全站儀在阿舍勒礦山測量工作的應(yīng)用

丁太平

（新疆阿舍勒銅業(yè)股份有限公司 哈巴河 836700）

1 前言

在井下礦山測量工作中，控制點(diǎn)的距離通常是利用鋼尺進(jìn)行量測的，為保證量邊精度的準(zhǔn)確性，就要求按照尺長方程式進(jìn)行一系列的邊長改正，實(shí)際量測過程中又要求測量人員掌握一定的量測技能，故此鋼尺量邊在井下控制測量中就有一定的局限性：⑴測邊較短，長邊需分段量測；⑵邊的累積誤差較大，隨著導(dǎo)線的延伸而呈遞增趨勢；⑶總體精度較難突破；⑷工作效率低，常與生產(chǎn)施工沖突。

隨著現(xiàn)代測繪技術(shù)的不斷發(fā)展與更新，全站儀的應(yīng)用已不足為奇；新儀器新設(shè)備的引進(jìn)，能否適應(yīng)礦井測量的要求，對于開采著的礦山能否進(jìn)行測量工作的順利銜接，并保證控制測量精度的連續(xù)性，儀器的各項(xiàng)技術(shù)性能能否很好地開發(fā)利用，這當(dāng)中將有許多問題有待我們進(jìn)一步探討解決，這就是本文涉及到的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容。

2 全站儀使用前應(yīng)進(jìn)行的工作

礦山測量是由地表控制與井下控制兩大測量部分組成，首先在地表建立三角基本控制網(wǎng)（網(wǎng)的等級視礦山規(guī)模而定），其次是通過豎井定向的聯(lián)系測量、將坐標(biāo)高程由豎井傳遞到井下控制點(diǎn)上，就全站儀本身精度要求來說，新建礦山就要按規(guī)范要求來進(jìn)行，而對正開采著的礦山，特別是像阿舍勒銅礦這樣的礦山，除了按規(guī)范要求外，還應(yīng)該進(jìn)行如下幾項(xiàng)工作：

（1）與地表控制網(wǎng)進(jìn)行比較，測量計(jì)算出邊長改正數(shù)；

（2）與井下控制導(dǎo)線比較，再計(jì)算邊長改正數(shù)。

2.1 地表控制邊的測算比較

2.1.1 目的

進(jìn)行地表控制邊測算的目的就是為了將測距應(yīng)用于井下控制測量中，我們在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中沒能嚴(yán)格按照規(guī)范要求去做。另外規(guī)范規(guī)定井下測量基本控制7″秒級導(dǎo)線，邊長要求40～140 m，最大相對閉合差1/8000，導(dǎo)線邊長必須往返丈量，丈量結(jié)果加入傾斜、尺長、溫度、垂曲改正數(shù)的水平長度互差為1/8000。就全站儀的測距平均中誤差m＝±（5+5 ppm×D），完全可以滿足井下測量要求。再就是井下控制導(dǎo)線邊長較短，所以首選地表控制網(wǎng)進(jìn)行比對測量。

2.1.2 控制網(wǎng)概述

阿舍勒銅礦地表布設(shè)基本控制網(wǎng)，是以N6～N3作為控制網(wǎng)的起算邊，組成三心多邊形（圖1），先后進(jìn)行了3次測量，由圖1可以看出控制網(wǎng)覆蓋整個(gè)礦區(qū)，完全達(dá)到控制目的。

圖1

2.1.3 校核邊選擇

由于全站儀的最大有效測程是2 km，選定的校核測算邊就應(yīng)該是小于2 km的最長邊?？刂凭W(wǎng)中最長邊即N6～N3，其邊長為1208.2175 m，能夠滿足要求，而且點(diǎn)位的穩(wěn)固性及通視條件較好，點(diǎn)間的高差不大（13.62 m），同時(shí)該邊還是控制網(wǎng)中的起算基線邊，邊的相對精度較高，將這條邊作為測距校核邊最為合適。

2.1.4 實(shí)測數(shù)據(jù)及對比結(jié)果

規(guī)程要求三角網(wǎng)的起算邊應(yīng)盡量采用相應(yīng)精度的電磁波測距儀測定，測程采用比較法，測距應(yīng)符合下列技術(shù)要求：三、四等三角網(wǎng)的起始邊或邊長，使用Ⅰ級或Ⅱ級測距儀測距，每邊同時(shí)段往返的測回?cái)?shù)不得少于4測回，或用不同時(shí)段（上午、下午或不同的白天）代替往返測，觀測結(jié)果的各項(xiàng)限差應(yīng)滿足表1要求。

表1 mm

根據(jù)以上規(guī)范要求，我們采用了不同時(shí)間段單程測回法進(jìn)行測距比對，共計(jì)5個(gè)測回，其結(jié)果見表2。

表2

測量中誤差及相對中誤差見表3。

表3

本次測量兩點(diǎn)間的平均距離D＝1208.2932 m，與控制網(wǎng)中基線邊長1208.216 m相差0.0765 m，按照規(guī)程要求，邊長還應(yīng)該加上投影變形改正，另外測區(qū)控制范圍不大，在1.6 km2左右，井的深度500 m左右，故投影改正較小，對井下坑道貫通無太大的影響。

通過上述數(shù)據(jù)證明全站儀能夠應(yīng)用于深部銅礦井下控制及貫通測量中。

2.2 井下主中段控制導(dǎo)線測算比較

2.2.1 鋼尺量邊的實(shí)例

在井下一中段與二中段的東部布設(shè)有7″級和15″級的控制導(dǎo)線，未加溫度和投影改正的測量精度及結(jié)果見表4。

表4

2.2.2 全站儀測邊結(jié)果

在二中段西部的控制導(dǎo)線，為加入溫度與氣象改正的測量精度見表5。

表5

2.2.3 全站儀測距支導(dǎo)線與鋼尺量距支導(dǎo)線比對

三中段運(yùn)輸巷掘進(jìn)工作支導(dǎo)線與全站儀測距復(fù)測支導(dǎo)線兩次坐標(biāo)對比結(jié)果見表6。

表6

從表6的對比結(jié)果可以看出，△X呈負(fù)倍數(shù)增長，△Y在-40 mm左右變化，△S長邊有影響，短邊則無影響，△α在-60″左右變化，按照45″級導(dǎo)線要求提高精度1倍以上。

2.3 誤差與精度分析

2.3.1 支導(dǎo)線誤差計(jì)算

導(dǎo)線的點(diǎn)位中誤差公式如下：

M2＝μ2[S]2+λ2L2+mβ2/ρ2×[Dn+1·1]2+mα2/ρ2×L2

式中，第一項(xiàng)為長度丈量偶然誤差，懸空丈量時(shí)取μ＝0.001 m，貼地丈量時(shí)取μ＝0.001 m；第二項(xiàng)為長度丈量系統(tǒng)誤差，取λ＝1/25μ；第三項(xiàng)是觀測角的測角中誤差；第四項(xiàng)是起始邊方位角中誤差。

由表5可知，全站儀測角中誤差mβ＝±16.″8，如果把儀器和棱鏡的對中誤差，看成是丈量長度的偶然誤差和系統(tǒng)誤差，則光電測距的終點(diǎn)中誤差由公式計(jì)算得M＝±0.052 m。

M2＝0.0012× 397.5342+0.0012÷ 252× 397.5342+16.82÷206002×397.5292+16.82÷206002×397.5432＝0.00275

相對中誤差m相＝0.052÷397.534≈1/7600，達(dá)到復(fù)測支導(dǎo)線7″級最大相對閉合差1/6000的要求。

2.3.2 三中段上盤工作支導(dǎo)線精度分析

由表6比較結(jié)果和全站儀測距支導(dǎo)線終點(diǎn)點(diǎn)位中誤差及相對中誤差的結(jié)果來看，鋼尺與全站儀相差數(shù)f＝0.131 m，相對差K＝0.131÷397.534≈1/3000，同時(shí)還可計(jì)算得出鋼尺邊的相對中誤差為1/5000，這證明了工作支導(dǎo)線通過全站儀復(fù)測后可以提高精度近一倍。再由兩結(jié)果差值△X、△Y的變化情形及△S、△α的變動情況看：測角對測量的精度影響較大，距離影響較小。這是因?yàn)閮纱螠y量所使用的儀器精度不一樣，低精度儀器又未增加觀測次數(shù)，造成對比測角累計(jì)誤差較大，從而影響到測量精度。

2.4 貫通測量精度分析

二中段與風(fēng)井貫通后，經(jīng)風(fēng)井與一中段聯(lián)測，導(dǎo)線全長775.848 m，連接點(diǎn)X＝-0.011 m，△Y＝+0.070 m，點(diǎn)位閉合差f＝±0.071 m，相對中誤差K＝1/1200，貫通偏差在允許值內(nèi)，但精度較低。由此可見全站儀的礦井應(yīng)用既能滿足貫通測量的偏差要求，又能提高控制測量的精度。

3 結(jié)論與結(jié)語

3.1 結(jié)論

通過全站儀在阿舍勒銅業(yè)公司井下的實(shí)際應(yīng)用，得出如下結(jié)論：

（1）由地表比對結(jié)果看，可以將全站儀所測邊長直接應(yīng)用于井下控制測量當(dāng)中。

（2）通過井下控制測量導(dǎo)線精度對比，在測角中誤差達(dá)不到等級要求時(shí)，也可以將測量精度提高近一倍。

（3）對自由支導(dǎo)線的測量精度也有所提高。

（4）能夠滿足貫通測量要求，并提高測量精度。

總之，該儀器的引進(jìn)，對井下測量的總體精度是一個(gè)飛躍性的突破，同時(shí)大大縮短了井下測量作業(yè)時(shí)間，提高工作效率。

3.2 結(jié)語

實(shí)踐證明，全站儀的礦井應(yīng)用是比較成功的，只要測量程序與方法得當(dāng)，就能很好地進(jìn)行礦井測量的各項(xiàng)工作，保證測量結(jié)果與精度的連續(xù)性，并且提高測量精度。不足之處是該儀器當(dāng)巷道內(nèi)水汽過大或充滿礦塵、炮煙時(shí)，不宜進(jìn)行測距和測量。