應(yīng)用全站儀測量導(dǎo)線方法與測角中誤差分析

劉敬陶,任 權(quán)

鐵煤集團大明煤礦地測科,遼寧鐵嶺 112700

應(yīng)用全站儀測量導(dǎo)線方法與測角中誤差分析

劉敬陶,任 權(quán)

鐵煤集團大明煤礦地測科,遼寧鐵嶺 112700

本文對全站儀測量導(dǎo)線的方法進行了介紹，根據(jù)20個閉、附合導(dǎo)線平差結(jié)果對全站儀導(dǎo)線測角中誤差進行了分析，為全站儀在礦山測量工作中更好應(yīng)用提供參考。

全站儀；導(dǎo)線測量方法；測角中誤差分析

全站儀在礦井測量中已廣泛使用，大明礦斜井從2002年開始將全站儀應(yīng)用到井下測量的實際工作中。全站儀的使用給大明礦斜井測量工作帶來了極大方便，它既提高了測量精度又提高了工作效率。大明礦斜井從全站儀的使用過程中總結(jié)了大量經(jīng)驗，為今后全站儀更好的發(fā)展及應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ)，同時大明礦斜井不斷的從實踐中對全站儀的應(yīng)用進行了探索和開發(fā)，使全站儀能在礦井測量工作中發(fā)揮更大的作用。

1 全站儀情況簡述

表1 尼康DTM531E全站儀技術(shù)參數(shù)表

1.1 全站儀測量導(dǎo)線的作業(yè)方法

全站儀測量導(dǎo)線一般采用三架法、二架法和懸掛棱鏡法3種形式。

三架法是在后視點、前視點分別架設(shè)棱鏡，測站點架設(shè)全站儀進行導(dǎo)線測量的作業(yè)方法，測站搬家時后視鏡站整體搬至新的前視點，前視測量員只將棱鏡移至儀器三角架上，測站觀測員將儀器照準部移至前視三角架上。三架法作業(yè)的優(yōu)點是減少了全站儀對中整平次數(shù)，從而減小了對中誤差；其缺點是使用設(shè)備多，用人量至少得6人，其中儀器觀測員得3人，前后視人員移動距離遠，作業(yè)占用井巷時間長。如果人員充足，也可采用四架法來提高作業(yè)速度。此方法適合基本控制導(dǎo)線和重要控制導(dǎo)線測量。

二架法是在前視點架設(shè)棱鏡，后視點懸掛垂球，測站點架設(shè)全站儀進行導(dǎo)線測量的作業(yè)方法，測站搬家時鏡站和測站整體向前搬遷。二架法作業(yè)與三架法作業(yè)比較，其優(yōu)點是用人量可相對減少，儀器觀測員也相應(yīng)減少，前后視人員不必往返奔波，作業(yè)占用井巷時間短；其缺點是距離不能往返測量。此方法適合采區(qū)和采場控制導(dǎo)線測量。

懸掛棱鏡法是在后視點和前視點都懸掛棱鏡或只在前視點懸掛棱鏡，測站點架設(shè)全站儀進行導(dǎo)線測量的作業(yè)方法。懸掛棱鏡法作業(yè)的優(yōu)點是使用設(shè)備最少，用人量最少，其中只需一名儀器觀測員，操作簡單，作業(yè)占用井巷時間短；其缺點是懸掛棱鏡易轉(zhuǎn)動和擺動，不能靜態(tài)觀測，測量精度易受影響，棱鏡懸掛后要等到旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定后測量。

1.2 大明礦斜井用全站儀測量導(dǎo)線的方法

1.2.1 大明礦斜井自然狀況

大明礦斜井始建于1958年，經(jīng)多年開采后，現(xiàn)在礦井共有三個水平，-35水平、-120水平、-410水平，現(xiàn)開采水平為-410水平。大明礦斜井地質(zhì)條件復(fù)雜，斷層多、塊段小、煤層薄，采場距主副井距離遠，最遠采場距-410井底車場5千多米，入升井時間長，入井到-410車場得20分鐘。這些因素造成大明礦斜井采場拉門換角多，施工導(dǎo)線頻繁，測量作業(yè)時間短等諸多不便。

大明礦斜井現(xiàn)有5家掘進隊，測量人員只有8人，除去日常施工測量人員，施工導(dǎo)線人員比較緊張。近幾年測量人員調(diào)出調(diào)入頻繁，測量專業(yè)業(yè)務(wù)素質(zhì)降低，操作能力下降。鑒于此，大明礦斜井必須選擇適全本礦情況的測量導(dǎo)線的方法，以滿足礦井生產(chǎn)需要。

1.2.2 大明礦斜井用全站儀測量導(dǎo)線的方法

為克服生產(chǎn)作業(yè)條件差的不利因素，減少攜帶測量設(shè)備數(shù)量，加快測量速度，大明礦斜井采用電子記錄配合全站儀操作、前視懸掛反射片測距的方法進行導(dǎo)線測量（基本導(dǎo)線控制測量時前、后視均懸掛反射片）。

1）電子手簿記錄

全站儀施工導(dǎo)線時，用全站儀記錄有一定缺陷，一是檢查角超限施測點位后不能倒站測量，二是無法記錄點位左右支距等信息，三是目標高、儀器高、后視點和后視方位角被編輯后，系統(tǒng)不會重新計算坐標，這樣坐標數(shù)據(jù)就不能提取使用。電子手簿記錄將克服這些缺陷。電子手簿通過預(yù)設(shè)程序可實現(xiàn)已知點檢查功能、倒站功能、各項限差不符合重測功能、抹方位、找點功能，實量數(shù)據(jù)輸入后重新計算等。使用電子手簿，儀器觀測和數(shù)據(jù)記錄由兩人配合完成，只有讀數(shù)、記錄輸入過程，減少了全站儀按鍵次數(shù)，可提高測量速度。

2）反射片替代棱鏡做全站儀測距的協(xié)作目標

反射片是棱鏡的一種替代品，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與反射棱鏡基本相似，是由許多微型反射體組成的。反射片有20mm×20mm×0.4mm、30mm×30mm×0.4mm等不同規(guī)格。為了使反射片能夠替代棱鏡應(yīng)用，可取一厚度1 mm左右的硬質(zhì)塑料板做成與反射片等寬，長度為寬度2倍的長方形，取中間位置把反射片粘牢。在硬塑料板的兩端各做一與線繩等粗的圓孔，保證圓孔中心位于反射片的中軸線上，并可在線繩上上下移動，如圖1。

1-反射片縱軸線 2-反射片上孔口 3-反射片反光面 4-照準中心 5-反射片下孔口

井下測量過程中，用線繩從制作好的反射片上孔穿入，下孔穿出，線繩下方懸掛垂球，上方懸掛于測點上。待垂球穩(wěn)定后，將反射片照準面朝向儀器方向，從側(cè)方把反射片照亮。根據(jù)井下實際情況調(diào)整反射片的高度，只要保證反射片完全處于全站儀視線之內(nèi)即可測量。由于井下環(huán)境容易造成反射片面污損，在觀測時要把反射片面擦拭干凈。安裝方法見圖2。

1-巷道頂板 2-測量控制點 3-線繩 4-微棱鏡標板上孔口 5-微棱鏡標板反光面 6-微棱鏡標板下孔口 7-塑料板 8-錘球

經(jīng)實際測量，規(guī)格為20mm ×20mm的反射片在地面的最大測程為135m（規(guī)格大一點的測程可更遠）。井下條件好的區(qū)域最大測程與地面基本相同，受粉塵、霧氣等因素影響，或者反射片出現(xiàn)磨損后，測程會稍有減小。為保證測角精度和使用方便，井下導(dǎo)線點間距以50m～90m為宜。

經(jīng)實踐證明，利用反射片替代棱鏡測距完全能滿足井下測量精度。反射片體積小，重量輕，攜帶方便，易于調(diào)節(jié)，開闊了測量視野，減少了測站時間，減輕了勞動強度，減少了作業(yè)人員，給礦山測量工作帶來了極大的方便。

1.2.3 全站儀測導(dǎo)線存在的問題和應(yīng)注意的事項

電子手簿采用的是夏普PCE500計算器，產(chǎn)品已不生產(chǎn)，暫時沒有可替換產(chǎn)品。儀器觀測員讀取觀測數(shù)據(jù)，記錄員記錄，讀記過程易出錯。人員穿著的工作服上有反光膜，反射能力強，在測距時測線上要清凈人員，避免測錯距離。前視測量員要保證垂球穩(wěn)定時再觀測，并加強擋風(fēng)措施，塵大、霧氣重的地方要適當縮短測點間距離。

2 全站儀測量導(dǎo)線測角中誤差分析

為了掌握全站儀導(dǎo)線測角的實際精度，根據(jù)大明礦斜井近幾年實測的18個閉（附）合導(dǎo)線測量資料，計算了全站儀測角中誤差，見表2。由計算結(jié)果分析，大明煤礦斜井采用的全站儀測量導(dǎo)線方法完全滿足采區(qū)導(dǎo)線精度要求。

表2 測角中誤差計算

3 結(jié)論

隨著全站儀技術(shù)的不斷提高，無協(xié)作目標全站儀和可編程全站儀的陸續(xù)推出，開發(fā)適合全站儀導(dǎo)線的測量程序，實現(xiàn)全站儀的自記錄，是礦山井工測量的發(fā)展趨勢，巷道特征點取消量尺操作，直接由全站儀測出并記錄，可彌補數(shù)據(jù)管理上的缺陷。

TD17

A

1674-6708（2010）21-0173-02

劉敬陶，主任工程師，工作單位：大明煤礦工程地測大隊