四台全站仪测量导线法

王 彪

(神东煤炭集团，陕西 神木 719315)

0 引言

神东煤炭集团是年产千万吨以上的特大型矿井，主要采用斜井—平硐联合开拓方式，井下导线都是由地面近井点做为起算点，经平硐或斜井布设至井下各巷道的顶板上，用导线测量的方法形成闭合或附合导线。多数主要巷道的控制导线长度在5 000 m以上，对导线测量的精度要求很高，要多次进行导线复测，才能达到导线精度要求[1-2]。采用4台全站仪导线测量法可以高精度、快速、准确完成巷道内的导线测量，按设计要求提供巷道的平剖面图测量成果[3-4]。

1 用4台全站仪测量导线的优点

1.1 大风速巷道的测量

在风速大的巷道中进行导线测量，显著提高导线测量的精度。用全站仪进行井下导线测量时，导线测量的主要误差是水平角误差。水平角测量的误差来源主要有：仪器误差、测角方法误差(主要是瞄准误差)、对中误差(包括觇标对中误差和仪器对中误差)。现在矿井测量多数使用高精度的全站仪，只要对全站仪定期进行检验和校正，井下测量时严格执行正确的测量方法，仪器误差和瞄准误差对导线测量的精度影响很小。但由于巷道内的风速较高，直接影响测点的对中精度，因此对中误差是水平角误差的主要来源，利用4台全站仪测量导线法，中间测站消除了对中误差，能显著减弱水平角测量误差，提高导线测量的精度。

神东煤炭集团大型矿井的主要巷道、综采工作面两侧顺槽长度多在5 000 m以上，必须进行导线复测，才能保证导线精度。用1台全站仪、按常规方法进行导线测量时，由于巷道内风速大，全站仪和觇标对中速度很慢、对中精度低，直接影响到导线测量的精度。用4台全站仪测量导线法进行导线复测，测量速度是普通方法的5倍以上，并且由于极大的减弱了对中误差，让最弱边的精度提高很多。

1.2 消除短边误差

消除短边的对中误差，减弱了短边对导线精度的影响。神东煤炭集团大型矿井综采工作面的顺槽多以双巷掘进，掘进时主运输巷内的皮带及破碎机等设备经常会阻挡视线，或者由于通风设施的影响，很多时候主运输巷的导线起算边，需要从辅助运输巷经过联巷引入，会出现20 m左右的短边。另外有时由于地质条件的变化，在巷道中也会出现20 m左右的导线边。用常规导线测量方法，短边对导线精度的影响很大，导线测量对短边的对中次数有严格要求，见表1。采用4台全站仪导线测量法，短边无需对中，消除了对中误差，减少了对中时间，导线中出现短边，也不会影响到整条导线的精度。

表1 不同边长导线的对中次数

用连采机掘进双巷时，测量人员通常在两顺槽内分别测设一条导线，按照测量规程的要求，每隔1 000 m左右，两条巷道要经过联巷进行闭附合导线测量。由于联巷边长在20 m左右，用普通方法进行测量，两条短边的对中误差可能要在20″以上。采用4台全站仪导线测量法，在联巷两端合适的位置安设两台全站仪，不需要进行对中，消除了对中误差，能方便、快速地将两顺槽的导线联测到一起，进行导线精度的评定。

1.3 巷道平剖面图的测量

采用4台全站仪测量导线法，可以快速、准确、方便地完成巷道的平剖面图测量，为巷道的改造优化提供设计、决策依据。大型矿井为了优化巷道布置方案，提高产量，需要对原有的一些旧巷道进行改造。由于时间久远，旧巷道内的导线点无法找到。如果按照常规方法进行导线测量，速度很慢，效率低。用4台全站仪测量导线法，可以非常快速、准确的进行导线测量，在导线边中加测部分碎部点，量取所测导线点、碎部点至巷道顶板、底板、左帮、右帮的距离，就能准确、快速地绘制出所测巷道的平、剖面图，提供给有关部门使用。

1.4 测量精度级速度

为了测量精度级速度，可以采用4台全站仪测量导线法，再配合使用特制的瞄准钉及棱镜，不仅精度高，而且测量速度是普通导线测量方法的5倍以上，显著提高了导线测量的效率。

2 4台全站仪测量导线法的步骤

在井下巷道内的一组(通常为3个)已知导线点上，分别架设编号为1号、2号的全站仪进行精确对中整平。选择通视条件好且安全可靠的地点作为第1个前视待测点，架设上3号全站仪，只需进行整平；再在第2个待测点上架设4号全站仪，只需进行整平。

全站仪操作人员用1号全站仪后视另一个已知导线点，将2号全站仪上竖立的特制铁钉做为前视目标，进行检查角的观测。水平角观测结果与原有导线成果中的水平角值已知数据进行比较，不大于14″后，通知2号全站仪开始进行导线测量。

全站仪操作人员用2号全站仪后视1号全站仪上竖立的特制铁钉，将3号全站仪提手对中点上竖立的特制细铁钉作为前视观测目标，依据规定的测回数，按照水平角标准测量程序开始进行水平角观测和记录。

测距时，2号全站仪的操作人员照准在3号全站仪上方的棱镜对中点上设立的特制的棱镜(或反射片)，依据规定的测回数，按照距离标准测量程序开始进行垂直角观测和距离测量，记录好所有的测量数据。

当2号全站仪完成第1个测站的观测后，通知1号全站仪搬至下一个待测点位置，3号全站仪开始以2号全站仪为后视目标，以4号全站仪为前视目标，开始第2个待测点的观测，以此类推，直至测至导线段的最后2个导线点，在这两个导线点上进行对中整平，进行最后测站的观测，如图1所示。

图1 4台全站仪测量导线步骤图

3 主要技术要求及作业事项

3.1 主要技术要求

在测站点上精确整平全站仪，水准气泡不超出仪器的补偿范围。进行导线测量时全站仪目镜中瞄准的后视、前视目标要清晰，分别用十字丝竖丝瞄准后视、前视目标。距离测量时用十字丝横丝瞄准前视棱镜中心。全站仪导线测量原始记录本记录规范、内容齐全，包括工作地点、时间、仪器名称、作业人员；仪器高、觇标高、导线点距离巷道左帮、右帮、顶板、底板的数据。绘制好导线略图，填写好实测的温度值、气压值以及测距棱镜的常数，对超出限差要求的测量成果要划去重测，并须注明原因。保证导线测量原始记录本记录的各项数据无涂改、擦改、转抄。全站仪进行导线测量时，水平角同一测回中半测回互差不超过20″，水平角值两测回间互差不超过12″，竖直角指标差互差不超过15″，竖直角互差不超过15″。

在倾角大于15°或视线一边水平而另一边的倾角大于15°的主要井巷中进行导线测量时，在观测过程中水准气泡偏离不得超过一格，否则应整平后重测。仪器高和觇标高应用钢尺丈量两次，当互差不大于4 mm时，取其平均值作为最终结果。用全站仪进行边长测量时，每条边的测回数不得少于2个。采用单向观测或往返观测时，其限差为：一测回读数较差≤10 mm，单程测回间较差不大于15 mm。

测量过程中水平角由一个测回转到下一个测回观测前，应将全站仪的水平度盘位置变换180 °/n(n为测回数)。

3.2 作业注意事项

测量作业前要对所用的全站仪进行检验和校正，设置好全站仪内部的棱镜常数。在井下作业地点，将实测的温度和气压值输入到全站仪中。

在进行测量作业前，要制作好前后视瞄准用的特制瞄准钉、棱镜或反射片。由于用4台全站仪同时进行测量，因此要求在作业过程中，测量人员要高度协作，密切配合。所有记录的数据要做到准确、完整，测量成果的各项限差必须要符合规程的要求。一台全站仪完成所有的作业内容后，再通知下一台全站仪进行观测。

4 结语

通过测量人员的实地验证，利用4台全站仪导线测量法，解决了由于导线边长短，巷道内风速大等不利因素给导线测量带来的困难，减弱了对中误差，显著提高了导线测量的精度和导线测量的速度。