中国矿业大学 矿山测量学实习.docx

1、中国矿业大学 矿山测量学实习中国矿业大学成绩：矿山测量学课程实习学号： 姓名： 班级：指导教师： 学院： 环境与测绘学院 2013年 7 月 20日目录一、实习目的 1二、实习内容 1三、实习时间与地点 1四、仪器的检验与校正 14.1 经纬仪的检验与校正 14.1.1照准部水准管轴应垂直于仪器竖轴的检验和校正 24.1.2十字丝竖丝垂直于仪器横轴的检验 24.1.3视准轴应垂直于仪器横轴的检验与校正 24.1.4横轴应垂直于竖轴的检验与校正 34.1.5光学对中器的检验与校正 44.2 水准仪的检验与校正 44.2.1圆水准器的水准轴应与仪器的旋转轴【竖轴】平行的检验与校正 54.2.2十字

2、丝横丝应与仪器旋转轴【竖轴】垂直的检验与校正 54.2.3望远镜视准轴与水准管的水准轴平行的检验与校正 6五、矿井基本控制测量 75.1测量规范与要求 75.2测量方法与步骤 95.2.1导线平面测量 95.2.2水准高程测量 125.2.3三角高程测量 135.2.4陀螺经纬仪定向 135.2.5观测数据及处理 145.3 矿井联系测量成果 155.3.1平面联系测量 155.3.2高程联系测量和井下高程控制测量 165.4 井下控制测量成果 175.4.1井下平面控制测量 175.4.2井下高程控制测量 18六、参观矿区，考察矿区实际生产工作 18七、实习体会 196.1实习过程中存在的条

3、件问题 196.2实习中测量技术问题及解决方案 19八、写在最后的 20一、实习目的1.通过矿山测量实习，对矿井的测量工作情况有一个较为全面的认识。2.工程师的基本技能训练和职业素质的培养，进一步熟悉与掌握生产矿井中各项基本测量方法、测量仪器操作技能。3.掌握矿山测量所使用的主要仪器,工具的构造及操作方法。4.通过实际操作，完成本大纲规定的各种基本测量工作的外业和内业。二、实习内容1.陀螺经纬仪定向2.井下水准测量按照井下水准测量的技术要求完成一条复测支导线的测量全过程。了解井下水准测量的特点，掌握井下水准测量的外业测量方法和测量数据的内业处理方法，了解与地面水准测量的区别。3.井下基本控制导

4、线测量。要求按井下15级基本控制导线的施测规格完成一条复测支导线的测量任务，在指定的巷道内进行测量，掌握井下基本控制导线钻凿测量和测量数据处理的全过程。4.参观矿区，考察矿区实际生产工作。三、实习时间与地点1实习地点：中国矿业大学南湖校区机电学院地下车库和大屯。2实习时间：2013/7/13-2013/7/22。3实习人员：罗京辉（组长）、彭官辉、刘钊、达吾列提、李广瑞、尚彩霞四、仪器的检验与校正4.1 经纬仪的检验与校正经纬仪的主要轴线有：照准部水准管轴LL、仪器竖轴VV、望远镜视准轴CC和仪器横轴HH。根据经纬仪的测角原理，经纬仪的各轴线间应满足以下几何条件：（1）照准部水准管轴LL应垂直

5、于仪器竖轴VV；（2）视准轴CC应垂直于仪器横轴HH；（3）仪器横轴HH应垂直于仪器竖轴VV；（4）经纬仪望远镜十字丝竖丝应垂直于横轴HH。经纬仪各轴线或部件间的上述关系，在使用过程中会经常发生变化，因此在使用经纬仪前应对经纬仪的轴线关系进行上述有关进行检验，必要时还应进行校正。4.1.1照准部水准管轴应垂直于仪器竖轴的检验和校正照准部水准管轴不垂直于仪器竖轴时，表现在难以整平仪器。此时水平度盘也就不水平，势必影响测角精度。检验方法：用圆水准器首先将仪器大致整平，转动照准部，使水准管平行于一对脚螺旋的连线，调节脚螺旋使水准管气泡居中。再转动照准部180，若气泡仍居中，说明此条件成立。反之，若气

6、泡的偏离量超过一格，则应进行校正。经检验，该仪器此项指标合格，无需校正。4.1.2十字丝竖丝垂直于仪器横轴的检验图4-1 十字丝校正检验方法：用十字丝交点精确瞄准远处一清晰目标P。旋紧照准部制动螺旋和望远镜制动螺旋，转动望远镜微动螺旋，如果P点不离开竖丝则条件满足。否则须校正。经检验，该仪器的此项指标合格，无需校正。4.1.3视准轴应垂直于仪器横轴的检验与校正望远镜视准轴不垂直于横轴时，其偏差值称为视准误差，用C表示。仪器被整平后，横轴保持水平。这时，若视准轴与横轴垂直，纵向转动望远镜，视准轴将划出一竖直面；若视准轴与横轴不垂直，则视准轴划出的不是竖直面，而是一个圆锥面。检验方法：在地面一点安

7、置仪器，远处水平方向选一与仪器大致同高的明显目标A。盘左瞄准目标得读数A左，然后盘右瞄准目标得读数A右。设视准轴误差为C，这时有对于DJ6级经纬仪，若C1则须校正表4-1 检验数据盘左盘右2C1833200332088综上，该仪器的此项指标合格。4.1.4横轴应垂直于竖轴的检验与校正横轴不垂直于竖轴时，其偏差值称为横轴误差，用i表示。当仪器存在横轴误差时，仪器在整平后，纵转望远镜，视准轴划出的不是一个竖直面，而是一个倾斜面。检验方法：在距一高墙约2030m处安置仪器，并在高墙高处选一目标P，仰角大于3。盘左瞄准目标P，然后转动望远镜使视线水平，由十字丝交点在墙上定出一点M；盘右再瞄准目标P，同

8、样使视线水平，在墙上又定出一点N，则i角可按下式计算：式中，为P点的竖直角；D为仪器至P点的水平距离。检验数据：水平距离OM=23.5m，天顶距=602025，A1A2=4mm故该仪器的此项指标符合要求，无需校正。图4-2 十字丝校正4.1.5光学对中器的检验与校正检验方法：在平坦地面任一点上架上仪器并整平。用对中器刻划圈的中心瞄准地面点A，并作“”字记号。转动照准部180”，若对中器刻划圈的中心偏离“”字中心，则须校正。校正方法：找出“”字中心与刻划圈中心的中点P，调节转向棱镜座上的调节螺钉，直至刻划圈中心与P点重合。故此仪器无需校正。4.2 水准仪的检验与校正根据水准测量的原理，水准仪必须

9、能提供一条水平视线，才能正确地测出两点间的高差，从而由已知点高程推求未知点高程。水准仪出厂时各轴线间所具有的几何关系是经过严格检校的，确保仪器能提供一条水平视线，使仪器处于正常状态；但由于仪器在长期使用和运输过程中受到震动等原因，各轴线间之间的关系发生变化，使仪器处于非正常使用状态；因此，为了确保仪器观测数据的准确，我国现行建筑法规规定，仪器首次使用之前以及仪器首次进入施工现场之前必须进行检定，两次检定时间间隔不能超过国家规定的强制检定周期。水准仪的强制检定周期为一年。4.2.1圆水准器的水准轴应与仪器的旋转轴【竖轴】平行的检验与校正图4-3 水准轴平行校正图3所示，设圆水准轴LL不平行于竖轴

10、VV，两者的夹角为，当转动脚螺旋使圆气泡居中时，则圆水准轴LL处于铅垂方向，但竖轴VV倾斜了一个角，如图2(a)所示。当仪器绕竖轴旋转180后，竖轴仍处于倾斜角的位置，水准器中的液体受重力的作用，气泡将恒处于最高处，而圆水准轴转到竖轴的另一侧，但与竖轴VV的夹角不变，这样圆水准轴LL相对于铅垂方向就倾斜了2倍的角度，如图2(b)所示，此时圆气泡偏离圆心（零点）的弧长所对的圆心角为2，因为仪器竖轴相对于铅垂方向倾斜角，所以此时调节脚螺旋使圆气泡向中心移动偏离值一半的距离时竖轴即处于铅垂位置，如图2(c)所示，然后再拨动圆水准器校正螺丝校正另一半偏离值，使气泡居中，从而使圆水准轴也处于铅垂位置，达

11、到圆水准轴LL平行于竖轴VV的目的，如图2(d)。检验方法：安置水准仪后，先用脚螺旋将圆水准器气泡居中，然后将仪器旋转180，若气泡仍在居中位置，则表明此项条件满足，不必校正。若圆气泡偏离了中心，则表明该几何条件不满足，需要进行校正。根据上述检验原理可知，气泡偏移的长度代表了仪器旋转轴(竖轴)和水准轴的交角的两倍。4.2.2十字丝横丝应与仪器旋转轴【竖轴】垂直的检验与校正设十字丝横丝已与仪器旋转轴垂直，那末必有一个过十字丝横丝的平面与仪器旋转轴垂直。当仪器旋转轴竖直而旋转时，这个平面将在水平位置且不会发生变化(具有微倾螺旋的水准仪，其视准轴并不一定垂直于仪器旋转轴，但与垂直于仪器旋转轴平面的偏

12、差角却不会太大，因此可以认为视准轴是垂直于仪器旋转轴的)。当仪器旋转轴铅垂时，十字丝横丝应水平，则用横丝的不同部分在水准尺上的读数应该是相同的。如果十字丝横丝与视准轴组成的平面垂直于仪器旋转轴，则条件得到满足；反之，若此平面不垂直于仪器旋转轴，那末条件就不满足，需要校正。当此项误差不明显时，一般可不进行校正，因为施测时总是利用横丝的中央部分读数。检验方法：安置整平仪器后，先用十字丝横丝的一端瞄准一个点A，如下图(a)所示，然后固定制动螺旋，用水平微动螺旋缓慢地转动望远镜，观察A点在视场中的移动轨迹。如果A点始终不离开横丝，则说明十字丝的横丝垂直于仪器旋转轴，不需要校正；否则需要校正，如(b)所

13、示，说明横丝没有和仪器旋转轴垂直，而是这条虚线的位置与仪器旋转轴垂直。图4-4 十字丝垂直校正4.2.3望远镜视准轴与水准管的水准轴平行的检验与校正随着水准尺离开水准仪愈远，由此引起的读数误差也愈大。当水准仪至水准尺的前后视距相等时，即使存在i角误差，因在两根水准尺上读数的偏差x相等，则所求高差不受影响。前后视距的差距增大，则i角误差对高差的影响也会随之增大。基于这种分析，提出如下检验方法：图4-5视准轴平行校正在相对平坦的场地上，选择相距约6080m的A、B两点，并打下木桩(或安放尺垫），并在A、B两点中间处选择一点E，且使DA=DB。将水准仪安置于E点处，由于距离相等，视准轴与水准轴不平行

14、所产生的高差误差可消除，故hAB不受视准轴误差的影响。用两次仪器高法测定A、B两点高差hAB，若两次测得高差之差不超过3mm，则取平均值作为最后结果。将水准仪设置在靠近B点约距3m处F点(A、B两点内、外侧均可），精平仪器后，瞄准B点水准尺，读数为b2；再瞄准A点水准尺，读数为a2，则A、B间高差hAB为：hAB=a2-b2。若hAB=hAB，则表明水准管轴平行于视准轴，几何条件满足。若hABhAB，则按下述公式计算i角秒值：根据国家现行工程测量规范，水准仪i角绝对值：DS1型不应超过15、DS3型不应超过20，否则需要进行校正。表4-2水准仪i角的检验立尺点水准尺读数高差平均高差是否要校正仪

15、器在A、B点中间位置A14288688否B1342变更仪器高后A132589B1256仪器在离B点较近的位置A14888788B1401变更仪器高后A154789B1458五、矿井基本控制测量5.1测量规范与要求本次实习要求每组按井下15级基本控制导线的施测规格完成一条复测支导线的测量任务，各小组在老师指定的巷道内进行测量，每位同学测三个及以上测站。目的是使学生掌握井下基本控制导线钻凿测量和测量数据处理的全过程。沿导线前进方向测量左角，导线水平角的观测用DJ6经纬仪进行，采用点下垂球对中，对中次数和测回数。表5-1井下水平角观测要求表5-2水平角观测限差要求导线用钢尺悬空水平丈量，施加标准拉力

16、，每段从不同起点读数三次，长度有效期应小于3mm，取三次的平均值作为丈量结果。导线连长必须往返测量，测量结果加入各种改正数的水平边长互差不得大于边长的1/6000，当边长小于15m或在15以上的斜巷中量边时，上述互差可放宽到1/4000。所测导线若自成闭合时，可单程测量一次，若是支导线，必须进行复测。进行水准测量时仪器放两测点中间，前后视放水准尺，(倒立)照明。使用粗平-瞄准-精平-读数的次序来读数，两次仪器高,仪器高之差大于10cm,两次仪器高高差互差不大于5mm。井下每组水准点间高并应采用往返测量的方法确定，往返测量调养的较差不大于（R为水准点间的路线长度，以km为单位）时，取往返测量的平

17、均值（或按测站数进行分配）作为测量成果。三角高程测量的倾角观测一般可采用一个测回，其精度要求见下表。仪器高和觇标高在开始前和结束后各量一次(以减小垂球线荷重后的渐变影响)，两次丈量的互差不得大于4mm，取其平均值作为测量结果。丈量仪器高时，可使望远镜竖直，量出测点至镜上中心间的距离。表5-3观测垂直角的精度要求三角高程测量要往返进行。相邻两点往返测量的高差互差不应大于(10+0.3l)mm( 为导线水平边长，m)；三角高程导线高差闭合差不应大于100Lmm(L为导线长,km)当高差的互差符合要求后，应取往返测高差的平均值作为一次测量结果。闭合和附合高程路线的闭合差，可按边长成正比分配。复测支线

18、终点的高程，应取两次测量的平均值。5.2测量方法与步骤5.2.1导线平面测量（1）踏勘选点测量之前到实地进行踏勘，选择合适的近井点，找到两个已知点作为井上的已知方向，然后向井口布设导线，要考虑两点的通视性；在井下部分设了三个连续的固定点，作为井下的起始点，把地面的坐标传到井下设置的永久点；然后在井下布设一条闭合导线。（2）外业测量1）对中井上采用采用点上对中，井下采用点下垂球对中。最重要也最麻烦就是点下对中了，要求很高。2）测角导线的测量沿导线前进方向测量左角和垂直角，导线水平角的观测用J6经纬仪进行，采用正镜好倒镜进行测量。具体步骤如下：设欲测角度ACB，则在测站C上安置经纬仪后将度盘对在0

19、附近1 正镜瞄准后视点A,读取水平度盘读数a1,十字丝中丝瞄准垂球上标志,竖盘指标水准管气泡居中后读取竖盘读数LA。正镜顺时针旋转瞄准前视B,读取b1和LB倒镜后逆时针旋转照准部，瞄准B,读取b2和RB逆时针旋转照准部，瞄准A,读取a2和RA计算一测回水平角，同时可测垂直角。3）距离测量井下用钢尺量边时所采用的工具包括有钢尺、拉力计（弹簧秤）和温度计等。钢尺长度宜采用30m或50m的，最好整尺全长均有毫米刻划。水平巷道中要丈量水平距离方法：利用经纬仪的水平视线瞄准在前后视点所挂垂球线上，用大头针在绳上标出十字丝交点，然后用钢尺丈量仪器镜上中心与大头针之间的距离，丈量时钢尺末端的整厘米对准经纬仪

20、镜上中心，另一端加钢尺检定时的标准拉力P0两端同时读数，每条边读数三次，每读一次后移钢尺23cm同时测记温度。倾斜巷道中丈量倾斜距离：方法：丈量方法一水平巷道丈量基本相同。在测水平角时候同时测量倾角。量边长大于尺长时，先分段丈量，为此应进行定线。图5-1悬空丈量边长（3）内业距离改正用钢尺量得的边长，还要视具体情况加入比长、温度、拉力、垂曲及倾斜等项改正。1）比长改正它是由钢尺比长检定而求得的,比长方法将在本节后面专门介绍.若对钢尺的整尺长作了比长检定,求得其在标准拉力p0和标准温度t0时的真实长度为LM,而尺面的名义长度为LM(通常LM为50m或30m)，则整钢尺长的比长改正数为：若用此钢尺

21、区丈量某一边长L，则此边长L的比长改正数为：2）温度改正所量边长L的温度改正数为：式中钢的线膨胀系数，即温度变化1时，1m长度钢尺的变化量；钢尺比长时的标准温度；t 丈量边长L时的钢尺温度3）拉力改正井下量边时，应以拉立计对钢尺施加在比长时的标准拉力，所以你不必介入拉力改正。若所加拉力p不等于时，则需加入拉力改正：式中E钢尺的弹性系数， F钢尺的横断面积，以为单位。4）垂曲改正钢尺悬空丈量边长时，尺身受自重而下垂呈悬链状而非一直线，使所测的边长大于实际边长，因此要加入垂曲改正，其符号永远为负。垂曲改正的计算公式为：式中整钢尺长；L所量的边长；f整钢尺长；的松垂距，其理论计算公式为：式中q每米钢

22、尺的重量；p-拉力。松垂距f也可以通过实测求得。5）斜距化平距如果所量边长是倾斜边长L，则在加深入上述三项改正数之后，还应将其化算成平距l以便于计算平面坐标。所采用的计算公式为：式中测倾斜边长的倾角。5.2.2水准高程测量（1）选点水准点一般选在巷道的顶板、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。设在巷道顶、底板的水准点构造与永久导线点相同。井下所有高程点应统一编号，并将编号明显地标记在点的附近。（2）测量步骤仪器放两测点中间，前后视放水准尺，(倒立)照明。测量流程：粗平-瞄准-精平-读数图5-3井下水准测量示意图5.2.3三角高程测量井下三

23、角高程测量是与经纬仪导线测量同时进行的。施测方法如下图所示。安置经纬仪于A点，对中整平。在B点悬挂垂球。用望远镜瞄准垂球线上的标志b点，测出倾角，用钢尺丈量仪器中心到b点的距离，量取仪器高i及觇标高v。由图2-4可以看出，B对A点的高差可按下式计算： 式中：实测斜长，基本控制导线应是经三项改正后的斜长；垂直角，仰角为正，俯角为负；i 仪器高，由测点量至仪器中心的高度；v觇标高，由测点量至照准目标点的高度当测点在顶板时，i和v为负值，在底板时为正值。图5-2三角高程测量5.2.4陀螺经纬仪定向（1）逆转点法陀螺定向采用逆转点法观测时，陀螺经纬仪在一个测站的操作程序如下:1)严格整置经纬仪，架上陀

24、螺仪，以一个测回测定待定或已知测线的方向值，然后将仪器大致对正北方。2)锁紧摆动系统，启动陀螺马达，待达到额定转速后，下放陀螺灵敏部，进行粗略定向。制动陀螺并托起锁紧，将望远镜视准轴转到近似北方位置，固定照准部。把水平微动螺旋调整到行程范围的中间位置。3)打开陀螺照明，下放陀螺灵敏部，进行测前悬带零位观测，同时用秒表记录自摆周期T3。零位观测完毕，托起并锁紧灵敏部。4)启动陀螺马达，达到额定转速后，缓慢地下放灵敏部到半脱离位置，稍停数秒钟，再全部下放。如果光标像移动过快，再使用半脱离阻尼限幅，使摆幅大约在13范围为宜。用水平微动螺旋微动照准部，让光标像与分划板零刻划线随时重合，即跟踪。跟踪要做

25、到平稳和连续，切忌跟踪不及时，例如时而落后于灵敏部的摆动，时而又很快赶上或超前很多，这些情况都会影响结果的精度。在摆动到达逆转点时，连续读取5个逆转点读数u1、u2u5。然后锁紧灵敏部，制动陀螺马达。跟踪时，还需用秒表测定跟踪摆动周期T1。摆动平衡位置在水平度盘上的平均读数NT称为陀螺北方向值，用下式计算：5)测后零位观测，方法同测前零位观测6)以一测回测定待定或已知测线的方向值测前测后两次观测结果的互差对J2和J6级经纬仪分别不得超过10和25。取测前测后两测回的平均值作为测线方向值。5.2.5观测数据及处理1）测前零位观测左方中值右方备注-8.30T=38（-8.25）0.088.41-8

26、.202）逆转点读数逆转点观测左方中值右方10524（10757）11958227551103011952（23022）（11303）119472305011536均值11952周期150s3）测后零位观测左方中值右方备注+7.30T=38-7.45-0.085(+7.28)+7.265.3 矿井联系测量成果5.3.1平面联系测量（1）方案设计如下图所示，C15、I7为已知平面控制点，L1、L2、L3和Y1号点为支导线点，在巷道顶上，需挂垂球插针测量。其中Y1号点为井下控制测量的起点Y1-L3为定向边。图5-2 井下平面联系测量（2）平面联系测量内业成果表5-4 支导线联系测量计算表5.3.2

27、高程联系测量和井下高程控制测量如下图所示，B9为已知高程控制点，对井上井下采用闭合水准平差如下图所示：第一次水准测量：表5-5 第一次水准测量计算表第二次水准测量：表5-6 第一次水准测量计算表5.4 井下控制测量成果5.4.1井下平面控制测量（1）方案设计如下图所示，Y1号点为闭合导线起始点，Y1-L3为定向边，闭合导线共15个点，其中14个未知点，如下图所示，所有点均在在巷道顶上，需挂垂球插针测量。图5-3 井下平面联系测量（2）平面联系测量内业成果表5-7 闭合导线平差计算结果表5.4.2井下高程控制测量见5.3.2节井下高程控制测量部分。六、参观矿区，考察矿区实际生产工作我们测绘10-

28、2班于7月13号-7月16号，去大屯煤电公司进行参观实习工作。7月13号，我们参观矿山控制及报告、工业车场及联系测量，7月14日参观矿山测量的组织及机构报告矿山测量工程及生产矿井的矿山测量。7月15号，我们考察了计算机绘图及矿山内业，7月16日参加矿测工作。在参观过程中，矿山测量的总工程师给我们讲了很多相关的知识，以及今后就业、工作中怎样做。“一个能干好测量工作的人，以后干任何工作都能行”，这是这位测量总工程师告诉我们的。在参观过程中，我们也看到了一些正在工作中的煤炭工人，他们很亲切，也很敬业，事实上，煤矿的环境没我们事先想得那么糟糕和可怕。想一想，比起他们长年累月在矿里矿外工作,我是多么的幸

29、运!我应该更加珍惜今天的学习环境，努力学习，将来不管是否去煤矿工作，都应当感恩和回报社会，感谢所有辛勤的劳动者。 如下是我们参观实习的合照：七、实习体会6.1实习过程中存在的条件问题（1）停车场实习时不能按井下环境操作，随便打开灯火。（2）矿灯还是老式的发黄的灯光，井下照明困难。（3）井下经纬仪老化，测温计等设备不全，（4）陀螺定向缺乏实习仪器，且实验室给我们参观的陀螺都已经损坏或陈旧。6.2实习中测量技术问题及解决方案1）选点井上选点:要选离井口近的点，尽量减少已知点到井口的导线数，以提高精度。尤其是联系测量时，从井口到车库内的点位选择，我们采用架设脚架挂垂球插针的方式，以便可以前后通视。（2）测角前后视点上挂垂球线和插针，作为瞄准的标志。将矿灯置于垂球线的后侧面，使垂球线清晰地呈现在柔和的光亮背景上。（3）井下对中井下对中垂球摇晃厉害，高度不易控制，可以在挂垂球时打个活结，这样可使井下对中的误差大大降低。（4）量距距离测量必须得加拉力，人工不好控制其稳定性，读数有时误差很大。（5）读数井下的环境比较恶劣，光线不是很好，所以需要照明才能读数，在就给测量带来很大的麻烦，只有很好的适应了井下的环境才能很好