全站儀及貫通誤差預計在礦山測量中的應用研究

＊王紅元

（福建省煤電股份有限公司 福建 364000）

全站儀又稱為全站電子測距儀，對水平角、垂直角、距離、高低差都有較高的精準度，因此現已被廣泛應用于大型建筑或地下施工等精密工程的數據測量中，與傳統測距相比，除集多功能測量為一體外，其安裝過程與操作方式十分便捷簡單，具備較高的作業效率和應用價值。貫通工程開展前，便對施工地點可能出現的高程貫通誤差（儀器本身或地下濕度、含塵量、溫度以及光線變化）進行精準預測，以期得到精準、完整的真實數據。因此，兩者聯合應用可有效保障礦山測量所得數據的準確性。

1.工程實例

為了更直觀的了解全站儀及貫通誤差預計在礦山測量的實際效果，本文以我市2018年一礦井項目為例，該項目貫通工程分為14采礦區的300m上山軌道、斜長100m的-110車場、斜長82m的-100m總回風上山、斜長410m的-70m水平北翼總回風巷構成，采用兩線挖掘，貫通點處于-100m總回風上山與-70m水平北翼總回風巷連接處，取2.5m半圓拱形巷道，擁有3600m的貫通導線。

2.全站儀在礦山測量中的具體應用

(1)地下平面測量

為保障本次礦山測量數據的精準度，防止工作人員出現誤讀誤記，因此采用了以棱鏡為觀測目標的全站儀，對所測角度以及距離進行校準。依照相關規程，可存在水平與垂直方向上±20cm至±30cm的誤差，在地下平面測量時，工作人員應先制定詳細的測量方案，明確測量方向與坡度，在當前控制點基礎上，選用15"，導線作為測量中的基本控制導線，然后采用全站儀對水平角以及三角高程進行精準測量。如測量井巷的角度＜30°并且測回相同，半測回差值為20"，兩測回差值為13"，那么兩次測回差值應＜30"。如井巷傾角＞30°時，應用全站儀出現測回相同的情況下，半測回差值為30"，兩測回差值為19"，那么兩次測回差值應＜44"。如需使用全站儀測量導線的邊長，則首先要使測角與紅外線一體化，隨后進行超過3次的往返測回，如測得數據差值＜10mm，則表明數據準確，可記錄存儲。在出現導線邊長相同的情況下，進行多次往返測量，在平局差值為1/6000邊長時表明讀數準確。值得一提的是，使用全站儀期間，工作人員還需對測量時地區的氣壓以及氣溫進行統計，在隨后修訂中對邊長進行校正。

(2)地下高程測量

對地下高程進行測量前，工作人員首先使用全站儀依照電磁波測距三角高程標準對巷道進行腰線精準標定。在巷道掘進至300-800m時，進行永久導線點以及水準點高程的精確測量，重復此過程直至巷道進程處于頭外12m-18m之間。

3.貫通誤差預計在礦山測量中的應用

(1)地下高程誤差預計

根據以往的報道顯示，地下高程的誤差多是由工作人員未進行全站儀望遠斜瞄準校準，或因粗心未檢查全站儀是否處于水平面上。且可能存在水準管居中氣泡干擾或巷道空氣灰塵較多，透明度受到影響等自然因素。為減少人為誤差，工作人員首先應使各導線點的標識更為清晰，隨后掘進至貫通點20m處后減小掘進面積，改用小斷面掘進方式以保障貫通巷道的質量。由于貫通途中，巷道垂直角基本處于較小狀態，為保障儀器測鏡的精準度，測距誤差則應＜1mm，且地下高程的測量方法一般應用電磁波測距三角高程，因此在垂直角較小的情況下，發生垂直角誤差與大氣垂直折光誤差的幾率便會增大，控制該地段的誤差是整個測量環節的重中之重。根據相關規程，巷道垂直角誤差應＜2°，大氣垂直折光誤差不能超過0.05。在實際測量過程中，為減少可能出現的三角高程誤差，工作人員在展開測量前，應先按照國家相關規程做好前期準備工作，選擇適合的全站儀并在每次測量前對精度進行校準，如需使用望遠鏡瞄準，首先應重點關注水準管氣泡的位置，使其在測量時處于居中狀態。巷道棱鏡應處鉛垂面并調整至合適高度，以確保在測量上山、下山巷道時有足夠的照明供應。

(2)平面貫通測量誤差預計

礦山測量過程中，高程上的貫通相遇點受地下導線測量誤差影響導致出現水平誤差的概率較高，針對此類誤差，工作人員可采用下列公式進行誤差預計。

公式中的Mx'β結果表示受地下導線測量影響。在水平方向上出現貫通相遇點誤差，而∑表示從垂直角度上，貫通相遇點與各個導線點連線的投影長度平方和，工作人員在測量結束后將結果代入該公式，并在電子圖上直接量取Ryi值，即可計算出地下導線誤差影響出現的水平誤差。少數情況下可能會出現水平方向上貫通相遇點誤差，將上述公式更變變量得到，公式中Mx'l結果表示受地下導線測變誤差影響所產生的水平貫通相遇點誤差，∑/cos2x'表示水平軸與各個導線形成夾角余弦平方，工作人員在數據測量完成后，即可代入公式結合點組圖上計算出誤差值。從上文可以了解到，地下貫通誤差主要體現在兩方面，其一為影響巷道貫通處水平方向上的誤差，其二為造成上下錯位的豎直誤差，由于在未貫通之前無法對導線進行連接且不能通視，因此貫通支線前的測角量邊就顯得十分重要，需要提前分析各個階段可能產生誤差的原因并制定解決預案。在進行誤差校準過程中，工作人員首先對各項所測數據進行匯總分析，精確計算影響貫通測量的各項相關參數，對水平及垂直軸上的貫通相遇點進行數次誤差預計，最后取2倍中間誤差。在掘程結束后，為驗證所測平面方案是否合理，還要對貫通完成后的閉合巷道進行精準的導線測量。

(3)高程測量的注意事項及建議

在三角高程測量過程中，由于所測邊長的長度直接影響到豎直角的大小，因此在測量時盡量選擇小豎直角、與短邊長進行傳遞高程，在條件允許下，可多次進行測量，使得測距與測角的精度提高?？s小三角高程誤差不僅需要工作人員的專業知識水平達標，還需其在測量前期便做好準備工作，以測量標準為實際出發點，通過選用符合項目標準的全站儀，以及測量前對現場進行仔細勘察，尋找可能出現的干擾項以及誤差因素，檢驗并校準儀器的精度與運行狀態，做到從源頭上預防測量結果偏差的問題。在進行望遠瞄準時，首先，使儀器處于水平面上，其次，觀察水準管氣泡是否始終處于居中狀態。還要注意加長數、乘長數、氣溫，測區所處海拔高度及折光系數等因素影響，盡量選擇在陰天或天氣較為穩定的時間段進行測量。

(4)平面測量注意事項及建議

《工程測量規范》要求視線離地不小于1.5m。以免出現視距誤差達0.09-0.05m的誤差。另外人員走動、吹風等因素都會造成豎角3s左右的抖動。即使沒有這些外界因素，工作人員的心跳也會造成儀器讀數2s的跳動。使用中一旦發現儀器豎角有2s跳動，表明儀器三角架未穩定架固。同時要求讀數時，其余人員遠離儀器，不得隨意走動。

4.結束語

對礦山特別是處于地下使用全站儀進行測量，能使得測量數據的精度與準確性得到有效提高，對提高工作效率有積極意義。還能在不斷實踐中提高工作人員的思想素質以及實際操作能力。測量屬于精密學科，因此在實際操作過程中更應該提高注意力，在科學的規章制度下以最佳狀態做好測量工作，并在諸多實踐過程中提高自身的理論知識水平和全站儀的測量技術水平。科學技術的進步必然會使全站儀的測量技術得到更新發展，在裝好質量管理以及儀器維護的同時，還需緊隨科學發展的步伐，布設更為合理的測量方案，積極學習預計誤差的計算方式，使得所參項目得到質量保障。