探析礦山測量中全站儀和貫通誤差預計的應用

吳龍健

摘 要：隨著礦山測量難度的增加，全站儀和貫通誤差預計的作用日益突出。簡單介紹了二者的定義，然后結合實例制訂了一套測量方案，最后對二者的實際應用進行了分析。

關鍵詞：礦山測量；全站儀；貫通誤差預計；地面導線

中圖分類號：TD175.5 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）15-0006-02

礦山開采工程應以測量為前提，隨著開采難度的加大，測量變得越來越困難，以往的測量方法和設備難以滿足目前開采的新要求。現代化測量技術使礦山開采有了新的發展，尤其是全站儀和貫通誤差預計理論的應用，減少了測量作業量，大幅提升了測量精確度。貫通誤差預計水平直接關系到礦山生產的安全，全站儀雖然集多種先進技術于一體，但受自身系統和地形、地質條件的影響，難免會出現測量誤差，不利于以后的開采工作，所以，必須要加強該方面的研究，將誤差降至最低。

1 全站儀和貫通誤差預計

1.1 全站儀

作為一種新型測量儀器，全站儀實現了光機電一體化，將激光、機械、微電子、計算機等多種高新技術糅合在一起，具有測距、測高差、測水平角、測垂直角多項功能。在使用時，只需利用一次性安裝儀器，便能夠完成全部測量工作，因此，該儀器在諸多領域都發揮著重要作用。光學經緯儀使用的是光學度盤和人工光學測微讀數的方式；全站儀則采用的是自動化技術，使用的是光電掃描度盤，它能夠自動記錄并顯示讀數，操作更加簡便，而且可降低誤差。

1.2 貫通誤差預計

在工程進行貫通之前，需要預先對測量中的貫通誤差精確估算，以便采取防范措施，減少不必要的損失。貫通誤差主要包括高程誤差和水平誤差，前者多由地面和地下高程測量不精確引起；后者多由地面控制、地下導線測量不精確引起。貫通誤差預計與礦井安全生產密切相關，在大型工程中常利用GPS技術實現對平面的控制，或使用陀螺全站儀對礦井進行定向。

2 實例中的平面和高程控制測量方案

2.1 實例分析

某礦山在開采中因井下溫度過高而加大了開采難度，固有的通風系統難以解決這一問題，為此，需將A，B兩井貫通，以作通風之用。A為北主斜井，B為西回風斜井，原本相互獨立的兩個礦井，貫通后的巷道共長2 524 m，呈半圓拱形，寬度為2.85 m，斜長480 m。另外，有兩個點的高程是已知的，分別為1 640 m、1 608 m。

2.2 平面和高程控制測量方案

該工程選擇的是DTM-532型尼康全站儀，在測量中可將測量數據自動記錄保存。以不被井下風流影響的棱鏡作為觀察目標，在測距和測角方面較為精確，讀錯率、記錯率有所降低，且可直接將數據輸入計算機。按照相關規定，水平方向上的貫通誤差應控制在0.5 m以內，垂直方向則不得超過0.2 m。

2.2.1 井下高程測量方案

按照五等電磁波測距三角高程的標準進行測量，在重要的巷道掘進中，通過全站儀標定腰線。掘進至300～800 m時，依次對永久導線點、永久水準點的高程進行測量。使用此方法不斷向前測設，直至巷道掘進頭外12～18 m。

2.2.2 井下平面測量方案

根據工程要求和現場條件，結合設計圖紙給出的坡度、方向和已知控制點，使用全站儀測設方向和三角高程，基本控制導線采用15〞導線，并在巷道中鋪設30〞導線作為掘向依據。

2.2.3 井下高程導入方案

導入高程指的是將地面坐標系統中的高程經豎井或斜井傳遞到井下高程測量起點，該工程通過斜井導入。先借助全站儀測量兩點間的角度和傾斜長度，然后根據三角原理計算出兩點間的高差，接著測定傾斜巷道中的水準點和永久導線點的高程。在全站儀導線測量時，應開始測量三角高程。工程中采用的絲法測量，測回數應為3.

3 平面和高程貫通測量誤差和方案評價

3.1 高程貫通測量誤差預計

3.1.1 誤差分析

從測量過程中分析了可能產生誤差的原因，例如：①全站儀系統瞄準時的誤差；②外界環境影響，包括空氣透明度較低、測量時全站儀輕微晃動而形成誤差；③井下水準管居中方面的誤差。

3.1.2 誤差參數確定和誤差預計

在貫通中，巷道的垂直角較小，因此需保證儀器測鏡的精確。將測距誤差控制在1 mm以內，垂直角中誤差mar=±2〞，大氣垂直折光中誤差mh=±0.05.由于測量中采用的是電磁波測距三角高程測量方法，因此，mar和mh較為關鍵。該工程為對向觀測，所以無需考慮大氣垂直折光中的誤差，而垂直角觀測的精度也比較高。

地面三角高程，上、下平巷中高程測量誤差引起的K點高程誤差，電磁波測距三角高程測量可按下式進行計算：

mh=±0.025S . （1）

式（1）中，S——地面三角高程和山下平巷高程測量的路線總長度。

K點在高程上的預計誤差為：

摘 要：隨著礦山測量難度的增加，全站儀和貫通誤差預計的作用日益突出。簡單介紹了二者的定義，然后結合實例制訂了一套測量方案，最后對二者的實際應用進行了分析。

關鍵詞：礦山測量；全站儀；貫通誤差預計；地面導線

中圖分類號：TD175.5 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）15-0006-02

礦山開采工程應以測量為前提，隨著開采難度的加大，測量變得越來越困難，以往的測量方法和設備難以滿足目前開采的新要求。現代化測量技術使礦山開采有了新的發展，尤其是全站儀和貫通誤差預計理論的應用，減少了測量作業量，大幅提升了測量精確度。貫通誤差預計水平直接關系到礦山生產的安全，全站儀雖然集多種先進技術于一體，但受自身系統和地形、地質條件的影響，難免會出現測量誤差，不利于以后的開采工作，所以，必須要加強該方面的研究，將誤差降至最低。

1 全站儀和貫通誤差預計

1.1 全站儀

作為一種新型測量儀器，全站儀實現了光機電一體化，將激光、機械、微電子、計算機等多種高新技術糅合在一起，具有測距、測高差、測水平角、測垂直角多項功能。在使用時，只需利用一次性安裝儀器，便能夠完成全部測量工作，因此，該儀器在諸多領域都發揮著重要作用。光學經緯儀使用的是光學度盤和人工光學測微讀數的方式；全站儀則采用的是自動化技術，使用的是光電掃描度盤，它能夠自動記錄并顯示讀數，操作更加簡便，而且可降低誤差。

1.2 貫通誤差預計

在工程進行貫通之前，需要預先對測量中的貫通誤差精確估算，以便采取防范措施，減少不必要的損失。貫通誤差主要包括高程誤差和水平誤差，前者多由地面和地下高程測量不精確引起；后者多由地面控制、地下導線測量不精確引起。貫通誤差預計與礦井安全生產密切相關，在大型工程中常利用GPS技術實現對平面的控制，或使用陀螺全站儀對礦井進行定向。

2 實例中的平面和高程控制測量方案

2.1 實例分析

某礦山在開采中因井下溫度過高而加大了開采難度，固有的通風系統難以解決這一問題，為此，需將A，B兩井貫通，以作通風之用。A為北主斜井，B為西回風斜井，原本相互獨立的兩個礦井，貫通后的巷道共長2 524 m，呈半圓拱形，寬度為2.85 m，斜長480 m。另外，有兩個點的高程是已知的，分別為1 640 m、1 608 m。

2.2 平面和高程控制測量方案

該工程選擇的是DTM-532型尼康全站儀，在測量中可將測量數據自動記錄保存。以不被井下風流影響的棱鏡作為觀察目標，在測距和測角方面較為精確，讀錯率、記錯率有所降低，且可直接將數據輸入計算機。按照相關規定，水平方向上的貫通誤差應控制在0.5 m以內，垂直方向則不得超過0.2 m。

2.2.1 井下高程測量方案

按照五等電磁波測距三角高程的標準進行測量，在重要的巷道掘進中，通過全站儀標定腰線。掘進至300～800 m時，依次對永久導線點、永久水準點的高程進行測量。使用此方法不斷向前測設，直至巷道掘進頭外12～18 m。

2.2.2 井下平面測量方案

根據工程要求和現場條件，結合設計圖紙給出的坡度、方向和已知控制點，使用全站儀測設方向和三角高程，基本控制導線采用15〞導線，并在巷道中鋪設30〞導線作為掘向依據。

2.2.3 井下高程導入方案

導入高程指的是將地面坐標系統中的高程經豎井或斜井傳遞到井下高程測量起點，該工程通過斜井導入。先借助全站儀測量兩點間的角度和傾斜長度，然后根據三角原理計算出兩點間的高差，接著測定傾斜巷道中的水準點和永久導線點的高程。在全站儀導線測量時，應開始測量三角高程。工程中采用的絲法測量，測回數應為3.

3 平面和高程貫通測量誤差和方案評價

3.1 高程貫通測量誤差預計

3.1.1 誤差分析

從測量過程中分析了可能產生誤差的原因，例如：①全站儀系統瞄準時的誤差；②外界環境影響，包括空氣透明度較低、測量時全站儀輕微晃動而形成誤差；③井下水準管居中方面的誤差。

3.1.2 誤差參數確定和誤差預計

在貫通中，巷道的垂直角較小，因此需保證儀器測鏡的精確。將測距誤差控制在1 mm以內，垂直角中誤差mar=±2〞，大氣垂直折光中誤差mh=±0.05.由于測量中采用的是電磁波測距三角高程測量方法，因此，mar和mh較為關鍵。該工程為對向觀測，所以無需考慮大氣垂直折光中的誤差，而垂直角觀測的精度也比較高。

地面三角高程，上、下平巷中高程測量誤差引起的K點高程誤差，電磁波測距三角高程測量可按下式進行計算：

mh=±0.025S . （1）

式（1）中，S——地面三角高程和山下平巷高程測量的路線總長度。

K點在高程上的預計誤差為：

摘 要：隨著礦山測量難度的增加，全站儀和貫通誤差預計的作用日益突出。簡單介紹了二者的定義，然后結合實例制訂了一套測量方案，最后對二者的實際應用進行了分析。

關鍵詞：礦山測量；全站儀；貫通誤差預計；地面導線

中圖分類號：TD175.5 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）15-0006-02

礦山開采工程應以測量為前提，隨著開采難度的加大，測量變得越來越困難，以往的測量方法和設備難以滿足目前開采的新要求。現代化測量技術使礦山開采有了新的發展，尤其是全站儀和貫通誤差預計理論的應用，減少了測量作業量，大幅提升了測量精確度。貫通誤差預計水平直接關系到礦山生產的安全，全站儀雖然集多種先進技術于一體，但受自身系統和地形、地質條件的影響，難免會出現測量誤差，不利于以后的開采工作，所以，必須要加強該方面的研究，將誤差降至最低。

1 全站儀和貫通誤差預計

1.1 全站儀

作為一種新型測量儀器，全站儀實現了光機電一體化，將激光、機械、微電子、計算機等多種高新技術糅合在一起，具有測距、測高差、測水平角、測垂直角多項功能。在使用時，只需利用一次性安裝儀器，便能夠完成全部測量工作，因此，該儀器在諸多領域都發揮著重要作用。光學經緯儀使用的是光學度盤和人工光學測微讀數的方式；全站儀則采用的是自動化技術，使用的是光電掃描度盤，它能夠自動記錄并顯示讀數，操作更加簡便，而且可降低誤差。

1.2 貫通誤差預計

在工程進行貫通之前，需要預先對測量中的貫通誤差精確估算，以便采取防范措施，減少不必要的損失。貫通誤差主要包括高程誤差和水平誤差，前者多由地面和地下高程測量不精確引起；后者多由地面控制、地下導線測量不精確引起。貫通誤差預計與礦井安全生產密切相關，在大型工程中常利用GPS技術實現對平面的控制，或使用陀螺全站儀對礦井進行定向。

2 實例中的平面和高程控制測量方案

2.1 實例分析

某礦山在開采中因井下溫度過高而加大了開采難度，固有的通風系統難以解決這一問題，為此，需將A，B兩井貫通，以作通風之用。A為北主斜井，B為西回風斜井，原本相互獨立的兩個礦井，貫通后的巷道共長2 524 m，呈半圓拱形，寬度為2.85 m，斜長480 m。另外，有兩個點的高程是已知的，分別為1 640 m、1 608 m。

2.2 平面和高程控制測量方案

該工程選擇的是DTM-532型尼康全站儀，在測量中可將測量數據自動記錄保存。以不被井下風流影響的棱鏡作為觀察目標，在測距和測角方面較為精確，讀錯率、記錯率有所降低，且可直接將數據輸入計算機。按照相關規定，水平方向上的貫通誤差應控制在0.5 m以內，垂直方向則不得超過0.2 m。

2.2.1 井下高程測量方案

按照五等電磁波測距三角高程的標準進行測量，在重要的巷道掘進中，通過全站儀標定腰線。掘進至300～800 m時，依次對永久導線點、永久水準點的高程進行測量。使用此方法不斷向前測設，直至巷道掘進頭外12～18 m。

2.2.2 井下平面測量方案

根據工程要求和現場條件，結合設計圖紙給出的坡度、方向和已知控制點，使用全站儀測設方向和三角高程，基本控制導線采用15〞導線，并在巷道中鋪設30〞導線作為掘向依據。

2.2.3 井下高程導入方案

導入高程指的是將地面坐標系統中的高程經豎井或斜井傳遞到井下高程測量起點，該工程通過斜井導入。先借助全站儀測量兩點間的角度和傾斜長度，然后根據三角原理計算出兩點間的高差，接著測定傾斜巷道中的水準點和永久導線點的高程。在全站儀導線測量時，應開始測量三角高程。工程中采用的絲法測量，測回數應為3.

3 平面和高程貫通測量誤差和方案評價

3.1 高程貫通測量誤差預計

3.1.1 誤差分析

從測量過程中分析了可能產生誤差的原因，例如：①全站儀系統瞄準時的誤差；②外界環境影響，包括空氣透明度較低、測量時全站儀輕微晃動而形成誤差；③井下水準管居中方面的誤差。

3.1.2 誤差參數確定和誤差預計

在貫通中，巷道的垂直角較小，因此需保證儀器測鏡的精確。將測距誤差控制在1 mm以內，垂直角中誤差mar=±2〞，大氣垂直折光中誤差mh=±0.05.由于測量中采用的是電磁波測距三角高程測量方法，因此，mar和mh較為關鍵。該工程為對向觀測，所以無需考慮大氣垂直折光中的誤差，而垂直角觀測的精度也比較高。

地面三角高程，上、下平巷中高程測量誤差引起的K點高程誤差，電磁波測距三角高程測量可按下式進行計算：

mh=±0.025S . （1）

式（1）中，S——地面三角高程和山下平巷高程測量的路線總長度。

K點在高程上的預計誤差為：