DiNi03水準儀在礦區鐵路沉降觀測中的應用

摘要：東龐礦2904上工作面為鐵路下開采，為了保證鐵路在開采期間的安全運行，需要對鐵路進行沉降觀測。由于在2904上工作面開采期間鐵路下沉量大，下沉速度快，為了保證對鐵路的密集觀測，選用了精度高、速度快的DiNi03電子水準儀。通過DiNi03水準儀的應用，大大提高了對鐵路沉降觀測的工作效率，尤其是對測量觀測數據處理，顯著縮短了數據計算時間，提高了測量數據計算的準確性。

關鍵詞：鐵路下采煤 沉降觀測 DiNi03水準儀 應用

礦區鐵路下壓煤是普遍存在的現象，在保證鐵路安全運營的情況下，合理開采鐵路下煤炭資源，是提高資源回收率、延長礦井服務年限的重要措施，對煤炭企業長遠發展具有重要意義。鐵路下采煤與一般建筑物下采煤不同，鐵路下采煤必須要保證列車的安全運行，需要采取對鐵路進行維修、降低列車運行速度等技術措施來實現列車安全運行。在受采煤影響的鐵路旁設置地表移動觀測站，對鐵路受采煤影響而產生的下沉及變形情況進行監測，為鐵路維修提供各種下沉變形數據也是一項必要的技術措施。東龐礦礦區鐵路由位于井田中部的工業廣場起，向東南方向與京廣鐵路并軌，鐵路從礦區東部穿過，壓煤量為1600多萬噸。為了解放鐵路下壓滯資源，至今已開采了四個工作面，開采出煤炭約130多萬噸，通過對鐵路沉降監測、鐵路維護等措施保證了鐵路在受采動影響期間的安全運營活動。

最近開采的2904上工作面受地質條件影響，布置在鐵路的正下方（見下附圖），鐵路受采動影響大，最大日下沉量達38mm，受影響長度1100m，根據觀測站設置要求，在一端設置了3個控制點，間隔50m，設置觀測點58個，點間距20m。在鐵路下沉移動初始期及衰退期每旬觀測一次，活躍期每三天觀測一次。

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附圖：2904上工作面與鐵路觀測站關系示意圖

1 水準儀的選擇

在前三個工作面開采過程中，對鐵路沉降的觀測采用的是光學水準儀Ni007，由于鐵路下沉速度較慢，日最大下沉速度約10mm，觀測密度不大，最密時每周觀測一次。觀測時采用雙面水準尺，同一水平視線分別在水準尺的紅、黑兩面進行讀數。由于鐵路受2904上工作面開采影響大，觀測密度要求高，為此本次觀測選用了具有數據自動處理功能的電子水準儀DiNi03。

電子水準儀DiNi03是以自動安平水準儀為基礎，在望遠鏡光路中增加了分光鏡和探測器（CCD），并采用條碼標尺和圖象處理電子系統構成的光機電測一體化的高科技產品。具有讀數客觀、精度高、速度快、效率高等優點，每公里往返測量中誤差為0.3mm。

2 電子水準儀DiNi03的配置

使用儀器前需要對儀器參數進行配置，共有五項內容需要配置，主要用來配置大氣折光、時間日期、水準測量參數、儀器補償值的檢測、儀器自身參數及記錄參數。

2.1 輸入設置，大氣折光和加常數使用默認值，日期和時間可按正確值逗號分隔手工輸入。

2.2 限差/測試設置，按四等水準測量要求，最大視距為100m，最小最大視線高分別為0.3m和2.8m。

一個測站限差對數字水準儀而言為前后尺分別讀兩次讀數所測的高差較差，也即我們常規水準測量的基輔尺所測的高差較差，對四等為5mm；單站前后視距差和水準線路的前后視距累計差也可按國標輸入，四等為3m和

10m。

2.3 校正設置，校正用來查看儀器進行自動補償的數值大小，同時也可測出儀器新的補償值，DiNi03有15′的自動補償功能，補償精度可以達到0.2″。不需要去改正，儀器內部會自動改正測量數據。

2.4 儀器設置，儀器設置用來設置一些基本參數，高程單位、輸入單位均設置為m，顯示設置為0.0001m，其它項可根據需要設置。

2.5 記錄設置，在“記錄”選擇框中一定要打勾，否則數據無法存儲。數據記錄格式有兩種格式可選，RMC格式和RM格式。RMC數據格式為外業觀測值和計算值的綜合數據格式，RM數據格式為測量原始數據格式，一般不用RM數據格式，在“數據記錄”下拉框中選擇RMC。記錄時可以選擇附加時間還是溫度，一般選時間，其它項可根據需要設置。觀測點號的設置根據實際情況輸入，起始點一定要輸入，其余點號是否按固定步長設置，如果是在“點號自動增加”框中輸入步長，否則在測量中按實際點號輸入即可。

3 沉降觀測及數據處理

3.1 項目管理。在初次觀測時，整平儀器，在主菜單下選擇“文件”，打開“項目管理”菜單，選擇“新建項目”后輸入項目名稱。后續觀測按上述操作，打開“選擇項目”，選擇初次建立的項目。

3.2 測量模式。鐵路觀測站是沿鐵路布設的線狀觀測站，觀測時選用線路測量。在設置好項目后，回到主菜單，在“測量”菜單下選擇“水準線路”，在線路名輸入框中

命名，測量模式選擇“BBFF”，隨后輸入起始點名稱及高程。

3.3 線路測量。完成上述操作后，即可按光學水準儀常規測量程序操作，不同之處是不用設專人進行記錄，在照準條碼尺且調好焦距成像清晰后，按下測量鍵后即可。如果測量過程中出現差錯，如不小心踢了腳架，則可以重測，將光標移至“重測”即可。

3.4 數據處理。DiNi03水準儀內業處理較為簡單，可以利用自帶平差程序進行平差，利用傳輸軟件后將項目文件傳輸到指定的文件夾中保存觀測成果。

線路平差必須是閉合水準路線或附合水準路線，如果需要平差在DiNi03水準儀主菜單下選擇“計算”子菜單，再選擇“線路平差”菜單即可完成測量平差。注意平差后的數據會被記錄下來，并將原始數據覆蓋，不能恢復。如需要保留原始數據，要在進行線路平差前將原始數據傳輸到計算機中保存。

本次對鐵路沉降觀測，由于觀測點是出于動態變化的（起始點除外），原始觀測成果即可滿足鐵路維護的需要，因此未對觀測數據進行平差處理。

4 DiNi03水準儀應用的體會

4.1 通過DiNi03水準儀在鐵路沉降觀測中的應用，大大提高了測量工作效率，尤其是對測量數據處理，顯著縮短了數據計算時間，提高了測量數據計算的準確性。

4.2 水準尺的尺面必須清潔，尺表面不能被損壞，否則不能讀出數據。

4.3 要注意選擇合適測量環境。霧霾或強光天氣，

儀器無法測量；大風天氣，影響水準尺的穩定性及測量精度。

4.4 測量工作人員之間的配合也十分重要，責任心要求較高，在測量過程中始終保持水準尺氣泡居中，點位選擇要準確，要保證測點上干凈無雜物，否則將給測量數據帶入粗差，影響觀測精度。

參考文獻：

[1]靳貴卯，王玉偉.鐵路下采煤的技術研究[J].河北煤炭，2003（5）.

[2]李秋輝.鐵路下采煤的技術措施[J].煤炭技術，2008（6）.

[3]馬春艷，郭敏，鄒友峰.數字水準儀與光學水準儀的測量精度比較[J].測繪科學，2010（1）.

作者簡介：

王士平（1962-），男，河北隆堯人，1982年畢業于礦山測量專業，現就職于冀中能源股份有限公司東龐礦，工程師，從事礦山測量技術管理工作。