浅析全站仪在井下导线测量中的应用及精度

魏朝庭

（玉溪矿业有限公司大红山铜矿云南玉溪653405）

浅析全站仪在井下导线测量中的应用及精度

魏朝庭

（玉溪矿业有限公司大红山铜矿云南玉溪653405）

随着社会经济的快速发展，国家对矿产资源的需求不断增大，其对矿山井下测量工作提出了更高要求。由于矿山井下测量工作存在着测量环境恶劣、测量工作面狭窄以及测量精度偏低等问题，为提高矿山井下导线测量工作质量和精度，引进了全站仪测量技术。本文着重分析了全站仪在井下导线测量中的应用及精度提高措施。

全站仪井下导线测量应用精度

1　全站仪概述

全站仪与传统经纬仪工作原理相近，其由微处理器进行测角与测距的自动控制，能够有效的对所测部位的坐标、高程差以及水平距离进行检测，同时能够对测试数据进行自动记录等，较常规测量仪器具有独特的功能特征，具体表现为[1]：首先，进行水平角、斜距以及竖直角等测量时仅需应用反射棱角照准一次即可，可实现测点高程、平面坐标等计算，同时将数据记录下来；其次，全站仪较其他测量仪器设备，可通过其电子手薄、主机等通讯接口完成与其他外围设备间的数据通讯，促进测量工作的自动化测量技术；第三，结合计算机应用软件，全站仪处理计算数据功能可完成施工放样、碎部测量以及导线测量等工作；第四，由于全站仪具有双轴补偿系统，其既可以有效的对仪器水平轴与竖立轴倾斜误差进行自动测量，又可以自动修正角度观测值。

2　井下全站仪导线测量概述

受井下导线测量环境影响，其与地面测量存在着诸多独特特征，具体表现有[2]：首先，井下环境具有阴暗潮湿、采光条件差以及受其他工作影响等，通常将检测点设置于坑道顶部，且长短不一，以提高检测精度；其次，受坑道通光条件、工作面窄等影响，测量点位误差随着坑道掘进深度而逐渐增大；第三，井下采取导线测量形式是受井下施工面积小、前后通视情况差以及控制测量形式单一等因素决定的；第四，由于采矿对井下巷道测量精度要求较高，通常采用精度较高的导线测量形式，并且通过控制巷道贯通、新老巷道及采空区间关系进行修正，以促进矿山生产安全；第五，井下导线测量顺序须按照一定顺序开展，通常情况下在布设高级导线校核前，先布设低级导线对坑道掘进进行指示。

3　全站仪在井下导线测量中的实践应用

井下导线布设按照“高级控制低级”原则开展[3]，根据《煤矿测量规程》规定，井下平面控制包括采区控制和基本控制两种，其测支导线通常按照闭合导线或复测导线两种形式分布。

全站仪在井下导线测量观测方法可分为以下三种：其一，井下导线点的选点和埋点的确定，按照相邻导线间距宜较大、设点位置尽量远离运输轨道一侧、设点位置尽量避开存在安全隐患位置、永久点应充分采用混凝土巩固等原则实施；其二，关于全站仪操作人员配置问题，通常选用4人，主测1人，记录1人，照明前后1人和立棱镜1人，井下测量前应分工明确，严格按照相关操作规程进行工作，确保工作质量安全；其三，采用“三联架”方式进行导线测量，全站仪中基本仪器设备包括觇标、棱镜以及“三联架”，通常将三脚架与基座整平对齐后，通过移动棱镜和仪器头完成测量。井下导线测量方法根据井下检测实际情况划分，可分为三架法、四架法和省点法三种。其中，三架法具有较高的工作效率，四架法适用于突击性导线测量工作，省点法则在三架法基础上通过改进具有更高的工作效率。

4　全站仪井下测量误差精度分析

全站仪在井下导线测量中应用较为广泛，但其仍存在着诸多精确偏差或误差，具体分析包括以下几种[4]：

（1）关于井下测量水平角精度分析方面，其误差产生原因主要由测量方法误差、设备仪器检测误差、对中误差等组成。其中，井下测量水平角的总中误差包括对中误差和测角方法误差，即如式1所示：

由式1可以看出，对中误差已成为井下测量水平角误差的主要因素，且二者呈反比。经实践证明，若导线边长较短时，应将检测仪器与觇标对齐，以防止检测角度产生误差。

（2）关于井下测量垂直角精度分析方面，其误差产生原因同样主要由测量方法误差、设备仪器检测误差、对中误差等组成，但主要受测量方法误差决定。井下导线边垂直角测量主要为了将斜导线边长转化为水平投影边长和在斜巷中采用三角高程方法求相邻导线点间高差。在进行水平边长化算时，测量倾角的误差应小于10’’/ sinó；在进行三角高程计算时，测量倾角的误差应小于15’’/cosó。可见，进行水平边长化算时，测量倾角误差随着倾角增大而减小；而进行三角高程计算时，测量精度随着倾角降低而增大。

（3）关于全站仪测距精度分析方面，由于其利用光电测距，其误差主要包含调制频率误差、气象参数误差、测相误差、仪器和棱镜对中误差、照准误差、光速误差、周期误差以及仪器加常数测定误差等。其中，调制频率误差产生主要由于电子元件老化所致，通常利用检定仪器、程常数测定、修正距离等实现调制频率误差的减小或消除；气象参数误差在当标准状态与实际气压气温差距较大时，同时井下光电测距较小时，进行误差修正方有意义；测相误差以在大气传输中信噪比误差和自动树脂测相系统误差为主，其中前者受监测距离外界自然环境影响明显，后者则由检测仪器与精度决定；仪器和棱镜对中误差对测距误差影响显著，其受检测间距影响明显，特别是对中误差对短边影响，应在检测过程中提高对中检测精度；照准误差的消除主要通过保障发射轴与视准轴的平行性，通过采用电瞄准形式提升照准精度；光速误差属于全站仪测距误差影响因素之一，但其影响可忽略不计；周期误差主要由测距仪内部串绕信号与测距信号混合后造成信号相位不正确而造成的误差，其受测距信号周期变化影响，具有不可消除性，通常通过对测定仪器周期误差定期测定来修正测距误差；仪器加常数测定误差主要受加常数测定不精确影响，通常采用定期对加常数进行测定的方法进行修正。

5　提高全站仪在井下导线测量精度的方法

针对当前全站仪在井下导线测量应用中存在的误差，笔者结合自身工作经验，为提高其测量精度，提出了以下几点建议方法，具体有[5]：

首先，采用盘左盘右方式在一测回中进行观测，这是因为采用盘左盘右观测同一目标时，通过进行平均值取值时，可有效的减弱或消除盘左盘右两项误差影响。同时，通过保持水准器气泡居中，可对竖轴误差进行消除，从而促进全站仪导线精度的提升。

其次，采用三架法进行井下导线测量，其可以有效降低井下对中误差，并促进井下全站仪导线测量精度的提升，同时有效提高检测工作质量和效率。

第三，通过增加垂球重量以促进其与垂球根部相吻合，这是由于重量增大，其晃动降低，有利于全站仪导线测量精度提高。

此外，进行边长测量时，通过定期修正检查常数方式，促进其与反光镜相匹配；采用陀螺全站仪加册短边陀螺方位角，促进其测量精度提高；按照先布设低级导线指示再布设高级导线指示原则对坑道掘进进行校正，促进其测量精度提高。

6　小结

总而言之，矿山资源的开发和利用离不开井下测量工作质量的开展和保障，作为井下测量工作的重中之重工作，井下全站仪导线测量精度的提高对整个矿山井下工作的开展具有极其关键的影响。因此，应加大相关研究，促进全站仪在井下导线测量中实践应用，并且提升其测量精度。

[1]魏祥平，程志强等，全站仪在井下测量中的应用[J].江西煤炭科技，2008年第2期：18-19.

[2]王喜奎，蒋铁军等，矿山井下全站仪导线测量提高精度的方法探讨[J].甘肃科技，2013年3月，第29卷第5期：39-41.

[3]陈拴住，全站仪在井下导线测量中的应用及其精度分析[J].问题探讨，2011年8月，第20卷第8期：102-104.

[4]王会然，全站仪在井下测量中的应用[J].矿业工程，2010年8月：122-124.

[5]解风光，滕盛远，提高矿山井下全站仪导线测量精度的方法探讨[J].科技创新与应用，2013年第28期：97.

P631.2+23[文献码]B

1000-405X（2015）-7-280-2