提高礦山井下全站儀導(dǎo)線測(cè)量精度的方法探討

呂宗文

摘 要：礦山井下的測(cè)量精度對(duì)于礦山開(kāi)采有著十分重要的作用和意義，在實(shí)際開(kāi)發(fā)的過(guò)程中需要以測(cè)量技術(shù)為導(dǎo)向進(jìn)行針對(duì)性的研究和開(kāi)發(fā)，進(jìn)一步確保精度能夠進(jìn)一步提升。

關(guān)鍵詞：礦山開(kāi)采;導(dǎo)線測(cè)量;精度提升方法

1 前言

礦山井下的儀器運(yùn)行過(guò)程中測(cè)量精度的提升有著重要的意義，現(xiàn)在已經(jīng)有很多相關(guān)的先進(jìn)技術(shù)得到深入的應(yīng)用，全站儀是其中較為重要的技術(shù)應(yīng)用所需的儀器，其工作精度有著重要意義。

2 礦山井下全站儀導(dǎo)線測(cè)量概述

全站儀是集測(cè)角量邊為一體，由微處理器控制自動(dòng)進(jìn)行測(cè)距、測(cè)角，自動(dòng)歸算水平距離、高差和坐標(biāo)等，還能進(jìn)行施工放樣，自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)，使用極為方便，它幾乎可以完成各種常規(guī)測(cè)量?jī)x器所做的工作。全站儀的工作原理與傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀類似，但它又具備以下特點(diǎn)：（1）只需一次照準(zhǔn)反射棱鏡，就能測(cè)得水平角、角豎直角和斜距，算出測(cè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程，并記錄下測(cè)量和計(jì)算的數(shù)據(jù)。（2）通過(guò)全站儀的主機(jī)或電子手薄的通訊接口，可實(shí)現(xiàn)全站儀與計(jì)算機(jī)或其他外圍設(shè)備間的數(shù)據(jù)通訊，從而使測(cè)量數(shù)據(jù)的獲取、管理和計(jì)算機(jī)繪圖形成一個(gè)完整的自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)。（3）利用全站儀能夠處理計(jì)算數(shù)據(jù)功能的特點(diǎn)，配合相應(yīng)的應(yīng)用計(jì)算軟件可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線測(cè)量、碎部測(cè)量和施工放樣等計(jì)算任務(wù)。（4）全站儀內(nèi)部有雙軸補(bǔ)償系統(tǒng)，可以自動(dòng)測(cè)量?jī)x器豎軸和水平軸的傾斜誤差，并對(duì)角度觀測(cè)值加以改正。

3 礦山井下全站儀導(dǎo)線測(cè)量誤差分析

3.1全站儀的儀器誤差

全站儀的儀器誤差主要由于儀器各幾何關(guān)系不正確和檢校不完善所引起的。這主要包括：（1）視準(zhǔn)軸誤差。這是由于視準(zhǔn)軸不垂直于儀器橫軸時(shí)產(chǎn)生的誤差。造成盤左盤右兩個(gè)位置上大小相等，符號(hào)相反。（2）橫軸誤差。這是由于橫軸不垂直于儀器豎軸的誤差。造成盤左盤右兩個(gè)位置上大小相等，符號(hào)相反。（3）豎軸誤差。這是由于儀器豎軸不鉛垂所產(chǎn)生的誤差。造成豎角越大，誤差越大，而且還和觀測(cè)方向與垂直軸傾斜方向所夾的角度有關(guān)。

3.2全站儀井下對(duì)中誤差

這主要是井下點(diǎn)位與全站儀測(cè)站中心不在同一鉛垂線上所產(chǎn)生的儀器對(duì)中誤差。其對(duì)觀測(cè)方向值的影響規(guī)律是：（1）與其線量對(duì)中誤差成正比。（2）與距離成反比，邊長(zhǎng)越短，對(duì)水平角的影響越大。

3.3全站儀井下測(cè)量鏡站的瞄準(zhǔn)誤差

主要是從全站儀中心至反射鏡反射點(diǎn)之間的測(cè)距引起的誤差。其對(duì)觀測(cè)方向值的影響規(guī)律是：（1）與瞄準(zhǔn)高度、目標(biāo)傾斜角成正比;（2）與邊長(zhǎng)成反比。

3.4測(cè)距誤差

主要是從全站儀中心至反射鏡反射點(diǎn)之間的測(cè)距引起的誤差。測(cè)距誤差包括固定誤差（對(duì)中誤差、儀器常數(shù)和測(cè)相誤差）、比例誤差（測(cè)尺頻率誤差、光速誤差、大氣折射誤差）和周期誤差。

3.5外界環(huán)境條件

如井下濕度、溫度、礦塵量、照明度等的變化因素，也會(huì)給測(cè)角量距帶來(lái)誤差。但由于井下條件較為穩(wěn)定，不像地面那樣受季節(jié)、天氣的變化影響，在短暫的測(cè)角時(shí)間內(nèi)可以認(rèn)為是基本穩(wěn)定的，故不考慮。

4 提高礦山井下全站儀導(dǎo)線測(cè)量精度的方法

4.1一測(cè)回中采用盤左盤右進(jìn)行觀測(cè)

由上述分析可知全站儀視準(zhǔn)軸誤差、橫軸誤差對(duì)觀測(cè)方向值的影響為盤左盤右兩個(gè)位置上大小相等，符號(hào)相反。用盤左盤右觀測(cè)同一目標(biāo)時(shí)取其平均值可消除和削弱這兩項(xiàng)誤差帶來(lái)的影響。觀測(cè)過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格保持照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器氣泡居中，可消除和削弱豎軸誤差，同時(shí)亦可消除豎盤指標(biāo)差的影響，從而提高井下全站儀導(dǎo)線的精度。

4.2井下采用三架法進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量

在井下平面控制測(cè)量中，一般都要進(jìn)行7義級(jí)導(dǎo)線測(cè)量。由上述分析知全站儀在井下對(duì)中誤差，對(duì)觀測(cè)方向值的影響，與其線量對(duì)中誤差e成正比。采用全站儀三架法來(lái)進(jìn)行測(cè)量導(dǎo)線測(cè)量，可減小井下對(duì)中誤差。從而提高了井下全站儀導(dǎo)線測(cè)量的精度。而且可節(jié)省前視點(diǎn)進(jìn)行對(duì)中整平的時(shí)間，加快測(cè)量速度。

4.3適當(dāng)加大垂球重量

目標(biāo)盡量瞄垂球線的根部由上述分析知，全站儀在井下測(cè)量由于照準(zhǔn)誤差嚴(yán)重影響井下測(cè)量精度，這主要由于井下測(cè)量氣流大，鏡站在點(diǎn)下對(duì)中，垂球擺動(dòng)幅度大。因此測(cè)量時(shí)可采用適當(dāng)加大垂球重量，減小晃動(dòng)，瞄準(zhǔn)時(shí)盡量瞄垂球線的根部，來(lái)提高井下全站儀導(dǎo)線測(cè)量的精度。

4.4邊長(zhǎng)測(cè)量

全站儀應(yīng)注意設(shè)置為棱鏡激光模式，在氣象數(shù)據(jù)中輸入井下氣壓和溫度值，要經(jīng)常檢查常數(shù)改正是否與使用的反光鏡匹配。還應(yīng)十分注意鏡面不得有水珠或灰塵玷污。井下坑道中有瓦斯時(shí)，應(yīng)采用防爆型全站儀。無(wú)論是平巷邊長(zhǎng)測(cè)量還是斜巷三角高程測(cè)量，都進(jìn)行往返測(cè)量，來(lái)提高井下全站儀導(dǎo)線測(cè)量的精度。

4.5限制測(cè)角誤差的傳遞

當(dāng)井下全站儀導(dǎo)線前進(jìn)一定距離后或短邊巷道測(cè)量，使用陀螺全站儀加測(cè)短邊陀螺方位角，提高井下全站儀導(dǎo)線測(cè)量精度。

4.6井下導(dǎo)線測(cè)量先布設(shè)低級(jí)導(dǎo)線指示坑道掘進(jìn)

后布設(shè)高級(jí)導(dǎo)線對(duì)低等級(jí)導(dǎo)線進(jìn)行檢查校正。盡量沿坑道中線布設(shè)，邊長(zhǎng)盡量接近相等，導(dǎo)線布為雙交叉或閉合形式，這樣提高了點(diǎn)位橫向精度，從而提高了井下全站儀導(dǎo)線測(cè)量的精度。

4.7進(jìn)行礦山井下全站儀高精度導(dǎo)線測(cè)量

導(dǎo)線邊長(zhǎng)加入化算到坑道高程面和投影到高斯投影面的改正。這樣，減小歸化與投影所產(chǎn)生的長(zhǎng)度變形，從而提高了井下全站儀導(dǎo)線測(cè)量的精度。綜上所述，由于礦山井下工作環(huán)境較為復(fù)雜，如果測(cè)量人員缺乏實(shí)際測(cè)量工作經(jīng)驗(yàn)，很容易在測(cè)量工作中由于疏忽或?qū)y(cè)量規(guī)程把握不好導(dǎo)致測(cè)量精度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。為了全站儀礦山井下測(cè)量的精度和工作效率，測(cè)量人員一定要事先對(duì)礦山的井下環(huán)境進(jìn)行考察，做到心中有數(shù)，并提前設(shè)計(jì)礦山井下測(cè)量的工作流程和注意事項(xiàng)。在測(cè)量工作開(kāi)展中，要時(shí)刻謹(jǐn)記影響礦山井下測(cè)量精度的幾點(diǎn)因素，盡最大的可能避免這些錯(cuò)誤和誤差出現(xiàn)。利用全站儀開(kāi)展礦山井下測(cè)量，已經(jīng)成為我國(guó)礦山井下測(cè)量的主要方式之一，相信隨著礦山井下測(cè)量技術(shù)的提高及設(shè)備制造水平的提升，礦山井下測(cè)量精度將會(huì)進(jìn)一步獲得提高，為我國(guó)礦產(chǎn)開(kāi)采領(lǐng)域的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語(yǔ)

礦山井下測(cè)量工作有著重要的意義，與此同時(shí)因?yàn)槠涔ぷ鳁l件的復(fù)雜性，必須要充分把握有關(guān)測(cè)量規(guī)程，強(qiáng)調(diào)精度工作和效率工作，并在實(shí)際開(kāi)展工作過(guò)程中進(jìn)行游俠毆打考察，避免誤差問(wèn)題的出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]郭彩立，陳波.高精度陀螺全站儀在軌道交通工程測(cè)量中的應(yīng)用研究[J].測(cè)繪與空間地理信息，2019（6）：181-183.

[2]章平，常晏寧，王皓.基于全站儀的大尺寸測(cè)量場(chǎng)數(shù)據(jù)融合技術(shù)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2019（3）.

[3]趙祚喜，羅陽(yáng)帆，馬昆鵬，etal.基于全站儀的插秧機(jī)衛(wèi)星導(dǎo)航作業(yè)精度檢驗(yàn)方法[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2019（B07）：50-56.

[4]于水，郭超奇，陳小繩，etal.長(zhǎng)距離工作面貫通測(cè)量技術(shù)研究[J].陜西煤炭，2019（2）.