淺談如何提高井下測量精度

權志剛

摘 要：隨著測繪技術的發展，全站儀在礦山井下測量中已廣泛使用。由于煤礦井下工作環境比較惡劣，嚴重影響導線測量精度。根據自身實際工作經驗，現對如何提高井下測量精度的情況進行分析，與大家進行討論交流。

關鍵詞：全站儀；測量精度；誤差

1 概述

隨著時代的發展， 全站儀在礦山測量中得到廣泛應用。全站儀的使用已經代替了傳統測量中使用經緯儀、鋼尺丈量距離進行導線測量。全站儀測距、測角已經達到非常高的測量精度，測角中誤差精度已達到±2″。全站儀是一個集經緯儀、水準儀等功能為一體的高技術測量儀器，能同時測量水平角、豎直角、距離（斜距、平距）、高差等功能于一體的測量工具。因此，全站儀在地面及井下測量中應用都非常廣泛，并且技術已非常成熟。但是，由于井下作業環境比較復雜，影響全站儀測量精度的外部因素較多，如淋水潮濕、能見度低、巷道起伏較大等因素。在井下巷道施工中，遇到很多超過3000m以上的大型貫通工程，對巷道貫通的精度要求比較高。尤其是不沿煤層掘進的聯絡巷、運輸、回風等大巷距離超過3000m的貫通，根據實際工作中對提高測量精度的理解，進一步總結分析全站儀測量時的規律。

2 井下全站儀測量的特點

井下測量受作業環境的影響，不同于地面測量。主要特點有：

2.1 由于井下導線測量受巷道條件的制約，井下導線點隨巷道掘進進行逐步敷設，不像地面測量那樣可以有GPS網、交會法等多種方法。由于巷道通視條件差，行人、車輛來往頻繁干擾大，導線點一般布設在巷道頂板上。測量時需進行點下對中，邊長距離長短不一。布設導線點時，保證在兩點通視的前提下盡可能的使邊長越長，這點提高精度很關鍵。

2.2 全站儀使用方便工作效率高

由于井下測量放線時，一般情況巷道迎頭進行掘進，巷道內粉塵比較大、能見度低，迎頭掘進停了才能進行測量放線。全站儀自帶激光測距裝置，測距時使用全站儀測量可節約很多時間，在井下通視的情況下，全站儀至少可測400m，盡可能減少對巷道掘進時間的影響。

3 井下測量誤差分析及如何提高精度

3.1 儀器誤差

由于井下使用的儀器不完好和校驗不完善引起的，主要有：①視軸誤差，由于視準軸不垂直于橫軸產生的誤差。測角時，可以采用正倒鏡對同一目標觀測讀數，可消除視軸差的影響。②水平軸傾斜誤差，由于水平軸不垂直于豎軸引起的誤差。③豎軸傾斜誤差，由于豎軸整置不正確、照準部旋轉不正確及外部因素影響所引起的誤差。豎軸傾斜誤差不能通過正倒鏡觀測讀數取平均數消除。因此，架設儀器時應將架腿踩實，對儀器進行精確整平。在進行重要大型貫通時，根據要求加入這項改正數。

綜上所述，視軸差與水平軸傾斜誤差對測量的影響可采用正倒鏡觀測的方法消除或減少；豎軸傾斜誤差只能采取加改正數或用整平水準軸的方法消除或者減少影響。

3.2 井下測量儀器對中誤差

井下測量一般使用點下對中，儀器對中誤差是由導線點與儀器中心不在同一個鉛垂線上而產生的誤差。儀器對中誤差對水平角測量影響較大，邊長越短，影響越大。在測量短邊時，進行兩次以上對中獨立測量進行平均，盡可能的減少儀器對中誤差對水平角測量的影響。

3.3 井下測量的瞄準誤差

由于使用全站儀瞄準目標位置偏離了實際位置所產生的誤差。其對測角影響規律是：與儀器照準高度、目標位置傾斜角度成正比；與測量邊長距離成反比。同時，要盡可能的減少測量人員觀測時對測量角度的影響。觀測目標時，儀器十字絲必須清晰，對目標應進行兩次瞄準讀數，對讀數進行比較，如相差較大應再進行瞄準度數。

3.4 外界環境影響

井下環境條件復雜，如井下的濕度、氣壓、溫度、粉塵、照明度等因素，也會給測量帶來誤差。但由于井下環境較為穩定，不像地面天氣環境多變，根據礦井實際氣壓、溫度、濕度等數據對儀器參數進行設置。

3.5 特殊環境下測量不準的情況如何提高測量精度

①兩點之間溫度和氣壓差別大

通過風門進行測量時，由于風門前后溫度和氣壓差別很大，光波傳播速度不一致，氣壓差別大導致氣象改正數計算不準。這樣情況下，應把風門打開5-10min，等溫度和氣壓穩定后再進行測量。

②儀器離底板或設備不能過近

例如在我礦011803工作面機巷貫通點處觀測時，由于巷道起伏大，有一測站距離反射不過來，當時儀器可勉強看到棱鏡，電池電量也充足，就考慮到視線離底板太近，重新架高儀器后，問題得到解決。一般情況下，儀器視線距離巷道頂底板等障礙物應保持在0.5m以上，保證光波能正常折返。

③濕度過大、粉塵較多等能見度低

這種情況下最好不要進行測量工作，此時巷道內光波最容易被反射，造成提前被全站儀接收或距離反射不回來無法測量，在測角時由于視線不好產生折射，使觀測的目標已偏離實際位置，直接造成粗差。這種情況，可以等巷道內粉塵減少、炮煙排除干凈后再進行測量。

④電磁干擾

井下進行測量時，機電設備產生的電場和磁場都會對測量造成影響。實際上井下任何巷道都有電纜、電機等機電設備，平常由于干擾小，常常忽略不計。當儀器架設在變電所、大型電機等設備附近時，測量距離時誤差非常大。這時，盡量關掉電機設備或選擇遠離上述設施的線路進行測量。

⑤風流過大

在風流過大的巷道內測量時，應使用重量較大的錘球，瞄準時盡量瞄準目標垂線的根部。儀器進行對中時，應采取相應的擋風措施，減少錘球晃動，提高導線測量的精度。

4 結束語

測量是礦山的眼睛。測量工作嚴重影響著礦山的安全和生產。只有提高井下測量的精度，確保巷道的準確貫通，才能夠保證礦井安全生產的有序進行，為礦山的安全生產保駕護航。

參考文獻：

[1]張國良.陀螺經緯儀定向[M].徐州：中國礦業大學出版社，1988.

[2]張國良.礦山測量學[M].徐州：中國礦業大學出版社，2008.

[3]李清岳，陳永奇.工程測量學[M].北京：測繪出版社，1995.