提高礦山井下全站儀導(dǎo)線測量精度的方法探討

王弘毅

[摘要]由于近年來測繪技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，極大的推動了我國的礦山井下測量工作的開展，礦山井下測量工作的質(zhì)量有了顯著的提高。然而，礦山井下全站儀導(dǎo)線的測量精度會受到井下作業(yè)環(huán)境的影響以及其他條件的限制。本文對全站儀的特點(diǎn)進(jìn)行了簡要的分析，并分析了導(dǎo)致全站儀井下測量誤差的因素，提出了提高井下全站儀導(dǎo)線測量精度的方法，希望能夠進(jìn)一步提高我國礦山井下全站儀導(dǎo)線的測量精度，提高礦山井下測量工作的質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]礦山井下測量 測量精度 全站儀

[中圖分類號] TD175 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-9-209-1

一般來說，全站儀導(dǎo)線測量與其他一般測量相比具有較高的精確度。但是在進(jìn)行礦山井下測量時(shí)，井下環(huán)境對全站儀導(dǎo)線的測量精度產(chǎn)生直接的影響。井下施工具有較差的施工條件，由于獨(dú)頭掘進(jìn)的坑道，難以保障必要的通視條件。井下巷道測量具有較高的精度要求，測量數(shù)據(jù)不僅影響到采空區(qū)和新老巷道之間的關(guān)系、影響巷道的貫通，還會對搶險(xiǎn)救災(zāi)和礦山安全生產(chǎn)產(chǎn)生直接的影響。

1全站儀特點(diǎn)分析

全站儀與傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀具有相似的工作原理。全站儀既可以測角又可以量邊，由于其安裝了微處理器，能夠自動地進(jìn)行測角和測距，并且對坐標(biāo)、高差和水平距離進(jìn)行自動歸算。全站儀還能夠自動的對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并且進(jìn)行施工放樣?？梢哉f全站儀涵蓋了常規(guī)測量儀器的所有功能，而且具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

①由于內(nèi)部具有雙重補(bǔ)償系統(tǒng)，全站儀可以對水平軸和儀器豎軸的傾斜誤差進(jìn)行自動測量，自動改正角度的觀測值。②全站儀能夠?qū)τ?jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如果在全站儀中加裝計(jì)算軟件，則可以進(jìn)行施工放樣、碎部測量、導(dǎo)線測量等計(jì)算。③全站儀能夠與其他的外圍設(shè)備和計(jì)算機(jī)通過電子手簿的通訊接口全站儀的主機(jī)相連接，從而對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)繪圖、管理和獲取，通過完整的自動化測量系統(tǒng)來對全站儀的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行管理[1]。④全站儀只需要進(jìn)行一次照準(zhǔn)反射棱鏡，就可以對斜距、角豎直角、水平角進(jìn)行測量，并對測點(diǎn)的高程和平面坐標(biāo)系計(jì)算，對計(jì)算和測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。

2全站儀井下測量誤差分析

造成全站儀井下測量誤差的原因既有全站儀的儀器誤差，也有全站儀在井下的對中誤差，還包括對鏡站的瞄準(zhǔn)誤差和測距誤差。

2.1全站儀的儀器誤差

檢校不完善和幾何關(guān)系不正確是造成全站儀器誤差的主要原因。第一，豎軸誤差。也就是儀器豎軸不鉛垂造成的。隨著豎角的加大，全站儀的數(shù)據(jù)誤差也越來越大。垂直軸的傾斜方向和觀測方向所夾的角度也會造成豎軸誤差。第二，橫軸誤差，主要是由儀器豎軸和橫軸不垂直造成的，橫軸誤差會造成盤左和盤右兩個(gè)位置出現(xiàn)符號相反、大小相等的情況。第三，視準(zhǔn)軸誤差。這是儀器橫軸和儀器橫軸造成的，會導(dǎo)致盤左和盤右兩個(gè)位置出現(xiàn)符號相反、大小相等的情況。

2.2全站儀在井下產(chǎn)生對中誤差

井下對中誤差也就是全站儀測站的中心，和井下點(diǎn)位沒有處在同一條鉛垂線上，會對觀測的方向值產(chǎn)生直接的影響，而且觀測方向值與距離成反比。

2.3全站儀對鏡站的瞄準(zhǔn)誤差

在進(jìn)行井下測量時(shí)，如果全站儀的瞄準(zhǔn)鏡站沒有對準(zhǔn)實(shí)際位置，就會產(chǎn)生瞄準(zhǔn)誤差。瞄準(zhǔn)誤差的觀測值與邊長成反比，與目標(biāo)傾斜角和瞄準(zhǔn)高度成正比[2]。

2.4測距誤差

測距誤差是由反射鏡反射點(diǎn)和全站儀中心之間的數(shù)據(jù)造成的誤差。周期誤差、比例誤差、固定誤差都屬于測距誤差，其中比例誤差又包括大氣折射誤差、光速誤差、測試概率誤差，固定誤差又包括側(cè)向誤差、儀器常數(shù)和對中誤差。

2.5井下環(huán)境造成的誤差

全站儀等測角量距會受到井下的照明度、礦塵量、溫度和濕度的影響。與地面上相比，礦山井下環(huán)境不會受到天氣和季節(jié)變化的影響，具有比較穩(wěn)定的井下條件，測角的時(shí)間一般比較短暫，一般認(rèn)定井下環(huán)境基本是穩(wěn)定的。

3提高礦山井下全站儀導(dǎo)線測量精度的方法

3.1使用盤左盤右的方法進(jìn)行一測回

根據(jù)上述分析發(fā)現(xiàn)，盤左盤右兩個(gè)位置的符號相反、大小相等主要是由橫軸誤差和視準(zhǔn)軸誤差造成的。因此，要抵消或減弱這兩項(xiàng)誤差，就要用盤左盤右來對同一目標(biāo)進(jìn)行觀測，并取兩次觀測的平均值。在進(jìn)行觀測時(shí)，為了減少和消除豎軸誤差，必須保持照準(zhǔn)部的水準(zhǔn)器中具有居中的氣泡。這樣也可以使豎盤指標(biāo)差的影響被有效的消除，使井下全站儀導(dǎo)線測量精度得到有效的提高[3]。

3.2導(dǎo)線測量時(shí)采用全站儀三架法

導(dǎo)線測量是比較常用的井下平面控制測量方法。觀測方向值和限量對中誤差都會受到井下對中誤差的影響。因此，在進(jìn)行測量導(dǎo)線測量的過程中可以使用全站儀三架法，這樣可以有效的提高，全站儀導(dǎo)線測量的精度，提高測量的速度，縮短了前視點(diǎn)的對中整平時(shí)間，使井下對中誤差得到減少。

3.3垂球重量的加大

井下測井的精度經(jīng)常受到照準(zhǔn)誤差的影響，這是因?yàn)榇骨蚓哂休^大的擺動幅度，鏡站在點(diǎn)下產(chǎn)生對中，測量過程中有較大的氣流。這就可以通過極大垂球重量的方式使垂球的晃動減小，并對垂球線的根部進(jìn)行瞄準(zhǔn)。

3.4使用棱鏡激光模式

先要將全站儀進(jìn)行棱鏡激光模式設(shè)置，再將溫度值和井下氣壓輸入，保障反光鏡與常數(shù)改正的匹配。不要讓灰塵和水珠沾到鏡面?？梢允褂梅辣腿緝x來應(yīng)對具有瓦斯的井下坑道。使用往返測量來測量斜巷三角高程和平巷邊長。

3.5限制誤差的傳遞

可以使用一定的方法來對測角的誤差傳遞進(jìn)行限制。如果井下全站儀導(dǎo)線進(jìn)行短邊巷道測量或前進(jìn)一段距離后，可以對短邊陀螺方位角用陀螺全站儀進(jìn)行加測。

3.6提高點(diǎn)位橫向精度

在進(jìn)行井下導(dǎo)線測量時(shí)，可以先設(shè)置低級導(dǎo)線，再對低級導(dǎo)線進(jìn)行檢查，布設(shè)高級導(dǎo)線。在布設(shè)導(dǎo)線時(shí)，其邊長要盡量相等，并沿著坑道的中線進(jìn)行布設(shè)，設(shè)置閉合形式或雙交叉形式的導(dǎo)線。

4結(jié)語

礦山測量工作的質(zhì)量，與礦山井下全站儀導(dǎo)線測量的精確度有著直接的關(guān)系，有一些因素會導(dǎo)致礦山井下全站儀導(dǎo)線測量的誤差，為了保障礦山井下測量的工作質(zhì)量，必須，采取有效的方法切實(shí)有效地提高礦山井下全站儀導(dǎo)線測量的精度。只有確保了礦山井下全站儀導(dǎo)線的測量精度，，才能夠，保障礦山測量成果具有較高的準(zhǔn)確性和精確性，確保礦山的可持續(xù)發(fā)展和安全生產(chǎn)，避免因?yàn)榈V山井下全站儀導(dǎo)線測量不準(zhǔn)確而造成的損失。