全站仪在阿舍勒矿山测量工作的应用

丁太平

（新疆阿舍勒铜业股份有限公司 哈巴河 836700）

1 前言

在井下矿山测量工作中，控制点的距离通常是利用钢尺进行量测的，为保证量边精度的准确性，就要求按照尺长方程式进行一系列的边长改正，实际量测过程中又要求测量人员掌握一定的量测技能，故此钢尺量边在井下控制测量中就有一定的局限性：⑴测边较短，长边需分段量测；⑵边的累积误差较大，随着导线的延伸而呈递增趋势；⑶总体精度较难突破；⑷工作效率低，常与生产施工冲突。

随着现代测绘技术的不断发展与更新，全站仪的应用已不足为奇；新仪器新设备的引进，能否适应矿井测量的要求，对于开采着的矿山能否进行测量工作的顺利衔接，并保证控制测量精度的连续性，仪器的各项技术性能能否很好地开发利用，这当中将有许多问题有待我们进一步探讨解决，这就是本文涉及到的实质性内容。

2 全站仪使用前应进行的工作

矿山测量是由地表控制与井下控制两大测量部分组成，首先在地表建立三角基本控制网（网的等级视矿山规模而定），其次是通过竖井定向的联系测量、将坐标高程由竖井传递到井下控制点上，就全站仪本身精度要求来说，新建矿山就要按规范要求来进行，而对正开采着的矿山，特别是像阿舍勒铜矿这样的矿山，除了按规范要求外，还应该进行如下几项工作：

（1）与地表控制网进行比较，测量计算出边长改正数；

（2）与井下控制导线比较，再计算边长改正数。

2.1 地表控制边的测算比较

2.1.1 目的

进行地表控制边测算的目的就是为了将测距应用于井下控制测量中，我们在实际应用当中没能严格按照规范要求去做。另外规范规定井下测量基本控制7″秒级导线，边长要求40～140 m，最大相对闭合差1/8000，导线边长必须往返丈量，丈量结果加入倾斜、尺长、温度、垂曲改正数的水平长度互差为1/8000。就全站仪的测距平均中误差m＝±（5+5 ppm×D），完全可以满足井下测量要求。再就是井下控制导线边长较短，所以首选地表控制网进行比对测量。

2.1.2 控制网概述

阿舍勒铜矿地表布设基本控制网，是以N6～N3作为控制网的起算边，组成三心多边形（图1），先后进行了3次测量，由图1可以看出控制网覆盖整个矿区，完全达到控制目的。

图1

2.1.3 校核边选择

由于全站仪的最大有效测程是2 km，选定的校核测算边就应该是小于2 km的最长边。控制网中最长边即N6～N3，其边长为1208.2175 m，能够满足要求，而且点位的稳固性及通视条件较好，点间的高差不大（13.62 m），同时该边还是控制网中的起算基线边，边的相对精度较高，将这条边作为测距校核边最为合适。

2.1.4 实测数据及对比结果

规程要求三角网的起算边应尽量采用相应精度的电磁波测距仪测定，测程采用比较法，测距应符合下列技术要求：三、四等三角网的起始边或边长，使用Ⅰ级或Ⅱ级测距仪测距，每边同时段往返的测回数不得少于4测回，或用不同时段（上午、下午或不同的白天）代替往返测，观测结果的各项限差应满足表1要求。

表1 mm

根据以上规范要求，我们采用了不同时间段单程测回法进行测距比对，共计5个测回，其结果见表2。

表2

测量中误差及相对中误差见表3。

表3

本次测量两点间的平均距离D＝1208.2932 m，与控制网中基线边长1208.216 m相差0.0765 m，按照规程要求，边长还应该加上投影变形改正，另外测区控制范围不大，在1.6 km2左右，井的深度500 m左右，故投影改正较小，对井下坑道贯通无太大的影响。

通过上述数据证明全站仪能够应用于深部铜矿井下控制及贯通测量中。

2.2 井下主中段控制导线测算比较

2.2.1 钢尺量边的实例

在井下一中段与二中段的东部布设有7″级和15″级的控制导线，未加温度和投影改正的测量精度及结果见表4。

表4

2.2.2 全站仪测边结果

在二中段西部的控制导线，为加入温度与气象改正的测量精度见表5。

表5

2.2.3 全站仪测距支导线与钢尺量距支导线比对

三中段运输巷掘进工作支导线与全站仪测距复测支导线两次坐标对比结果见表6。

表6

从表6的对比结果可以看出，△X呈负倍数增长，△Y在-40 mm左右变化，△S长边有影响，短边则无影响，△α在-60″左右变化，按照45″级导线要求提高精度1倍以上。

2.3 误差与精度分析

2.3.1 支导线误差计算

导线的点位中误差公式如下：

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

式中，第一项为长度丈量偶然误差，悬空丈量时取μ＝0.001 m，贴地丈量时取μ＝0.001 m；第二项为长度丈量系统误差，取λ＝1/25μ；第三项是观测角的测角中误差；第四项是起始边方位角中误差。

由表5可知，全站仪测角中误差mβ＝±16.″8，如果把仪器和棱镜的对中误差，看成是丈量长度的偶然误差和系统误差，则光电测距的终点中误差由公式计算得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

相对中误差m相＝0.052÷397.534≈1/7600，达到复测支导线7″级最大相对闭合差1/6000的要求。

2.3.2 三中段上盘工作支导线精度分析

由表6比较结果和全站仪测距支导线终点点位中误差及相对中误差的结果来看，钢尺与全站仪相差数f＝0.131 m，相对差K＝0.131÷397.534≈1/3000，同时还可计算得出钢尺边的相对中误差为1/5000，这证明了工作支导线通过全站仪复测后可以提高精度近一倍。再由两结果差值△X、△Y的变化情形及△S、△α的变动情况看：测角对测量的精度影响较大，距离影响较小。这是因为两次测量所使用的仪器精度不一样，低精度仪器又未增加观测次数，造成对比测角累计误差较大，从而影响到测量精度。

2.4 贯通测量精度分析

二中段与风井贯通后，经风井与一中段联测，导线全长775.848 m，连接点X＝-0.011 m，△Y＝+0.070 m，点位闭合差f＝±0.071 m，相对中误差K＝1/1200，贯通偏差在允许值内，但精度较低。由此可见全站仪的矿井应用既能满足贯通测量的偏差要求，又能提高控制测量的精度。

3 结论与结语

3.1 结论

通过全站仪在阿舍勒铜业公司井下的实际应用，得出如下结论：

（1）由地表比对结果看，可以将全站仪所测边长直接应用于井下控制测量当中。

（2）通过井下控制测量导线精度对比，在测角中误差达不到等级要求时，也可以将测量精度提高近一倍。

（3）对自由支导线的测量精度也有所提高。

（4）能够满足贯通测量要求，并提高测量精度。

总之，该仪器的引进，对井下测量的总体精度是一个飞跃性的突破，同时大大缩短了井下测量作业时间，提高工作效率。

3.2 结语

实践证明，全站仪的矿井应用是比较成功的，只要测量程序与方法得当，就能很好地进行矿井测量的各项工作，保证测量结果与精度的连续性，并且提高测量精度。不足之处是该仪器当巷道内水汽过大或充满矿尘、炮烟时，不宜进行测距和测量。