂一垂球线，在其下方安置经纬仪，使望远镜水平，仪器精确整平对中，使暂定的镜上中心与垂球尖对准。然后徐徐转动照准部，观察垂球尖是否离开镜上中心，如果不离开，则说明镜上中心位置正确;若离开，则将照准部旋转一周时，垂尖对准B点，取A、B连线的中心O，作为新的镜上中心。重复上述检查，直到没有偏差为止。最后找出的中心作为镜上中心。
8、井下钢尺量边时应加入哪些改正?如何计算? 应加入比长、温度、拉力、垂曲、倾斜等项改正。
kL0-L面L0:标准拉力P0，标准温T度0时的真实长度比长改正：LL面：尺面名义长度 KkL·L
面L：丈量长度温度改正：LtL·(t-t0)
1.15*10-5m/moC(线膨胀系数) 拉力改正：LLp(P-PE：弹性系数1.96*107N/cm2EF0)
F：钢尺横截面积。单位cm2 Lf8f2·L3fL33L3()面L面L面f：整尺长松垂距qL垂曲改正(永远负值)：2f面
8p
q：每米钢尺的重量 p：拉力8f2f：整尺长垂曲改正数f3L面
9、井下经纬仪导线是如何实现高级控制低级的?
一般情况下，先布设基本控制导线(作为首级控制)，后布设采区导线(作为加密控制)，但是在掘进巷道中，先布设采区导线后布设基本控制导线(检校采区导线给定巷道方向正确性)
12、井下导线测量的内业包括哪些内容
第二章
1、井下高程测量的目的、任务和种类是什么?
其目的是为了建立一个与地面统一的高程系统，确定各种采掘巷道、硐室在竖直方向上的位置及相互关系，以解决各种采掘工程在竖直方向上的几何问题。 其具体任务大体为：
1.在井下主要巷道内精确测定高程点和永久导线点的高程，建立井下高程控制; 2. 给定巷道在竖直面内的方向; 3.确定巷道底板的高程;
4.检查主要巷道及其运输线路的坡度和测绘主要运输巷道纵剖面图。 分三种类型，即(1) 通过立井导入高程;(2) 水准测量; (3) 三角高程测量。
2、井下水准点应如何布设?
从井底车场高程起算点开始，沿井底车场和主要巷道逐段向前敷设，每隔300～500m设置一组高程点，每组至少应由三个点组成，其间距以30 ～ 80m为宜。水准点可设在巷道的顶板、底板或两帮上，也可以设在井下固定设备的基础上。设置时应考虑使用方便并选在巷道不宜变形的地方。
3、井下几何水准和三角高程有哪些限差要求?
几何水准测量的限差要求：两次仪器高法，变更仪器的高度≥10cm，视线在15-40m，所测两次高差互差Δh≤5mm，取平均值视为观测结果。
支水准路线采用往返测，fH容50Rmm
R：水准点间的路线长度，单位km 闭合水准路线采用单程测量，fH容50Lmm
L：水准路线长度，单位km 三角高程测量限差要求：仪器高和觇标高应在垂直角观测前后各量一次，两次互查不应大于4mm，取其平均值作为最终观测结果。
相邻点往返测高差互查≤10+0.3Lmm(L：导线水平边长，单位m) 导线高程闭合差≤±100Lmm(L：导线长度，单位km)
6、水准测量前后视距相等可消除哪些误差?
可消除①由于水准管轴与视准轴不平行所产生的i角误差②地球曲率引起的误差③大气折光误差。 9. 地面三角高程测量与井下三角高程测量有何异同?为什么井下三角高程测量一般都与经纬仪导线测量同时进行?
第三章
1、联系测量的任务有哪些? (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。
2、矿井平面联系测量为什么又称为定向?
平面联系测量的任务是确定井下经纬仪起算边的坐标方位角和起算点的平面高程。由于起算边坐标方位角误差对井下导线的影响较之起算点坐标误差的影响的多， 因此把平面联系测量简称为定向。
4、联系测量的基本精度要求是什么?
5、几何定向的外业工作包括哪几项? 投点：由地面向定向水平投点;
连接：在地面和定向水平上与垂球线连接。
6、一井、两井和陀螺经纬仪定向、立井导入高程的实质是什么? 一井：解算连接三角形的α和β，然后进行导线的解算。 两井：计算两井无定向导线边的坐标方位角。 陀螺经纬仪：测定待定点的陀螺方位角。
立井导入高程的实质：如何测出井深。
7、名词解释：陀螺仪、自由陀螺仪、陀螺灵敏部、逆转点、悬挂带零位、陀螺经纬仪仪器常数、跟踪。 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
陀螺仪：用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置
自由陀螺仪：没有任何外力作用，并具有三个自由度的陀螺仪
陀螺灵敏部：能敏感地球自转的水平分量，形成参照真北方向的往复运动，从而达到定向的目的。灵敏包括转子和内外两环。
逆转点：当光标摆动到最大位置处的点
悬挂带零位：指陀螺马达不转时，陀螺灵敏部受悬挂带和导流丝扭力作用而引起扭摆的平衡位置，就是扭力矩为零的位置。
陀螺经纬仪仪器常数假想的陀螺仪轴的稳定位置通常不与地理子午线重合。二者的夹角称为仪器常数，一般用Δ表示。
跟踪：用水平微动螺旋微动照准部，让光标像与分化板零刻线划线随时重合，即跟踪。
8、试述自由陀螺的两个重要特征。
(1) 陀螺轴在不受外力矩作用时，它的方向始终指向初始恒定方位，即所谓定轴性; (2) 陀螺轴在受外力作用时，将产生非常重要的效应——“进动”，即所谓进动性。
10、在地球北极和南极能用陀螺仪定向吗?为什么?
不能。陀螺经纬仪放在两极，无指向力矩，陀螺经纬仪不产生进动，所以无法定向。
11、确定陀螺北方向常用的方法分哪几类?代表方法有哪些? 方法：1.罗盘法 2.两逆转点法 3.四分之一周期法 4.已知坐标法
运用陀螺经纬仪进行矿井定向的常用方法主要有逆转点法和中天法。
13、试述一测回陀螺方位角的观测步骤
1)以经纬仪两个镜位观测测线方向值——测前方向值;
2)对上架式陀螺经纬仪，应进行近似指北观测。若近似陀螺北偏离陀螺子午线的偏差，中天法应小于10′，跟踪逆转点法应小于60′; 3)测量悬挂带零位值——测前零位;
4)用跟踪逆转点法，中天法或其它方法精确测定陀螺北方向值; 5)测量悬挂带零位值——测后零位;
6)以经纬仪两个镜位观测测线方向值——测后方向值。测前和测后方向值的互差，对DJ2和DJ6。级经纬仪分别不得超过10″和25″。
15、立井导入高程常用哪些方法?
长钢尺导入高程、长钢丝导入高程、光电测距仪导入高程、光电测距仪导入高程。
第四章
2、计算有关的标定要素、中线、腰线的定义和要求。 中线：
定义：巷道水平投影的几何中心线
要求：一组中线点不得少于3个，点之距不小于2m为宜。 腰线：
定义：巷道腰线是用来表示巷道在竖直面内的掘进方向及调整巷道底板或轨道底板面坡度用的。 要求：腰线常设在巷道一帮或两帮上，离轨道面1m，离巷道底板1.3m。每组腰线点不得少于3个，点间距不小于2m为宜。最前面一个腰线点至掘进工作面的距离一般不应超过30m。
5、在倾斜巷中标设腰线有哪几种方法?说明用经纬仪标定时，各种方法的优缺点。
(一)用经纬仪标设腰线
1.中线点兼做腰线点的标设法：此方法标定工作简单，是其他标定方法的基础。但由于拉线时不易准确垂直巷道方向，半圆仪拉平的精度不高，误差往往比较大。
2.伪倾角标设法：用伪倾角标定法标定腰线可与标设中线同时进行，操作简单，精度可靠。
(二)用斜面仪标设腰线: 能简便迅速的把腰线标设在巷道帮上
第五章
1、何谓巷道贯通?常见的巷道贯通有几种形式? 采用两个或多个相向或同向掘进的工作面掘进同一井巷时，为了使其按照设计要求在预定地点正确接通而进行的测量工作，叫做巷道贯通。
简称常见有三种形式：(1) 相向贯通(2) 同向贯通或追随贯通(3) 单向贯通
2.按贯通测量的工作内容，贯通可分为几种类型?每种类型的贯通需进行那些测量工作? 一井内巷道贯通P138，两井之间的巷道贯通P145和立井贯通P151
4、何谓巷道贯通的容许偏差?在确定巷道贯通的容许偏差时应考虑哪些因素? 巷道贯通后接洽处的偏差达到某一极限值，仍不影响巷道的正常使用，则称该极限为巷道贯通的容许偏差。①中线的偏差②两腰线的偏差③工程技术要求
5、贯通测量的一般步骤：
①选择合理的测量方案和测量方法②贯通测量的施测和计算③贯通巷道的中腰线标定和延长④贯通测量的实际偏差测定⑤贯通工程总结
6、实际贯通巷道的偏差，对各类贯通巷道(水平巷道、倾斜巷道、竖直巷道)质量的有何影响?巷道贯通的容许偏差与贯通巷道结合处偏差有什么关系? 贯通巷道接合处的偏差值，可能发生在三个方向上: (1)水平面内沿巷道中线方向上的长度偏差，只对距离上有影响，对巷道质量没有影响;
(2)水平面内垂直于巷道中线的左、右偏差Δx′
(3) 竖直面内垂直于巷道腰线的上、下偏差Δh
Δx′和Δh对于巷道质量有直接影响，又称为贯通重要方向的偏差。
对于立井贯通来说，影响贯通质量的是平面位置偏差，即在水平面内上、下两段待贯通的井筒中心线之间的偏差P135
11、试说明巷道贯通后，实际偏差测定的意义及实际测定的方法。 巷道贯通后，实际偏差的测定是一项重要的工作，它具有以下意义。
(1) 对巷道贯通的结果作出最后的评定;
(2) 用实际数据检查测量工作的成果，从而验证贯通测量误差予计的正确程度，以丰富贯通测量的理论和经验;
(3) 通过贯通后的连测，可使两端原来没有闭合或附合条件的井下测量控制网有了可靠的检核和进行平差和精度评定;
(4) 作为巷道中腰线最后调整的依据。 方法：
(一)平斜巷贯通时水平面内偏差的测定 (1) 用经纬仪把两端巷道的中心线都延长到巷道贯通接合面上，量出两中心线之间的距离d，其大小就是贯通巷道在水平面内的实际偏差;
(2) 将巷道两端的导线进行连测，求出闭合边的坐标方位角的差值和坐标闭合差，这些差值实际上也反映了贯通平面测量的精度。
(二)平斜巷贯通时竖直面内偏差的测定
(1) 用水准仪测出或用小钢尺直接量出两端腰线在贯通接合面处的高差，其大小就是贯在竖直面内的实际偏差;
(2) 用水准测量或经纬仪三角高程测量连测两端巷道中的已知高程控制点(水准点或经纬仪导线点)，求出高程闭合差，它也实际上反映了贯通高程测量的精度。
(三)立井贯通后井中实际偏差的测定) (1)立井贯通后，可由地面上或由上水平的井中处挂下中心垂球线到下水平，直接丈量出井筒中心之间的偏差值，即为立井贯通的实际偏差值。有时也可测绘出贯通接合处上、下两段井筒的横断面图，从图上量出两中心之间的距离，就是立井贯通的实际偏差。
(2)立井贯通后，应进行定向测量，重新测定下水平井下导线边的坐标方位角和用来标定下水平井中位置的导线点的坐标，与原坐标的差值Δx和Δy，以及导线点的点位偏差Δ=(Δx2+Δy2)1/2，它也反映了立井贯通的精度。
12、什么是贯通的重要方向、贯通测量? 贯通重要方向：垂直于贯通巷道中线的方向。
贯通测量：采用两个或多个相向或同向掘进同一井巷时，为了 使其按照设计要求在预定地点正确接通而进行的测量工作。
第六章
1、基本矿图有几种?各是什么图纸资料? 矿井必须具备的主要矿图有八种：1. 井田区域地形图，2. 工业广场平面图，3. 井底车场平面图，4. 采掘工程平面图，5. 主要巷道平面图，6. 井上、下对照图，7. 井筒(包括立井和主斜井)断面图，8. 主要保护煤柱图
第七章
1、井下测量水平角的主要误差来源有哪些? 井下用经纬仪测角主要误差来源：(1) 仪器误差; (2)测角方法误差：由于瞄准和读数不正确所引起的误差;
(3)觇标对中误差和仪器对中误差：由于觇标和仪器的中心与测点中心没有在同一铅垂线上所产生的误差.
2、何谓“三轴误差”?用正倒镜观测能否消除其对水平角观测的影响?用一个镜位测角时，分析其在平巷、斜巷、平斜巷会相交处测角时的影响?
将相应地产生视准轴误差(视轴差C)、水平轴倾斜误差i 和竖轴倾斜误差v。总称之为“三轴误差”。 视轴差和水平轴倾斜误差对测量水平角的影响可用正倒镜两个镜位观测的方法来消除或减少到最低艰度;而竖轴倾斜误差只能因加改正数或采用跨水准管来整平水平轴的方法来减少或消除其影响。 一个镜位观测，C对水平角观测的影响为
Δβ=C(1/cosδ2 - 1/cosδ1) 式中δ2和δ1为前后视点的倾角。 (1)在平巷内，δ1≈δ2，Δβ=0，影响较小。 (2)在斜巷内，δ1≈-δ2，Δβ=0，影响较小。 (3)在平斜巷交叉处，δ1≠δ2，Δβ≠0，影响较大。
4、如何估算觇标及仪器对中误差?
(1)觇标对中误差：觇标中心与测点标志中心不在同一铅垂线上所引起的测角误差。
(2)仪器对中误差：由于仪器中心与测站标志中心不重合所引起的测角误差。
(3)总对中误差：
8、量边误差中，a、b的含义及其单位各是什么?如何确定? 含义：
a是由于偶然误差所引起的单位长度的量边中误差，通常称为偶然误差影响系数。单位为m。 b为单位长度的系统误差，通常称为系统误差的影响系数。 确定方法：
(一) 按实测资料求a、b系数：按实测资料求a、b，可以按多个不同边的双次观测列来求。 (二) 用实验方法求a、b系数：
10、测角、量边误差对支导线终点误差的影响如何估算?有何规律?
11、起算数据误差对支导线终点误差的影响如何估算?
12、方向附合导线平差后终点误差的影响如何估算?
13、等边直伸形导线终点误差的影响如何估算? 看书P216-228.关于误差的计算
第八章
1、井下水准测量的误差来源有哪些?如何估算? (1) 水准仪望远镜瞄准的误差; (2) 水准管气泡居中的误差; (3) 其他仪器误差;
(4) 人差及外界条件的影响。
如果以m0表示水准尺读数中误差，以m
1、m
2、m
3、m4分别表示上述四种误差对水准尺读数的影响，则 m02=m12+m22+m32+m42 ，上式中m3和m4之值难于估算。为研究问题方便，可以认为m3和m4的总影响等于误差m1和m2的总影响，这样则得m02=±2(m12+m22)，
瞄准误差m1
式中
l——水准仪至水准尺的距离;
V——水准仪望远镜的放大倍数 水准管气泡居中的误差引起的读数误差为
第九章
2、投点和投向误差的含义是什么?如何计算投向误差?(241页)
投点误差：风流、滴水等影响，钢丝在地面、井下的投影不重合，引起的线量偏差 投向误差：由投点误差所引起的垂球线连线的方向误差
e2e2(A)(B)e2222ccB
B
AAc22
4、如果矿井同时具有一井和两井定向的条件，为什么应首先选用两井定向方案?
两井定向就是在两筒中各挂一根垂球线， 一井定向就是在一个井 筒挂两根铅垂线。两井定向时，由于两铅垂线间距离大大增加， 因而由投点误差引起投向误差也大大减小， 这时两井定向的精度最大。
8、矿井几何定向误差包括哪几项? 投点误差、井上连接误差、井下连接误差
9、立井采用陀螺经纬仪定向的测量工作包括几部分? 测量工作：
1) 在地面已知边上测定仪器常数 2) 在井下定向边上测定陀螺方位角
3) 仪器上井后重新测定仪器常数 4) 求算子午线收敛角
5) 求算井下定向边的坐标方位角
第十章
1、名词解释：贯通误差、贯通误差预计、预计误差。
贯通误差：指相向或同向掘进的坑道(或竖井)的施工中线在贯通面上因未准确接通而产生的偏差 。 贯通测量误差预计：就是按照所选择的测量方案与测量方法，应用最小二乘准则及误差传播律，对贯通精度的一种估算。
预计误差：预计贯通实际偏差最大可能出现的限度。
3、贯通测量误差预计的实质和作用是什么?在进行贯通测量误差预计时，为什么应尽量采用本矿积累和分析求得的误差参数?
实质：估算支导线终点位置平面和高程
作用：优化测量方案和选择适当的测量方法，做到贯通心中有数。 原因：本矿积累和分析求得的误差参数更接近实际可能产生的误差。
5、试述选择测量方案和误差预计的一般过程。
选择测量方案：经过几种方案的对比，根据误差大小、技术条件、工作量和成本大小、作业环境好坏等进行综合考虑，结合以往的实际经验，初步确定一个较优的贯通测量方案。
误差预计：根据所选择的测量仪器和方法，确定各种误差参数。依据初步选定的贯通测量方案和各项误差参数，就可估算出各项测量误差引起的贯通相遇点在贯通重要方向上的误差。
支导线终点误差的预计
课题 第7章 电子元器件参数测量仪器
§7.1 电子器件特性及参数测量仪
(一)
教学目标
知识与能力：
掌握电子器件参数测量仪器的分类
过程与方法：
通过观察和讲解，
情感、态度与价值观：
培养学生的严谨的科学态度
教学重点
掌握电子器件参数测量仪器的分类
教学难点
掌握电子器件参数测量仪器的分类
新授课
7.1.1 电子器件参数测量仪器的分类 1.半导体分立器件测量仪器
半导体分立器件：二极管、双极型晶体管、场效晶体管、闸流晶体管(简称晶闸管)及光电子器件等种类。
半导体分立器件测量仪器分类(根据所测参数的类型) (1)直流参数测量仪器
主要测试半导体分立器件的反向截止电流、反向击穿电压、正向电压、饱和电压和直流放大倍数等直流参数。 (2)交流参数测量仪器
主要测试半导体分立器件的频率参数、开关参数、极间电容、噪声系数及交流网络参数等交流参数。 (3)极限参数测量仪器
主要测试半导体分立器件能安全使用的最大范围，如大功率晶体管在直流和脉冲状态下的安全工作区。
(4)晶体管特性图示仪(应用最广泛)
可显示器件的特性曲线，还可以测量不少主要直流参数和部分交流参数。 2.数字集成电路测试仪器
(1)数字集成电路：有TTL和CMOS集成电路等。 (2)测试的内容：有直流测试、交流测试和功能测试。
直流测试：输出高电平、输出低电平、输出高电平电流、输出低电平电流、电源功耗电流等。
交流测试：延迟时间、最高时钟频率等。
功能测试：检查数字集成电路各项逻辑功能是否正常。 (3)测量方法
通用仪器：适于中、小规模集成电路的某些基本参数和功能。
图形功能测试法：适于对大规模、超大规模集成电路的测试，检查其功能。它利用图形发生器生成各种测试图形和期望响应的图形在图形比较器中进行比较，最终判定被测集成电路的功能是否正常而给出结果。 3.模拟集成电路测试仪
组成：运算放大器、稳压器、比较器及专用模拟集成电路等。
模拟集成电路的测试：直流测试和交流测试。
直流测试的项目：输入失调电压、输入失调电流、输入偏置电流、输入阻抗、共模信号抑制比、输出短路电流、开环电压增益、最大输出电压及电源功耗电流等; 交流测试项目：开环带宽和转换速率等。
练习
习题
小结
电子器件参数测量仪器的分类：半导体分立器件测量仪器、数字集成电路测试仪器(直流参数、交流参数、极限参数、晶体管特性图示仪)模拟集成电路测试仪
布置作业
习题
课题 §7.1 电子器件特性及参数测量仪
(二) 教学目标
知识与能力：
晶体管特性图示仪定义、特点、曲线的测绘(点测法和图示法)
过程与方法：
通过观察和讲解，
情感、态度与价值观：
培养学生的严谨的科学态度
教学重点
晶体管特性图示仪定义、特点、曲线的测绘(点测法和图示法)
教学难点
晶体管特性图示仪定义、特点、曲线的测绘(点测法和图示法)
新授课
7.1.2 晶体管特性图示仪
定义：它是一种专用示波器，在示波管屏幕上可直接观察半导体分立器件的特性曲线，借助屏幕上的标尺刻度，还能直接或间接地测定其相应的参数。
特点：使用面宽、直观性强、用途广泛、读测方便等。 1.晶体管特性曲线的测绘
定义：有关电极的电压-电流之间的关系曲线。 例如：晶体管的共发射极输出特性曲线如图所示。
测绘晶体管特性曲线方法：点测法(静态法)和图示法(动态法)。 (1)点测法
仍以晶体管输出特性曲线为例，测试电路如图所示。
① 调节UBB，固定一IB值。
② 调节UCC使UCE从零变到某一固定值，测出一组UCE与IC的数据，描绘出一条IB为某一固定值的IC=f(UCE)的曲线。 ③ 再调节UBB改变一个IB值。
④ 重复上述过程，可得另一条曲线;„„。 ⑤ 最终完成被测晶体管的输出特性曲线。
特点：操作繁琐，不能反映晶体管动态工作时的输出特性，特别是在测量晶体管极限参数(例如ICM和BUCEO等)时，容易损坏晶体管。 (2)图示法
① 用50 Hz交流电的全波整流电压作为集电极扫描电压代替Vcc。
② 阶梯波电压每上升一级，相当于改变一次参数IB。只要集电极扫描电压UCE和阶梯基极电流的变化的时间关系如图(a)所示，就获得了UCE与IB的同步变化。 ③ 全波整流电压和阶梯波电压同步，每一级阶梯波对应一条曲线。
特点：这种方法直观，操作简便，实现了动态测量。由于集电极扫描电压是随时间连续变化的脉动电压，其最大值仅是瞬间作用于被测晶体管，被测晶体管不易受损坏，因而较为安全可靠
练习
习题
小结
晶体管特性图示仪：它是一种专用示波器，在示波管屏幕上可直接观察半导体分立器件的特性曲线，借助屏幕上的标尺刻度，还能直接或间接地测定其相应的参数。
布置作业
习题
课题 §7.1 电子器件特性及参数测量仪
(三) 教学目标
知识与能力：
晶体管特性图示仪的基本组成
过程与方法：
通过观察和讲解，
情感、态度与价值观：
培养学生的严谨的科学态度
教学重点
晶体管特性图示仪的基本组成
教学难点
晶体管特性图示仪的基本组成
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2. 晶体管特性图示仪的基本组成
晶体管特性图示仪的基本组成如图所示。
组成：基极阶梯波信号源、集电极扫描电压发生器、工作于X-Y方式的示波器、测试转换开关及一些附属电路。
(1)基极阶梯信号源
作用：用以产生阶梯电流或阶梯电压。测试时，阶梯信号源为被测晶体管提供偏置。内设有调零电位器，可提供不同极性、不同大小的阶梯信号，级数可调。 (2)集电极扫描电压发生器
作用：供给所需的集电极扫描电压。
扫描电压采用工频电压经全波整流而得到的100 Hz的单向脉动电压。通常基极阶梯信号也是由50Hz的工频获得，故两者之间能同步工作。
扫描电压的极性和大小均可以变换。
RC(集电极电路内有功耗限制电阻，阻值可根据需要改变)作用：用于限制被测晶体管的最大工作电流，从而限制其功耗，防止器件受损。
RF(电路中的采样电阻)作用：将要测量的电流IC转换为电压。 (3)示波器
包括：X放大器、Y放大器及示波管。 作用：显示晶体管特性曲线。 (4)开关用附属电路
作用：准确测试晶体管特性曲线及适应测试不同的晶体管的需要。 ① 极性开关
基极阶梯信号源和集电极扫描电压正、负极性选择开关。 ② X轴、Y轴选择开关
作用：把不同信号接至X放大器或Y放大器。通过不同的组合，显示不同的晶体管特性曲线。
③ 零电压、零电流开关
作用：可使基极接地或基极开路，便于对某些晶体管参数的测试。 ④ 灵敏度校准电压
作用：可提供校准电压，用于对刻度进行校正。
练习
习题
小结
晶体管特性图示仪的基本组成：基极阶梯波信号源、集电极扫描电压发生器、工作于X-Y方式的示波器、测试转换开关及一些附属电路。
布置作业
习题
课题 §7.1 电子器件特性及参数测量仪
(四) 教学目标
知识与能力：
晶体管特性图示仪测量原理
过程与方法：
通过观察和讲解，
情感、态度与价值观：
培养学生的严谨的科学态度
教学重点
晶体管特性图示仪测量原理
教学难点
晶体管特性图示仪测量原理
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3.晶体管特性图示仪测量原理
(1)二极管特性曲线及测试原理框图如图所示。
测试正向特性加正极性扫描电压，测试反向特性时加负极性扫描电压。不必使用阶梯信号。将集电极电压接至X轴，RF上的采样电压接至Y轴，即可显示相应的特性曲线。 (2)晶体管输出特性曲线IC = f(UCE)及测试原理框图如图所示。根据定义，可在输出特性曲线上求出β值。
(3)晶体管输入特性曲线IB = f(UBE)及测试原理框图如图所示。
a.被测管的集电极接全波整流扫描电压。 b.用阶梯信号提供基极电流。
c.采样电阻RB两端得到的电压(正比于IB)加至示波器的Y轴。 d.UBE加至示波器的X轴。
显示如图(b)所示输入特性曲线。
注意：此时IB和UBE均为阶梯波，但IB每级高度基本相同，而UBE由于输入特性的非线性而每级高度不同。集电极扫描电压的变化反映在荧光屏上为亮点在各级水平方向的往返移动。
练习
习题
小结
转移特性曲线作用：测量场效晶体管的夹断电压UP、饱和漏电流IDSS与跨导gm。
布置作业
习题
课题 §7.1 电子器件特性及参数测量仪
(五) 教学目标
知识与能力：
晶体管特性图示仪测量原理
过程与方法：
通过观察和讲解，
情感、态度与价值观：
培养学生的严谨的科学态度
教学重点
晶体管特性图示仪测量原理
教学难点
晶体管特性图示仪测量原理
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(4)场效晶体管漏极特性曲线ID= f(UDS)及测试原理框图如图所示。
类同于晶体三极管IC = f(UCE)曲线的测试，C、B、E对应D、G、S。 阶梯信号：用阶梯电压。
阶梯信号和扫描信号的极性：根据被测场效晶体管类型决定。 ① 耗尽型场效晶体管(包括结型场效晶体管)
N沟道用负阶梯，正扫描;P沟道用正阶梯，负扫描。 ② 增强型场效晶体管
N沟道用正阶梯，正扫描;P沟道用负阶梯，负扫描。 选择合适的功耗电阻，即可显示其漏极特性曲线。
(5)场效晶体管转移特性曲线ID=f(UGS)及测试原理框图如图所示。
转移特性曲线作用：测量场效晶体管的夹断电压UP、饱和漏电流IDSS与跨导gm。 转移特性曲线测绘：栅极加阶梯电压，漏极加扫描电压，UGS加至示波器的X轴，采样电阻RF上的电压(正比于漏极电流ID)加至示波器的Y轴，显示出如图(b)所示的上端有亮点的竖线，由亮点连接起来的曲线即是。
夹断电压UP：转移特性曲线与X轴的交点所对应的UGS。 跨导gm：转移特性曲线的斜率。
漏极饱和电流IDSS：转移特性曲线与Y轴交点所对应的ID。
练习
习题
小结
转移特性曲线作用：测量场效晶体管的夹断电压UP、饱和漏电流IDSS与跨导gm。
布置作业
习题
课题 §7.2 集总参数元件测量仪器
(一) 教学目标
知识与能力：
了解集总参数元件基本知识。
过程与方法：
通过观察和讲解，
情感、态度与价值观：
培养学生的严谨的科学态度
教学重点
了解集总参数元件基本知识。
教学难点
了解集总参数元件基本知识。
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7.2 集总参数元件测量仪器
7.2.1 集总参数元件简介
集总参数元件：电阻器、电容器和电感器。 1.电阻器
理想的电阻器：不含电抗分量，流过它的电流与其两端的电压同相。 实际电阻器：存在一定的寄生电感和分布电容，其等效电路如图所示。
在低频工作状态下(包括直流工作时)，LR和CR的影响由于其感抗很小、容抗很大而可以忽略不计，但在高频工作状态下必须考虑其影响。
2.电容器
实际电容器：存在引线电感和损耗电阻(包括漏电阻及介质损耗等)。
在频率不太高的情况下，引线电感的影响由于其感抗很小而可忽略不计。故实际电容器的等效电路如图所示。
图中，RCS：电容器的等效串联损耗电阻，RCP：电容器的等效并联损耗电阻。电容器的损耗大小通常用损耗因数D(或损耗角的正切值tanδ)表示。
空气电容器的损耗因数较小，为D<10-3;一般介质电容器的损耗因数为10-4≤D≤10-2;电解电容器的损耗因数较大，为10-2≤D≤2×10-1。
练习
习题
小结
集总参数元件：电阻器、电容器和电感器。
布置作业
习题
课题 §7.2 集总参数元件测量仪器
(二) 教学目标
知识与能力：
掌握电感器、万用电桥
过程与方法：
通过观察和讲解，
情感、态度与价值观：
培养学生的严谨的科学态度
教学重点
掌握电感器、万用电桥
教学难点
掌握电感器、万用电桥
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3.电感器
实际电感器：除电感量外，同样存在损耗电阻，还存在分布电容。
在频率不太高的情况下，分布电容的影响可以忽略不计。故实际电感器的等效电路如图所示。
图中RLS为电感器的等效串联损耗电阻，RLP为电感器的等效并联损耗电阻。电感器的损耗大小通常用品质因数Q表示。
对于图(a)
XLQL
RLSRLS对于图(b)
QRLPRLP XLL式中XL——电感器的感抗。
电感器的Q值越大，说明损耗越小，反之，则损耗越大。
空心线圈及带高频磁芯的线圈(电感器)的Q值较高，一般为几十至
一、二百，带铁心的线圈(电感器)的Q值较低，一般在十以内。 7.2.2 万用电桥
电桥法：一种比较测量法，它把被测量与同类性质的已知标准量相比较，从而确定被测量的大小。
电桥法测量适用：工作在低频状态的集总参数元件。 电桥：利用电桥法原理制成的测量仪器。
万用电桥(或万能电桥)：同时具备测量电阻器、电容器和电感器功能。 电桥电路组成：主要包括电桥电路、信号源和指零电路三部分。
练习
习题
小结
电桥法：一种比较测量法，它把被测量与同类性质的已知标准量相比较，从而确定被测量的大小。电桥法测量适用：工作在低频状态的集总参数元件。万用电桥(或万能电桥)：同时具备测量电阻器、电容器和电感器功能。
布置作业
习题
课题 §7.2 集总参数元件测量仪器
(三) 教学目标
知识与能力：
掌握万用电桥的平衡
过程与方法：
通过观察和讲解，
情感、态度与价值观：
培养学生的严谨的科学态度
教学重点
掌握万用电桥的平衡
教学难点
掌握万用电桥的平衡
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1.电桥的平衡条件
下图所示为常见的四臂电桥基本电路。其中四个阻抗元件Z1～Z4称为桥臂，us为信号源;P为指零仪
电桥的平衡条件： 振幅平衡条件：
Z1Z3Z2Z4
相位平衡条件：
1234
实际电桥电路：在一个桥臂同时接入两个可调标准元件，多采用R和C，另外两个桥臂则接入固定的标准元件。
结论：若相邻两桥臂为纯电阻，则另外两个桥臂元件应为同性阻抗;若相对两桥臂为纯电阻，则另外两个桥臂元件，应为异性阻抗。在测量电容器时使可调元件与被测元件作为相邻桥臂接入。而在测量电感器时则使可调元件与被测元件作为相对桥臂接入。 例7.1 试推导“海式电桥”的平衡条件 解：电桥平衡方式为
111RxjLx(Rs1)R2R4 jCsRs111R2R4() jCsRxjLx根据复数相等条件，上式两边的实部和虚部分别相等
Lx = R2R4Cs
RR由QLPLP得
XLLQR1xxL
xRsCs练习
习题
小结
电桥的平衡条件 振幅平衡条件：
相位平衡条件：
布置作业
习题
Z1Z3Z2Z4
1234 课题 §7.2 集总参数元件测量仪器
(四) 教学目标
知识与能力： 1.理解万用电桥原理
2.牢记麦克斯韦-文氏电桥(交流电桥)的平衡条件和海氏电桥(交流电桥)的平衡条件。 过程与方法：
通过观察和讲解，
情感、态度与价值观：
培养学生的严谨的科学态度
教学重点
理解万用电桥原理
教学难点
理解万用电桥原理
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2.万用电桥的原理
功能测量电阻器、电容器和电感器。
(1)测量电阻：多采用惠斯登电桥，电桥组成如图所示。
电桥的平衡条件为
RRRx24
R3式中R
2、R4为固定电阻，R3为可调标准电阻。
这里四个桥臂元件均为纯电阻，故测量信号源us可以采用直流 电源，指零仪可用检流计，组成的电桥称为直流电桥。
(2)测量电容：采用串联电容比较电桥或并联电容比较电桥。电桥组成如图所示。
串联电容比较电桥的平衡条件为
CxRxR2Cs R1R1Rs R2Dx11
RxCxRsCs串联电容比较电桥：适用于测量损耗小的电容。 并联电容比较电桥：适用于测量损耗大的电容。
信号源us必须是交流电源，要求信号源波形的谐波失真必须尽量小，实际多采用音频电源。
3)测量电感：采用麦克斯韦-文氏电桥或海氏电桥。 电桥组成如图所示。
麦克斯韦-文氏电桥(交流电桥)的平衡条件为
Lx = R1R3Cs
RRRx13
RsQxLxRxRsCs
适用：测量Q值较低的电感。
海氏电桥(交流电桥)的平衡条件为
LxR2R4Cs RxQxR2R4 RsRx1 LxRsCs适用：测量Q值较高的电感。
练习
习题
小结
理解万用电桥原理
布置作业
习题
矿山测量课件
第一章测量学基本知识
第二章水准测量
第三章
第四章
第五章
第六章
第七章
第八章
第九章
第十章
第十一章
第十二章
第十三章角度测量 距离测量 小地区控制测量 地形图的基本知识 地质勘探工程测量 矿井联系测量 井下控制测量 巷道及采煤工作面测量 井筒施工测量 矿图 岩层移动与保护煤柱
1.某矿通过主、副井开拓，打了一对相距60米的800米立井。现欲将地面坐标、高程系统传递到井下，试分析各种联系测量方法的优缺点和应用条件
2.就上述联系测量及主副井贯通写一份技术设计书
青海大学二○一
测量技术管理制度
1.测量工作开始前要编写技术设计书，施测过程和计算过程需有严格的校核，重
要测量工作结束后要编写技术总结并拟好资料归档工作。
2.对测绘仪器和工具要定期校检，进行重要测量工作前亦必须对所使用的仪器工具进行检校。
3.应积极引进先进仪器和设备，推广电子计算机和陆光测距技术，不断提高现代化管理水平。
4. 矿区地面平面控制测量
(1)水平角观测所用经纬仪必须进行严格检验，进行三角测量和导线测量的技术要求应符合规程要求。
(2)全站仪要求定期检验，必须按说明书的规定操作仪器。 (3)钢尺应进行比长后再用，量距的技术要求按规定表格执行。
(4)内业计算前应检查外业观测薄有无错误，当采用计算机进行计算时，计算程序必须先经过手算检验方可，内业计算数字取位应符合规定。 5. 矿井测量
(1)联系测量应至少独立进行两次。
(2)采用几何定向测量方法时，对两井和一井定向测量两次独立定向的结果互差分别不得超过“1”和“2”。
(3)通过立井导入高程时，两次结果互差不得超过井筒深度的1/8000。 (4)定向投点，几何定向，导入标高的技术要求按规程有关规定执行。 6. 井下平面控制测量
(1)井下首级控制应测设7级导线。
(2)井下永久导线点应埋设在碹顶上，应该用铜制或玻璃钢制专用测点，统一编号。
(3)井下水平角观测所用仪器和作业要求应符合规定表格的要求。
(4)钢尺量边分段丈量时最小尺段长度应大于10米定线偏差应小于5CM，量边时应施以比长时的拉力，每尺段以不同地点读数3次，互差小于2MM，导线边长必须往返丈量，丈量结果加入各种改正数后互差应小于边长的1/6000。 (5)延长经纬仪导线前必须对上次所测量的最后一个水平角按相应测角精度进行检查，不符值不得超过规程的规定。 (6)内业计算前要有专人负责检查外业手薄，当用计算机时应对程序进行验证后方可使用，导线角闭合差按规定表格执行，计算取位按规定表格执行。 7. 井下高程控制测量
(1)井下水准点和经纬仪导线点的高程在主要水平巷道中应用水准测量方法确定，所有点都要统一编号，高程点应每隔300-500米设一组，每组至少3点组成。 (2)井下水准测量方法及限差按规程执行，三角高程测量方法及限差按规程执行。
8.施工测量基本要求
(1)施工放线应根据已批准的各种施工设计图纸资料进行，标定后要进行检查测量。
(2)施工测量前要有专人负责验算有关数据，核对图上的几何关系是否与现场相符，有疑问时及时与有关部门联系解决，对标定所用控制点及其成果也应进行核对。
(3)检测及标定的结果应记入专用计录薄中并绘出草图备查。 9. 井巷施工和提升设备安装测量
(1)立井按普通法或特殊法施工时其测量方法及限差要求按规程执行。 (2)矿井提升设备安装测量按规程执行
(3)标定车场及各运输巷道的中腰线时应对设计图上的几何要求进行验算。 (4)最前面一个中腰线点至掘进工作面的距离一般应不超过30-40M，在延伸中腰线时，对所使用和新标定的点均应进行检测。 10. 贯通测量
(1)进行重要贯通测量前应编制贯通测量设计书，并报有关领导审批。 (2)贯通测量至少要独立进行两次，取平值作最终值，最后一次标定贯通方向时，未掘的巷道长度不得小于50M。
(3)重要巷道贯通施工过程中应必须及时填绘工程进展情况。
(4)贯通工程剩余巷道距离在岩巷中剩余下15-20M时，测量负责人应以书面形式报告有关领导，并通知安检施工区队长等单位。
(5)井巷贯通后要及时将两端导线，高程连结起来，计算各项闭合差，重要贯通完后要进行精度分析，做出总结，总结要连同设计书和全部内外业资料一起归档保存。
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