天井测量中全站仪与罗盘结合使用消除磁影响的方法

吴斌杰，郑广鑫

（锡林郭勒盟山金阿尔哈达矿业有限公司, 内蒙古 锡林郭勒盟 026300）

矿山巷道策略，主要是指矿山低下开采矿石以及与采掘工程相关的巷道策略工作。并且，想到工程针对井下工作的推进有着非常重要的作用。在传统的策略贯通工程中会因为这样那样的原因导致测量出现误差，如何改变这样问题，在空间狭小且外在影响因素众多的井下实现精确测量是我们本文探讨的重点。

1 问题概述

在矿山天井施工过程中，对于地下开采矿山而言，天井贯通测量是必不可少的工作，在常用的天井测量中，有两种方法，一种是用手持激光全站仪进行红外线测量；另一种是通过挂罗盘半圆配合皮尺或测绳量边的方式来测量天井斌予以指挥贯通。但在实际测量施工的时候，这两种方法都很容易遇到问题，一方面是井内空间小、视线差，而且会因为矿体变化或者实际施工过程中遇到的问题，导致施工时坡度变化不定或因贯通需要调整上部方位时，天井施工至上部时无法通视至掌面，这种情况下全站仪因为无法在底部指挥施工、又无法在井中架设的情况导致根本无法使用；另一方面采用罗盘仪进行策略，罗盘仪的测量精度低而且极易受到周围环境干扰，如：矿体、岩石、爬梯、甚至含铁矿石或铁制品都会导致出现铁磁干扰、电磁干扰等，这些都会对罗盘仪的策略造成影响，导致其无法使用，精度也无法满足工程贯通的需要[1-3]。

2 关于全站仪及罗盘仪

2.1 全站仪

全站仪是一种科技的产物，是随着科技发展而出现的一种高技术测量以期，又称为即全站型电子测距仪（Electronic Total Station），其集光、机、电为一体，能同时测量水平角、垂直角、距离（斜距、平距）、高差测量等所有数据的测绘仪器系统。

在新的全站仪中，人工光学测微读数还会自动记录、计算，最后能直接显示读数，只需要一台设备就可以完成测站所有的测量工作，其使用起来极其方便，在实际生产中广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。

但在井下，整个环境是阴暗、潮湿且光线不好的，这种情况下用全站仪进行测量的时候会遇到几方面的实际问题：①施工时要求井下所有掘进工作都必须停止，十分耽误工期；②由于井下潮湿，全站仪的键盘和棱镜常会出现水珠，在这种情况下起瞄准、读数都会受到影响；③仪器操作有难度，特别是井内地形复杂的时候，会出现测量结果出现误差。除此，全站仪在使用过程中最大的问题在于遇到井非垂直时则无法使用，这也很大程度限制了全站仪的发挥。

2.2 罗盘仪

罗盘仪是利用磁针确定方位的仪器，构造简单，常用以测定地面上直线的磁方位角或磁象限角，使用方便，只需要在已知控制点上牵引线绳至待求点上，然后将罗盘仪悬挂线绳上，再观察罗盘读取磁方位角；而后拉近线绳，在线绳上悬挂半圆仪则可得到相关角度，最后用皮尺丈量距离和前后点的垂高，通过计算就可得到待定点的三维坐标，使用十分简单，其常用于测定独立测区的近似起始方向，以及路线勘测、地质普查、森林普查中的测量工作。

但罗盘仪的测量数据通常会受两方面的影响出现精度不够的情况：一方面：罗盘仪本身是一种磁性仪器，其本身极易受到磁场干扰，特别是当井下出现铁矿或者大量以铁代木进行施工时，就会产生大量磁性干扰，这种情况下观测条件很难达到上述要求，虽然现在有改造过的防磁干扰的罗盘仪，但这种罗盘仪仅限于在平巷中使用，不便于在天井中观测。

另一方面，测量人员的经验问题也会导致罗盘导线精度较低，很多策略人员由于经验的原因，往往未能注意磁性干扰的问题，依然指是用传统的观测程序进行策略，这样以来，会对天井贯通等采掘工程造成极大的影响[4,5]。

3 方法与原理

针对上述情况，综合现有设备及技术，用全站仪与罗盘结合使用，通过一定方法消除磁影响，可有效、方便指挥天井施工，且在阿尔哈达矿山实践中行之有效。

如图1，天井上部由于矿体倾角变化导致全站仪无法直接打至掌面，无法直接指挥施工。在变坡处做A、B两点，并测出A、B坐标、方位αAB。

图1 剖面图

图2 平面图

如图2，设计方位为αAC，则αAC=∠BAC+α。在AB上挂罗盘，读取方位角αAB’，则磁影响为β=αAB-αAB’，则应放αAC’=αAC+β，即为其设计方位AC。

4 总结

无论周围对罗盘的影响有多大，同一地点的磁影响是相同的，此方法充分利用了这一原理。两个方位的读数求差，即可消除周围环境对罗盘的影响，配合全站仪测量的两个井中已知点即可将设计方位准确放到现场。

本方法在矿山天井测量中简单、有效，对设备要求不高，在无先进设备、仪器的矿山可广泛使用。