淺談如何提高井下測(cè)量精度

權(quán)志剛

摘 要：隨著測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，全站儀在礦山井下測(cè)量中已廣泛使用。由于煤礦井下工作環(huán)境比較惡劣，嚴(yán)重影響導(dǎo)線測(cè)量精度。根據(jù)自身實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)對(duì)如何提高井下測(cè)量精度的情況進(jìn)行分析，與大家進(jìn)行討論交流。

關(guān)鍵詞：全站儀；測(cè)量精度；誤差

1 概述

隨著時(shí)代的發(fā)展， 全站儀在礦山測(cè)量中得到廣泛應(yīng)用。全站儀的使用已經(jīng)代替了傳統(tǒng)測(cè)量中使用經(jīng)緯儀、鋼尺丈量距離進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量。全站儀測(cè)距、測(cè)角已經(jīng)達(dá)到非常高的測(cè)量精度，測(cè)角中誤差精度已達(dá)到±2″。全站儀是一個(gè)集經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀等功能為一體的高技術(shù)測(cè)量?jī)x器，能同時(shí)測(cè)量水平角、豎直角、距離（斜距、平距）、高差等功能于一體的測(cè)量工具。因此，全站儀在地面及井下測(cè)量中應(yīng)用都非常廣泛，并且技術(shù)已非常成熟。但是，由于井下作業(yè)環(huán)境比較復(fù)雜，影響全站儀測(cè)量精度的外部因素較多，如淋水潮濕、能見(jiàn)度低、巷道起伏較大等因素。在井下巷道施工中，遇到很多超過(guò)3000m以上的大型貫通工程，對(duì)巷道貫通的精度要求比較高。尤其是不沿煤層掘進(jìn)的聯(lián)絡(luò)巷、運(yùn)輸、回風(fēng)等大巷距離超過(guò)3000m的貫通，根據(jù)實(shí)際工作中對(duì)提高測(cè)量精度的理解，進(jìn)一步總結(jié)分析全站儀測(cè)量時(shí)的規(guī)律。

2 井下全站儀測(cè)量的特點(diǎn)

井下測(cè)量受作業(yè)環(huán)境的影響，不同于地面測(cè)量。主要特點(diǎn)有：

2.1 由于井下導(dǎo)線測(cè)量受巷道條件的制約，井下導(dǎo)線點(diǎn)隨巷道掘進(jìn)進(jìn)行逐步敷設(shè)，不像地面測(cè)量那樣可以有GPS網(wǎng)、交會(huì)法等多種方法。由于巷道通視條件差，行人、車(chē)輛來(lái)往頻繁干擾大，導(dǎo)線點(diǎn)一般布設(shè)在巷道頂板上。測(cè)量時(shí)需進(jìn)行點(diǎn)下對(duì)中，邊長(zhǎng)距離長(zhǎng)短不一。布設(shè)導(dǎo)線點(diǎn)時(shí)，保證在兩點(diǎn)通視的前提下盡可能的使邊長(zhǎng)越長(zhǎng)，這點(diǎn)提高精度很關(guān)鍵。

2.2 全站儀使用方便工作效率高

由于井下測(cè)量放線時(shí)，一般情況巷道迎頭進(jìn)行掘進(jìn)，巷道內(nèi)粉塵比較大、能見(jiàn)度低，迎頭掘進(jìn)停了才能進(jìn)行測(cè)量放線。全站儀自帶激光測(cè)距裝置，測(cè)距時(shí)使用全站儀測(cè)量可節(jié)約很多時(shí)間，在井下通視的情況下，全站儀至少可測(cè)400m，盡可能減少對(duì)巷道掘進(jìn)時(shí)間的影響。

3 井下測(cè)量誤差分析及如何提高精度

3.1 儀器誤差

由于井下使用的儀器不完好和校驗(yàn)不完善引起的，主要有：①視軸誤差，由于視準(zhǔn)軸不垂直于橫軸產(chǎn)生的誤差。測(cè)角時(shí)，可以采用正倒鏡對(duì)同一目標(biāo)觀測(cè)讀數(shù)，可消除視軸差的影響。②水平軸傾斜誤差，由于水平軸不垂直于豎軸引起的誤差。③豎軸傾斜誤差，由于豎軸整置不正確、照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)不正確及外部因素影響所引起的誤差。豎軸傾斜誤差不能通過(guò)正倒鏡觀測(cè)讀數(shù)取平均數(shù)消除。因此，架設(shè)儀器時(shí)應(yīng)將架腿踩實(shí)，對(duì)儀器進(jìn)行精確整平。在進(jìn)行重要大型貫通時(shí)，根據(jù)要求加入這項(xiàng)改正數(shù)。

綜上所述，視軸差與水平軸傾斜誤差對(duì)測(cè)量的影響可采用正倒鏡觀測(cè)的方法消除或減少；豎軸傾斜誤差只能采取加改正數(shù)或用整平水準(zhǔn)軸的方法消除或者減少影響。

3.2 井下測(cè)量?jī)x器對(duì)中誤差

井下測(cè)量一般使用點(diǎn)下對(duì)中，儀器對(duì)中誤差是由導(dǎo)線點(diǎn)與儀器中心不在同一個(gè)鉛垂線上而產(chǎn)生的誤差。儀器對(duì)中誤差對(duì)水平角測(cè)量影響較大，邊長(zhǎng)越短，影響越大。在測(cè)量短邊時(shí)，進(jìn)行兩次以上對(duì)中獨(dú)立測(cè)量進(jìn)行平均，盡可能的減少儀器對(duì)中誤差對(duì)水平角測(cè)量的影響。

3.3 井下測(cè)量的瞄準(zhǔn)誤差

由于使用全站儀瞄準(zhǔn)目標(biāo)位置偏離了實(shí)際位置所產(chǎn)生的誤差。其對(duì)測(cè)角影響規(guī)律是：與儀器照準(zhǔn)高度、目標(biāo)位置傾斜角度成正比；與測(cè)量邊長(zhǎng)距離成反比。同時(shí)，要盡可能的減少測(cè)量人員觀測(cè)時(shí)對(duì)測(cè)量角度的影響。觀測(cè)目標(biāo)時(shí)，儀器十字絲必須清晰，對(duì)目標(biāo)應(yīng)進(jìn)行兩次瞄準(zhǔn)讀數(shù)，對(duì)讀數(shù)進(jìn)行比較，如相差較大應(yīng)再進(jìn)行瞄準(zhǔn)度數(shù)。

3.4 外界環(huán)境影響

井下環(huán)境條件復(fù)雜，如井下的濕度、氣壓、溫度、粉塵、照明度等因素，也會(huì)給測(cè)量帶來(lái)誤差。但由于井下環(huán)境較為穩(wěn)定，不像地面天氣環(huán)境多變，根據(jù)礦井實(shí)際氣壓、溫度、濕度等數(shù)據(jù)對(duì)儀器參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

3.5 特殊環(huán)境下測(cè)量不準(zhǔn)的情況如何提高測(cè)量精度

①兩點(diǎn)之間溫度和氣壓差別大

通過(guò)風(fēng)門(mén)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由于風(fēng)門(mén)前后溫度和氣壓差別很大，光波傳播速度不一致，氣壓差別大導(dǎo)致氣象改正數(shù)計(jì)算不準(zhǔn)。這樣情況下，應(yīng)把風(fēng)門(mén)打開(kāi)5-10min，等溫度和氣壓穩(wěn)定后再進(jìn)行測(cè)量。

②儀器離底板或設(shè)備不能過(guò)近

例如在我礦011803工作面機(jī)巷貫通點(diǎn)處觀測(cè)時(shí)，由于巷道起伏大，有一測(cè)站距離反射不過(guò)來(lái)，當(dāng)時(shí)儀器可勉強(qiáng)看到棱鏡，電池電量也充足，就考慮到視線離底板太近，重新架高儀器后，問(wèn)題得到解決。一般情況下，儀器視線距離巷道頂?shù)装宓日系K物應(yīng)保持在0.5m以上，保證光波能正常折返。

③濕度過(guò)大、粉塵較多等能見(jiàn)度低

這種情況下最好不要進(jìn)行測(cè)量工作，此時(shí)巷道內(nèi)光波最容易被反射，造成提前被全站儀接收或距離反射不回來(lái)無(wú)法測(cè)量，在測(cè)角時(shí)由于視線不好產(chǎn)生折射，使觀測(cè)的目標(biāo)已偏離實(shí)際位置，直接造成粗差。這種情況，可以等巷道內(nèi)粉塵減少、炮煙排除干凈后再進(jìn)行測(cè)量。

④電磁干擾

井下進(jìn)行測(cè)量時(shí)，機(jī)電設(shè)備產(chǎn)生的電場(chǎng)和磁場(chǎng)都會(huì)對(duì)測(cè)量造成影響。實(shí)際上井下任何巷道都有電纜、電機(jī)等機(jī)電設(shè)備，平常由于干擾小，常常忽略不計(jì)。當(dāng)儀器架設(shè)在變電所、大型電機(jī)等設(shè)備附近時(shí)，測(cè)量距離時(shí)誤差非常大。這時(shí)，盡量關(guān)掉電機(jī)設(shè)備或選擇遠(yuǎn)離上述設(shè)施的線路進(jìn)行測(cè)量。

⑤風(fēng)流過(guò)大

在風(fēng)流過(guò)大的巷道內(nèi)測(cè)量時(shí)，應(yīng)使用重量較大的錘球，瞄準(zhǔn)時(shí)盡量瞄準(zhǔn)目標(biāo)垂線的根部。儀器進(jìn)行對(duì)中時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的擋風(fēng)措施，減少錘球晃動(dòng)，提高導(dǎo)線測(cè)量的精度。

4 結(jié)束語(yǔ)

測(cè)量是礦山的眼睛。測(cè)量工作嚴(yán)重影響著礦山的安全和生產(chǎn)。只有提高井下測(cè)量的精度，確保巷道的準(zhǔn)確貫通，才能夠保證礦井安全生產(chǎn)的有序進(jìn)行，為礦山的安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。

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