淺談全站儀測量技術在礦山測量中的應用

陳添華

摘 ?要：隨著全站儀技術在測量工程中的廣泛應用，礦山測量中全站儀測量技術的應用也越來越成熟，文章結合自身的實踐經(jīng)驗，并結合全站儀測量技術工作原理，對礦山測量中全站儀技術的應用進行詳細的分析。

關鍵詞：全站儀;礦山測量;應用技術

中圖分類號：TDl78 ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）35-0031-02

全站儀的功能非常請強大，可能夠同時對距離和角度進行測量。全站儀內(nèi)嵌計算機處理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)各測點點位的精確計算，同時也能夠將測量的數(shù)據(jù)結構實時顯示屏幕上，因此能夠很容易的獲得所需要的測量結果，而且還具有非常方便的數(shù)據(jù)傳輸和儲存功能。全站儀技術的應用從根本上改變了傳統(tǒng)礦山測量模式，實現(xiàn)了礦山工程的動態(tài)化的測量，此外，可節(jié)約了大量的人力資源，進而提高了礦山測量的工作效率。

1 ?全站儀的基本特點

1.1 ?工作原理及功能

全站儀的工作原理：全站儀在進行測量時距離測量利用的是測距儀、角度測量利用的是經(jīng)緯儀并有效結合電子計算機自動處理系統(tǒng)，進而獲得精確的測量數(shù)據(jù)。根據(jù)功能全站儀由分成以下三大部分組成：①測點數(shù)據(jù)的采集，主要是進行待測點的三維坐標測量，一般在地形測量工作中應用比較廣泛;②工程放樣，必須以設計數(shù)據(jù)作為實地放樣的依據(jù)，根據(jù)設計要求有序、有效開展工程;③是全站儀的記憶功能非常強大，能夠同時將成千上萬個測點的坐標數(shù)據(jù)進行記錄，然后通過個人計算機進行儀器內(nèi)存坐標數(shù)據(jù)直接的互相傳輸。

1.2 ?測量模式設置

全站儀自身有三種距離測量模式：精測模式、粗測模式和跟蹤測量模式。合理測量模式的選擇需要根據(jù)工程測量所要達到的精度要求，此外在進行工程測量的過程中，應根據(jù)所選擇的模式按照規(guī)范中的限差要求進行測量，確保工程測量的質量。當前，隨著全站儀性能的快速發(fā)展，測距模式中又增添了棱鏡測量和免棱鏡測量功能，此外全站儀的測距功能還具備紅外可見光功能，這些功能在進行礦山測量中得到了廣泛的應用。

1.3 ?設置儀器參數(shù)

全站儀設備參數(shù)的正確設置是保證全站儀能否順利工作的重要前途，全站儀中內(nèi)置計算處理系統(tǒng)，所測數(shù)據(jù)能夠進行精確的修正。全站儀使用前影響測量效果的主要測量參數(shù)有：地球大氣曲率，可以通過在系統(tǒng)里輸入平均氣溫、工區(qū)海拔等數(shù)據(jù)，對其進行自動修正;棱鏡常數(shù);設置儀器常數(shù)等[1]。

2 ?全站儀測量技術在礦山測量中的應用

2.1 ?測量井上礦山工程

2.1.1 ?工程放樣測量

首先根據(jù)礦山的地形圖，對礦區(qū)進行總體規(guī)劃，規(guī)劃內(nèi)容有：土建位置、礦山道路、尾礦庫區(qū)位置、井塔樓和豎井井口位置、生活區(qū)等的選址，工程放樣測量對所有工程的順利施工都起著關鍵性的作用，工程量的計算都必須建立在精確的數(shù)據(jù)放樣上，然而全站儀在數(shù)據(jù)測量中具有很大的優(yōu)勢，因此，全站儀的應用對礦山工程的測量起著重要的作用。

2.1.2 ?露天礦山的工程測量

露天礦山地表在進行測量的過程中，通常采用的是全站儀免棱鏡測量模式，其測量精度能夠達到地表礦山測量所需的精度要求，在進行實際工程測量時，修需要準確的的進行礦體圈定點位的測量，此時則需要配合采礦技術人員和地質技術人員共同完成，并對礦山測量工作進行定期的核算，這些測量工作的系統(tǒng)性比較強，但在進行礦區(qū)地質測量時必須將礦區(qū)范圍內(nèi)的地形測量作為基礎測量工作，為后期的測量工作的順利開展提供良好的基礎。

2.1.3 ?懸高測量

在對井上礦山進行測量的過程中，經(jīng)常會遇到一些環(huán)境比較惡劣的情況。比如棱鏡不能達到的地方、高臺階的地方等，而全站儀免棱鏡測量功能則可以很好的解決這些測量難題，因此，全站儀在礦山工程測量中的應用在很大程度上提高了礦山工程測量的精確性[2]。

2.2 ?礦山井下測量技術應用

在礦山測量中，井下測量是最為復雜的，關系到井下工程的安全。因此，本文詳細對井下全站儀技術的應用進行論述。全站儀技術在礦山井下測量中也能發(fā)揮很好的作用，在進行測量之前用對全站儀棱鏡點位對中進行調試：①將全站儀的中心點標識出來并將其標定在全站儀提手上，進而為全站儀的點位對中提供便利。②制作兩根掛鉤對點器，然后將腳架安置在棱鏡對中點和垂直吊掛對中點相重合的位置上，將控上對中控制點變?yōu)橄聦χ锌刂泣c。棱鏡掛鉤對點器制作的式樣和尺寸，如圖1所示。采用全站儀進行礦山豎井定向方法有以下兩種[3]。

方法l：如圖2所示，將A點固定在定向水平頂板上，在A點的下方自由懸掛線繩到主要水平位置處，并將線繩穩(wěn)定，此過程應保證投點的誤差不超過1 mm。在主要水平位置處測定A點的坐標和高程，然后采用（β=αBA-αAC）計算公式計算出定向水平巷道中心線標設角β值。

將全站儀安置在A點，將C點作為后視點。然后利用正倒鏡分別撥β角，進而將B'、兩點標識出來。然后連接、兩點，選取連線的中點作為B并進行固定，那么礦山井下巷道的中心線即為AB兩點的延長線。然后調整全站儀為距離測量模式，進而對A點、B點的斜距Sc和垂直角α進行準確的測量。通過以下公式來檢驗A、B兩點距離Sab：

α計=Sab=sinα×Sc

在進行礦山A、B兩點距離丈量值a丈和計算值a計測量時應確保其誤差不超過4 mm。

方法2：如圖3所示，先將B點固定在定向水平位置處，并將A點固定在天井壁上，將全站儀安置在主要水平處，進而測量出A點的距離、角度、坐標高程。然后將全站儀安置在A點，C點為后視點，利用正倒鏡觀測B點并進行兩個測回，并量取全站儀的和棱鏡的高度。然后在全站儀安置在定向水平B點處，將A點作為后視點，利用公式β=αZB-αBA并計算定向水平巷道中心線標設角β。撥β角，標出Z1、Z2兩點，取Z1、Z2連線的中點為Z，則ZB兩點的延長線既為礦山進行巷道的中心線。

2.3 ?斜井、中段平巷的施工控制測量

除了在礦山井下巷道施工中進行測量外，還需要對中線腰線進行測量，斜井施工的過程中，偽傾角法是標定腰線最常用的測量方法，比如為角的設計值，為斜井方位，為偽傾角。則有：tgr=tgα·tgβ因此在礦上井下井巷工程測量中，測量誤差通常都是由系統(tǒng)誤差引起的，由于全站儀的測量精度直接關系到井下貫通的質量效果，因此在進行礦上井下斜井、中段平巷測量工作時，利用全站儀的儀器的對中、指向可見紅外線和自動存儲功能等功能，可以大大的提高其測量工作，進而提高測量效率[4]。

2.4 ?碎部測量成圖

對于礦山井下的施工，由于施工偏差、巷道變形等問題，經(jīng)常需要對礦上井下的巷道、硐室、工作面進行碎部測量，然后將其繪成圖紙。依據(jù)圖紙，不但可以巷道施工和設計誤差進行檢查，對工程質量進行監(jiān)督評估，而且還可以為設備的安裝、軌道的鋪設等提供指導。如圖4所示，當導線邊長丈量結束后，將鋼尺拉緊，然后利用皮尺或小鋼尺對巷道兩幫特征點到鋼尺（即導線邊）的垂足以及儀器站點的距離（縱距）a和垂直距離b進行丈量。測量巷道頂?shù)装宓臉烁邉t需要先進行定位，然后在進行頂?shù)装甯卟畹臏y量[5]。

采用全站儀進行碎部測量，簡單便捷，并且還可以自動記錄數(shù)據(jù)，具體操作步驟如下：

①建站：首先進行全站儀的對中整平，然后將全站儀高和三維坐標輸入進去，之后輸入后視坐標或方位，實施定向，即完成了建站工作。

②前視：一人手持棱鏡對巷幫的特征點進行測量，另一人在塔尺合適位置處對棱鏡進行固定，然后對巷道頂、底板進行測量。

③記錄：首先進行頂板點、底板點和幫部點進行劃分，然后利用全站儀實施自動記錄。測站要在記錄的過程中對不同的測量點進行區(qū)分。

④下載：連接全站儀和CASS 軟件，將CASS 軟件打開，設置“對讀取全站儀數(shù)據(jù)”選項，確保其設置參數(shù)和全站儀一樣，然后建立 CASS 坐標數(shù)據(jù)文件。

⑤繪制平面圖：選擇CASS坐標數(shù)據(jù)文件，將平面點位展開，然后連接幫部點，進而勾畫出礦山井下巷道的輪廓線，最終將平面圖繪制出來。

⑥繪制剖面圖：關閉圖層，只保留底板和頂板圖層，在道輪廓下繪制一條水平線，以頂?shù)装鍦y量點為基礎朝著水平線繪制一條垂線，并將垂足向下延伸到測量點的標高處，并和延伸點相互連接，進而能夠快速的繪制頂?shù)装遢喞€和剖面圖。

3 ?結 ?語

在礦山測量中，測量工作直接關系到整個礦山的施工，而全站儀技術在礦山測量中的應用極大的解決了礦山測量中存在的一些技術難題，在礦山測量中采用全站儀進行高程測量、放樣測量、懸高測量、井下巷道測量、碎部測量等，不但大大的減少測量人員的工作量，而且還提高了礦山測量的精度，為礦山工程的施工工期和工程質量提供了有利的保障。

參考文獻：

[1] 付啟峰.試分析全站儀在礦山生產(chǎn)測量過程中的應用[J].中小企業(yè) ? 管理與科技，2014，（3）.

[2] 林政.探究礦山測量中全站儀測量技術的運用[J].科技與企業(yè)，2014，（12）.

[3] 張彥春.全站儀測量技術在礦山測量中的應用技術研究[J].甘肅科 ? 技，2012，（13）.

[4] 高尚存.淺談全站儀在礦山測量中的工程應用[J].中小企業(yè)管理與 ? 科技，2014，（8）.

[5] 鄧瑞勇.淺談全站儀在礦山測量中的工程應用[J].建筑工程技術與 ? 設計，2015，（12）.