提高礦山巷道導(dǎo)線測量精度的方法研究

孔玉柱

（山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 煙臺 264000）

在礦山測量中，礦山井下的導(dǎo)線測量工作是巷道掘進(jìn)和貫通的必要前提。而良好的導(dǎo)線測量精度，可以為礦山的掘進(jìn)以及貫通提供保障。目前的礦山巷道導(dǎo)線測量精度多采取全站儀進(jìn)行測量，對于礦山巷道導(dǎo)線測量的精度對比以往已經(jīng)有所提高，但是仍然存在可以改善和提高的空間[1]。全站儀在進(jìn)行導(dǎo)線測量時(shí)通過照射棱鏡，然后主要通過內(nèi)置處理器控制，自動實(shí)現(xiàn)測角、測距、自動歸算水平距離、高差和坐標(biāo)等，并進(jìn)行記錄。

在測量中的棱鏡，要經(jīng)過質(zhì)檢單位的檢驗(yàn)，要想對于礦山巷道導(dǎo)線測量提高測量精度首先就是要保證設(shè)備的精度。但目前來看全站儀的測量結(jié)果因?yàn)樗疁?zhǔn)路徑等因素影響在平面控制測量中容易產(chǎn)生橫向貫通誤差，在高程控制測量中又可能出現(xiàn)豎向貫通誤差[2]。

1 提高礦山巷道測量精度方法

1.1 規(guī)劃全站儀測量路徑

目前礦山巷道的平面測量多采用全站儀進(jìn)行測量，但由于全站儀的導(dǎo)點(diǎn)展繪直觀的跟進(jìn)巷道掘進(jìn)，所以支導(dǎo)線的終點(diǎn)就是支導(dǎo)線的最弱點(diǎn)，容易造成橫向貫通中誤差，而橫向貫通中誤差是由于邊導(dǎo)線的邊長誤差引起的[3]。下面主要分析并且通過計(jì)算，來減少橫向貫通中誤差。根據(jù)誤差傳播定律，導(dǎo)線測角、測邊是相互獨(dú)立又關(guān)聯(lián)的兩個(gè)量，則可得導(dǎo)線測角中誤差所引起的橫向貫通中誤差m為：

在（1）式中，mβ代表測角中誤差，ml表示側(cè)邊相對中誤差，mα表示方位角中誤差。

而對于導(dǎo)線測量的誤差總值為：

（3）算式作為巷道工程橫向貫通中誤差中常用的估算公式，規(guī)避橫向貫通誤差需要在繪制好的圖上選取導(dǎo)線點(diǎn)以及貫通面的距離，以及各邊的投影長度，結(jié)合工程使投入儀器設(shè)備精度確定測角中誤差mβ以及測量邊長的精度ms/s。當(dāng)數(shù)值小于誤差允許范圍時(shí)才可進(jìn)行，否則應(yīng)該對于儀器以及測量路線進(jìn)行調(diào)整并重新計(jì)算，以便滿足精度要求。并且要對礦山測量中的靜態(tài)GPS測量中，按照GPS礦山測量的規(guī)程進(jìn)行，在近井點(diǎn)進(jìn)入高程時(shí)，必須進(jìn)行閉合測量。

1.2 提高陀螺邊方位精度

在巷道中的高程控制測量工作進(jìn)行中，受到影響的往往是豎向貫通中誤差[4]。根據(jù)水準(zhǔn)測量或者三角高程測量誤差引起的豎向貫通中誤差確定高程控制測量的等級。

在（4）公式中，V代表測段往返高差不符值，R代表測段的長度，n代表測段數(shù)。當(dāng)高程控制測量的工作進(jìn)行，并且確認(rèn)水準(zhǔn)路線方案后查取大于或等于（4）中計(jì)算的V的數(shù)值，并且選取相應(yīng)的高程控制測量等級。在確認(rèn)高程測量的等級后，保證其測量精度在規(guī)定范圍內(nèi)，對于高程控制測量，可根據(jù)實(shí)際情況來選擇水準(zhǔn)測量、三角高程測量等測量方法[5]。井下布設(shè)導(dǎo)線，對于測量時(shí)要做好定向，兩根定導(dǎo)鋼絲的方向要合理標(biāo)定。

同時(shí)鋼絲要沿歷經(jīng)豎直而下，減少擺動，以防止定導(dǎo)出現(xiàn)偏差，同時(shí)沿著定導(dǎo)鋼絲放下鐵絲環(huán)，保證鋼絲在井中不會彎曲。定向的儀器有陀螺經(jīng)緯儀以及陀螺全站儀，在定向后，要進(jìn)行多次數(shù)觀測，選取平均值，以提高陀螺邊的方位精度。

1.3 使用偏心測量儀降低偏心差

在測量中采用偏心測量儀與全站儀一起使用，并且將其安裝在全站儀的手柄上。偏心測量儀由圓形刻度盤以及角度指標(biāo)尺組成。可以檢測被測對象的偏心差。在進(jìn)行地下導(dǎo)線測量無需對全站儀進(jìn)行精準(zhǔn)對中即可測量，不僅減少了儀器對中時(shí)間，提高了導(dǎo)線測量效率，而且避免了傳統(tǒng)儀器對中誤差對測量精度的影響[6]。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

為了驗(yàn)證改善的有效性，使用全站儀對于南四斜井到副立井，進(jìn)行巷道導(dǎo)線測量，實(shí)驗(yàn)采用對比實(shí)驗(yàn)，一種是傳統(tǒng)的全站儀測量方法，另一種是本文改善后的全站儀測量方法，并且對于測量結(jié)果的誤差進(jìn)行對比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 南四斜井到副立井導(dǎo)線測量對比結(jié)果

如表1所示，經(jīng)過改善后的全站儀測量對比傳統(tǒng)的全站儀測量更加精準(zhǔn)，也證明本文所改善的全站儀礦山巷道導(dǎo)線測量方法具有可行性，但本實(shí)驗(yàn)并為對于兩種方法的測量速度進(jìn)行對比，結(jié)果只能反映測量方法的精度。

3 結(jié)語

本文對提高礦山巷道導(dǎo)線測量精度的方法進(jìn)行了研究，首先針對與平面控制測量中容易出現(xiàn)的橫向貫通中誤差提供了解決方法，并且對于在高程控制測量中出現(xiàn)豎向貫通中誤差進(jìn)行計(jì)算，并且根據(jù)結(jié)果改變測量方法，為了提高精度，降低測量時(shí)偏心差的影響，采用偏心測量儀與全站儀儀器使用。

通過實(shí)驗(yàn)論證分析，改善后的方法有效并且具有可行性，但實(shí)驗(yàn)缺乏對于兩種測量方法在測量時(shí)間上的對比，僅能作為參考。