陀螺全站儀在礦山測量中的應用

游 晉

1 概述

隨著國民經濟和社會建設的快速發展,在國土資源的合理利用以及礦山信息化和數字化管理中對測繪精度要求越來越高。隨著測繪儀器的不斷更新和改進,陀螺全站儀的出現,數字化測圖以其測圖精度高、數據采集快,產品的使用與維護方便、快捷、直觀、利用率高,廣泛用于測繪生產和礦山企事業等部門,并為廣大用戶所接受。由于數字化測圖技術便于圖件的更新,并可作為GIS的信息源,所以陀螺全站儀的出現代替了陀螺經緯儀量距的不足,能夠更好的及時準確地提供各類基礎數據更新GIS的數據庫,保證地理信息的可靠性和現勢性,為GIS的輔助決策和空間分析發揮作用,促進了測繪行業的自動化、現代化、智能化,為礦山信息化和數字化管理產生積極的影響。

為了能夠更好更準確對企業進行管理和維護煤礦企業的正常生產,王村煤礦組織一次測量。

2 地貌及構造

王村煤礦地處黃土高原東緣,屬山西北部山地。境內地貌以山地為主。從整體看,西高東低,最高點海拔為873.6 m,最低點海拔僅為782 m。區內中川水系呈樹枝狀分布,切割較淺,河谷開闊,坡降在8%～10%間,屬黃河水系;屬暖溫半干旱大陸性季風氣候,四季分明,春季干旱多風,夏季炎熱多雨,秋季涼爽少雨,冬季寒冷少雪,降水集中在7月～9月,占全年降水量的60%以上。

王村煤礦基本構造形態為一走向北北東、傾向北東的單斜構造。在此基礎上發育了一系列近南北—南南東向的寬緩褶曲帶,在山地構造層波狀起伏,構造層傾角一般不超過10°,個別地段受構造影響巖層傾角變大,斷層較多,無巖漿活動。主要是由地表及三維地震勘探產生,隧道掘進中未見。該礦地表地層主要為二疊系下統山西組)、石系上統太原組(),平均總厚度136.02 m,頂板一般為粉砂巖,局部見泥巖,頂為泥質灰巖。底板多為泥巖或粉砂巖,局部為中粒、細粒砂巖,9號,10號合并地段底板為石灰巖。

3 測量的組織措施

本次礦山測量分兩組:第一組負責組織聯系測量工作及導線的施測;第二組負責定期檢查測量原始記錄及計算資料;負責對該調查測量成果進行精度分析,編寫技術總結。

4 測量

4.1 控制測量

本次采用單頻GPS接收機 4臺(套)觀測兩個時段,對測區預先埋設的E級GPS控制點進行了以邊連式為主,點邊混連式為輔的布網方式布網,聯測于預先踏勘好的國家等級三角點。在GPS數據采集時使用4臺(套)同步觀測。內業將GPS接收機的觀測數據下傳至計算機,并使用GPS數據處理軟件對基線進行解算處理,從而獲得控制網的成果。

4.2 聯系測量

通過在井筒中懸掛的一根鋼絲形成的豎直面將井上的點位傳遞到井下。待鋼絲完全穩定后井上、下同時進行觀測2測回～3測回,取其平均值作為有效觀測值。再用陀螺全站儀進行定向測量,確定井下導線起始點的坐標與起始邊的方位角。最后采用鋼絲法導入高程。

4.3 導線測量

井下巷道測量是在聯系測量中對已確定井下導線起始點的坐標與起始邊的方位角,采用陀螺全站儀在起始邊一點上設站,另一點為后視運用三架法進行導線測量,水平角觀測1測回,距離觀測2測回,高程測量采用三角高程導線測量法直返覘觀測偽高差,測量時用鋼尺丈量了導線點至巷道頂、底板及左、右幫的距離,求取其斷面和采出量。對于精度要求高的導線邊加測陀螺邊,一則為提高精度,二則為進行檢查,這樣能夠及時發現問題,隨時進行檢查,以確保導線質量和精度。在定向測量中主要采用陀螺全站儀的跟蹤逆轉點法進行定向測量。

本次對王村煤礦礦井定向采用逆轉點法測定井下未知邊方位角的全過程:

1)在地面已知邊上采用2個～3個測回測定儀器常數Δ前。

測定 TGPS1-GPS2的方法是:

a.在GPS1點安置陀螺經緯儀,嚴格整平對中,并以兩個鏡位觀測測線方向GPS1-GPS2的方向值——測前方向值 M1。

b.將經緯儀的視準軸大致對準北方向(對于逆轉點法要求偏離陀螺子午方向不大于60′)。

c.測量懸掛帶零拉值——測前零位,同時用秒表測定陀螺擺動周期。

測定零位的方法是:下放陀螺靈敏部,從讀數目鏡中觀測靈敏部的擺動,在分劃板上續讀三個逆轉點讀為:A1,A2,A3,并計算零位

d.用逆轉點法精確測定陀螺北方向值N。啟動陀螺馬達,緩慢下放靈敏部,使擺幅在1°～3°范圍內。

e.進行測后零位觀測,方法同測前零位觀測。

f.再以兩個鏡位測定GPS1-GPS2邊的方向值——測后方向值M2。

2)地井下定向邊上采用2測回測定陀螺方位角 TGPS1-GPS2陀。

3)返回地面后,及時在已知邊GPS1-GPS2上測定儀器常數 Δ。

4)計算井下未知邊的坐標方位角αGPS1-GPS2。

其中,γα為α點的子午線收斂角。

5 結語

通過應用陀螺全站儀對王村煤礦井下導線的測量,發現陀螺全站儀不僅能夠準確地測算出兩條邊的夾角和各邊距離,而且還能夠測定其每條邊的準確方位。這樣既省時省力還經濟實惠,是以前電子經緯儀、普通全站儀及陀螺經緯儀單獨無法完成的,而今一臺普通的陀螺全站儀就完成了。對本次測量工作的技術情況和人員組織、時間的安排作綜合評述,均已繪出全部測量資料的明細表及時間,并提出類似測量工作的意見和建議,為以后工作積累了經驗,為測量工作能夠更好更廣泛地服務于礦山企業發揮重要作用,為礦山企業信息化和數字化提供準確可靠的信息源。

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