全站儀在阿舍勒礦山測量工作的應用

丁太平

（新疆阿舍勒銅業股份有限公司 哈巴河 836700）

1 前言

在井下礦山測量工作中，控制點的距離通常是利用鋼尺進行量測的，為保證量邊精度的準確性，就要求按照尺長方程式進行一系列的邊長改正，實際量測過程中又要求測量人員掌握一定的量測技能，故此鋼尺量邊在井下控制測量中就有一定的局限性：⑴測邊較短，長邊需分段量測；⑵邊的累積誤差較大，隨著導線的延伸而呈遞增趨勢；⑶總體精度較難突破；⑷工作效率低，常與生產施工沖突。

隨著現代測繪技術的不斷發展與更新，全站儀的應用已不足為奇；新儀器新設備的引進，能否適應礦井測量的要求，對于開采著的礦山能否進行測量工作的順利銜接，并保證控制測量精度的連續性，儀器的各項技術性能能否很好地開發利用，這當中將有許多問題有待我們進一步探討解決，這就是本文涉及到的實質性內容。

2 全站儀使用前應進行的工作

礦山測量是由地表控制與井下控制兩大測量部分組成，首先在地表建立三角基本控制網（網的等級視礦山規模而定），其次是通過豎井定向的聯系測量、將坐標高程由豎井傳遞到井下控制點上，就全站儀本身精度要求來說，新建礦山就要按規范要求來進行，而對正開采著的礦山，特別是像阿舍勒銅礦這樣的礦山，除了按規范要求外，還應該進行如下幾項工作：

（1）與地表控制網進行比較，測量計算出邊長改正數；

（2）與井下控制導線比較，再計算邊長改正數。

2.1 地表控制邊的測算比較

2.1.1 目的

進行地表控制邊測算的目的就是為了將測距應用于井下控制測量中，我們在實際應用當中沒能嚴格按照規范要求去做。另外規范規定井下測量基本控制7″秒級導線，邊長要求40～140 m，最大相對閉合差1/8000，導線邊長必須往返丈量，丈量結果加入傾斜、尺長、溫度、垂曲改正數的水平長度互差為1/8000。就全站儀的測距平均中誤差m＝±（5+5 ppm×D），完全可以滿足井下測量要求。再就是井下控制導線邊長較短，所以首選地表控制網進行比對測量。

2.1.2 控制網概述

阿舍勒銅礦地表布設基本控制網，是以N6～N3作為控制網的起算邊，組成三心多邊形（圖1），先后進行了3次測量，由圖1可以看出控制網覆蓋整個礦區，完全達到控制目的。

圖1

2.1.3 校核邊選擇

由于全站儀的最大有效測程是2 km，選定的校核測算邊就應該是小于2 km的最長邊。控制網中最長邊即N6～N3，其邊長為1208.2175 m，能夠滿足要求，而且點位的穩固性及通視條件較好，點間的高差不大（13.62 m），同時該邊還是控制網中的起算基線邊，邊的相對精度較高，將這條邊作為測距校核邊最為合適。

2.1.4 實測數據及對比結果

規程要求三角網的起算邊應盡量采用相應精度的電磁波測距儀測定，測程采用比較法，測距應符合下列技術要求：三、四等三角網的起始邊或邊長，使用Ⅰ級或Ⅱ級測距儀測距，每邊同時段往返的測回數不得少于4測回，或用不同時段（上午、下午或不同的白天）代替往返測，觀測結果的各項限差應滿足表1要求。

表1 mm

根據以上規范要求，我們采用了不同時間段單程測回法進行測距比對，共計5個測回，其結果見表2。

表2

測量中誤差及相對中誤差見表3。

表3

本次測量兩點間的平均距離D＝1208.2932 m，與控制網中基線邊長1208.216 m相差0.0765 m，按照規程要求，邊長還應該加上投影變形改正，另外測區控制范圍不大，在1.6 km2左右，井的深度500 m左右，故投影改正較小，對井下坑道貫通無太大的影響。

通過上述數據證明全站儀能夠應用于深部銅礦井下控制及貫通測量中。

2.2 井下主中段控制導線測算比較

2.2.1 鋼尺量邊的實例

在井下一中段與二中段的東部布設有7″級和15″級的控制導線，未加溫度和投影改正的測量精度及結果見表4。

表4

2.2.2 全站儀測邊結果

在二中段西部的控制導線，為加入溫度與氣象改正的測量精度見表5。

表5

2.2.3 全站儀測距支導線與鋼尺量距支導線比對

三中段運輸巷掘進工作支導線與全站儀測距復測支導線兩次坐標對比結果見表6。

表6

從表6的對比結果可以看出，△X呈負倍數增長，△Y在-40 mm左右變化，△S長邊有影響，短邊則無影響，△α在-60″左右變化，按照45″級導線要求提高精度1倍以上。

2.3 誤差與精度分析

2.3.1 支導線誤差計算

導線的點位中誤差公式如下：

M2＝μ2[S]2+λ2L2+mβ2/ρ2×[Dn+1·1]2+mα2/ρ2×L2

式中，第一項為長度丈量偶然誤差，懸空丈量時取μ＝0.001 m，貼地丈量時取μ＝0.001 m；第二項為長度丈量系統誤差，取λ＝1/25μ；第三項是觀測角的測角中誤差；第四項是起始邊方位角中誤差。

由表5可知，全站儀測角中誤差mβ＝±16.″8，如果把儀器和棱鏡的對中誤差，看成是丈量長度的偶然誤差和系統誤差，則光電測距的終點中誤差由公式計算得M＝±0.052 m。

M2＝0.0012× 397.5342+0.0012÷ 252× 397.5342+16.82÷206002×397.5292+16.82÷206002×397.5432＝0.00275

相對中誤差m相＝0.052÷397.534≈1/7600，達到復測支導線7″級最大相對閉合差1/6000的要求。

2.3.2 三中段上盤工作支導線精度分析

由表6比較結果和全站儀測距支導線終點點位中誤差及相對中誤差的結果來看，鋼尺與全站儀相差數f＝0.131 m，相對差K＝0.131÷397.534≈1/3000，同時還可計算得出鋼尺邊的相對中誤差為1/5000，這證明了工作支導線通過全站儀復測后可以提高精度近一倍。再由兩結果差值△X、△Y的變化情形及△S、△α的變動情況看：測角對測量的精度影響較大，距離影響較小。這是因為兩次測量所使用的儀器精度不一樣，低精度儀器又未增加觀測次數，造成對比測角累計誤差較大，從而影響到測量精度。

2.4 貫通測量精度分析

二中段與風井貫通后，經風井與一中段聯測，導線全長775.848 m，連接點X＝-0.011 m，△Y＝+0.070 m，點位閉合差f＝±0.071 m，相對中誤差K＝1/1200，貫通偏差在允許值內，但精度較低。由此可見全站儀的礦井應用既能滿足貫通測量的偏差要求，又能提高控制測量的精度。

3 結論與結語

3.1 結論

通過全站儀在阿舍勒銅業公司井下的實際應用，得出如下結論：

（1）由地表比對結果看，可以將全站儀所測邊長直接應用于井下控制測量當中。

（2）通過井下控制測量導線精度對比，在測角中誤差達不到等級要求時，也可以將測量精度提高近一倍。

（3）對自由支導線的測量精度也有所提高。

（4）能夠滿足貫通測量要求，并提高測量精度。

總之，該儀器的引進，對井下測量的總體精度是一個飛躍性的突破，同時大大縮短了井下測量作業時間，提高工作效率。

3.2 結語

實踐證明，全站儀的礦井應用是比較成功的，只要測量程序與方法得當，就能很好地進行礦井測量的各項工作，保證測量結果與精度的連續性，并且提高測量精度。不足之處是該儀器當巷道內水汽過大或充滿礦塵、炮煙時，不宜進行測距和測量。