四臺全站儀測量導(dǎo)線法

王 彪

(神東煤炭集團，陜西 神木 719315)

0 引言

神東煤炭集團是年產(chǎn)千萬噸以上的特大型礦井，主要采用斜井—平硐聯(lián)合開拓方式，井下導(dǎo)線都是由地面近井點做為起算點，經(jīng)平硐或斜井布設(shè)至井下各巷道的頂板上，用導(dǎo)線測量的方法形成閉合或附合導(dǎo)線。多數(shù)主要巷道的控制導(dǎo)線長度在5 000 m以上，對導(dǎo)線測量的精度要求很高，要多次進(jìn)行導(dǎo)線復(fù)測，才能達(dá)到導(dǎo)線精度要求[1-2]。采用4臺全站儀導(dǎo)線測量法可以高精度、快速、準(zhǔn)確完成巷道內(nèi)的導(dǎo)線測量，按設(shè)計要求提供巷道的平剖面圖測量成果[3-4]。

1 用4臺全站儀測量導(dǎo)線的優(yōu)點

1.1 大風(fēng)速巷道的測量

在風(fēng)速大的巷道中進(jìn)行導(dǎo)線測量，顯著提高導(dǎo)線測量的精度。用全站儀進(jìn)行井下導(dǎo)線測量時，導(dǎo)線測量的主要誤差是水平角誤差。水平角測量的誤差來源主要有：儀器誤差、測角方法誤差(主要是瞄準(zhǔn)誤差)、對中誤差(包括覘標(biāo)對中誤差和儀器對中誤差)?，F(xiàn)在礦井測量多數(shù)使用高精度的全站儀，只要對全站儀定期進(jìn)行檢驗和校正，井下測量時嚴(yán)格執(zhí)行正確的測量方法，儀器誤差和瞄準(zhǔn)誤差對導(dǎo)線測量的精度影響很小。但由于巷道內(nèi)的風(fēng)速較高，直接影響測點的對中精度，因此對中誤差是水平角誤差的主要來源，利用4臺全站儀測量導(dǎo)線法，中間測站消除了對中誤差，能顯著減弱水平角測量誤差，提高導(dǎo)線測量的精度。

神東煤炭集團大型礦井的主要巷道、綜采工作面兩側(cè)順槽長度多在5 000 m以上，必須進(jìn)行導(dǎo)線復(fù)測，才能保證導(dǎo)線精度。用1臺全站儀、按常規(guī)方法進(jìn)行導(dǎo)線測量時，由于巷道內(nèi)風(fēng)速大，全站儀和覘標(biāo)對中速度很慢、對中精度低，直接影響到導(dǎo)線測量的精度。用4臺全站儀測量導(dǎo)線法進(jìn)行導(dǎo)線復(fù)測，測量速度是普通方法的5倍以上，并且由于極大的減弱了對中誤差，讓最弱邊的精度提高很多。

1.2 消除短邊誤差

消除短邊的對中誤差，減弱了短邊對導(dǎo)線精度的影響。神東煤炭集團大型礦井綜采工作面的順槽多以雙巷掘進(jìn)，掘進(jìn)時主運輸巷內(nèi)的皮帶及破碎機等設(shè)備經(jīng)常會阻擋視線，或者由于通風(fēng)設(shè)施的影響，很多時候主運輸巷的導(dǎo)線起算邊，需要從輔助運輸巷經(jīng)過聯(lián)巷引入，會出現(xiàn)20 m左右的短邊。另外有時由于地質(zhì)條件的變化，在巷道中也會出現(xiàn)20 m左右的導(dǎo)線邊。用常規(guī)導(dǎo)線測量方法，短邊對導(dǎo)線精度的影響很大，導(dǎo)線測量對短邊的對中次數(shù)有嚴(yán)格要求，見表1。采用4臺全站儀導(dǎo)線測量法，短邊無需對中，消除了對中誤差，減少了對中時間，導(dǎo)線中出現(xiàn)短邊，也不會影響到整條導(dǎo)線的精度。

表1 不同邊長導(dǎo)線的對中次數(shù)

用連采機掘進(jìn)雙巷時，測量人員通常在兩順槽內(nèi)分別測設(shè)一條導(dǎo)線，按照測量規(guī)程的要求，每隔1 000 m左右，兩條巷道要經(jīng)過聯(lián)巷進(jìn)行閉附合導(dǎo)線測量。由于聯(lián)巷邊長在20 m左右，用普通方法進(jìn)行測量，兩條短邊的對中誤差可能要在20″以上。采用4臺全站儀導(dǎo)線測量法，在聯(lián)巷兩端合適的位置安設(shè)兩臺全站儀，不需要進(jìn)行對中，消除了對中誤差，能方便、快速地將兩順槽的導(dǎo)線聯(lián)測到一起，進(jìn)行導(dǎo)線精度的評定。

1.3 巷道平剖面圖的測量

采用4臺全站儀測量導(dǎo)線法，可以快速、準(zhǔn)確、方便地完成巷道的平剖面圖測量，為巷道的改造優(yōu)化提供設(shè)計、決策依據(jù)。大型礦井為了優(yōu)化巷道布置方案，提高產(chǎn)量，需要對原有的一些舊巷道進(jìn)行改造。由于時間久遠(yuǎn)，舊巷道內(nèi)的導(dǎo)線點無法找到。如果按照常規(guī)方法進(jìn)行導(dǎo)線測量，速度很慢，效率低。用4臺全站儀測量導(dǎo)線法，可以非?？焖?、準(zhǔn)確的進(jìn)行導(dǎo)線測量，在導(dǎo)線邊中加測部分碎部點，量取所測導(dǎo)線點、碎部點至巷道頂板、底板、左幫、右?guī)偷木嚯x，就能準(zhǔn)確、快速地繪制出所測巷道的平、剖面圖，提供給有關(guān)部門使用。

1.4 測量精度級速度

為了測量精度級速度，可以采用4臺全站儀測量導(dǎo)線法，再配合使用特制的瞄準(zhǔn)釘及棱鏡，不僅精度高，而且測量速度是普通導(dǎo)線測量方法的5倍以上，顯著提高了導(dǎo)線測量的效率。

2 4臺全站儀測量導(dǎo)線法的步驟

在井下巷道內(nèi)的一組(通常為3個)已知導(dǎo)線點上，分別架設(shè)編號為1號、2號的全站儀進(jìn)行精確對中整平。選擇通視條件好且安全可靠的地點作為第1個前視待測點，架設(shè)上3號全站儀，只需進(jìn)行整平；再在第2個待測點上架設(shè)4號全站儀，只需進(jìn)行整平。

全站儀操作人員用1號全站儀后視另一個已知導(dǎo)線點，將2號全站儀上豎立的特制鐵釘做為前視目標(biāo)，進(jìn)行檢查角的觀測。水平角觀測結(jié)果與原有導(dǎo)線成果中的水平角值已知數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，不大于14″后，通知2號全站儀開始進(jìn)行導(dǎo)線測量。

全站儀操作人員用2號全站儀后視1號全站儀上豎立的特制鐵釘，將3號全站儀提手對中點上豎立的特制細(xì)鐵釘作為前視觀測目標(biāo)，依據(jù)規(guī)定的測回數(shù)，按照水平角標(biāo)準(zhǔn)測量程序開始進(jìn)行水平角觀測和記錄。

測距時，2號全站儀的操作人員照準(zhǔn)在3號全站儀上方的棱鏡對中點上設(shè)立的特制的棱鏡(或反射片)，依據(jù)規(guī)定的測回數(shù)，按照距離標(biāo)準(zhǔn)測量程序開始進(jìn)行垂直角觀測和距離測量，記錄好所有的測量數(shù)據(jù)。

當(dāng)2號全站儀完成第1個測站的觀測后，通知1號全站儀搬至下一個待測點位置，3號全站儀開始以2號全站儀為后視目標(biāo)，以4號全站儀為前視目標(biāo)，開始第2個待測點的觀測，以此類推，直至測至導(dǎo)線段的最后2個導(dǎo)線點，在這兩個導(dǎo)線點上進(jìn)行對中整平，進(jìn)行最后測站的觀測，如圖1所示。

圖1 4臺全站儀測量導(dǎo)線步驟圖

3 主要技術(shù)要求及作業(yè)事項

3.1 主要技術(shù)要求

在測站點上精確整平全站儀，水準(zhǔn)氣泡不超出儀器的補償范圍。進(jìn)行導(dǎo)線測量時全站儀目鏡中瞄準(zhǔn)的后視、前視目標(biāo)要清晰，分別用十字絲豎絲瞄準(zhǔn)后視、前視目標(biāo)。距離測量時用十字絲橫絲瞄準(zhǔn)前視棱鏡中心。全站儀導(dǎo)線測量原始記錄本記錄規(guī)范、內(nèi)容齊全，包括工作地點、時間、儀器名稱、作業(yè)人員；儀器高、覘標(biāo)高、導(dǎo)線點距離巷道左幫、右?guī)?、頂板、底板的?shù)據(jù)。繪制好導(dǎo)線略圖，填寫好實測的溫度值、氣壓值以及測距棱鏡的常數(shù)，對超出限差要求的測量成果要劃去重測，并須注明原因。保證導(dǎo)線測量原始記錄本記錄的各項數(shù)據(jù)無涂改、擦改、轉(zhuǎn)抄。全站儀進(jìn)行導(dǎo)線測量時，水平角同一測回中半測回互差不超過20″，水平角值兩測回間互差不超過12″，豎直角指標(biāo)差互差不超過15″，豎直角互差不超過15″。

在傾角大于15°或視線一邊水平而另一邊的傾角大于15°的主要井巷中進(jìn)行導(dǎo)線測量時，在觀測過程中水準(zhǔn)氣泡偏離不得超過一格，否則應(yīng)整平后重測。儀器高和覘標(biāo)高應(yīng)用鋼尺丈量兩次，當(dāng)互差不大于4 mm時，取其平均值作為最終結(jié)果。用全站儀進(jìn)行邊長測量時，每條邊的測回數(shù)不得少于2個。采用單向觀測或往返觀測時，其限差為：一測回讀數(shù)較差≤10 mm，單程測回間較差不大于15 mm。

測量過程中水平角由一個測回轉(zhuǎn)到下一個測回觀測前，應(yīng)將全站儀的水平度盤位置變換180 °/n(n為測回數(shù))。

3.2 作業(yè)注意事項

測量作業(yè)前要對所用的全站儀進(jìn)行檢驗和校正，設(shè)置好全站儀內(nèi)部的棱鏡常數(shù)。在井下作業(yè)地點，將實測的溫度和氣壓值輸入到全站儀中。

在進(jìn)行測量作業(yè)前，要制作好前后視瞄準(zhǔn)用的特制瞄準(zhǔn)釘、棱鏡或反射片。由于用4臺全站儀同時進(jìn)行測量，因此要求在作業(yè)過程中，測量人員要高度協(xié)作，密切配合。所有記錄的數(shù)據(jù)要做到準(zhǔn)確、完整，測量成果的各項限差必須要符合規(guī)程的要求。一臺全站儀完成所有的作業(yè)內(nèi)容后，再通知下一臺全站儀進(jìn)行觀測。

4 結(jié)語

通過測量人員的實地驗證，利用4臺全站儀導(dǎo)線測量法，解決了由于導(dǎo)線邊長短，巷道內(nèi)風(fēng)速大等不利因素給導(dǎo)線測量帶來的困難，減弱了對中誤差，顯著提高了導(dǎo)線測量的精度和導(dǎo)線測量的速度。