全站儀在井下測量中的應(yīng)用研究

魯小軍

摘 ?要：在金礦井下測量中，傳統(tǒng)的測量工具主要有經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀等，利用這些測量儀器來進(jìn)行測量時，有著工作量大，計算復(fù)雜等缺點。而全站儀作為一種高科技測量儀器，不但能夠有效提高測量精度，還能夠有效減輕測量人員的工作強度，且大幅度提高了測量工作效率。

關(guān)鍵詞：金礦井下;全站儀;測量

一、井下測量的特點

（1）在井下測量工作中，測量對象主要是巷道，而測量任務(wù)，基本上都是確定巷道、硐室、回采工作面的平面坐標(biāo)以及高程，這些數(shù)據(jù)是對金礦礦井進(jìn)行建設(shè)以及金礦生產(chǎn)的前提條件。（2）對井下巷道的測量，其主要方式是導(dǎo)線測量。導(dǎo)線布設(shè)形式主要有三種，分別是閉合導(dǎo)線，符合導(dǎo)線和支導(dǎo)線。在對井下巷道的施工測量中，主要使用支導(dǎo)線布設(shè)，當(dāng)巷道打通之后，需要進(jìn)行聯(lián)測，這時候才會布設(shè)閉合導(dǎo)線或者符合導(dǎo)線。（3）金礦井下環(huán)境十分惡劣，特別是在進(jìn)行巷道測量時，測量環(huán)境黑暗潮濕，視野會受到很多阻礙，而且施工人員以及施工的機車、礦車較多，巷道中還會存在各種管線，因此，這些因素的存在，給測量工作帶來了很大的影響。（4）井下巷道測量中，對測量精度的要求很高，在井下平面控制測量中和井下巷道貫通測量中，在新老巷道和采空區(qū)之間的位置關(guān)系的確定方面，以及巷道的貫通方面，都與導(dǎo)線測量精度有著十分密切的關(guān)系。（5）金礦井下的導(dǎo)線測量方法有很多種，一般來說，都是采用“后前前后”的測量方式，由于導(dǎo)線點大多都布設(shè)在巷道頂板上面，對點號吊掛線繩進(jìn)行對中測量。

二、全站儀的特點

全站儀，是全站型電子測距儀（Electronic Total Station）的簡稱，全站儀是一種高科技測量儀器，集成光、機、電為一體，能夠?qū)Ω鞣N數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，包括水平角、垂直角、距離和高差等。全站儀能夠利用微處理器來進(jìn)行測距和測角工作，還能自動測試水平距離、高差和坐標(biāo)，且能進(jìn)行施工放樣工作，對數(shù)據(jù)進(jìn)行自動記錄，能夠簡化測量工作，且擁有絕大部分的施工測量工具的功能。全站儀與傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀相比，原理上有很多類似的地方，但是全站儀具有以下幾個特點：（1）在測量水平角、豎直角和斜距時，只需要進(jìn)行一次照準(zhǔn)反射棱鏡，測量之后可根據(jù)測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，得出平面坐標(biāo)和高程，而且測量數(shù)據(jù)和計算數(shù)據(jù)均可進(jìn)行保存。（2）全站儀的主機和電子手簿上有標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口，全站儀可通過這些通訊接口與計算機或其他外圍設(shè)備進(jìn)行通訊，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，這也可讓全站儀與計算機設(shè)備結(jié)合在一起，形成一套自動測量系統(tǒng)。（3）全站儀內(nèi)置有微處理器，微處理器能夠?qū)y量數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。（4）全站儀內(nèi)部含有一套雙軸補償系統(tǒng)，可以對測量得到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差修正，如可以對豎軸和水平軸的傾斜誤差進(jìn)行適當(dāng)修正。

三、全站儀在井下測量中的應(yīng)用

（1）井下四架法傳遞，三架法導(dǎo)線測量。由于金礦井下的測量工作精度要求很高，在進(jìn)行平面控制測量過程中，為了提高精度，需要進(jìn)行7級導(dǎo)線測量。傳統(tǒng)的導(dǎo)線測量方法導(dǎo)致了測量效率底下，而且耗費人力物力。如果使用全站儀，利用全站儀的光電測距功能，不但能夠有效保證精度，而且也節(jié)省了工作量，有效提高了測量效率。四架法傳遞，三架法測量，是指在三架法測量中，增加一個架腿，從而始終在前面進(jìn)行對中整平，這種方法可以有效節(jié)省時間，提高了測量速度，從而讓測量效率得到了提升。四架法傳遞，三架法測量的方法對于導(dǎo)線測量規(guī)模較大的測量工作非常適用。（2）井下兩架法導(dǎo)線測量。兩架法與三架法的區(qū)別在與，兩架法后視不用架腿，而是使用吊掛線繩，而前視仍然使用架腿技撐反光鏡進(jìn)行測量。兩架法在工作量不大的導(dǎo)線測量中非常適用，但是要求前視和后視都有導(dǎo)線點。（3）井下一架法導(dǎo)線測量。在金礦巷道的掘進(jìn)過程中，是分期分步進(jìn)行的，因此，對井下導(dǎo)線的初期測量過程中，只能適用布設(shè)支導(dǎo)線的方式來進(jìn)行，而且也只能一站一站的分期測試。巷道的初期測量工作大多都是測2-3站，然后標(biāo)定一組中腰線，這些工作量并不是很大。當(dāng)對巷道初期測量過程中，適用全站儀時，不需要適用多架法來進(jìn)行測量，只需要適用一架法即可。金礦井下的導(dǎo)線點都是布設(shè)在頂板上面，前視的話，可以把反光鏡倒掛在頂板上面來進(jìn)行測量，同時，在進(jìn)行水平角觀測時，需要先瞄準(zhǔn)吊掛線繩進(jìn)行測量，測量完水平角之后，再瞄準(zhǔn)反光鏡進(jìn)行距離和垂直角測量。由于線繩會在吊掛反光鏡時發(fā)生擺動，會導(dǎo)致水平角觀測精度不高，在測量導(dǎo)線的時候，由于水平角測量誤差是具有傳遞性的，因此，瞄準(zhǔn)吊掛線繩能夠讓觀測精度更高，反光鏡雖然在擺動，不過精度能夠滿足井下導(dǎo)線的初期測量要求。（4）全站儀觀測數(shù)據(jù)的記錄。全站儀具有自動保存數(shù)據(jù)的功能，能夠?qū)y量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。在井下進(jìn)行導(dǎo)線測量時，可以把觀察數(shù)據(jù)建項目建站，把數(shù)據(jù)自動存儲到其中，然而，全站儀自動存儲功能也存在一定的不足之初。（5）全站儀其他功能的應(yīng)用。全站儀除了上述用途和功能之外，還有很多其他功能，比如說可以進(jìn)行坐標(biāo)正算和反算，使用坐標(biāo)的正算和反算，對于井下巷道撥門控制和工程標(biāo)定工作中的測量有著十分重要的意義，能夠讓測量工作變得方便快捷。此外，在巷道撥門和開門給線的時候，可以利用全站儀輸入后視邊方位，把儀器水平角撥至巷道設(shè)計方位進(jìn)行給線，這樣不但可以減少手工計算撥角的工作，還能夠確保撥角的準(zhǔn)確性，有效提高了工作效率。

四、金礦井下使用全站儀的注意事項

（1）在使用全站儀進(jìn)行光電測距時，如果要對測距常數(shù)進(jìn)行修改，要注意根據(jù)反光鏡的不同，常數(shù)修改是不相同的，在進(jìn)行測試的時候，還要經(jīng)常對常數(shù)進(jìn)行檢查，看是常數(shù)是否與反光鏡匹配。（2）上文提到，全站儀由于其自動存儲功能還存在一些瑕疵，因此，使用記錄本來記錄全站儀測量的數(shù)據(jù)也是一種非常常見的記錄手段。因此，在記錄全站儀測量數(shù)據(jù)時，需要特別注意區(qū)分類別，比如說記錄距離的時候，要區(qū)分是平距還是斜距，切勿混淆。（3）在金礦井下巷道進(jìn)行導(dǎo)線測量時，全站儀的數(shù)據(jù)自動存儲功能適用于“后后前前”的觀測方法和半測回觀測方法，但是全站儀的數(shù)據(jù)自動存儲功能無法適用于“后前前后”的觀測方法。而且“后后前前”的觀測方法和半測回觀測方法都不是非常適用于井下導(dǎo)線測量，還存在一些不足之處，因此，在進(jìn)行金礦井下巷道導(dǎo)線測量時，不要盲目使用全站儀的數(shù)據(jù)自動存儲功能。

結(jié)束語：隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的測量技術(shù)和測量儀器已經(jīng)越來越無法滿足金礦井下測量的需求，全站儀也因此應(yīng)運而生。由于全站儀能夠有效提高測量精度，而且降低了測量人員的工作強度，還能夠滿足在金礦井下惡劣測量環(huán)境下測量的要求，其有效提高了測量工作的效率，也必然會在之后的測量工作中起到越來越重要的作用。目前，全站儀已經(jīng)開始逐步取代傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀，成為了金礦井下測量的主要儀器工具。因此，如何有效使用全站儀，利用全站儀更好的為金礦井下測量工作來服務(wù)，以及如何對全站儀中存在的一些缺陷進(jìn)行彌補，已經(jīng)成為了測量人員研究的重點。

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