浅谈如何提高井下测量精度

权志刚

摘 要：随着测绘技术的发展，全站仪在矿山井下测量中已广泛使用。由于煤矿井下工作环境比较恶劣，严重影响导线测量精度。根据自身实际工作经验，现对如何提高井下测量精度的情况进行分析，与大家进行讨论交流。

关键词：全站仪；测量精度；误差

1 概述

随着时代的发展， 全站仪在矿山测量中得到广泛应用。全站仪的使用已经代替了传统测量中使用经纬仪、钢尺丈量距离进行导线测量。全站仪测距、测角已经达到非常高的测量精度，测角中误差精度已达到±2″。全站仪是一个集经纬仪、水准仪等功能为一体的高技术测量仪器，能同时测量水平角、竖直角、距离（斜距、平距）、高差等功能于一体的测量工具。因此，全站仪在地面及井下测量中应用都非常广泛，并且技术已非常成熟。但是，由于井下作业环境比较复杂，影响全站仪测量精度的外部因素较多，如淋水潮湿、能见度低、巷道起伏较大等因素。在井下巷道施工中，遇到很多超过3000m以上的大型贯通工程，对巷道贯通的精度要求比较高。尤其是不沿煤层掘进的联络巷、运输、回风等大巷距离超过3000m的贯通，根据实际工作中对提高测量精度的理解，进一步总结分析全站仪测量时的规律。

2 井下全站仪测量的特点

井下测量受作业环境的影响，不同于地面测量。主要特点有：

2.1 由于井下导线测量受巷道条件的制约，井下导线点随巷道掘进进行逐步敷设，不像地面测量那样可以有GPS网、交会法等多种方法。由于巷道通视条件差，行人、车辆来往频繁干扰大，导线点一般布设在巷道顶板上。测量时需进行点下对中，边长距离长短不一。布设导线点时，保证在两点通视的前提下尽可能的使边长越长，这点提高精度很关键。

2.2 全站仪使用方便工作效率高

由于井下测量放线时，一般情况巷道迎头进行掘进，巷道内粉尘比较大、能见度低，迎头掘进停了才能进行测量放线。全站仪自带激光测距装置，测距时使用全站仪测量可节约很多时间，在井下通视的情况下，全站仪至少可测400m，尽可能减少对巷道掘进时间的影响。

3 井下测量误差分析及如何提高精度

3.1 仪器误差

由于井下使用的仪器不完好和校验不完善引起的，主要有：①视轴误差，由于视准轴不垂直于横轴产生的误差。测角时，可以采用正倒镜对同一目标观测读数，可消除视轴差的影响。②水平轴倾斜误差，由于水平轴不垂直于竖轴引起的误差。③竖轴倾斜误差，由于竖轴整置不正确、照准部旋转不正确及外部因素影响所引起的误差。竖轴倾斜误差不能通过正倒镜观测读数取平均数消除。因此，架设仪器时应将架腿踩实，对仪器进行精确整平。在进行重要大型贯通时，根据要求加入这项改正数。

综上所述，视轴差与水平轴倾斜误差对测量的影响可采用正倒镜观测的方法消除或减少；竖轴倾斜误差只能采取加改正数或用整平水准轴的方法消除或者减少影响。

3.2 井下测量仪器对中误差

井下测量一般使用点下对中，仪器对中误差是由导线点与仪器中心不在同一个铅垂线上而产生的误差。仪器对中误差对水平角测量影响较大，边长越短，影响越大。在测量短边时，进行两次以上对中独立测量进行平均，尽可能的减少仪器对中误差对水平角测量的影响。

3.3 井下测量的瞄准误差

由于使用全站仪瞄准目标位置偏离了实际位置所产生的误差。其对测角影响规律是：与仪器照准高度、目标位置倾斜角度成正比；与测量边长距离成反比。同时，要尽可能的减少测量人员观测时对测量角度的影响。观测目标时，仪器十字丝必须清晰，对目标应进行两次瞄准读数，对读数进行比较，如相差较大应再进行瞄准度数。

3.4 外界环境影响

井下环境条件复杂，如井下的湿度、气压、温度、粉尘、照明度等因素，也会给测量带来误差。但由于井下环境较为稳定，不像地面天气环境多变，根据矿井实际气压、温度、湿度等数据对仪器参数进行设置。

3.5 特殊环境下测量不准的情况如何提高测量精度

①两点之间温度和气压差别大

通过风门进行测量时，由于风门前后温度和气压差别很大，光波传播速度不一致，气压差别大导致气象改正数计算不准。这样情况下，应把风门打开5-10min，等温度和气压稳定后再进行测量。

②仪器离底板或设备不能过近

例如在我矿011803工作面机巷贯通点处观测时，由于巷道起伏大，有一测站距离反射不过来，当时仪器可勉强看到棱镜，电池电量也充足，就考虑到视线离底板太近，重新架高仪器后，问题得到解决。一般情况下，仪器视线距离巷道顶底板等障碍物应保持在0.5m以上，保证光波能正常折返。

③湿度过大、粉尘较多等能见度低

这种情况下最好不要进行测量工作，此时巷道内光波最容易被反射，造成提前被全站仪接收或距离反射不回来无法测量，在测角时由于视线不好产生折射，使观测的目标已偏离实际位置，直接造成粗差。这种情况，可以等巷道内粉尘减少、炮烟排除干净后再进行测量。

④電磁干扰

井下进行测量时，机电设备产生的电场和磁场都会对测量造成影响。实际上井下任何巷道都有电缆、电机等机电设备，平常由于干扰小，常常忽略不计。当仪器架设在变电所、大型电机等设备附近时，测量距离时误差非常大。这时，尽量关掉电机设备或选择远离上述设施的线路进行测量。

⑤风流过大

在风流过大的巷道内测量时，应使用重量较大的锤球，瞄准时尽量瞄准目标垂线的根部。仪器进行对中时，应采取相应的挡风措施，减少锤球晃动，提高导线测量的精度。

4 结束语

测量是矿山的眼睛。测量工作严重影响着矿山的安全和生产。只有提高井下测量的精度，确保巷道的准确贯通，才能够保证矿井安全生产的有序进行，为矿山的安全生产保驾护航。

参考文献：

[1]张国良.陀螺经纬仪定向[M].徐州：中国矿业大学出版社，1988.

[2]张国良.矿山测量学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2008.

[3]李清岳，陈永奇.工程测量学[M].北京：测绘出版社，1995.