淺析如何使用全站儀施工腰線及確定參數

邢建明，竇高偉

(潞安環能股份公司 常村煤礦，山西 長治 046102)

1 全站儀施工腰線的方法及優缺點

全站儀是通過將經緯儀的角度測量、測距儀的距離測量以及電子計算機的自動處理系統結合起來，可以同時實現對角度(水平角和豎直角)和距離的測量。使用全站儀施工腰線有兩種方法[1]：①利用全站儀可以調整水平視線的功能，把全站儀當成水準儀使用進行腰線施工，這一方法優點是可以選擇有利的位置架設儀器，在需要同時施工中腰線時，省卻了拿水準儀；缺點是全站儀比較沉重，下井耗費人力比較多，不如水準儀輕便，在只施工腰線時，還是水準儀更為合適；②利用全站儀可以調整豎直角這一功能，在施工完中線后，直接調整出施工坡度，把腰線點布置在中線上，這一方法優點是方便快捷，缺點是：①如果坡度較大，就無法布置在中線上；②線繩有彈性，在墜重物一段時間后或者所墜重物重量不一致情況下伸長不一致，導致較大誤差，后期還得修正，所以在施工后需量取每一個腰線點距頂板的準確距離，便于以后調整。另外，全站儀和水準儀施工的腰線都可以進行相互驗證，既可以避免出現錯誤，而且也可以節省人力資源，提高勞動效率。

2 全站儀施工腰線應用實例

2.1 全站儀在水平視線情況下腰線施工方法

由于井下巷道地形受限，尤其是剛開口巷道，往往不能在最合適的位置架設儀器，需得把儀器架設到巷道外面，這就需要用到全站儀的水平視線這一功能。如圖1所示。

圖1 全站儀水平視線法

該測量方法的步驟為：①選擇好位置架設好全站儀，置豎直角90°-水平視線，開啟激光；②先選取圖中A、B、C中任意一點作為基點(本文就以B點作為基點進行說明)，直接把腰線點標定到中線上(標定時要選好距頂板的距離和點號，不然會導致因坡度變化較大而無法在其它中線點上標定腰線)；③旋轉全站儀，使照準部對準基點，準確量取腰線點至激光的距離L(如圖2所示)；④分別量取圖1中L1、L2距離，根據所要施工坡度∠α，使用正切公式計算出調整的數據D1、D2，然后再加上或減去L，即可得到A、C點上腰線點位置(如圖2所示)； ⑤量取各個腰線點至頂底板的距離。

圖2 腰線調整示意

在施工腰線過程中為了使腰線能更加準確需要注意以下幾點：①要用十字絲準確讀取卷尺上的數據，以取得更精確的L距離，才能施工出合格的坡度；②線繩下的吊墜要使用統一標準吊墜(目前常村礦已經在使用)以減小因線繩彈性引起的誤差。

2.2 全站儀調整豎直角情況下直接施工腰線方法

全站儀可以調整出0～360°的豎直角，這就方便了我們可以施工出任意角度的腰線。具體操作步驟如下：①全站儀對中整平施工完中線后，根據所要施工的坡度∠β，直接調整出∠β(正鏡時上坡90°-∠β，下坡90°+∠β，倒鏡相反)，開啟激光(如圖3所示)；②在中線點上激光處標定腰線點，標定腰線點時要用十字絲準確測定，以提高腰線點位置精度。③準確量取各個腰線點距巷道頂板的距離，以便今后進行腰線調整。

圖3 全站儀直接施工腰線方法示意

全站儀直接施工腰線的方法簡便快捷，但是需要注意以下幾點：①因各中線點之間距離較遠一般不宜施工較大坡度(大于10°)，如果坡度較大會造成后期架設激光距底板過低，給隊組井下施工造成不必要的困難；②中線點要布置距離工作面較近的位置，避免腰線無法使用。

3 腰線參數的確定方法

腰線施工時確定腰線的坡度往往比較簡單，就是根據兩端的高程差及兩端點之間的水平距離然后利用公式γ=arctan(△h/S) 計算出坡度即可施工。

但是有時候腰線距頂底板的距離因為冒頂或者底板堆有大量的煤卻往往不好確定而出現錯誤，接下來我將闡述一下確定方法-用理論高程值減去腰線點對應高程這一計算方法來確定，以供大家參考。

第一步，先按照兩端實測的高程和平距繪制出巷道理論剖面圖(如圖4所示)，根據這一剖面圖可以很容易計算出圖中任意一點對應的巷道頂底板的高程值即理論值：

圖4 巷道理論剖面

Hi=H1±Si×tanγ

(1)

式中：Hi為巷道某一點的高程理論值；Si為腰線起點到某一點之間的平距；γ為腰線對應的坡度。

第二步，用全站儀實測出每個腰線點對應的高程值，然后用該點的實測高程和對應的理論值做差值即理論計算值，即可得出腰線對應頂底板的距離-腰線施工參數(如圖5所示)。

圖5 腰線施工參數

根據這一方法，我們可以直接且準確確定腰線施工參數而不受巷道地形的困擾得出錯誤的施工參數。同時，我們也可以根據量取的腰線距頂板的實際數值直觀了解巷道的大致輪廓，再和理論值做比較就可以確定巷道掘進的偏差值，進而指導巷道準確施工，更有利于指導生產作業。

4 結 語

在礦山井下測量工作中，全站儀的應用完全改變了傳統的測量工作方式。我們應該努力學習并利用好全站儀的各項功能，這可以給井下測量帶來很多便捷，提高工作效率。