天井測量中全站儀與羅盤結(jié)合使用消除磁影響的方法

吳斌杰，鄭廣鑫

（錫林郭勒盟山金阿爾哈達(dá)礦業(yè)有限公司, 內(nèi)蒙古 錫林郭勒盟 026300）

礦山巷道策略，主要是指礦山低下開采礦石以及與采掘工程相關(guān)的巷道策略工作。并且，想到工程針對井下工作的推進(jìn)有著非常重要的作用。在傳統(tǒng)的策略貫通工程中會因為這樣那樣的原因?qū)е聹y量出現(xiàn)誤差，如何改變這樣問題，在空間狹小且外在影響因素眾多的井下實現(xiàn)精確測量是我們本文探討的重點。

1 問題概述

在礦山天井施工過程中，對于地下開采礦山而言，天井貫通測量是必不可少的工作，在常用的天井測量中，有兩種方法，一種是用手持激光全站儀進(jìn)行紅外線測量；另一種是通過掛羅盤半圓配合皮尺或測繩量邊的方式來測量天井斌予以指揮貫通。但在實際測量施工的時候，這兩種方法都很容易遇到問題，一方面是井內(nèi)空間小、視線差，而且會因為礦體變化或者實際施工過程中遇到的問題，導(dǎo)致施工時坡度變化不定或因貫通需要調(diào)整上部方位時，天井施工至上部時無法通視至掌面，這種情況下全站儀因為無法在底部指揮施工、又無法在井中架設(shè)的情況導(dǎo)致根本無法使用；另一方面采用羅盤儀進(jìn)行策略，羅盤儀的測量精度低而且極易受到周圍環(huán)境干擾，如：礦體、巖石、爬梯、甚至含鐵礦石或鐵制品都會導(dǎo)致出現(xiàn)鐵磁干擾、電磁干擾等，這些都會對羅盤儀的策略造成影響，導(dǎo)致其無法使用，精度也無法滿足工程貫通的需要[1-3]。

2 關(guān)于全站儀及羅盤儀

2.1 全站儀

全站儀是一種科技的產(chǎn)物，是隨著科技發(fā)展而出現(xiàn)的一種高技術(shù)測量以期，又稱為即全站型電子測距儀（Electronic Total Station），其集光、機(jī)、電為一體，能同時測量水平角、垂直角、距離（斜距、平距）、高差測量等所有數(shù)據(jù)的測繪儀器系統(tǒng)。

在新的全站儀中，人工光學(xué)測微讀數(shù)還會自動記錄、計算，最后能直接顯示讀數(shù)，只需要一臺設(shè)備就可以完成測站所有的測量工作，其使用起來極其方便，在實際生產(chǎn)中廣泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程測量或變形監(jiān)測領(lǐng)域。

但在井下，整個環(huán)境是陰暗、潮濕且光線不好的，這種情況下用全站儀進(jìn)行測量的時候會遇到幾方面的實際問題：①施工時要求井下所有掘進(jìn)工作都必須停止，十分耽誤工期；②由于井下潮濕，全站儀的鍵盤和棱鏡常會出現(xiàn)水珠，在這種情況下起瞄準(zhǔn)、讀數(shù)都會受到影響；③儀器操作有難度，特別是井內(nèi)地形復(fù)雜的時候，會出現(xiàn)測量結(jié)果出現(xiàn)誤差。除此，全站儀在使用過程中最大的問題在于遇到井非垂直時則無法使用，這也很大程度限制了全站儀的發(fā)揮。

2.2 羅盤儀

羅盤儀是利用磁針確定方位的儀器，構(gòu)造簡單，常用以測定地面上直線的磁方位角或磁象限角，使用方便，只需要在已知控制點上牽引線繩至待求點上，然后將羅盤儀懸掛線繩上，再觀察羅盤讀取磁方位角；而后拉近線繩，在線繩上懸掛半圓儀則可得到相關(guān)角度，最后用皮尺丈量距離和前后點的垂高，通過計算就可得到待定點的三維坐標(biāo)，使用十分簡單，其常用于測定獨立測區(qū)的近似起始方向，以及路線勘測、地質(zhì)普查、森林普查中的測量工作。

但羅盤儀的測量數(shù)據(jù)通常會受兩方面的影響出現(xiàn)精度不夠的情況：一方面：羅盤儀本身是一種磁性儀器，其本身極易受到磁場干擾，特別是當(dāng)井下出現(xiàn)鐵礦或者大量以鐵代木進(jìn)行施工時，就會產(chǎn)生大量磁性干擾，這種情況下觀測條件很難達(dá)到上述要求，雖然現(xiàn)在有改造過的防磁干擾的羅盤儀，但這種羅盤儀僅限于在平巷中使用，不便于在天井中觀測。

另一方面，測量人員的經(jīng)驗問題也會導(dǎo)致羅盤導(dǎo)線精度較低，很多策略人員由于經(jīng)驗的原因，往往未能注意磁性干擾的問題，依然指是用傳統(tǒng)的觀測程序進(jìn)行策略，這樣以來，會對天井貫通等采掘工程造成極大的影響[4,5]。

3 方法與原理

針對上述情況，綜合現(xiàn)有設(shè)備及技術(shù)，用全站儀與羅盤結(jié)合使用，通過一定方法消除磁影響，可有效、方便指揮天井施工，且在阿爾哈達(dá)礦山實踐中行之有效。

如圖1，天井上部由于礦體傾角變化導(dǎo)致全站儀無法直接打至掌面，無法直接指揮施工。在變坡處做A、B兩點，并測出A、B坐標(biāo)、方位αAB。

圖1 剖面圖

圖2 平面圖

如圖2，設(shè)計方位為αAC，則αAC=∠BAC+α。在AB上掛羅盤，讀取方位角αAB’，則磁影響為β=αAB-αAB’，則應(yīng)放αAC’=αAC+β，即為其設(shè)計方位AC。

4 總結(jié)

無論周圍對羅盤的影響有多大，同一地點的磁影響是相同的，此方法充分利用了這一原理。兩個方位的讀數(shù)求差，即可消除周圍環(huán)境對羅盤的影響，配合全站儀測量的兩個井中已知點即可將設(shè)計方位準(zhǔn)確放到現(xiàn)場。

本方法在礦山天井測量中簡單、有效，對設(shè)備要求不高，在無先進(jìn)設(shè)備、儀器的礦山可廣泛使用。