全站儀三架法在長距離工作面貫通中的應用

白康康

(陜西陜煤黃陵礦業有限公司一號煤礦，陜西 延安 727307)

0 引言

礦山測量工作為巷道掘進指明方向，在煤礦安全生產中發揮了重要作用[1-3]。礦山開拓和掘進工作是礦山測量人員在測設中腰線的基礎上進行的，對中腰線進行及時準確的標定，能夠有效地保證巷道開門位置的正確性及巷道貫通的高精度，從而有效地提高采掘施工質量，減少礦井的安全隱患[4-7]。礦山測量成果能夠正確反映井巷工程的空間位置關系，為井巷之間的貫通工作、合理布置礦井的通風系統、排水系統和瓦斯抽放管路等提供依據。礦山測量成果清楚地反映著井上下工作和運轉的空間位置，準確無誤的礦圖、層次分明的井巷空間位置關系，正確的采礦邊界，不僅為巷道之間、采空區之間、礦井與礦井之間相互貫通提供保障，而且有利于防止水害、瓦斯等事故的發生，通過提供正確的測量數據，從而為礦山救護提供有效的救護路線。

黃陵一號煤礦十盤區導線測量邊總長度為5 890 m，采面布設在西側，綜采面開口方位270°30′，位置在北一進風巷17聯巷附近。東冀是北一輔運巷1008機頭硐室開口位置，需要完成貫通測量前期準備工作，為機頭硐室貫通打下堅實基礎，在貫通測量過程中，難度相對較大，精度要求高。因此，選擇使用全站儀三架法，以期更好地提升貫通測量精度，高質高效完成貫通測量任務。

1 全站儀三架法技術原理

全站儀三架法主要選擇使用全站儀1臺、三角架3副，如圖1所示。在B點位置設置全站儀，作用是精準對中整平；將后視棱鏡設置在A點位置，作用是精準對中整平；將前視棱鏡設置在C點位置，作用是精準對中整平。B測點的測量任務完成后，全站儀照準部位鎖緊裝置松開，并將全站儀照準位置安裝到C點。由于設備一直處于靜止狀態，嚴格進行了整平與對中，整體的測量精度較高。按照同樣方法，對A點進行同樣操作，可取得較好的測量精度效果。

2 全站儀三架法的具體應用

2.1 測量方案設定

圖2為測量方案示意圖。在A點設置全站儀測量設備，開展整平與對中操作，在B點的位置假設追蹤桿，開展整平與對中操作。在C點的位置架設追蹤桿，并開展整平與對中操作。2人負責A點的操作，分別進行具體觀測與數據記錄，每個點均進行2次對中，依次進行，直到完成所有測量。

2.2 具體測量方法

選擇使用2個追蹤桿與全站儀設備開展測量工作，在對測量路線進行選擇時，應當重點考慮測量線路應最短，風速應最小，巷道測量中的曲線線段應最少，包含的轉角數量應最少，測站的個數也應最少，巷道整體空間可取得較好的通視效果[8-10]。在對初始邊進行測量時，檢查的角度應當控制在20″的范圍內。工作面在貫通測量的過程中，選擇使用全站儀對角度測量，整個測量較為便捷，全站儀中有三聯架、基座、棱鏡等，選擇使用基座與三腳架完成整平與對中，然后再進行測量站的搬離，這個過程中僅需對棱鏡、儀器頭進行移動，不需對基座與三腳架移動，這種方式不僅可以提升測量的效率，同時還能夠最大限度地減少對中誤差。在對角度進行測量時，全站儀1次對中一測回測量，測量邊在15 m的范圍內時，選擇2次對中二測回測量，在對距離進行測量時，全站儀測距4次讀數之間的差值應在4 mm之內，并取4次測量的平均值。在本次測量過程中，按照選定的方案與路線，對貫通誤差進行預計，在貫通的重要方向上，極限誤差在±0.153 m，高程方面的誤差在±0.118 m之內，均滿足了限制誤差在±0.2 m范圍內的要求。整個施工過程中全面加快了施工進度，最大限度地降低了誤差帶來的影響，取得了較好的施工效果。

2.3 應用特點

全站儀三架法應用特點：①全站儀三架法在具體使用時，僅需安裝1次腳架，同時，僅需在開始的位置與需要留設導線點的位置進行對中，其它位置僅需進行整平即可完成測量。②在對測站進行變換時，前視點、測站點等均需要確保基座處于穩定狀態，這就保證在進行測量時，所有的測點前視點轉變為測站點，與后視點的儀器均處于同一個垂線上。這種方式，對于前視點、后視點及測站點的誤差均能夠取得較好的消除效果。③因為在每個測量的中間環節均不需進行對中，僅需在前視點的位置安裝儀器，可有效避免對中環節帶來的時間消耗，測量速度和勞動效率明顯提升。尤其是在風速相對較大的巷道，整體的測量效果較為明顯。④在測量過程中，不需要對儀器的高度、前視點的高度進行測量，中間性的操作環節有效減少，可較好地提升測量的速度。

3 測量實踐

3.1 注意事項

為了更好地提升全站儀三架法在貫通測量中的應用效果，首先，測量過程中使用到的基座、棱鏡及儀器等應當全部配套，保證在更換了位置后，所有的儀器均能夠在一個垂線上[11-13]。其次，在儀器進行了變換后，應當保證基座、角架整體處于穩定狀態，在儀器重新插入之后，整個儀器應當仍舊處于中整平的狀態。第三，因為中間儀器進行進行架子的架設時，整體較為隨意，并未留設導線點，因此，在進行觀測時，如果出現了腳架誤動或者觀測錯誤等問題，則需要根據要求全部重新進行測量。第四，在觀測的過程中，所有環節的操作人員均應當緊密配合，在測量工作開始之前，所有人員必須全部清楚自身的工作內容，必要情況下，應對本次貫通測量進行全面的培訓，培訓內容的選擇應針對本次貫通任務，防止出現培訓內容假大空的情況發生，在培訓時，可采取理論培訓和實踐培訓相結合的方式全面提升培訓實效，特別是在進行理論培訓的過程中，應注意提升培訓方式的現代化，轉變傳統的灌輸式培訓存在的弊端。最后，在完成貫通之后，對于本次貫通情況進行全面校核，并做好總結驗收，為下次更高質量的開展貫通測量進行測評。此外，選擇使用全站儀三架法進行測量時，應當最大限度的形成附合導線或者閉合導線，特別是在進行支導線的測量時，應當進行2次以上的復測，這對于提升后期校核的方便程度非常關鍵。同時，在使用的儀器對位置進行變換后，因為三腳架的基座整體處于穩定的狀態；因此，在將儀器全部插入之后，儀器仍舊處于整平與對中的情況，若在這個過程中出現了水準管有較大偏離的情況，則應當進行整平與對中。在對棱鏡進行更換時，為降低由棱鏡帶來的誤差，在將棱鏡變換之后，前后視棱鏡不能進行更換。

3.2 十盤區貫通測量實施過程

十盤區貫通測量，按照預定的方案，采用7″導線作為基本控制導線。水平角及邊長的觀測采用Nikon Dtm452C全站儀，用復測法觀測水平角，當邊長大于30 m時，每測站觀測等同于兩測回的復測，同一測站內一次觀測各半測回間水平角互差不得大于20″，測回間互差不得大于12″，否則視為不合格觀測，應重新觀測，直到合格為止。每站水平角測完以后，測一測回邊長，測半測回豎直角，于邊長測量結束后量取儀器高和覘牌高，并于儀器中作電子記錄，同時記錄在手簿上。測量小組成員共7人，每次測量作業不少于5人參加，作業過程中，1人觀測，1人記錄，2人前視，1人后視。

導線點的布設及導線的日常延伸，導線點用水泥鋼釘釘于頂板上，并用樹脂糊好，用油漆標有明顯的標識。導線點的標志為“△”，旁邊注明點號。由于采用激光指向儀指向，順槽內導線每150～350 m延伸一次，每次延伸前都對儀器點和后視點進行確認，確認導線點準確無誤且無變動后，再向前延伸導線。否則退回一站檢查上次所測水平角，檢查結果與上次所測角值之差應小于20″，否則再退回上一站，直至合格。

3.3 測量結果

十盤區2條順槽內的導線在直線巷道內按等邊直伸形布置，邊長一般170 m左右，進風順槽13條邊，13個導線點。回風順槽12條邊，12個導線點，交叉貫通時的誤差為Mx=±0.069 m，兩支導線終點的相對精度在貫通時，偏差可分為橫向和縱向，主要方向為橫向，接近于X軸方向。主要方向橫向上的誤差等于Mx=±0.069 m。根據貫通限差表，全站儀三架法測量精度更高。因此我們認為，這一方案是可行的。

4 結語

綜上分析，在長距離工作面貫通測量中，選擇使用全站儀三架法可取得較好的貫通測量效果。但是從當前全站儀三架法具體應用情況來看，在很多方面還有著較大的提升空間。因此，需要技術人員充分認識到全站儀三架法在貫通測量中的使用優勢，精準掌握全站儀三架法的使用要點，結合貫通測量實際地質條件，進一步采取針對性的措施，全面提升貫通測量效果。