井下全站儀導(dǎo)線測(cè)量方法優(yōu)化及效果

閆志強(qiáng)

（西山煤電集團(tuán)西曲礦，山西 太原 030200）

導(dǎo)線測(cè)量是礦山測(cè)量中重要一項(xiàng)內(nèi)容。 井下導(dǎo)線測(cè)量是指將井下采掘巷道內(nèi)各個(gè)測(cè)量點(diǎn)連接成折線，根據(jù)起始點(diǎn)坐標(biāo)、方位角推測(cè)各個(gè)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)位置[1-3]，從而為巷道掘進(jìn)提供依據(jù)。目前井下常用全站儀進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量，全站儀相比傳統(tǒng)經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀具有測(cè)距長(zhǎng)、測(cè)量精度高、自動(dòng)化水平高以及勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)[4]；但由于受施工條件及作業(yè)環(huán)境的影響，全站儀導(dǎo)線測(cè)量還存在一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)在測(cè)量效率低等。 本文重點(diǎn)從提高全站儀導(dǎo)線測(cè)量效率著手，對(duì)井下全站儀導(dǎo)線測(cè)量方法進(jìn)行合理優(yōu)化。

1 礦井測(cè)量任務(wù)及全站儀的應(yīng)用

1.1 礦山測(cè)量任務(wù)

礦山測(cè)量工作是煤礦建設(shè)、采掘施工、開(kāi)拓延伸等工作的重要環(huán)節(jié)[5]。通過(guò)礦山測(cè)量可對(duì)礦井建立地面、井下測(cè)量控制系統(tǒng)，為井下采掘施工提供可靠的依據(jù)，利用測(cè)量資料、圖紙等可為井下各個(gè)施工環(huán)節(jié)，特別是一通三防、礦山救援等提供便利[6]，從而滿足礦山安全生產(chǎn)的需要。 煤礦建立測(cè)量控制系統(tǒng)后，在開(kāi)采設(shè)計(jì)階段，通過(guò)礦山測(cè)量工作為礦建工作提供準(zhǔn)確的施工依據(jù)；礦井開(kāi)采期間，通過(guò)礦山測(cè)量工作可對(duì)采掘工作面布置、 巷道貫通等提供依據(jù)。

1.2 全站儀正確使用

在礦山測(cè)量中必須正確使用全站儀，才能降低測(cè)量誤差，提高測(cè)量精度和工作效率。 全站儀正確使用方法如下：

（1）由于全站儀屬于精密儀器，全站儀結(jié)構(gòu)相對(duì)較復(fù)雜，在導(dǎo)線測(cè)量中，使用前必須消除儀器對(duì)準(zhǔn)誤差、視準(zhǔn)軸誤差、縱軸誤差等。

（2）由于井上下溫度存在差異，全站儀帶至井下打開(kāi)儀器箱后，必須放置0.5 h 左右方可進(jìn)行測(cè)量工作。

（3）由于井下地質(zhì)條件復(fù)雜，安裝儀器時(shí)必須將三腳架安裝在堅(jiān)硬的底板上，儀器在安裝三腳架后應(yīng)準(zhǔn)確對(duì)中整平。

（4）由于井下光線昏暗，受采掘施工影響，測(cè)點(diǎn)布設(shè)應(yīng)適當(dāng)控制距離，保證相鄰兩測(cè)點(diǎn)可相互通視；測(cè)點(diǎn)布設(shè)后安裝棱鏡時(shí)應(yīng)采取擋風(fēng)措施，避免棱鏡晃動(dòng)。

2 全站儀導(dǎo)線測(cè)量方法優(yōu)化

西曲礦28301 回風(fēng)順槽設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1 287 m，巷道每掘進(jìn)100 m 進(jìn)行一次導(dǎo)線點(diǎn)延伸，采用全站儀進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量。 已知導(dǎo)線點(diǎn)為A、B 兩點(diǎn)，其中D 點(diǎn)為待測(cè)點(diǎn)，B 點(diǎn)與D 點(diǎn)不通視。

2.1 常規(guī)井下導(dǎo)線測(cè)量

（1）首先在B 點(diǎn)架設(shè)全站儀，對(duì)A 點(diǎn)安裝棱鏡，同時(shí)在B、D 兩點(diǎn)間設(shè)置C 點(diǎn)，在C 點(diǎn)同樣安裝棱鏡，對(duì)A 點(diǎn)儀器進(jìn)行對(duì)中、整平，并觀察A、C兩點(diǎn)，測(cè)出C 點(diǎn)坐標(biāo)。

（2）第一測(cè)站觀測(cè)完成后，將從全站儀B 點(diǎn)移至C 點(diǎn)并進(jìn)行對(duì)中、整平，然后在B、D 兩點(diǎn)安裝棱鏡，分別對(duì)B、D 兩點(diǎn)進(jìn)行觀察，其中B、C 兩點(diǎn)為已知點(diǎn)，從而可準(zhǔn)確測(cè)出D 點(diǎn)坐標(biāo)，如圖1 所示，整個(gè)測(cè)量工作完成。

圖1 傳統(tǒng)全站儀導(dǎo)線測(cè)量施工平面

2.2 導(dǎo)線測(cè)量方法優(yōu)化

全站儀導(dǎo)線測(cè)量方法優(yōu)化，需準(zhǔn)備三腳架三副，全站儀一臺(tái)及棱鏡兩臺(tái)。 具體測(cè)量方法如下：

（1）首先在已知點(diǎn)A 點(diǎn)安裝棱鏡，在B 點(diǎn)安裝全站儀，同時(shí)在B、D 兩點(diǎn)間設(shè)置一個(gè)轉(zhuǎn)點(diǎn)C，在C點(diǎn)同樣安裝一個(gè)棱鏡，如圖2 所示。對(duì)A、B 兩點(diǎn)棱鏡及儀器進(jìn)行對(duì)中整平，對(duì)C 點(diǎn)棱鏡進(jìn)行精確整平即可，然后對(duì)C 點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)。

圖2 全站儀導(dǎo)線測(cè)量?jī)?yōu)化施工平面

（2）C 點(diǎn)觀測(cè)后松開(kāi)儀器照準(zhǔn)部與基座的連接扭板，取下儀器照準(zhǔn)部，并移動(dòng)至C 點(diǎn)三腳架上，無(wú)需對(duì)中、整平，將A 點(diǎn)棱鏡移至B 點(diǎn)上，將A點(diǎn)三腳架移至D 點(diǎn)上，安裝棱鏡進(jìn)行對(duì)中整平，然后進(jìn)行觀測(cè)，從而測(cè)出D 點(diǎn)坐標(biāo)。

2.3 測(cè)量方法優(yōu)化創(chuàng)新點(diǎn)

優(yōu)化后的導(dǎo)線測(cè)量方法與傳統(tǒng)常規(guī)測(cè)量方法主要存在以下幾方面異同點(diǎn)：

（1）相同之處：整個(gè)測(cè)量過(guò)程中兩種方法都是用全站儀進(jìn)行完成的，在測(cè)量過(guò)程中若存在視線阻擋現(xiàn)象，都需設(shè)置轉(zhuǎn)點(diǎn)；同時(shí)兩種測(cè)量方法雖然棱鏡以及三腳架數(shù)量不同，但是對(duì)中、整平后測(cè)量方法相同。

（2）不同之處：①常規(guī)方法采用吊掛棱鏡的方法進(jìn)行觀察，棱鏡吊掛在頂板上，吊掛難度大，且受巷道風(fēng)流影響，棱鏡出現(xiàn)擺動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)測(cè)量精度影響大；而優(yōu)化后的測(cè)量方法棱鏡安裝在三腳架上，受氣候條件影響小。②常規(guī)測(cè)量方法每進(jìn)行一站測(cè)量時(shí)，需對(duì)儀器以及棱鏡進(jìn)行對(duì)中、整平，測(cè)量勞動(dòng)量大、誤差率高；而優(yōu)化后的測(cè)量方法只需對(duì)后視點(diǎn)棱鏡進(jìn)行對(duì)中即可。

2.4 測(cè)量注意事項(xiàng)

（1）井下導(dǎo)線測(cè)量采用的全站儀、三腳架、基座等型號(hào)、參數(shù)等必須統(tǒng)一，確保在測(cè)量變換基站時(shí)，測(cè)量?jī)x器仍然處于統(tǒng)一鉛垂線上，避免儀器誤差。

（2）測(cè)站變換時(shí)，儀器或棱鏡安裝后應(yīng)對(duì)對(duì)中、整平情況進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)儀器對(duì)中偏離較大時(shí)，需重新整平、對(duì)中。

（3）由于井下測(cè)量地點(diǎn)人員流動(dòng)性大，且測(cè)量地點(diǎn)受光線、施工、風(fēng)流等影響大，在測(cè)量過(guò)程中每個(gè)測(cè)站必須安排專人看管，確保測(cè)量?jī)x器不被移動(dòng)。

（4）井下導(dǎo)線測(cè)量時(shí)，由于導(dǎo)線點(diǎn)布置在頂板上，對(duì)于特殊地段，如爆破區(qū)域、構(gòu)造區(qū)域或回采應(yīng)力區(qū)域，應(yīng)注意已知測(cè)點(diǎn)位移情況，避免已知導(dǎo)線點(diǎn)誤導(dǎo)入。

3 應(yīng)用效果分析

3.1 導(dǎo)線測(cè)量方法優(yōu)化后的優(yōu)點(diǎn)

（1）減少儀器對(duì)中、整平次數(shù)：與傳統(tǒng)導(dǎo)線測(cè)量方法相比，優(yōu)化后只需在起始站對(duì)儀器對(duì)中、整平即可，大大減少了儀器對(duì)中、整平次數(shù)，降低了因二次設(shè)站進(jìn)行對(duì)中、整平時(shí)出現(xiàn)誤差傳遞，提高了測(cè)量精度。

（2）降低了對(duì)中誤差：全站儀導(dǎo)線測(cè)量方法優(yōu)化后，在進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量對(duì)儀器基座及前后棱鏡基座位置保持不變；在進(jìn)行測(cè)點(diǎn)變換時(shí)全站儀與棱鏡中心位置不變，因而減少對(duì)中次數(shù)的同時(shí)降低了對(duì)中誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

（3）提高了測(cè)量效率：測(cè)量方法優(yōu)化后只需一次對(duì)中、整平，在其他測(cè)點(diǎn)測(cè)量時(shí)只需移動(dòng)全站儀及棱鏡位置即可，減少了儀器安裝時(shí)間，降低了作業(yè)強(qiáng)度，提高了測(cè)量效率。

3.2 應(yīng)用效果

28301 回風(fēng)順槽采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)，巷道每掘進(jìn)100 m 后，需及時(shí)進(jìn)行導(dǎo)線點(diǎn)延伸，由于巷道內(nèi)機(jī)電設(shè)備安裝數(shù)量多且空間有限，巷道每次延伸布置3 個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)平均間距為33 m。 采用傳統(tǒng)全站儀導(dǎo)線測(cè)量時(shí)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)所用時(shí)間為0.8 h，每進(jìn)行一次導(dǎo)線延伸時(shí)需用時(shí)2.6 h，每次測(cè)量時(shí)需4 人，測(cè)量精度為89%；而導(dǎo)線測(cè)量方法優(yōu)化后，第一個(gè)測(cè)點(diǎn)用時(shí)為0.8 h，后面測(cè)點(diǎn)用時(shí)僅為0.3 h，每進(jìn)行一次導(dǎo)線延伸時(shí)需用時(shí)1.7 h，且優(yōu)化后每次井下導(dǎo)線測(cè)量工作只需3 人，測(cè)量精度提高至98%。

4 結(jié)語(yǔ)

采掘施工中由于作業(yè)空間受限，作業(yè)條件差，且施工作業(yè)影響等，導(dǎo)致井下導(dǎo)線測(cè)量工作難度大、作業(yè)效率低，且測(cè)量誤差率高。 因此，在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)測(cè)量方法優(yōu)化很有必要。 通過(guò)對(duì)28301 回風(fēng)順槽測(cè)量方法進(jìn)行優(yōu)化后，有效提高了導(dǎo)線測(cè)量工作效率，解決了傳統(tǒng)導(dǎo)線測(cè)量時(shí)受作業(yè)環(huán)境影響大、對(duì)中誤差率高等技術(shù)難題，減少了偶然誤差，提高了測(cè)量精度，縮短了導(dǎo)線測(cè)量時(shí)間，提高了測(cè)量效率，為井下復(fù)雜條件下導(dǎo)線測(cè)量提供實(shí)踐依據(jù)。