經緯儀垂球對中誤差的分析及改善措施

王華鋒

(福建省潘洛鐵礦有限責任公司, 福建龍巖市 364405)

經緯儀垂球對中誤差的分析及改善措施

王華鋒

(福建省潘洛鐵礦有限責任公司, 福建龍巖市 364405)

觀測水平角時,經緯儀的垂球對中誤差是測角誤差的最主要來源。對井下導線測量時,經緯儀垂球對中誤差對水平角的影響進行了分析,并提出了一些減小對中誤差,提高測角精度的措施。

垂球對中;水平角測量;對中誤差;精度

福建省潘洛鐵礦坑內開采二期維簡工程是該礦的生產接替性建設工程,工程由礦山自行組織設計施工,總投資額約1700萬元,建設期3a,被列為福建省的重點工程項目之一。工程施工測量的主要內容為70,40m中段以及130～32m標高的措施盲斜井開拓,其中開拓工程總掘進長度共計4717.0m,70～40m中段貫通導線測量長度為1334.625m。如何確保和提高井下導線測量的精度,是保證二期維簡工程按計劃開拓施工、保質、保量完成的關鍵。在施工測量中,對誤差來源進行了總結;采用經緯儀垂球對中誤差進行了分析,改進了垂球對中的方法,提高了水平角測量的精度,在實踐過程中取得了很好的效果。

1 垂球對中誤差的分析

在實踐中發現,在已知點安置好經緯儀后,儀器中心與測站中心并沒有完全重合。因儀器中心與垂球實際對準的點之間存在一段微小的距離,使所測角的頂點與測站點中心的點位不重合,從而造成最終測角精度下降。

如圖1所示,A、B點為前、后視,C點為測站中心,C1點為儀器中心。設前、后視覘標無誤差,當再現對中誤差時,儀器中心偏離了測站中心C點,C點與C1點存在一段微小距離e(點C1是以C為圓心,e為半徑的圓周上任意位置)。圖中,β為垂球正確對中時,觀測A、B方向水平角的真值;β′為垂球對中不準確時,觀測A、B方向水平角的實際角值;a、b為測站點中心C至目標點A、B的水平距離;a′、b′為儀器中心C1至目標點A、B的水平距離;雖然在C1點上所測的水平角β′值不是待測的水平角β的真值,兩者的關系可由經過C1點作C1A′∥CA以及C1B′∥CB便可得到:

在ΔACC1中,由于е值很小,有b′≈b,故有

同樣,在ΔBCC1中有

故得

將上式及n=2π/dθ代入(1)式中,并引入積分符號后得

圖1 垂球對中誤差分析

由式(2)可知:

(1)儀器對中誤差與其線量對中誤差成正比,與所測水平角的兩邊長度成反比;

(2)儀器對中誤差與其所測水平角的大小有關,在所測角度為0～180°時,隨角度增大而增大,當增加至180°時為最大[1]。

2 垂球對中誤差對測角的影響

在井下巷道中測量水平角時,一般邊長較短而角度近于180°,因此對中不精確所引起的測角誤差可達到相當大的數值。當對中誤差和水平角不變時,邊長變化時對垂球對中誤差的影響見表1。

表1 對中誤差的變化

3 減少對中誤差對水平角測量影響的措施

(1)采用合適結構的測點,使其穿線孔(或持線缺口)能保證錘球線每次都能處在同一固定位置。

(2)用細而勻稱、結實和不打結的錘球線。

(3)當邊長不超過15m時,儀器對中不準確引起測角誤差最大,因此在短邊測量時,要精確對中,同時增加測回數。

(4)隨著邊長的增大,對中誤差的影響逐漸減少,在有條件的情況下,盡量放大邊長,并設法減小對中線量誤差,減少測站數,以提高測角精度。

(5)在坡度較大的傾斜巷道中,安置經緯儀時,利用光學對點器或垂球對中時,要盡量將三腳架頂部安平。

(6)當采用垂球頂上對中時,應注意井下風流變化對垂球對中的影響,風流量較大時,應采用重垂球及擋風措施等。

(7)根據導線測量精度的要求,安置經緯儀時適當增加對中次數,提高對中精度。

(8)定期檢查經緯儀鏡上中心及對中用的錘球尖的位置是否正確,盡可能精確地校正它,并在多次對中測角時,每次對中應將照準部旋轉,360°/n(n為對中次數),這樣可消除鏡上中心位置不正確的剩余誤差。

(9)對中時要特別注意減小產生于垂直導線邊不利方向的對中線量誤差。

[1]關桂良.礦山測量[M].北京:煤炭工業出版社,1987:31～32.

2010-02-02)

王華鋒(1972-),男,福建泉州人,助理工程師,主要從事礦山測量工作,Email:plzjkwhf@163.com。