淺述全站儀在礦山測量中的應(yīng)用

倪 磊，朱兆先

（江西省煤田地質(zhì)局測繪大隊，江西 南昌 330001）

礦山測量是現(xiàn)代化礦山建設(shè)的基礎(chǔ)，是提高礦產(chǎn)資源綜合開發(fā)利用的最基礎(chǔ)的依據(jù)。如何加強(qiáng)礦山測量的準(zhǔn)確性是現(xiàn)代礦山開發(fā)利用的保障，也是避開開采高危區(qū)域的主要途徑。因此，礦山測量質(zhì)量的高低制約著礦山企業(yè)的發(fā)展[1]。礦山測量也是礦山企業(yè)必須進(jìn)行的必要工作之一，包含高程測量和平面位置測量兩大類型。全站儀是現(xiàn)階段常用的測量儀器，基本滿足了現(xiàn)代礦山企業(yè)的基本需求。

1 全站儀的基本概況

全站儀是現(xiàn)階段礦山測量工作中常用的測量儀器，是借助光學(xué)技術(shù)、電子信息技術(shù)與數(shù)據(jù)系統(tǒng)而形成的現(xiàn)代化測繪儀器，可以實現(xiàn)距離、高差、垂直角、水平角等的測量工作。該技術(shù)具有較高的自動化程度，能夠自動顯示測量數(shù)據(jù)并將獲得的數(shù)據(jù)記錄到全站儀中，此外，該儀器的操作也相對簡單，精度卻明顯提高，能夠有效的降低測量過程中產(chǎn)生的各類誤差，進(jìn)而確保了獲取的測量數(shù)據(jù)更加可靠。因此，全站儀被廣泛的應(yīng)用于礦山測量、工程測量、水利水電測量和變形監(jiān)測等領(lǐng)域。

2 全站儀在礦山測量中的應(yīng)用

全站儀在礦山測量中的應(yīng)用主要包含了兩部分，一是礦山井上工程的測量，二是礦山井下工程測量。

2.1 井上工程測量

井上工程測量是礦山測量中常見的測量任務(wù)之一，包含了懸高測量和露天礦開采工程測量、工程放樣測量等內(nèi)容。

（1）懸高測量，是礦山測量中常遇到的測量現(xiàn)象之一，主要用于陡坎、懸崖或者臺階過高的地區(qū)，即因自然條件限制使得棱鏡無法到達(dá)被測區(qū)域而獲取被測區(qū)域坐標(biāo)的一種測量方法。要實現(xiàn)上述區(qū)域的測量工作，一般選用懸高測量功能[2]。該功能技術(shù)測量目標(biāo)體距離地面的高度，其工作原理見圖1。在礦山測量中，懸高測量主要應(yīng)用于以下幾個方面：測量平硐口的標(biāo)高，判斷探礦工程是否按照相關(guān)設(shè)計進(jìn)行開挖；測量輸電線路的實際高度，是判斷輸電線路是否達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)的主要方法；用于礦山現(xiàn)場勘測，選取最為合理的礦山入口；測量陡崖、懸崖、陡坎等區(qū)域的地形地貌，為實現(xiàn)礦山三維建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

圖1 懸高測量工作原理示意圖

（2）工程放樣測量，全站儀常用于礦山工程測量或者放樣測量，一般借助極坐標(biāo)法。極坐標(biāo)法是將設(shè)計圖紙中的測量點和需要放樣的點坐標(biāo)數(shù)據(jù)采集好，按照一定的順序整理并輸入到全站儀測量儀器中。在完成放樣點數(shù)據(jù)采集與錄入的基礎(chǔ)上，就可以進(jìn)行放樣工作，為了確保放樣測量的準(zhǔn)確性，可以將放樣點數(shù)據(jù)多次進(jìn)行測量，直至沒有問題為止。

（3）露天礦開采工程測量，露天礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用是我國礦產(chǎn)資源開發(fā)的重要組成部分，全站儀常用于該項工作中。全站儀具有整體數(shù)據(jù)采集和碎部點數(shù)據(jù)采集的性能，相關(guān)測量人員在進(jìn)行露天礦開采工程測量過程中，可以根據(jù)自動存儲的測量數(shù)據(jù)獲得相應(yīng)自動生成的地形圖，進(jìn)而指導(dǎo)礦山資源的開發(fā)與利用工作。

2.2 井下工程測量

井下工程測量是礦山探礦工程、開采巷道中常用的測量，因其處理地下深部有限的空間范圍內(nèi)，如GPS等定位系統(tǒng)無法準(zhǔn)確獲得相應(yīng)的測繪數(shù)據(jù)，此時，全站儀占據(jù)了優(yōu)勢，因此，全站儀廣泛的應(yīng)用于礦山井下測量中[3]。井下工程測量主要包括豎井定向測量、斜井、平硐巷道施工測量等內(nèi)容。

（1）豎井定向測量的技術(shù)要求較高，在豎井定向測量過程中需要將地表已建立好的坐標(biāo)體系引入到地下，其他的測量儀器無法滿足這一要求。全站儀借助棱鏡、紅外線等功能可以實現(xiàn)地表系統(tǒng)的引入工作，并且可獲得精度較高的測量結(jié)果，為平硐的開挖等提供了精確的方向。當(dāng)?shù)V山規(guī)模較大時，在完成坐標(biāo)系統(tǒng)的引入工作時一般采用全站儀，而后期其他測量工作結(jié)合傳統(tǒng)的測量方法完成相應(yīng)的工作任務(wù)。

（2）斜井、平硐施工控制測量。探礦工程和開礦工程的開挖是礦山企業(yè)不可避免的工程，在巷道工程中，需要埋入大量的永久性測量控制點，為后期測量服務(wù)。井下測量的精度與井、巷工程的施工質(zhì)量關(guān)系密切，其精度要求較高，因此通常使用全站儀來完成該項測量任務(wù)。由于地下測量環(huán)境惡劣，全站儀的棱鏡和紅外線功能具備優(yōu)勢，因此使用范圍較為寬泛，且能夠獲得更高精度的測量結(jié)果。

（3）地下工程放樣測量。地下工程中的采樣工作具有系統(tǒng)性和精確性，是研究進(jìn)一步深部找礦的主要手段之一[1]。因此，如何提高井下工程放樣的準(zhǔn)確度是影響深部礦體預(yù)測的制約因素之一。此外，井下工程中的安全躲避硐室、設(shè)備儲存室、水倉硐室、排水系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)等均需要精度的測量結(jié)果，上述測量工作均可借助全站的棱鏡和紅外線功能而實現(xiàn)，不僅可以獲得更高精度的測量結(jié)果，而且能夠降低測量工作的難度，提高測量工作的進(jìn)度。

3 結(jié)語

礦山測量是礦山企業(yè)建設(shè)礦山和開采利用的基礎(chǔ)，也是進(jìn)一步深部找礦勘查的基礎(chǔ)依據(jù)。礦山測量的精確度是影響礦山建設(shè)安全性，提高探礦工程精確度的基礎(chǔ)。隨著現(xiàn)代化技術(shù)的快速發(fā)展，礦山測量技術(shù)與手段發(fā)生了較大的變化，如無人機(jī)航空攝影技術(shù)、GPS測繪技術(shù)等已逐漸應(yīng)用于礦山測量中。與全站儀相比而言，現(xiàn)代化技術(shù)可以在更短的時間內(nèi)獲得較高精度的地形圖等，但無法將地表坐標(biāo)體系準(zhǔn)確的引入到地下井巷工程中，此時全站儀因具有棱鏡和紅外線等功能而占據(jù)明顯的優(yōu)勢。基于此，本文以全站儀為研究對象，講述了全站儀在礦山測量中的應(yīng)用，為推動礦山測量技術(shù)的發(fā)展提供參考。