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第五章　煤矿测量基础知识与专业技术 第一节　煤矿测量基础知识 一、内容和任务 煤矿测量指煤矿建设时期和生产时期的测量工作。其包括矿区地面控制测量；矿区地形图测绘；近井点、十字基桩的建立及井口标定；矿井联系测量；井下控制测量；设备安装测量；井上、下施工测量；地表及岩层移动的观测研究等内容。 其主要任务是： ①建立矿区地面和井下测量控制系统，为煤矿各项测量工作提供起算数据；②依据设计文件，进行采掘、土建、管线和机电安装等工程测量工作，并在煤矿基本建设和生产各个阶段，对采掘工程是否按设计施工进行检查和监督；③利用测绘资料，解决煤矿生产、建设和改造中提出的各种测绘问题，并为煤矿灾害的预防、救护提供有关的测绘资料；④测绘各种煤矿测量图，满足煤矿生产、建设和规划各阶段的需要；⑤定期进行矿井“三量”的统计分析；正确反映煤矿采掘关系现状。按《生产矿井储量管理规程》的要求，对煤矿各级储量动态及损失量进行统计和管理工作，对煤炭资源的合理开采进行业务监督；⑥建立地表、岩层和建（构）筑物变形观测站，开展矿区地表与岩层移动规律、采矿或非采矿沉陷综合治理以及环境保护工作的研究；⑦根据矿区地表与移动变形参数，设计和修改各类保护煤柱。参与“三下”采煤和塌陷区综合治理以及土地征用和村庄搬迁的方案设计和实施；⑧进行矿区范围的地籍测量；⑨参与本矿区（矿）月度、季度、年度生产长远计划和长远发展规划的编制工作。 因此煤矿测量工人的基本任务为： (1)参与建立矿区地面和井下各种控制网；测绘矿区各种地形图及工业广场平面图等工作。(2)参与井下各种设计工程的标定工作，并测量绘制各种测量图纸；在矿山各种工程施工中及工程竣工后，按设计规定进行检查、验收测量等工作。(3)对采煤引起的地表及岩层移动建立观测站，并进行观测。(4)及时掌握测绘新技术、新设备（如GPS、全站仪等），并能熟练运用到工作中去。 思考题：煤矿测量的内容有那些？ 二、坐标系统和高程系统 测量工作中常用的球面坐标系是大地坐标系，平面坐标系是高斯-克吕格平面直角坐标系，常用的高程系是正高系。 大地坐标系统是用来表述地面地球点的位置的一种坐标系统，它采用一个接近地球整体形状的椭球作为表示点的位置及其相互关系的数学基础，大地坐标系统的三个坐标是大地经度L，大地纬度B和大地高程H。在大地坐标系统中的一点P的大地经度是P点所在的椭球子午面（NK’S）与起始子午面之间的二面角L，由起始子午面起算，向东（E）为正，向西（W）为负；P点的大地纬度是P点的椭球法线（PP’）与椭球赤道面的夹角B，由赤道面起算，由北（N）为正，向南（S）为负；P点的大地高是P点沿椭球法线 图5-1 大地坐标系与空间大地直角坐标系 至椭球面的距离PP’=H。大地方位角的定义是过P点和另一地面点Q点的大地方位角A就是P点的子午面与过P点的法线及Q点的平面所成的角度，由子午面顺时针方向量起。 大地坐标系统由一系列高精度大地控制点的大地坐标来体现，它是以大地原点为起点，覆盖全国的大地网构成国家大地坐标系统框架。目前我国的大地坐标系统有2个： （1）1954年北京坐标系。实际上是前苏联1942年坐标系的延伸，其原点在前苏联的普尔科沃。大地点高程是以1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准，高程异常则是以前苏联1955年大地水准面重新平差结果为依据传算过来的。参考椭球采用克拉索夫斯基椭球元素：长半径a=6378245，扁率ɑ=1/298.3。 （2）1980年国家大地坐标系。椭球短轴平行于地球质心指向JYD1968.0地极原点的方向。起始大地子午面平行于通过JYD1968.0平极和国际时间局（BIH）1968系统平均天文台赤道零点的子午面。国家大地坐标系统的原点建立在陕西泾阳县永乐镇。参考椭球采用第16界国际大地测量协会推荐的椭球元素：长半径a=6378140，ɑ=1/298.257。 平面坐标系统是指确定地面点的平面位置所采用的一种坐标系统。大地坐标系统是建立在椭球面上的，而绘制地图则是在平面上的，因此必须通过地图投影把椭球面上点的大地坐标科学地转换成展绘在平面上的平面坐标。平面坐标用两轴相交成直角的纵、横坐标表示。 中国的国家统一平面坐标系统是采用“高斯－克吕格平面直角坐标系”。它是利用高斯－克吕格投影将不可平展的地球椭球面转换成平面而建立的一种平面直角坐标系。由于椭球面上某一条中央子午线投影在平面上为直线，就将它作为此坐标系的纵轴（X），由赤道向北为正，椭球的赤道投影在平面上也为直线，它与中央子午线正交，就将它作为横轴（Y），由中央子午线向东为正。两坐标轴的交点为坐标原点（O）。 为了限制远距离中央子午线的地区投影变形过大，采用了按子午线分带方法各自进行投