全站儀及貫通誤差預(yù)計(jì)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用研究

冷 冰

（赤峰柴胡欄子黃金礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024039）

科技改變了人們的生活和生產(chǎn)方式，目前在礦山的測(cè)量過(guò)程中，全站儀逐漸取代了經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀，并且隨著技術(shù)的更新，全站儀自身也在不斷的發(fā)展，測(cè)量精度有了穩(wěn)步的提升，但是其誤差還是需要我們重視，這樣才能夠?yàn)榈V山測(cè)量做出貢獻(xiàn)。因此我們要做好這一預(yù)計(jì)，并在礦山測(cè)量中應(yīng)用起來(lái)。

1 全站儀的在礦山測(cè)量中的應(yīng)用

全站儀是一種高技術(shù)測(cè)量的儀器，能夠測(cè)量水平、垂直、距離和高差的測(cè)繪儀器，應(yīng)用于重大的地上建筑和地下隧道的測(cè)量，其中礦山測(cè)量就是其中最重要的領(lǐng)域之一，其具有自動(dòng)記錄和保存測(cè)量結(jié)果的功能，可以將測(cè)量的精度提升，減少人為記錄的誤差，同時(shí)能夠同步到計(jì)算機(jī)中[1]。

礦山測(cè)量是采礦學(xué)的重要組成部分，不僅要運(yùn)用測(cè)量和采礦等多種學(xué)科知識(shí)，還要研究礦山的地質(zhì)形態(tài)。在采礦的過(guò)程中，礦山測(cè)量是重要的基礎(chǔ)性工作之一，從勘測(cè)、設(shè)計(jì)，到建設(shè)、生產(chǎn)，乃至礦井的報(bào)廢，都需要利用全站儀進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和分析。在礦井勘測(cè)的時(shí)候，首先要利用全站儀進(jìn)行礦區(qū)的地圖繪制，以此設(shè)定好鉆孔、探槽等工作的要點(diǎn)，保證礦山測(cè)量的有序進(jìn)行。在礦山開采設(shè)計(jì)以及建設(shè)的階段，需要進(jìn)行施工的測(cè)量，這就需要利用全站儀測(cè)量出礦井與民用建筑物之間的距離等。在礦山生產(chǎn)的過(guò)程中，需要對(duì)巷道進(jìn)行標(biāo)記和測(cè)量，這樣才能在開采過(guò)程中保護(hù)工作環(huán)境和后期的修復(fù)工作。

2 貫通測(cè)量在礦山測(cè)量中的作用

在計(jì)劃開采前方面，礦山測(cè)量可以為礦山的管理過(guò)程中提供各種有用的資料和圖紙信息，從而更好的完成采礦計(jì)劃以及生產(chǎn)。當(dāng)代的礦山，由于深度不同、方向不同等，有著復(fù)雜的井巷系統(tǒng)，因此需要進(jìn)行大量的貫通測(cè)量來(lái)保證這些資料和圖紙信息的準(zhǔn)確度。對(duì)于礦井的測(cè)量，在時(shí)間和空間上都是不斷的變化，如果無(wú)法及時(shí)和準(zhǔn)確的將這一變化檢測(cè)出來(lái)，便無(wú)法繼續(xù)下面的工作，貫通測(cè)量可以通過(guò)大量數(shù)據(jù)來(lái)縮小變化[2]。實(shí)踐表明，只要礦山測(cè)量制作成圖有誤，或者提供的材料和圖紙不準(zhǔn)確，就會(huì)給采礦帶來(lái)安全性的問(wèn)題，不僅危害采礦進(jìn)程，還威脅著人身安全，從而給礦山開采帶來(lái)嚴(yán)重的損失，因此貫通測(cè)量在礦山測(cè)量中是一定要進(jìn)行的。

對(duì)于安全方面，礦山測(cè)量可以對(duì)危險(xiǎn)的區(qū)域進(jìn)行警戒處理，為工程事故以及自然災(zāi)害提供資料，通過(guò)貫通測(cè)量可以有效并最大化找出危險(xiǎn)區(qū)域，從而有效的進(jìn)行救援。礦山的開采是立體化的生產(chǎn)過(guò)程，這就要求礦山測(cè)量必須提供礦內(nèi)各要素的準(zhǔn)確位置，貫通測(cè)量通過(guò)大量的測(cè)量數(shù)據(jù)和結(jié)果來(lái)幫助人們判斷出各要素的具體位置，這樣在開采過(guò)程中才能夠盡量避免事故的發(fā)生。

對(duì)于資源的有效利用來(lái)說(shuō)，礦山測(cè)量可以通過(guò)對(duì)采礦產(chǎn)量、采礦過(guò)程中的損失以及土地消耗等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，貫通測(cè)量通過(guò)大量的測(cè)量結(jié)果對(duì)損耗進(jìn)行預(yù)測(cè)，這樣后續(xù)才能夠提出有效的指導(dǎo)意見，以此來(lái)平衡礦山的生產(chǎn)及環(huán)境的保護(hù)，最大程度的降低損失，最大程度的利用資源。開采礦山中的損失和環(huán)境破壞是多因素影響的，但是，只有做好礦山測(cè)量工作才能夠最大化的完成工作。

在工程質(zhì)量方面的保障來(lái)說(shuō)，運(yùn)用貫通測(cè)量來(lái)的方法進(jìn)行的礦山測(cè)量是可以通過(guò)施工的檢測(cè)和質(zhì)量的檢查等手段完成的，從而保證開采過(guò)程的各種施工要求，減少人為產(chǎn)生的誤差[3]。由于礦山開采在地下進(jìn)行，形成的空間也比較特殊，在施工的過(guò)程中以及施工完畢檢查驗(yàn)收的過(guò)程中都帶來(lái)了不小的困難，因此要通過(guò)大量的貫通測(cè)量結(jié)果來(lái)輔助數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精準(zhǔn)度。

3 全站儀貫通測(cè)量及誤差來(lái)源

全站儀貫通測(cè)量分為水平巷道和沿導(dǎo)向?qū)迂炌y(cè)量?jī)煞N。在進(jìn)行礦山開采的過(guò)程中，對(duì)于同一個(gè)礦井，鑿開兩個(gè)石門，石門之間留有一條運(yùn)輸?shù)牡缆愤M(jìn)行測(cè)量工作。首先在兩個(gè)石門之間放置全站儀進(jìn)行高程測(cè)量，通過(guò)平面的坐標(biāo)進(jìn)行兩門之間的計(jì)算，以及高程的計(jì)算。根據(jù)兩個(gè)石門之間的坐標(biāo)計(jì)算出這條通道中心線的方位角和水平的距離，在求出指向角，通過(guò)上面的結(jié)論在計(jì)算出這條通道的坡度，最后根據(jù)已得出的水平距離、高度和坡度等算出這條通道的長(zhǎng)度。然后在兩個(gè)石門之間分別放置全站儀，標(biāo)出指向角，找出通道的中位線，同時(shí)根據(jù)坡度來(lái)畫出通道的腰線。最后檢查所有測(cè)量結(jié)果，確定整體的挖掘方向。

對(duì)于沿導(dǎo)向?qū)迂炌ǖ乃酵ǖ?，?dāng)導(dǎo)向?qū)拥慕嵌却笥谌鹊臅r(shí)候，由于水平面的方向收到了導(dǎo)向?qū)拥南拗?，通道中的中位線可以不標(biāo)出，只標(biāo)出腰線即可。找出向下通道的兩個(gè)點(diǎn)，將其中一個(gè)點(diǎn)切開，后挖掘至第二個(gè)點(diǎn)處，為了加快向下的速度，在第二個(gè)點(diǎn)與通道之間挖第三個(gè)點(diǎn)。可以用水平測(cè)量或者三角測(cè)量，測(cè)出第一個(gè)點(diǎn)和第二個(gè)點(diǎn)之間的距離以及下山通道的高度。然后計(jì)算出第三個(gè)點(diǎn)的高度，在已經(jīng)得到通道的平面圖中測(cè)量第一個(gè)點(diǎn)和第三個(gè)點(diǎn)之間的距離，進(jìn)而能夠測(cè)量出第三個(gè)點(diǎn)的高度。之后再計(jì)算出第二個(gè)點(diǎn)和第三個(gè)點(diǎn)之間的深度和斜度，從而作為向下挖掘的起點(diǎn)。最后要控制好通道的坡度，并通過(guò)全站儀隨時(shí)檢查并填充平面圖紙。

對(duì)于絕大部分的全站儀來(lái)說(shuō)，為了提高測(cè)量距離的精確度，通常采用的都是相位法進(jìn)行測(cè)距，而這種方法就是把光度調(diào)整成連續(xù)變化的光波，雖然具有非常多的有點(diǎn)，但是儀器測(cè)量總歸是有誤差的，這些誤差的大小將會(huì)直接影響到距離測(cè)量的精準(zhǔn)度，從而引發(fā)一系列的問(wèn)題。對(duì)于全站儀使用的系統(tǒng)誤差有加常數(shù)誤差、乘常數(shù)誤差以及周期誤差等。

4 貫通測(cè)量誤差預(yù)計(jì)及方案

第一礦井水準(zhǔn)測(cè)量產(chǎn)生的誤差。主要是因?yàn)槿緝x在測(cè)量的過(guò)程中望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)有誤差、水準(zhǔn)管道中的氣泡產(chǎn)生了誤差、人為操作及外界影響的因素，包括通道中的空氣密度，儀器的下沉情況等。貫通測(cè)量是通過(guò)電磁波測(cè)量三角高度來(lái)判斷完成的。如果通道的角度比較小，則測(cè)量距離的誤差會(huì)在1mm左右。對(duì)于電磁波的測(cè)量，主要是大氣折射產(chǎn)生的誤差，只有消除大氣折射光中的誤差，才能夠保證角度測(cè)量的精確度[4]。對(duì)于地面三角測(cè)量和上下通道的高程測(cè)量引起的誤差需要控制在0.3m的范圍內(nèi)。高程測(cè)量的誤差主要是因?yàn)樗疁?zhǔn)測(cè)量和高程導(dǎo)入過(guò)程中產(chǎn)生的誤差，因此這種測(cè)量方式應(yīng)該從兩個(gè)方面去評(píng)價(jià)。而三角測(cè)量的誤差改進(jìn)就需要更多的細(xì)心和耐心了，在全站儀望遠(yuǎn)鏡的瞄準(zhǔn)過(guò)程中方向要準(zhǔn)確，水準(zhǔn)管中的氣泡盡量的舉重，在通道中照明要好等。

第二平面貫通測(cè)量產(chǎn)生的誤差。地面導(dǎo)線的測(cè)量誤差盡量控制在0.01m以內(nèi)，井下導(dǎo)線測(cè)量的誤差盡量控制在0.08m以內(nèi)，通道在水平方向上的誤差控制在0.2m以內(nèi)。

全站儀的貫通測(cè)量是具有可靠性的。測(cè)量工作在固定的時(shí)間測(cè)量固定的次數(shù)，以達(dá)到測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和精準(zhǔn)度。利用大量實(shí)際測(cè)量的結(jié)果來(lái)統(tǒng)計(jì)和分析出影響貫通測(cè)量的數(shù)據(jù)，從而制定出最有效的設(shè)計(jì)方案。對(duì)于通道前后連接出現(xiàn)的閉合貫通測(cè)量進(jìn)行精度的測(cè)評(píng)，但是由于受到實(shí)際因素的影響和限制，有一定的測(cè)量難度。為了滿足工程的要求，在水平方向上的誤差要小于0.6m。全站儀的使用，要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分工測(cè)量，以保證測(cè)量的精確度，從而為礦山的開采打下重要的基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

在礦山的開采中，利用全站儀的貫通測(cè)量可以提升測(cè)量的精度，而對(duì)于測(cè)量的質(zhì)量，則取決于測(cè)量方法的正確性以及誤差的大小。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，全站儀的作用也越來(lái)越全面，包括測(cè)量，計(jì)算和記錄等，受到了現(xiàn)代礦井作業(yè)人的推崇，在進(jìn)行全站儀貫通測(cè)量的同時(shí)，人員一定要做好充分的準(zhǔn)備，保證測(cè)量的質(zhì)量以及準(zhǔn)確性，因?yàn)檫@關(guān)系到礦山開采的效率以及工作人員的安全，因此提升全站儀的測(cè)量精度是最重要的，同時(shí)要將貫通測(cè)量的誤差縮小到極致。