全站仪及贯通误差预计在矿山测量中的应用研究

＊王红元

（福建省煤电股份有限公司 福建 364000）

全站仪又称为全站电子测距仪，对水平角、垂直角、距离、高低差都有较高的精准度，因此现已被广泛应用于大型建筑或地下施工等精密工程的数据测量中，与传统测距相比，除集多功能测量为一体外，其安装过程与操作方式十分便捷简单，具备较高的作业效率和应用价值。贯通工程开展前，便对施工地点可能出现的高程贯通误差（仪器本身或地下湿度、含尘量、温度以及光线变化）进行精准预测，以期得到精准、完整的真实数据。因此，两者联合应用可有效保障矿山测量所得数据的准确性。

1.工程实例

为了更直观的了解全站仪及贯通误差预计在矿山测量的实际效果，本文以我市2018年一矿井项目为例，该项目贯通工程分为14采矿区的300m上山轨道、斜长100m的-110车场、斜长82m的-100m总回风上山、斜长410m的-70m水平北翼总回风巷构成，采用两线挖掘，贯通点处于-100m总回风上山与-70m水平北翼总回风巷连接处，取2.5m半圆拱形巷道，拥有3600m的贯通导线。

2.全站仪在矿山测量中的具体应用

(1)地下平面测量

为保障本次矿山测量数据的精准度，防止工作人员出现误读误记，因此采用了以棱镜为观测目标的全站仪，对所测角度以及距离进行校准。依照相关规程，可存在水平与垂直方向上±20cm至±30cm的误差，在地下平面测量时，工作人员应先制定详细的测量方案，明确测量方向与坡度，在当前控制点基础上，选用15"，导线作为测量中的基本控制导线，然后采用全站仪对水平角以及三角高程进行精准测量。如测量井巷的角度＜30°并且测回相同，半测回差值为20"，两测回差值为13"，那么两次测回差值应＜30"。如井巷倾角＞30°时，应用全站仪出现测回相同的情况下，半测回差值为30"，两测回差值为19"，那么两次测回差值应＜44"。如需使用全站仪测量导线的边长，则首先要使测角与红外线一体化，随后进行超过3次的往返测回，如测得数据差值＜10mm，则表明数据准确，可记录存储。在出现导线边长相同的情况下，进行多次往返测量，在平局差值为1/6000边长时表明读数准确。值得一提的是，使用全站仪期间，工作人员还需对测量时地区的气压以及气温进行统计，在随后修订中对边长进行校正。

(2)地下高程测量

对地下高程进行测量前，工作人员首先使用全站仪依照电磁波测距三角高程标准对巷道进行腰线精准标定。在巷道掘进至300-800m时，进行永久导线点以及水准点高程的精确测量，重复此过程直至巷道进程处于头外12m-18m之间。

3.贯通误差预计在矿山测量中的应用

(1)地下高程误差预计

根据以往的报道显示，地下高程的误差多是由工作人员未进行全站仪望远斜瞄准校准，或因粗心未检查全站仪是否处于水平面上。且可能存在水准管居中气泡干扰或巷道空气灰尘较多，透明度受到影响等自然因素。为减少人为误差，工作人员首先应使各导线点的标识更为清晰，随后掘进至贯通点20m处后减小掘进面积，改用小断面掘进方式以保障贯通巷道的质量。由于贯通途中，巷道垂直角基本处于较小状态，为保障仪器测镜的精准度，测距误差则应＜1mm，且地下高程的测量方法一般应用电磁波测距三角高程，因此在垂直角较小的情况下，发生垂直角误差与大气垂直折光误差的几率便会增大，控制该地段的误差是整个测量环节的重中之重。根据相关规程，巷道垂直角误差应＜2°，大气垂直折光误差不能超过0.05。在实际测量过程中，为减少可能出现的三角高程误差，工作人员在展开测量前，应先按照国家相关规程做好前期准备工作，选择适合的全站仪并在每次测量前对精度进行校准，如需使用望远镜瞄准，首先应重点关注水准管气泡的位置，使其在测量时处于居中状态。巷道棱镜应处铅垂面并调整至合适高度，以确保在测量上山、下山巷道时有足够的照明供应。

(2)平面贯通测量误差预计

矿山测量过程中，高程上的贯通相遇点受地下导线测量误差影响导致出现水平误差的概率较高，针对此类误差，工作人员可采用下列公式进行误差预计。

公式中的Mx'β结果表示受地下导线测量影响。在水平方向上出现贯通相遇点误差，而∑表示从垂直角度上，贯通相遇点与各个导线点连线的投影长度平方和，工作人员在测量结束后将结果代入该公式，并在电子图上直接量取Ryi值，即可计算出地下导线误差影响出现的水平误差。少数情况下可能会出现水平方向上贯通相遇点误差，将上述公式更变变量得到，公式中Mx'l结果表示受地下导线测变误差影响所产生的水平贯通相遇点误差，∑/cos2x'表示水平轴与各个导线形成夹角余弦平方，工作人员在数据测量完成后，即可代入公式结合点组图上计算出误差值。从上文可以了解到，地下贯通误差主要体现在两方面，其一为影响巷道贯通处水平方向上的误差，其二为造成上下错位的竖直误差，由于在未贯通之前无法对导线进行连接且不能通视，因此贯通支线前的测角量边就显得十分重要，需要提前分析各个阶段可能产生误差的原因并制定解决预案。在进行误差校准过程中，工作人员首先对各项所测数据进行汇总分析，精确计算影响贯通测量的各项相关参数，对水平及垂直轴上的贯通相遇点进行数次误差预计，最后取2倍中间误差。在掘程结束后，为验证所测平面方案是否合理，还要对贯通完成后的闭合巷道进行精准的导线测量。

(3)高程测量的注意事项及建议

在三角高程测量过程中，由于所测边长的长度直接影响到竖直角的大小，因此在测量时尽量选择小竖直角、与短边长进行传递高程，在条件允许下，可多次进行测量，使得测距与测角的精度提高。缩小三角高程误差不仅需要工作人员的专业知识水平达标，还需其在测量前期便做好准备工作，以测量标准为实际出发点，通过选用符合项目标准的全站仪，以及测量前对现场进行仔细勘察，寻找可能出现的干扰项以及误差因素，检验并校准仪器的精度与运行状态，做到从源头上预防测量结果偏差的问题。在进行望远瞄准时，首先，使仪器处于水平面上，其次，观察水准管气泡是否始终处于居中状态。还要注意加长数、乘长数、气温，测区所处海拔高度及折光系数等因素影响，尽量选择在阴天或天气较为稳定的时间段进行测量。

(4)平面测量注意事项及建议

《工程测量规范》要求视线离地不小于1.5m。以免出现视距误差达0.09-0.05m的误差。另外人员走动、吹风等因素都会造成竖角3s左右的抖动。即使没有这些外界因素，工作人员的心跳也会造成仪器读数2s的跳动。使用中一旦发现仪器竖角有2s跳动，表明仪器三角架未稳定架固。同时要求读数时，其余人员远离仪器，不得随意走动。

4.结束语

对矿山特别是处于地下使用全站仪进行测量，能使得测量数据的精度与准确性得到有效提高，对提高工作效率有积极意义。还能在不断实践中提高工作人员的思想素质以及实际操作能力。测量属于精密学科，因此在实际操作过程中更应该提高注意力，在科学的规章制度下以最佳状态做好测量工作，并在诸多实践过程中提高自身的理论知识水平和全站仪的测量技术水平。科学技术的进步必然会使全站仪的测量技术得到更新发展，在装好质量管理以及仪器维护的同时，还需紧随科学发展的步伐，布设更为合理的测量方案，积极学习预计误差的计算方式，使得所参项目得到质量保障。