應用全站儀測量導線方法與測角中誤差分析

劉敬陶,任 權

鐵煤集團大明煤礦地測科,遼寧鐵嶺 112700

應用全站儀測量導線方法與測角中誤差分析

劉敬陶,任 權

鐵煤集團大明煤礦地測科,遼寧鐵嶺 112700

本文對全站儀測量導線的方法進行了介紹，根據20個閉、附合導線平差結果對全站儀導線測角中誤差進行了分析，為全站儀在礦山測量工作中更好應用提供參考。

全站儀；導線測量方法；測角中誤差分析

全站儀在礦井測量中已廣泛使用，大明礦斜井從2002年開始將全站儀應用到井下測量的實際工作中。全站儀的使用給大明礦斜井測量工作帶來了極大方便，它既提高了測量精度又提高了工作效率。大明礦斜井從全站儀的使用過程中總結了大量經驗，為今后全站儀更好的發展及應用打下了堅實的基礎，同時大明礦斜井不斷的從實踐中對全站儀的應用進行了探索和開發，使全站儀能在礦井測量工作中發揮更大的作用。

1 全站儀情況簡述

表1 尼康DTM531E全站儀技術參數表

1.1 全站儀測量導線的作業方法

全站儀測量導線一般采用三架法、二架法和懸掛棱鏡法3種形式。

三架法是在后視點、前視點分別架設棱鏡，測站點架設全站儀進行導線測量的作業方法，測站搬家時后視鏡站整體搬至新的前視點，前視測量員只將棱鏡移至儀器三角架上，測站觀測員將儀器照準部移至前視三角架上。三架法作業的優點是減少了全站儀對中整平次數，從而減小了對中誤差；其缺點是使用設備多，用人量至少得6人，其中儀器觀測員得3人，前后視人員移動距離遠，作業占用井巷時間長。如果人員充足，也可采用四架法來提高作業速度。此方法適合基本控制導線和重要控制導線測量。

二架法是在前視點架設棱鏡，后視點懸掛垂球，測站點架設全站儀進行導線測量的作業方法，測站搬家時鏡站和測站整體向前搬遷。二架法作業與三架法作業比較，其優點是用人量可相對減少，儀器觀測員也相應減少，前后視人員不必往返奔波，作業占用井巷時間短；其缺點是距離不能往返測量。此方法適合采區和采場控制導線測量。

懸掛棱鏡法是在后視點和前視點都懸掛棱鏡或只在前視點懸掛棱鏡，測站點架設全站儀進行導線測量的作業方法。懸掛棱鏡法作業的優點是使用設備最少，用人量最少，其中只需一名儀器觀測員，操作簡單，作業占用井巷時間短；其缺點是懸掛棱鏡易轉動和擺動，不能靜態觀測，測量精度易受影響，棱鏡懸掛后要等到旋轉穩定后測量。

1.2 大明礦斜井用全站儀測量導線的方法

1.2.1 大明礦斜井自然狀況

大明礦斜井始建于1958年，經多年開采后，現在礦井共有三個水平，-35水平、-120水平、-410水平，現開采水平為-410水平。大明礦斜井地質條件復雜，斷層多、塊段小、煤層薄，采場距主副井距離遠，最遠采場距-410井底車場5千多米，入升井時間長，入井到-410車場得20分鐘。這些因素造成大明礦斜井采場拉門換角多，施工導線頻繁，測量作業時間短等諸多不便。

大明礦斜井現有5家掘進隊，測量人員只有8人，除去日常施工測量人員，施工導線人員比較緊張。近幾年測量人員調出調入頻繁，測量專業業務素質降低，操作能力下降。鑒于此，大明礦斜井必須選擇適全本礦情況的測量導線的方法，以滿足礦井生產需要。

1.2.2 大明礦斜井用全站儀測量導線的方法

為克服生產作業條件差的不利因素，減少攜帶測量設備數量，加快測量速度，大明礦斜井采用電子記錄配合全站儀操作、前視懸掛反射片測距的方法進行導線測量（基本導線控制測量時前、后視均懸掛反射片）。

1）電子手簿記錄

全站儀施工導線時，用全站儀記錄有一定缺陷，一是檢查角超限施測點位后不能倒站測量，二是無法記錄點位左右支距等信息，三是目標高、儀器高、后視點和后視方位角被編輯后，系統不會重新計算坐標，這樣坐標數據就不能提取使用。電子手簿記錄將克服這些缺陷。電子手簿通過預設程序可實現已知點檢查功能、倒站功能、各項限差不符合重測功能、抹方位、找點功能，實量數據輸入后重新計算等。使用電子手簿，儀器觀測和數據記錄由兩人配合完成，只有讀數、記錄輸入過程，減少了全站儀按鍵次數，可提高測量速度。

2）反射片替代棱鏡做全站儀測距的協作目標

反射片是棱鏡的一種替代品，其內部結構與反射棱鏡基本相似，是由許多微型反射體組成的。反射片有20mm×20mm×0.4mm、30mm×30mm×0.4mm等不同規格。為了使反射片能夠替代棱鏡應用，可取一厚度1 mm左右的硬質塑料板做成與反射片等寬，長度為寬度2倍的長方形，取中間位置把反射片粘牢。在硬塑料板的兩端各做一與線繩等粗的圓孔，保證圓孔中心位于反射片的中軸線上，并可在線繩上上下移動，如圖1。

1-反射片縱軸線 2-反射片上孔口 3-反射片反光面 4-照準中心 5-反射片下孔口

井下測量過程中，用線繩從制作好的反射片上孔穿入，下孔穿出，線繩下方懸掛垂球，上方懸掛于測點上。待垂球穩定后，將反射片照準面朝向儀器方向，從側方把反射片照亮。根據井下實際情況調整反射片的高度，只要保證反射片完全處于全站儀視線之內即可測量。由于井下環境容易造成反射片面污損，在觀測時要把反射片面擦拭干凈。安裝方法見圖2。

1-巷道頂板 2-測量控制點 3-線繩 4-微棱鏡標板上孔口 5-微棱鏡標板反光面 6-微棱鏡標板下孔口 7-塑料板 8-錘球

經實際測量，規格為20mm ×20mm的反射片在地面的最大測程為135m（規格大一點的測程可更遠）。井下條件好的區域最大測程與地面基本相同，受粉塵、霧氣等因素影響，或者反射片出現磨損后，測程會稍有減小。為保證測角精度和使用方便，井下導線點間距以50m～90m為宜。

經實踐證明，利用反射片替代棱鏡測距完全能滿足井下測量精度。反射片體積小，重量輕，攜帶方便，易于調節，開闊了測量視野，減少了測站時間，減輕了勞動強度，減少了作業人員，給礦山測量工作帶來了極大的方便。

1.2.3 全站儀測導線存在的問題和應注意的事項

電子手簿采用的是夏普PCE500計算器，產品已不生產，暫時沒有可替換產品。儀器觀測員讀取觀測數據，記錄員記錄，讀記過程易出錯。人員穿著的工作服上有反光膜，反射能力強，在測距時測線上要清凈人員，避免測錯距離。前視測量員要保證垂球穩定時再觀測，并加強擋風措施，塵大、霧氣重的地方要適當縮短測點間距離。

2 全站儀測量導線測角中誤差分析

為了掌握全站儀導線測角的實際精度，根據大明礦斜井近幾年實測的18個閉（附）合導線測量資料，計算了全站儀測角中誤差，見表2。由計算結果分析，大明煤礦斜井采用的全站儀測量導線方法完全滿足采區導線精度要求。

表2 測角中誤差計算

3 結論

隨著全站儀技術的不斷提高，無協作目標全站儀和可編程全站儀的陸續推出，開發適合全站儀導線的測量程序，實現全站儀的自記錄，是礦山井工測量的發展趨勢，巷道特征點取消量尺操作，直接由全站儀測出并記錄，可彌補數據管理上的缺陷。

TD17

A

1674-6708（2010）21-0173-02

劉敬陶，主任工程師，工作單位：大明煤礦工程地測大隊