提高礦山井下全站儀導(dǎo)線測量精度的方法探討

摘 要：測繪技術(shù)的發(fā)展使礦山井下測量工作質(zhì)量得到了極大提高，但由于受井下作業(yè)環(huán)境條件的影響和限制，測量的精確度也受到了嚴重影響。針對如何提高導(dǎo)線測量精度的問題，文章對全站儀在井下導(dǎo)線測量中提高精度的方法和技巧進行探討。

關(guān)鍵詞：礦山井下測量；全站儀；測量精度；方法

引言

全站儀導(dǎo)線測量具有精確度高的特點，然而礦山井下測量往往受環(huán)境的影響，與地面測量有很多不同之處，表現(xiàn)在：

施工環(huán)境差，坑道往往獨頭掘進，通視條件不好，隨著坑道掘進，點位誤差積累越來越大；施工面狹窄，坑道測量一般只能前后通視，控制測量形式單一，大多采用導(dǎo)線測量形式；井下巷道測量精度要求高，在井下平面控制測量及井下巷道貫通測量中，導(dǎo)線測量精度的高低將對確定新老巷道及采空區(qū)之間的關(guān)系、巷道的貫通等產(chǎn)生直接的影響，在礦山的安全生產(chǎn)及搶險救災(zāi)工作中也起著重要的作用。因此，本文對全站儀在井下導(dǎo)線測量中如何提高精度的方法和技巧進行探討。

1 全站儀特點概述

全站儀是集測角量邊為一體，由微處理器控制自動進行測距、測角，自動歸算水平距離、高差和坐標等，還能進行施工放樣，自動記錄數(shù)據(jù)，使用極為方便，它幾乎可以完成各種常規(guī)測量儀器所做的工作。全站儀的工作原理與傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀類似，但它又具備以下特點：

（1）只需一次照準反射棱鏡，就能測得水平角、角豎直角和斜距，算出測點的平面坐標和高程，并記錄下測量和計算的數(shù)據(jù)。

（2）通過全站儀的主機或電子手薄的通訊接口，可實現(xiàn)全站儀與計算機或其他外圍設(shè)備間的數(shù)據(jù)通訊，從而使測量數(shù)據(jù)的獲取、管理和計算機繪圖形成一個完整的自動化測量系統(tǒng)。

（3）利用全站儀能夠處理計算數(shù)據(jù)功能的特點，配合相應(yīng)的應(yīng)用計算軟件可實現(xiàn)導(dǎo)線測量、碎部測量和施工放樣等計算任務(wù)。

（4）全站儀內(nèi)部有雙軸補償系統(tǒng)，可以自動測量儀器豎軸和水平軸的傾斜誤差，并對角度觀測值加以改正。

2 關(guān)于全站儀井下測量誤差分析

2.1 全站儀的儀器誤差

主要由于儀器各幾何關(guān)系不正確和檢校不完善所引起的。這主要包括：

（1）視準軸誤差。這是由于視準軸不垂直于儀器橫軸時產(chǎn)生的誤差。造成盤左盤右兩個位置上大小相等，符號相反。（2）橫軸誤差。這是由于橫軸不垂直于儀器豎軸的誤差。造成盤左盤右兩個位置上大小相等，符號相反。（3）豎軸誤差。這是由于儀器豎軸不鉛垂所產(chǎn)生的誤差。造成豎角越大，誤差越大，而且還和觀測方向與垂直軸傾斜方向所夾的角度有關(guān)。

2.2 全站儀在井下對中誤差

這主要是井下點位與全站儀測站中心不在同一鉛垂線上所產(chǎn)生的儀器對中誤差。其對觀測方向值的影響如圖1所示，設(shè)測站點為 B 點，實際對中的點即儀器中心點為，應(yīng)測水平角ABC，實測水平角。兩者之差即為對中誤差對水平角的影響。

圖1 全站儀在井下對中誤差

？駐？茁=？著1+？著2=ep\"[■+■]

其對觀測方向值的影響規(guī)律是：（1）與其線量對中誤差e成正比。（2）與距離成反比，邊長越短，對水平角的影響越大。

2.3 井下測量時，全站儀對鏡站的瞄準誤差

這主要是使用全站儀瞄準的鏡站的目標位置偏離了實際位置所造成。其對觀測方向值的影響如圖2所示。

？酌\"=■=■？籽\"

其對觀測方向值的影響規(guī)律是：（1）與瞄準高度、目標傾斜角成正比；（2）與邊長成反比。

2.4 測距誤差

主要是從全站儀中心至反射鏡反射點之間的測距引起的誤差。測距誤差包括固定誤差（對中誤差、儀器常數(shù)和測相誤差）、比例誤差（測尺頻率誤差、光速誤差、大氣折射誤差）和周期誤差。

2.5 外界環(huán)境條件

如井下濕度、溫度、礦塵量、照明度等的變化因素，也會給測角量距帶來誤差。但由于井下條件較為穩(wěn)定，不像地面那樣受季節(jié)、天氣的變化影響，在短暫的測角時間內(nèi)可以認為是基本穩(wěn)定的，故不考慮。

3 關(guān)于礦山井下全站儀導(dǎo)線測量的提高精度方法

3.1 一測回中采用盤左盤右進行觀測

由上述分析可知全站儀視準軸誤差、橫軸誤差對觀測方向值的影響為盤左盤右兩個位置上大小相等，符號相反。用盤左盤右觀測同一目標時取其平均值可消除和削弱這兩項誤差帶來的影響。觀測過程中應(yīng)嚴格保持照準部水準器氣泡居中，可消除和削弱豎軸誤差，同時亦可消除豎盤指標差的影響，從而提高井下全站儀導(dǎo)線的精度。

3.2 井下采用三架法進行導(dǎo)線測量

在井下平面控制測量中，一般都要進行7″級導(dǎo)線測量。由上述分析知全站儀在井下對中誤差，對觀測方向值的影響，與其線量對中誤差e成正比。采用全站儀三架法來進行測量導(dǎo)線測量，可減小井下對中誤差。從而提高了井下全站儀導(dǎo)線測量的精度。而且可節(jié)省前視點進行對中整平的時間，加快測量速度。

3.3 適當加大垂球重量，目標盡量瞄垂球線的根部

由上述分析知，全站儀在井下測量由于照準誤差嚴重影響井下測量精度，這主要由于井下測量氣流大，鏡站在點下對中，垂球擺動幅度大。因此測量時可采用適當加大垂球重量，減小晃動，瞄準時盡量瞄垂球線的根部，來提高井下全站儀導(dǎo)線測量的精度。

3.4 邊長測量時，全站儀應(yīng)注意設(shè)置為棱鏡激光模式，在氣象數(shù)據(jù)中輸入井下氣壓和溫度值，要經(jīng)常檢查常數(shù)改正是否與使用的反光鏡匹配。還應(yīng)十分注意鏡面不得有水珠或灰塵玷污。井下坑道中有瓦斯時，應(yīng)采用防爆型全站儀。無論是平巷邊長測量還是斜巷三角高程測量，都進行往返測量，來提高井下全站儀導(dǎo)線測量的精度。

3.5 為限制測角誤差的傳遞，當井下全站儀導(dǎo)線前進一定距離后或短邊巷道測量，使用陀螺全站儀加測短邊陀螺方位角，提高井下全站儀導(dǎo)線測量精度。

3.6 井下導(dǎo)線測量先布設(shè)低級導(dǎo)線指示坑道掘進，后布設(shè)高級導(dǎo)線對低等級導(dǎo)線進行檢查校正。盡量沿坑道中線布設(shè)，邊長盡量接近相等，導(dǎo)線布為雙交叉或閉合形式，這樣提高了點位橫向精度，從而提高了井下全站儀導(dǎo)線測量的精度。

3.7 進行礦山井下全站儀高精度導(dǎo)線測量時，導(dǎo)線邊長加入化算到坑道高程面和投影到高斯投影面的改正。這樣，減小歸化與投影所產(chǎn)生的長度變形，從而提高了井下全站儀導(dǎo)線測量的精度。

4 結(jié)束語

礦山井下全站儀導(dǎo)線測量精度的高低，直接體現(xiàn)了礦山測量工作質(zhì)量的好壞。因此，研究礦山井下全站儀導(dǎo)線測量誤差，提高測量精度，確保礦山測量成果質(zhì)量準確可靠，對保障礦山安全生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。

參考文獻

[1]張國良.礦山測量學[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2001.

[2]孔詳元.控制測量學[M].武漢大學出版社，2006.

[3]杜保義，袁霞.測繪新技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用[J].黃金，2009，21（7）：33-35.