全站儀測量在煤礦勘查中的應用

馬珊珊

摘 要：文章針對全站儀測量在煤礦勘查過程中的技術應用問題，從井下測量和地面測量兩個方面詳細探討了其在煤礦勘查工作中的應用。其中，對煤礦勘查工作中全站儀的操作細節以及實際操作規范進行了論述，希望對該項工作有所幫助。

關鍵詞：全站儀；煤礦勘查；工程測量

中圖分類號：TD178 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）14-0041-01

測量工作是煤礦勘查和煤礦生產建設工作中的一項重要的基礎性技術活動，良好的測量數據能夠為煤礦的開采以及生產提供安全指導和作業方向。通常，煤礦的勘查工作包括井下勘查測量以及地面勘查測量兩個方面。傳統的勘查工作采用了經緯儀測角、鋼尺導線測量邊的方式進行。隨著測量技術的發展，全站儀開始用于煤礦的勘查工作中。全站儀，即全站型電子速測儀，是一種集合了電子測角、電子測距、計算以及數據存儲于一體的測量系統。其能夠進行角度測量、距離（斜距、平距，高差）測量、導線測量、三維坐標測量、交匯點測量以及放樣測量等多種功能，能夠很好的實現測量工作中的一體化。在實際應用過程中，將之應用到煤礦的實際勘查工作中，能夠有效的簡化實地測量的工作強度，提高測量工作精度。本文從井下測量和地面測量兩個方面詳細探討了煤礦勘查工作中相關技術細節問題，對全站儀在煤礦勘查測量工作中的應用技術進行了論述。

1 測量前的準備工作

全站儀使用前的準備工作是保證設備正常使用，并確保使用精度達到要求的基本途徑。全站儀在使用之前，必須對數據指標差進行嚴格校驗，尤其是對豎盤的讀數指標差，應該進行嚴格校驗。通常，在較長的使用周期中，一周需要對之進行一次校驗，一旦發現豎角盤左、盤右的讀數指標差出現偏差，則必須對儀器進行校驗。

在使用過程中，要對儀器的設置位置進行控制，對于使用環境中的非原生石板、石塊、公路、膨脹土等場所，一律不能設置勘查站。因為一旦將設備設置在這些地方，人員的走動、風吹等因素都會給豎表造成3 s左右的抖動。因此，在實際使用過程中，對設備的使用環境要嚴格控制。由于人體同樣會給設備造成影響，因此當發現儀器的豎角出現2 s跳動，且一起的三角架設置沒問題時，可以要求周圍人員不要隨意走動，為設備提供良好的作業環境。另外，全站儀對視線也提出了對應的要求，必須滿足《工程測量規范》中的相關要求，測量視線必須≥1.5 m。

2 全站儀在煤礦井下測量的應用技術

井下勘查測量因為受到環境等多個方面的限制，由于照準方向較少，因此在實地勘查測量過程中要對全站儀自帶的固化程序予以靈活運用。

2.1 角度的測量

角度測量工作是煤礦勘查測量工作的基礎性工作，由于測量的精度將對最弱點與最弱邊的誤差造成影響。在角度測量過程中，全站儀開機之后進入到測量模式中，按下角度測量按鍵，開始進行角度測量。將儀器在O點設置好之后，選擇目標A點，并“置零”。然后選擇第二個目標B，此時在顯示屏中將選擇角度AOB的水平角目標B的垂直角。

2.2 距離測量

在傳統的測量過程中，因為受到人為和地形等因素的影響，傳統的井下測量工作中存在的測量誤差較大的問題。而通過使用全站儀能夠顯著的減低誤差，提高測量的精度和測量效率。因為光在大氣中傳播的過程中，其速度將隨著溫度、氣壓等外部環境的變化而發生變化。通常，全站儀將15 ℃、760 mmHg作為設備設置的一個標準值，此時的大氣改正為0 ppm。在開展距離測量工作時，為了消除溫度、氣壓等因素對被測量目標條件產的影響，應該對測量設置進行調整。因為光在大氣的傳播過程中，其速度將隨著大氣溫度、氣壓發生變化，設置過程中需要將溫度值、氣壓值輸入，全站儀將自動對大氣改正值進行計算，同時對測量結果機械牛修正。在完成測量次數、棱鏡常數和測置模式的設置之后就能夠進行距離測量。

2.3 坐標測量

在已知的測點上將測量設備安置好之后，選擇進入到坐標測量模式，并將儀器高、棱鏡高、測站點坐標、后觀點平面坐標和溫度氣壓值等輸入之后，就可以開始坐標測量工作。其中，通過輸入后視點平面坐標能夠獲得后視點方位角，若知道方位角則可以直接輸入該值。在測量過程中，將后視點照準之后，將該照準部轉動，通過照準站點的立棱鏡，按下測量鍵之后就能得到站點的三維坐標。

2.4 定向測量

對于礦井中的工程掘進、巷道貫通作業過程中，定向測量尤為重要。需要在工程建設過程中在巷道的中線、腰線，規格的三個參數中，選擇合適的中線，腰線標定，從而起到對應的貫通作用。與產統的經緯儀相比，全站儀的屏幕讀數能夠減少標定過程中的諸多環節，從而提高定向測量的精度。

2.5 放樣測量

在井下測量過程中，放樣測量的工程量相對較少，但是對于部分重要的工程設備安裝時，需要對各種軸線進行放樣標定，這對測量工作提出了較高的要求。因為全站儀中固化了對應的放樣程序，只需要將各項參數輸入之后就能夠達到放樣測量要求。

3 全站儀地面勘查測量技術

3.1 雨后天晴不宜進行觀測

雨后天晴，尤其是在冬天山區中，因為霧氣較大，存在較大的空氣擾動，不宜開展對應的工程勘查測量工作，而且地熱敷設等將導致視線抖動，不宜開展地面勘查施工。另外，在清晨日出的過程中，測站與前視高差相差較小時，測站至前視方向不宜存在逆光問題，否則不能在望遠鏡中看到被測目標。

3.2 光學對中器應用技術

全站儀以及棱鏡連接器中都有光學對中器，在實際應用過程中可以采用快速建站的方式：對中—調平—再對中—再調平，能夠顯著提高建站速度。在對中器應用過程中，要注意幾個問題：①將全站儀固定在初定水平的腳架上；②完成腳架的初步對中，并使用腳螺旋進行精確對中；③應用腳螺旋精確居中長氣泡；④逐步松開一起與腳架之間的固定螺栓，并輕推儀器基座進行精確對中；⑤反復進行精平、對中操作，完成建站工作。

3.3 視距測回數

按照相關操作規范，在進行視距測量的過程中，要進行四測回操作，且每次測回的讀數四次平均之后，再將三測回的讀數平均處理之后作為視距測量的讀數。但是，在實際的測量過程中，因為全站儀的測距精度相對較高，且在記錄角度測量讀數過程中所耗費的時間較少，所以只需要保證測量過程中視線不受干擾，視距每次的讀數基本都不會改變，一般一個測回就能夠滿足要求。因此，在實際測量過程中可以根據每次測回的讀數情況合理選擇測回次數。

3.4 其他操作技術細節

在全站儀的使用過程中，經常出現儀高、棱鏡高測量精確度不足的問題。根據測量規范的相關要求，棱中心與基座采用游標卡尺測量之后，將之作為固定值進行記錄，測量過程中使用鋼卷尺對基座以下的部分進行測量，兩者數值的和作為鏡高。但是在實際的操作過程中，對儀高（鏡高）進行測量時，通常存在著直接從測樁中心到棱鏡進行測量的為，或者將直線按曲線進行測量，這種方式都是不準確的。其次，按照測量規范中對視線的傾角的要求，全站儀操作過程中必須保證傾角角度<15 ？觷。但是，在實際的操作過程中通常難以達到該標準。在實際操作過程中通常存在著2 ？觷左右的誤差，這對實際的測量精度影響并不大。對于采用全站儀獲得的測量結果，必須通過現場進行計算，并對測量成果進行檢驗。由于整個計算過程相對比較復雜，因此在測量過程中必須采用計算機結合計算軟件對計算結果進行確認。另外，當使用CAD幾何作圖法對各個控制點的坐標進行計算時，需要對平面控制測量中控制點的坐標進行計算，整個計算過程相對較為復雜，通常可以使用CAD幾何作圖法預先得到各邊的長度、轉角，之后再查詢得到端點坐標值。

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