全站儀在井下測量中的應用研究

魯小軍

摘 ?要：在金礦井下測量中，傳統(tǒng)的測量工具主要有經(jīng)緯儀和水準儀等，利用這些測量儀器來進行測量時，有著工作量大，計算復雜等缺點。而全站儀作為一種高科技測量儀器，不但能夠有效提高測量精度，還能夠有效減輕測量人員的工作強度，且大幅度提高了測量工作效率。

關鍵詞：金礦井下;全站儀;測量

一、井下測量的特點

（1）在井下測量工作中，測量對象主要是巷道，而測量任務，基本上都是確定巷道、硐室、回采工作面的平面坐標以及高程，這些數(shù)據(jù)是對金礦礦井進行建設以及金礦生產(chǎn)的前提條件。（2）對井下巷道的測量，其主要方式是導線測量。導線布設形式主要有三種，分別是閉合導線，符合導線和支導線。在對井下巷道的施工測量中，主要使用支導線布設，當巷道打通之后，需要進行聯(lián)測，這時候才會布設閉合導線或者符合導線。（3）金礦井下環(huán)境十分惡劣，特別是在進行巷道測量時，測量環(huán)境黑暗潮濕，視野會受到很多阻礙，而且施工人員以及施工的機車、礦車較多，巷道中還會存在各種管線，因此，這些因素的存在，給測量工作帶來了很大的影響。（4）井下巷道測量中，對測量精度的要求很高，在井下平面控制測量中和井下巷道貫通測量中，在新老巷道和采空區(qū)之間的位置關系的確定方面，以及巷道的貫通方面，都與導線測量精度有著十分密切的關系。（5）金礦井下的導線測量方法有很多種，一般來說，都是采用“后前前后”的測量方式，由于導線點大多都布設在巷道頂板上面，對點號吊掛線繩進行對中測量。

二、全站儀的特點

全站儀，是全站型電子測距儀（Electronic Total Station）的簡稱，全站儀是一種高科技測量儀器，集成光、機、電為一體，能夠?qū)Ω鞣N數(shù)據(jù)進行測量，包括水平角、垂直角、距離和高差等。全站儀能夠利用微處理器來進行測距和測角工作，還能自動測試水平距離、高差和坐標，且能進行施工放樣工作，對數(shù)據(jù)進行自動記錄，能夠簡化測量工作，且擁有絕大部分的施工測量工具的功能。全站儀與傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀相比，原理上有很多類似的地方，但是全站儀具有以下幾個特點：（1）在測量水平角、豎直角和斜距時，只需要進行一次照準反射棱鏡，測量之后可根據(jù)測量的數(shù)據(jù)進行計算，得出平面坐標和高程，而且測量數(shù)據(jù)和計算數(shù)據(jù)均可進行保存。（2）全站儀的主機和電子手簿上有標準的通訊接口，全站儀可通過這些通訊接口與計算機或其他外圍設備進行通訊，從而進行數(shù)據(jù)交互，這也可讓全站儀與計算機設備結(jié)合在一起，形成一套自動測量系統(tǒng)。（3）全站儀內(nèi)置有微處理器，微處理器能夠?qū)y量數(shù)據(jù)進行計算。（4）全站儀內(nèi)部含有一套雙軸補償系統(tǒng)，可以對測量得到的基礎數(shù)據(jù)進行誤差修正，如可以對豎軸和水平軸的傾斜誤差進行適當修正。

三、全站儀在井下測量中的應用

（1）井下四架法傳遞，三架法導線測量。由于金礦井下的測量工作精度要求很高，在進行平面控制測量過程中，為了提高精度，需要進行7級導線測量。傳統(tǒng)的導線測量方法導致了測量效率底下，而且耗費人力物力。如果使用全站儀，利用全站儀的光電測距功能，不但能夠有效保證精度，而且也節(jié)省了工作量，有效提高了測量效率。四架法傳遞，三架法測量，是指在三架法測量中，增加一個架腿，從而始終在前面進行對中整平，這種方法可以有效節(jié)省時間，提高了測量速度，從而讓測量效率得到了提升。四架法傳遞，三架法測量的方法對于導線測量規(guī)模較大的測量工作非常適用。（2）井下兩架法導線測量。兩架法與三架法的區(qū)別在與，兩架法后視不用架腿，而是使用吊掛線繩，而前視仍然使用架腿技撐反光鏡進行測量。兩架法在工作量不大的導線測量中非常適用，但是要求前視和后視都有導線點。（3）井下一架法導線測量。在金礦巷道的掘進過程中，是分期分步進行的，因此，對井下導線的初期測量過程中，只能適用布設支導線的方式來進行，而且也只能一站一站的分期測試。巷道的初期測量工作大多都是測2-3站，然后標定一組中腰線，這些工作量并不是很大。當對巷道初期測量過程中，適用全站儀時，不需要適用多架法來進行測量，只需要適用一架法即可。金礦井下的導線點都是布設在頂板上面，前視的話，可以把反光鏡倒掛在頂板上面來進行測量，同時，在進行水平角觀測時，需要先瞄準吊掛線繩進行測量，測量完水平角之后，再瞄準反光鏡進行距離和垂直角測量。由于線繩會在吊掛反光鏡時發(fā)生擺動，會導致水平角觀測精度不高，在測量導線的時候，由于水平角測量誤差是具有傳遞性的，因此，瞄準吊掛線繩能夠讓觀測精度更高，反光鏡雖然在擺動，不過精度能夠滿足井下導線的初期測量要求。（4）全站儀觀測數(shù)據(jù)的記錄。全站儀具有自動保存數(shù)據(jù)的功能，能夠?qū)y量得到的數(shù)據(jù)進行保存。在井下進行導線測量時，可以把觀察數(shù)據(jù)建項目建站，把數(shù)據(jù)自動存儲到其中，然而，全站儀自動存儲功能也存在一定的不足之初。（5）全站儀其他功能的應用。全站儀除了上述用途和功能之外，還有很多其他功能，比如說可以進行坐標正算和反算，使用坐標的正算和反算，對于井下巷道撥門控制和工程標定工作中的測量有著十分重要的意義，能夠讓測量工作變得方便快捷。此外，在巷道撥門和開門給線的時候，可以利用全站儀輸入后視邊方位，把儀器水平角撥至巷道設計方位進行給線，這樣不但可以減少手工計算撥角的工作，還能夠確保撥角的準確性，有效提高了工作效率。

四、金礦井下使用全站儀的注意事項

（1）在使用全站儀進行光電測距時，如果要對測距常數(shù)進行修改，要注意根據(jù)反光鏡的不同，常數(shù)修改是不相同的，在進行測試的時候，還要經(jīng)常對常數(shù)進行檢查，看是常數(shù)是否與反光鏡匹配。（2）上文提到，全站儀由于其自動存儲功能還存在一些瑕疵，因此，使用記錄本來記錄全站儀測量的數(shù)據(jù)也是一種非常常見的記錄手段。因此，在記錄全站儀測量數(shù)據(jù)時，需要特別注意區(qū)分類別，比如說記錄距離的時候，要區(qū)分是平距還是斜距，切勿混淆。（3）在金礦井下巷道進行導線測量時，全站儀的數(shù)據(jù)自動存儲功能適用于“后后前前”的觀測方法和半測回觀測方法，但是全站儀的數(shù)據(jù)自動存儲功能無法適用于“后前前后”的觀測方法。而且“后后前前”的觀測方法和半測回觀測方法都不是非常適用于井下導線測量，還存在一些不足之處，因此，在進行金礦井下巷道導線測量時，不要盲目使用全站儀的數(shù)據(jù)自動存儲功能。

結(jié)束語：隨著科學技術的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的測量技術和測量儀器已經(jīng)越來越無法滿足金礦井下測量的需求，全站儀也因此應運而生。由于全站儀能夠有效提高測量精度，而且降低了測量人員的工作強度，還能夠滿足在金礦井下惡劣測量環(huán)境下測量的要求，其有效提高了測量工作的效率，也必然會在之后的測量工作中起到越來越重要的作用。目前，全站儀已經(jīng)開始逐步取代傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀，成為了金礦井下測量的主要儀器工具。因此，如何有效使用全站儀，利用全站儀更好的為金礦井下測量工作來服務，以及如何對全站儀中存在的一些缺陷進行彌補，已經(jīng)成為了測量人員研究的重點。

參考文獻：

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