徠卡S910測(cè)距儀在井下測(cè)量中的應(yīng)用*

鄧蘇龍 楊元東 王 源

(包頭鑫達(dá)黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 包頭014060)

經(jīng)過(guò)一個(gè)多月對(duì)徠卡S910測(cè)距儀(以下簡(jiǎn)稱(chēng)測(cè)距儀)的研究試用，發(fā)現(xiàn)測(cè)距儀的相對(duì)坐標(biāo)測(cè)量功能在井下測(cè)量中應(yīng)用廣泛、可靠，由于測(cè)距儀本身質(zhì)量較小、操作簡(jiǎn)便，測(cè)量精度可靠(如下圖1所示)，能夠大大地減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、減少工作時(shí)間，在特定條件下采用測(cè)距儀測(cè)量較傳統(tǒng)測(cè)量方式優(yōu)勢(shì)明顯。現(xiàn)將測(cè)距儀在井下測(cè)量中的具體應(yīng)用介紹如下。

圖1 操作界面

1 相對(duì)坐標(biāo)測(cè)量功能簡(jiǎn)介

利用測(cè)距儀相對(duì)坐標(biāo)測(cè)量功能可以直接得到所需點(diǎn)位相對(duì)坐標(biāo)(如下圖2所示)，將所得到的相對(duì)坐標(biāo)數(shù)據(jù)以dwg格式儲(chǔ)存到測(cè)距儀硬盤(pán)。硬盤(pán)中的數(shù)據(jù)文件可以利用數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)連接，用計(jì)算機(jī)安裝的CAD軟件可以直接打開(kāi)測(cè)距儀硬盤(pán)所儲(chǔ)存的dwg格式文件，測(cè)距儀硬盤(pán)可以儲(chǔ)存20個(gè)dwg格式文件，每個(gè)dwg文件可以儲(chǔ)存30個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

圖2 應(yīng)用場(chǎng)景

2 在平巷及穿脈測(cè)量中的應(yīng)用

2.1 測(cè)量前的準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行平巷及穿脈測(cè)量前，首先要進(jìn)行儀器的架設(shè)(將儀器架設(shè)在與兩個(gè)已知點(diǎn)通視的位置，距兩個(gè)已知點(diǎn)距離不宜大于50米)與整平，整平時(shí)要求測(cè)距儀橫向與縱向傾角不得大于5°。

在測(cè)距儀架設(shè)和整平結(jié)束后，啟動(dòng)測(cè)距儀相對(duì)坐標(biāo)測(cè)量功能，在測(cè)量開(kāi)始前，測(cè)距儀進(jìn)行整平自檢，自檢不合格時(shí)，需重新整平儀器，直到合格為止。

2.2 測(cè)量方法及解算方法

在進(jìn)行相對(duì)坐標(biāo)測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量的點(diǎn)位坐標(biāo)中至少有兩個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)是已知的，并在記錄本上記錄好已知點(diǎn)的測(cè)量點(diǎn)號(hào)。在測(cè)量外業(yè)完畢后，將測(cè)距儀硬盤(pán)儲(chǔ)存的dwg文件傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，通過(guò)CAD軟件打開(kāi)dwg文件，通過(guò)對(duì)任意兩個(gè)已知點(diǎn)的數(shù)據(jù)與測(cè)距儀測(cè)的已知點(diǎn)數(shù)據(jù)(方位和距離)進(jìn)行解算，經(jīng)過(guò)對(duì)測(cè)距儀儲(chǔ)存的dwg圖形進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，從而得到所需點(diǎn)位的真實(shí)坐標(biāo)。

2.3 測(cè)量精度及工作效率

為了檢驗(yàn)徠卡S910測(cè)距儀測(cè)量精度，經(jīng)過(guò)多次對(duì)井下已知控制點(diǎn)(兩個(gè)控制點(diǎn)距離一般小于50米)進(jìn)行了坐標(biāo)測(cè)量，測(cè)量的控制點(diǎn)點(diǎn)位誤差一般小于10mm，適用于平巷及穿脈碎步測(cè)量，對(duì)于控制點(diǎn)點(diǎn)位坐標(biāo)測(cè)量最好利用全站儀進(jìn)行測(cè)量。

在進(jìn)行平巷及穿脈碎步測(cè)量時(shí)，徠卡S910測(cè)距儀工作效率優(yōu)勢(shì)明顯。對(duì)一個(gè)20米的穿脈利用全站儀進(jìn)行碎步測(cè)量時(shí)，大約需要20分鐘，利用徠卡S910進(jìn)行測(cè)量時(shí)，只需10分鐘就可以完成測(cè)量工作，而且徠卡S910測(cè)距儀本身質(zhì)量輕便，操作簡(jiǎn)便，極大地減輕測(cè)量人員的工作強(qiáng)度。

2.4 注意事項(xiàng)

測(cè)距儀在進(jìn)行相對(duì)坐標(biāo)測(cè)量時(shí)，測(cè)量的第一個(gè)點(diǎn)Z坐標(biāo)是零，以后每個(gè)點(diǎn)的Z坐標(biāo)是相對(duì)于第一個(gè)點(diǎn)的高差，所以在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)量的第一個(gè)點(diǎn)最好是已知點(diǎn)，在內(nèi)業(yè)計(jì)算時(shí)方便計(jì)算各個(gè)點(diǎn)的Z坐標(biāo)。在測(cè)量完畢時(shí)要切記進(jìn)行數(shù)據(jù)保存。

3 在緩傾斜礦體礦房測(cè)量中應(yīng)用

3.1 應(yīng)用場(chǎng)景

現(xiàn)階段鑫達(dá)公司緩傾斜礦體采礦方法一般利用全面法進(jìn)行采礦，在進(jìn)行測(cè)量驗(yàn)收時(shí)，傳統(tǒng)方法是利用皮尺配合羅盤(pán)進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量，測(cè)出礦房的平面面積，用普通測(cè)距儀測(cè)量礦房的采幅。在進(jìn)行采幅測(cè)量時(shí)，礦房底板往往有渣，測(cè)量時(shí)不能測(cè)出礦房的真實(shí)采幅，驗(yàn)收的礦量與實(shí)際礦量有所偏差。待礦房采礦結(jié)束，礦房?jī)?nèi)礦石出凈，進(jìn)行驗(yàn)收測(cè)量時(shí)，需要測(cè)量人員進(jìn)入礦房?jī)?nèi)進(jìn)行采幅測(cè)量，礦房空頂暴露面積太大，測(cè)量過(guò)程中存在著較大的安全隱患。徠卡測(cè)距儀可以免棱鏡打點(diǎn)測(cè)量，減少人員暴露在采場(chǎng)中時(shí)間，提高了測(cè)量作業(yè)安全性。

測(cè)距儀在進(jìn)行緩傾斜礦體礦房時(shí)，測(cè)量的方法大致與平巷及穿脈測(cè)量方法相同。首先進(jìn)行礦房的水平輪廓測(cè)量，然后沿礦體的傾向進(jìn)行剖面測(cè)量，剖面測(cè)量是將礦房的頂板、底板的特征點(diǎn)沿礦體傾向方向進(jìn)行坐標(biāo)測(cè)量，測(cè)距儀內(nèi)部軟件會(huì)自動(dòng)生成剖面圖(剖面方向是沿第一個(gè)測(cè)點(diǎn)和第二個(gè)測(cè)點(diǎn)的連線方向)。

在測(cè)量外業(yè)結(jié)束后，內(nèi)業(yè)利用計(jì)算機(jī)CAD軟件對(duì)測(cè)距儀儲(chǔ)存的文件進(jìn)行編輯、查詢等操作，從而進(jìn)行礦房采礦量的計(jì)算。

3.2 與傳統(tǒng)方法相比較的優(yōu)缺點(diǎn)

利用徠卡S910測(cè)距儀進(jìn)行緩傾斜礦體礦房驗(yàn)收測(cè)量與傳統(tǒng)方法相比較的優(yōu)點(diǎn)：利用測(cè)距儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，無(wú)需進(jìn)入礦房危險(xiǎn)區(qū)域，只需在礦房的安全區(qū)域架設(shè)儀器通過(guò)測(cè)距儀免棱鏡進(jìn)行測(cè)量，大大地提高了測(cè)量作業(yè)的安全性；傳統(tǒng)測(cè)量精度高，提高了驗(yàn)收的準(zhǔn)確性；測(cè)距儀測(cè)量原始數(shù)據(jù)不支持修改，確保了驗(yàn)收的公平性。缺點(diǎn)：測(cè)距儀測(cè)量?jī)A角范圍為：-40°到+80°，如果礦房?jī)A角(大于35度)較大時(shí)，測(cè)量時(shí)需要將儀器架設(shè)在礦房中下部，從下向上進(jìn)行測(cè)量。

4 在急傾斜巷道(天井)測(cè)量的應(yīng)用

4.1 應(yīng)用場(chǎng)景

在進(jìn)行急傾斜巷道測(cè)量及通過(guò)急傾斜巷道進(jìn)行采區(qū)定向測(cè)量時(shí)，一般使用礦用經(jīng)緯儀或測(cè)角儀測(cè)量導(dǎo)線。如懸掛式經(jīng)緯儀、輕便型經(jīng)緯儀或帶有目鏡棱鏡、偏心望遠(yuǎn)鏡等附件的經(jīng)緯儀進(jìn)行測(cè)量。

若導(dǎo)線邊所通過(guò)的巷道成彎曲狀，測(cè)量作業(yè)周?chē)鷽](méi)有磁場(chǎng)影響的情況下，一般利用羅盤(pán)配合皮尺進(jìn)行測(cè)量，由于作業(yè)場(chǎng)所的限制，測(cè)量作業(yè)比較困難，測(cè)量精度也難以保證，一直是井下測(cè)量的難題。

經(jīng)過(guò)研究和試用，發(fā)現(xiàn)徠卡S910測(cè)距儀配合發(fā)明的測(cè)距儀支架(如圖3，已申請(qǐng)專(zhuān)利)可以進(jìn)行彎曲狀的急傾斜巷道測(cè)量，導(dǎo)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差小于1/4000，滿足井下測(cè)量15秒級(jí)導(dǎo)線測(cè)量要求，測(cè)量方法與前面介紹的平巷測(cè)量方法相同。

圖3 測(cè)距儀支架

4.2 與傳統(tǒng)方法相比較的優(yōu)缺點(diǎn)

利用徠卡S910測(cè)距儀進(jìn)行急傾斜巷道測(cè)量與傳統(tǒng)方法比較的優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量輕便、操作簡(jiǎn)便，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了作業(yè)安全系數(shù)；測(cè)量精度較高，對(duì)于一個(gè)50米的天井利用羅盤(pán)導(dǎo)線進(jìn)行貫通測(cè)量時(shí)，一般貫通誤差為1～2米(對(duì)多個(gè)天井進(jìn)行貫通測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)所得)。利用S910測(cè)距儀對(duì)東13號(hào)脈914天井貫通后貫通點(diǎn)通過(guò)上下中段控制點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)測(cè)量，測(cè)得的點(diǎn)位誤差為5厘米。缺點(diǎn)：測(cè)量作業(yè)時(shí)測(cè)距儀不能顯示出指示方位，不利于現(xiàn)場(chǎng)工作指導(dǎo)。

5 結(jié)論

徠卡S910測(cè)距儀經(jīng)實(shí)踐用于平巷及穿脈工程測(cè)量、緩傾斜礦體(35°傾角以下)礦房測(cè)量、急傾斜巷道(天井)測(cè)量，測(cè)量效率大幅提升、操作輕便、數(shù)據(jù)可靠，可以在公司推廣使用。