康皎成：芦北矿两井贯通测量方案设计与精度估算
MHK平??1M2H上+M2H0风+M2H0主+M2H三=0.063m 2⑤贯通在高程上的误差预计。即
MHK预=2MHK平=?2?0.063=?0.126m
（4）高程测量的误差主要来源于三角高程测量误差和高程导入所造成的，三角高程测量误差主要靠细心，比如用望远镜瞄准时要瞄准中心,水准管的气泡要居中,在巷道中测量时镜站的照明要好。而高程导入误差的主要来源有：
①气流对垂球线和垂球线的作用 ②滴水对垂球线的影响 ③钢尺的弹性作用
④垂球线的摆动面和标尺面不平行 ⑤垂球线的附生摆动
3.3减小误差措施
为了减小误差，我们采取了以下措施：
（1）尽量增大两垂球线间的距离，并选择合理的垂球线位置。例如使两垂球线连线方向尽量与气流方向一致。这样尽管沿气流方向的垂球线倾斜可能较大，但是最危险的方向（即垂直于两垂球线连线方向）上的倾斜却不大，因而可以减少投向误差。 （2）适当加大垂球重量，这样可以减小晃动
（3）摆动观测时，垂球线摆动的方向应尽量与标尺平行，并适当增大摆幅，但不宜超过100mm
根据相关规程，要求贯通在水平方向上的误差小于0.5m，在高程方向上的误差小于0.2m，所以第一套预计方案满足要求，但是精度较差.
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4 第二贯通方案
4.1 贯通测量方法
4.1.1 平面控制测量方案：
（1）施测方法：采用GPS进行平面控制。下面我们就介绍一下用GPS机型控制的特点：GPS测量的特点是对点间的边长没有限制，也不要求两点间通视，而且点位精度均匀。它与常规方法相比，具有很大的优越性和灵活性，适合各种地下工程的地面控制测量，尤其适合山岭地区大型隧道和跨河，跨海隧道的地面控制测量[2]。 （2）网点应满足一定的精度要求
合理地确定施测精度标准，既能保证当前工程的需要，又留有适当的余地，同时考虑今后其他工程的可能需要，以便节省人力、物力，提案高工作效益，加快施测进度。
（3）遵循统一的测量规范、按等级标准设计和作业
GPS测量定位速度快、相对定位精度高、工作时间短、效益好，是现代的测量方法，必须遵循统一的测量规范，按等级标准设计和作业。国家质量技术监督局发布的《全球定位系统（GPS）测量规范》中，GPS按其精度划分为六个等级，见下表
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表4-1 GPS测量等级划分 Table. 4-1 GPS grade classification
级别
A A A B C D E
固定误差/mm
比例误差系数
?3 ?5 ?8 ?10 ?10 ?10
?0.01 ?0.1 ?1 ?5 ?10 ?20
工程控制网一般属D级或E级，相当于国家三等网和四等网。GPS网布设时，除了联测测区内高级GPS点外，不必按常规测量方式逐级布网，可根据实际需要，采用相应的等级规定一次完成全网的布点和施测。当测区内无高级GPS点时，可与测区内或附近的国家大地控制点连测。 (4)网形设计
GPS网形设计是施测方案的基础，它侧重考虑如何检核GPS数据质量和保证点位精度。为了检核GPS数据质量，GPS网应当构成闭合环状。闭合环有同步环和异步环之分。两台接收机同时观测相同的卫星，所得同步观测资料可以解算出两站之间的一条基线响亮，将不同时段观测的各基线构成的闭合环叫做异步环。3台接收机同时观测相同的卫星，所得的同步观测资料解算出3个基线响亮构成三角形同步环路，其中只有两条是独立的，一般用K台接收机同步观测时，可解算出k(k-1)/2条基线响亮，其中只有k-1条是独立的。同样，由若干条独立基线构成的闭合环也叫异步环。同步环中由各基线向量构成的坐标闭合差之和等于零，否则基线解算结果有粗差。测量中通常用增加多条观测或附加条件的方法，采用最小二乘法进行平差，以提高点位的精度并增加其可靠性。由独立基线构成的闭合环或增加观测的时段数都可产生多余观测。多余观测数的计算是由独立基线数减去待定点数。
设计中总的观测点为m，用k台接收机，在各点做n次观测，则同步观测的次数
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s=mn/k,独立基线向量数b=(k-1)s=(k-1)mn/k.
布设GPS网时应当由异步闭合构成区域性的子环路，然后由若干子环路在构成覆盖整个测区闭合的网环路。每个子环路可以作为施测方案分期观测的依据。每个子环路观测结束后，便可及时评定GPS数据质量。
在GPS网设计时应进行时段设计。时段越长，越有可能选取图形强度较好的星组的观测数据。由于卫星的运动和测站随地球自转运动，卫星相对测站的几何图形在不断变化，星组中卫星更替造成时段的自然分段，每一个时段称为一个子时段。为了使观测能处于最佳时段，在技术设计时，可更具测站的概略坐标及卫星星历作外推预报，计算出观测时一天的图形强度因子，找出间隙区，选择最佳观测时段。
在GPS网设计时，应尽可能多与高级GPS控制点或国家测设的三角点、水准点进行连测，以便提供数据处理的基准值和成果测量的外部检核。
4.1.2 地下控制测量方案
地下控制方案我们选择使用导线网作为井下平面测量控制，地下导线测量的作用是以必要的精度建立地下的控制系统，并依据该控制系统可以放样出隧道（或巷道）的掘 进方向。
与地面导线测量相比，地下工程中的地下导线测量具有以下特点：
1.由于受巷道的限制，其形状通常形成延伸状。地下导线不能一次布设完成，而是随着巷道的开挖而助教向前延伸。
2.导线点有时设于巷道顶板，需采用点下对中。
3.的开挖，先敷设边长较短、精度较低的施工导线，指示巷道的掘进，而后敷设高等级导线对低等级导线进行检查校正。 4.地下工作环境较差，对导线测量干扰较大。
（1）施测方法:采用与方案一相同的方法，即智能设立导线或导线网作为井下平面测量控制。所以，井下平面控制测量实际上就是导线测量。
4.1.3 矿井联系测量方案
联系测量：通过平硐、斜井以及立井将地面的平面坐标系统及高程系统传递到地下，使地面与地下建立统一的坐标系统，该项工作称为联系测量。联系测量工作的必要性在与：
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①保证地下工程按照设计图纸正确施工，确保巷道的贯通。
②确定地下工程与地面建筑物、铁路、河湖等之间的相对位置关系，保证采矿工程安全生产，同时及早采取预防措施，使地面建筑物、铁路免遭重大破坏。
立井平面测量的任务是确定地下导线起算边的坐标方位角和地下导线起算点的平面坐标。高程联系测量的任务是评定地下高程基点的高程。其中测定地下导线起算边的坐标方位角是很重要的环节，而且它对导线终点位置的影响是很大的。我们通常将立井平面联系测量简称为立井定向[10]。
方法二与方法一基本相同，但是在方案二中定向我们加测了陀螺边。在井下我们总共加了S1S2、S2S3、S3S4、S3S4四条陀螺边（具体见图纸）
陀螺经纬仪是一种将陀螺仪和经纬仪解和结合在一起的仪器。它利用陀螺仪本身的物力特性及地球自转的影响，实现自动寻找真北方向，从而测定地面和地下工程中任意测站的大地方位角。在地理南北纬度不大于75度的范围内，它可以不受时间和环境等条件限制，实现快速定向。陀螺经纬仪的一次测定作业过程如下：
在地面已知边上测定仪器常数以及待定边上测定陀螺方位角?T需进行多次，而每次的作业过程是相同的。该作业过程称为陀螺方位角的一次测定。其作业步骤如下：
在测站上整平对中陀螺经纬仪，以一个测回测定待定边或已知边的方向值，然后将仪器大致对正北方。
粗略定向（测定近似北方向）。锁紧灵敏部，启动陀螺马达，待达到额定转速后，下放陀螺灵敏部，用粗略定向的方法测定近似北方向。完毕后制动陀螺并托起锁紧，将望远镜视准轴转到近似北方向位置，固定照准部。
测前悬带零位观测。打开陀螺照明，下放陀螺灵敏部，进行侧前悬带零位观测，同时用秒表记录自摆周期T。零位观测完毕，托起并锁紧灵敏部。
精密定向（精密测定陀螺北）。采用有扭观测方法（如逆转点法等）或无扭观测方法（如中天法、时差法、摆幅法等）精密测定已知边或待定边的陀螺方位角。
测后悬带零位观测。
以一个测回测定待定边或已知边的方向值，测前测后2次观测的方向值的互差J2和J6级经纬仪分别不得超过10′和25′。取测前测后观测值的平均值作为测线方向值。
陀螺仪悬带零位观测
当陀螺马达不转动并且灵敏部下放时，陀螺灵敏部受悬挂带和导流丝的扭力作用而产
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