礦山井下全站儀導(dǎo)線測(cè)量方法的種類及其應(yīng)用分析

1、礦山井下全站儀導(dǎo)線測(cè)量方法的種類及其應(yīng)用分析    摘要：論述了許多種井下全站儀導(dǎo)線測(cè)量方法與測(cè)量技術(shù)，通過(guò)分析各種導(dǎo)線的應(yīng)用條件，從而認(rèn)為對(duì)于精度要求較高的井下測(cè)量，我們必須采取相應(yīng)措施和合適的導(dǎo)線測(cè)量方法，才能確保測(cè)量的精度。 關(guān)鍵詞：導(dǎo)線測(cè)量；全站儀；井下測(cè)量 中圖分類號(hào)：V242文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 0、引言 目前多數(shù)礦山井下測(cè)量的主要方法是導(dǎo)線測(cè)量，由于全站儀同時(shí)兼?zhèn)錅y(cè)距、測(cè)角的功能，并且現(xiàn)在生產(chǎn)的全站儀又有內(nèi)置許多種測(cè)量軟件，測(cè)量人員可以通過(guò)不同要求選取不同的測(cè)量方法。全站儀廣泛地應(yīng)用在各個(gè)測(cè)量領(lǐng)域，全站儀已成為最常用的測(cè)量?jī)x器，如在

2、鐵礦、煤礦等礦山生產(chǎn)建設(shè)的測(cè)量中，特別是在井下測(cè)量時(shí)，我們知道導(dǎo)線測(cè)量是最主要的測(cè)量技術(shù)，由于全站儀導(dǎo)線可同時(shí)測(cè)得井下目標(biāo)的三維位置，這樣就可以省去井下水準(zhǔn)測(cè)量，所以，在礦山測(cè)量中已經(jīng)得到了非常廣泛地應(yīng)用。 1、井下常用全站儀導(dǎo)線測(cè)量方法 1.1、坐標(biāo)導(dǎo)線測(cè)量 全站儀具備測(cè)距與測(cè)角的功能，同時(shí)它內(nèi)置又有大量的測(cè)量軟件，所以，測(cè)量人員只需通過(guò)進(jìn)入坐標(biāo)測(cè)量菜單，通過(guò)儀器操作提示步驟來(lái)進(jìn)行測(cè)站設(shè)置、儀高覘高、后視定向等量取并且輸入后，即可以進(jìn)行坐標(biāo)測(cè)量，依此，一站一站地往前傳遞，即可以得到各導(dǎo)線點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程，這是就是測(cè)量人員時(shí)常用到的方法，通過(guò)這種方法可直接測(cè)出每個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，而不需要進(jìn)行導(dǎo)

3、線的內(nèi)業(yè)計(jì)算，但它也有不足的地方。例如，該方法測(cè)量導(dǎo)線，實(shí)際只測(cè)了半個(gè)測(cè)回垂直角、水平角、單次距離測(cè)量等，而測(cè)量結(jié)果沒(méi)有進(jìn)行平差計(jì)算，并且測(cè)量過(guò)程中后視定向后所謂的坐標(biāo)測(cè)量檢核只是起到了距離檢核的作用，若測(cè)站坐標(biāo)和后視點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)調(diào)后，這樣就檢查不出來(lái)了。因此該方法的測(cè)量精度較低，容易出錯(cuò)且難檢查出來(lái)，在井下控制測(cè)量、貫通測(cè)量時(shí)，要求慎用該方法。 1.2、測(cè)角測(cè)距導(dǎo)線 這是導(dǎo)線測(cè)量最基本的形式，即通過(guò)測(cè)量導(dǎo)線點(diǎn)水平角、垂直角和導(dǎo)線邊距離，量取儀器高和覘標(biāo)高，然后再進(jìn)行導(dǎo)線的內(nèi)業(yè)平差計(jì)算。根據(jù)規(guī)范要求，該方法測(cè)量的水平角、垂直角、距離至少一個(gè)測(cè)回，這樣每個(gè)觀測(cè)量之間都有檢核，其計(jì)算得到的各導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)

4、都是通過(guò)平差計(jì)算后的值，其精度也有較大提高。特別是在短距離測(cè)量時(shí)，若用前面坐標(biāo)測(cè)量方法施測(cè)，x、y坐標(biāo)值可能只相差12mm，但相應(yīng)的水平角或方位角就會(huì)相差幾十秒以上，這對(duì)后面導(dǎo)線點(diǎn)位置的影響較大。而測(cè)量水平角方法可以進(jìn)行上、下半測(cè)回或多個(gè)測(cè)回取平均值，可有效地減小短距離測(cè)量時(shí)方向的誤差影響。 2、改進(jìn)的全站儀導(dǎo)線測(cè)量方法 2.1、四架法 如圖，井下連續(xù)的支導(dǎo)線點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G、H，若點(diǎn)為井下貫通導(dǎo)線的平面及高程起算點(diǎn)，BA點(diǎn)的方位為起算方位，則第一站時(shí)在點(diǎn)安置全站儀，在A、C兩點(diǎn)安置棱鏡，A、B、C點(diǎn)均對(duì)中整平后，即可開(kāi)始觀測(cè)，同時(shí)對(duì)點(diǎn)人員用第四個(gè)腳架和基座在D點(diǎn)對(duì)中整平。點(diǎn)觀測(cè)結(jié)

5、束后 （此時(shí)D點(diǎn)基座也已對(duì)中整平），全站儀從B點(diǎn)基座拔出后快速、安全的移至C點(diǎn)基座上，后視作業(yè)人員將A點(diǎn)棱鏡移至B點(diǎn)基座上，前視作業(yè)人員將C點(diǎn)棱鏡移至D點(diǎn)基座上，B、C、D點(diǎn)均精確整平后即開(kāi)始第二站的觀測(cè)。同時(shí)送腳架人員應(yīng)迅速將點(diǎn)腳架和基座送給前面對(duì)點(diǎn)人員，以供對(duì)點(diǎn)人員在點(diǎn)對(duì)中整平。如此循環(huán)，直至該支導(dǎo)線施測(cè)完畢。該方法對(duì)于大型貫通測(cè)量是一種行之有效的施測(cè)技術(shù)，具有操作簡(jiǎn)便、精度高、作業(yè)時(shí)間短等特點(diǎn)。適用于礦山井下貫通導(dǎo)線測(cè)量，對(duì)于風(fēng)速較大的巷道，施測(cè)效果更顯著。 圖井下導(dǎo)線測(cè)量圖 2.2、三架法 三架法與四架法相比，少用一腳架，如圖，井下連 續(xù) 的 支 導(dǎo) 線 點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G、

6、H，若B點(diǎn)為井下貫通導(dǎo)線的平面及高程起算點(diǎn)，BA點(diǎn)的方位為起算方位，則第一站時(shí)在點(diǎn)安置全站儀，在A、C兩點(diǎn)安置棱鏡，A、B、C點(diǎn)均對(duì)中整平后，即可開(kāi)始觀測(cè)。點(diǎn)觀測(cè)結(jié)束后，全站儀從B點(diǎn)基座拔出后快速、安全的移至C點(diǎn)基座上，后視作業(yè)人員將點(diǎn)棱鏡移至點(diǎn)基座上，前視作業(yè)人員將點(diǎn)腳架基座移至D點(diǎn)并整平對(duì)中，將C點(diǎn)棱鏡插入D點(diǎn)基座中，B、C、D點(diǎn)均精確整平后即開(kāi)始第二站的觀測(cè)。由此可見(jiàn)，每觀測(cè)完一站，只需在新的前視點(diǎn)上將腳架和基座整平對(duì)中一次，提高了工作效率，并可少配一技術(shù)人員。 2.3、臨時(shí)過(guò)渡點(diǎn)法 在井下導(dǎo)線測(cè)量時(shí)，有時(shí)并不需要每個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)，如圖，只需由已知點(diǎn)A、B開(kāi)始，測(cè)出巷道開(kāi)掘位置G、H點(diǎn)的坐

7、標(biāo)，而中間點(diǎn)C、D、E、F只作為過(guò)渡點(diǎn)，這些點(diǎn)可不必保留，測(cè)量時(shí)就可選合適的位置，只需整平無(wú)需對(duì)中，這樣可節(jié)省大量中間點(diǎn)的儀器操作和選點(diǎn)埋石時(shí)間。 3、陀螺全站儀導(dǎo)線 陀螺全站儀是一種將陀螺儀和全站儀集成于一體的且具有全天候、全天時(shí)、快速高效獨(dú)立的測(cè)定真北方位的精密測(cè)量?jī)x器，是利用高速回轉(zhuǎn)體的內(nèi)置陀螺進(jìn)行真北方向準(zhǔn)確定位的高精度全站儀，其優(yōu)勢(shì)在于其真北方向的準(zhǔn)確確定，主要用于大型隧道貫通測(cè)量、地鐵定向測(cè)量、礦山貫通測(cè)量、建立方位基準(zhǔn)及導(dǎo)航設(shè)備標(biāo)校等領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著國(guó)產(chǎn)陀螺全站儀的研制成功，陀螺全站儀導(dǎo)線測(cè)量在我國(guó)大型礦山已經(jīng)開(kāi)始推廣應(yīng)用。 3.1、陀螺全站儀導(dǎo)線優(yōu)點(diǎn) 操作簡(jiǎn)便，自動(dòng)定向測(cè)量，

8、精度高。而且全部數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)記錄 （自動(dòng)測(cè)時(shí)、自動(dòng)記錄陀螺讀數(shù)、自動(dòng)計(jì)算等），通過(guò)數(shù)據(jù)線可將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，并打印輸出。 直接測(cè)得定向邊的坐標(biāo)方位角，可同時(shí)完成定位、定向工作。實(shí)時(shí)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工工作，一般自動(dòng)陀螺儀只給出定向邊的陀螺方位角。 測(cè)量效率高。完成一次定向時(shí)間約15分鐘，同時(shí)可在現(xiàn)場(chǎng)提供導(dǎo)線邊的坐標(biāo)方位角、測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)、甚至還有待測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)等，可不需要另外作繁瑣的內(nèi)業(yè)計(jì)算。此外，該系統(tǒng)對(duì)儀器內(nèi)、外溫差沒(méi)有特別的要求，從地面進(jìn)入到豎井內(nèi)就可以立即開(kāi)展定向工作。 受測(cè)量環(huán)境影響小。儀器能夠在一定振動(dòng)環(huán)境下工作，可以大幅減少停工時(shí)間。 陀螺全站儀導(dǎo)線應(yīng)用 圖2為*股份有限公司礦山二采

9、200中段貫通測(cè)量圖。該方案使用高精度磁懸浮陀螺全站儀進(jìn)行定向和測(cè)量，大幅降低了豎井聯(lián)系測(cè)量的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了聯(lián)系測(cè)量效率，節(jié)約了成本，提高了礦山巷道的貫通精度，保證了山巷道的準(zhǔn)確貫通。 圖馬坑礦業(yè)礦山二采200中段貫通測(cè)量圖 測(cè)量效果 根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)，該工程確定了兩個(gè)貫通相遇點(diǎn)。貫通點(diǎn)貫通路線從西風(fēng)井至專用進(jìn)風(fēng)井，井下長(zhǎng)1530m，地面約700m，共2200，貫通誤差為方位角誤差5，點(diǎn)位誤差42mm，高程誤差48mm。2貫通點(diǎn)貫通路線從專用進(jìn)風(fēng)井至副井， 井下長(zhǎng)1484m， 地面約700m， 共2200，貫 通 誤 差 方 位 角 誤 差37，點(diǎn) 位 誤 差58mm，高程誤差97mm。均小于規(guī)范規(guī)定的要求，取得了良好的測(cè)量效果。 4、結(jié)語(yǔ) 全站儀導(dǎo)線測(cè)量是井下測(cè)量最常用的方法，其布點(diǎn)靈活方便，精度能高能低。從目前情況看，大部分礦山測(cè)量人員習(xí)慣用坐標(biāo)支導(dǎo)線測(cè)量，通常不對(duì)測(cè)量導(dǎo)線能否達(dá)到工程建設(shè)所要的精度進(jìn)行分析，這樣對(duì)精度要求較高的貫通工程，貫通后實(shí)測(cè)的偏差值往往偏大，有時(shí)滿足不了規(guī)范規(guī)定或生產(chǎn)設(shè)計(jì)的要求，勢(shì)必影響工程建設(shè)的質(zhì)量。因此，在井下測(cè)量全站儀導(dǎo)線時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同情況采用較理想的測(cè)量方法，特別是對(duì)于大型的巷道貫通測(cè)量，需先進(jìn)行貫通測(cè)量的技術(shù)設(shè)