矿用全站仪故障排除及维护保养

李光耀

（山西焦煤山煤国际韩家洼煤业有限公司，山西 大同 037100）

引言

全站仪是煤矿井下重要测量工具，与传统经纬仪、水准仪相比，全站仪具有自动化水平高、测距远、测量精度高、便于操作等优点，全站仪投入使用后无论是外业作业还是内业作业都能大大降低测量劳动作业强度。但是全站仪属于精密设备，设备内部结构复杂，且部分光学元件易破损，在井下测量过程中由于测量人员对仪器结构不了解、对仪器保护措施以及管理维护措施不到位等，导致全站仪在使用过程中经常出现故障，不仅增加了测量设备故障率，而且降低了测量精度，影响着煤矿井下采掘施工。本文以韩家洼煤矿22403 运输顺槽掘进前期测量过程中全站仪存在的故障为例进行分析，并对全站仪提出了合理有效的维护措施。

1 22403 运输顺槽概述

山西焦煤山煤国际韩家洼煤业有限公司22403运输顺槽设计长度为790 m，巷道掘进煤层为22 号煤层，煤层平均厚度为12.98 m，平均倾角为4°，煤层以老顶为主，直接顶及伪顶不发育。其顶板结构如下：老顶灰白色中粒砂岩，中粗粒结构，块状构造，泥质胶结，其成分以长石、石英为主，含煤屑，局部含少量砾石，粒径大小为2～5 mm，成分以燧石为主，呈次棱角状，岩芯局部破碎；底板砂质泥岩，灰黑色泥质结构块状构造,夹细砂岩条带，下部砂粒逐渐增多，岩芯局部破碎。

截至2021 年3 月24 日，22403 运输顺槽已掘进320 m，巷道掘进过程中主要采用全站仪对巷道进行放线，通过给定巷道中腰线控制巷道走向及坡度，但是在巷道掘进前期，由于在进行测量作业时，仪器保护不当、管理维护不到位等导致仪器经常出现故障，造成测量精度大大降低，通过现场复测发现，受仪器精度影响，巷道掘进至307 m 处时巷道给定中线与设计中线出现偏差，巷道掘进至320 m 处时巷道中线偏差达0.54 m，严重影响着巷道后期安全快速掘进。

2 全站仪常见故障及排除方法

2.1 全站仪常见故障分析

2.1.1 轴系误差超限

1）视准差超差故障：视准差超差主要指水平视准差、视准轴误差以及照准误差超过了规定值，出现视准差超差主要是由于全站仪安装或者调整不当导致望远镜的十字丝中心偏离设计位置，造成水平轴与视准轴无法相交[1-2]。

2）垂直指标差故障：全站仪未出现垂直指标差故障时，当望远镜处于水平位置时仪器垂直度盘读数为90°，但是由于仪器安装不合格，导致垂直度盘读数与设计出现偏角。

3）横轴误差超差故障：出现该类故障主要是由于全站仪在安装或者调整不到位导致支撑水平轴的二支架不在同一标高上，从而导致误差。

2.1.2 无法测距

1）测距原理：通过仪器发出光波从EDM 发出与返回EDM之间的相位比较关系，计算出两端点传播时间，从而可计算出两点之间距离。

2）原因分析：出现无法测距主要原因由以下几方面：检测光源马达出现故障或者测距信号不稳定；全站仪自带测距参数丢失；测距光学元件受损或污染；内光路信号电平过大或过小。

2.1.3 远距离无法测距

全站仪远距离无法测距但是近距离可以测距是最常见故障，出现该类故障原因主要有以下几方面：全站仪内部的发光二极管损坏或者老化；发射、接收、照准三轴不一致；测距光学元件出现污损或者内部光学元件存在粉尘。

2.1.4 无法开机

全站仪出现无法开机主要原因有：仪器电量不足、受震动影响全站仪电源接线不良、仪器液晶显示器出现故障、仪器内部电路板故障等。

2.1.5 仪器制动轴故障

全站仪制动轴出现故障原因主要有以下几方面：仪器制动轴垂直或水平微动旋调按钮松动或卡塞；仪器望远镜转动时卡塞，导致仪器制动轴故障主要原因是仪器出现碰撞或者润滑不到位。

2.1.6 其他故障

1）仪器键盘失灵：出现该类故障主要原因是由于键盘内有粉尘，导致键盘按键卡塞或者键盘连接线接触不良等。

2）望远镜模糊：由于全站仪在井下测量时，作业环境存在大量粉尘以及水汽，导致望远镜内部进入粉尘或者水汽，导致望远镜内部污染严重。

2.2 故障排除方法

2.2.1 轴系误差故障排除

1）现场调整：现场调整主要通过全站仪自带调校程序对仪器误差进行现场调整，它属于电子调整的一部分，只要轴系误差在设计允许误差范围内，都可以进行现场调整。

2）机械调整：当轴系误差超过了设定的允许误差范围时，采用现场调整无法进行，此时应将全站仪送至仪器维修中心，采用调校台和计算机同步进行机械调节和电子调校。

2.2.2 无法测距故障排除

若出现全站仪无法测距时，首先应对仪器内部的EDM板参数进行重新设置，若EDM板损坏或者内光路马达损坏时及时进行更换；合理调整全站仪内部光路光漆片，以及调整光电同轴。

2.2.3 远距离无法测距故障排除

1）采用专用设备如光电同轴调试设备及时对全站仪内部测距发射二极管、接收二极管进行调整，确保与视准轴位于同一轴系上。

2）若发现全站仪内部光学元件出现污损或发霉、分光镜镀膜损坏时，应采用内部元件进行清洗，并更换损坏元件。

2.2.4 无法开机故障排除

1）及时采用万能表测定电池电压，若电压低于7.4 V 时说明电池电量不足，应采用专用充电装置进行充电，充电时间不低于6 h。

2）若全站仪电池电量充足无法开机时，打开主机键盘检查内部连线是否正常，并采用其他键盘进行替代，键盘问题及时更换。

3）若全站仪仪器内部电板出现故障时很容易造成内部参数丢失，此时应对仪器重新编入参数，内部电板损坏时及时进行更换，更换新的电板后必须重新设置参数、调整补偿器以及初始角度等。

2.2.5 制动轴故障排除

出现制动轴故障时采用专业工具打开制动轴旋调按钮，若按钮存在异物卡塞时及时处理即可，若按钮螺母与旋转扣之间出现丝扣断裂及时更换；同时调整垂直齿轮弹簧，重新装配水平微动。

2.2.6 其他故障排除

1）当全站仪键盘失灵时，打开键盘外壳检查内部连线情况，并用低浓度的无水乙醇清洗键盘按键以及键盘内部电路板，若键盘或电路板损坏时需及时进行更换。

2）若出现望远镜模糊时将目镜卸下，并用低浓度的无水乙醇对目镜内部、外部以及透镜表面进行清理。

3 矿用全站仪维护保养

1）为了保证全站仪电池使用寿命，全站仪每次井下测量作业完成后及时对电池进行充电，充电期间不得间断，单次充电时间保持在6 h 以上，定期对全站仪进行充放电试验，防止电池出现虚电现象。

2）由于全站仪望远镜表面存在镀膜，为了提高全站仪望远镜成像清晰度以及精度，在井下测量时，在特殊区域如掘进巷道、回风巷道中，若粉尘浓度大、淋水大时需对望远镜采取特殊保护措施，并定期对望远镜表面污水、粉尘进行清理。

3）在进行仪器调校、安装时应轻拿轻放，一手提把，一手托起仪器基座，测量作业完成后，仪器在入箱前应对仪器表面的粉尘进行清理，特别对于仪器物镜、目镜以及棱镜不得直接触碰。

4）若全站仪出现各类故障时不得擅自打开仪器以及进行维修，应送至专业维修中心，确定故障源后由专业维修人员进行维修，仪器维修后对其精密度进行调整，并设置各类参数。

5）在井下测量作业完成后采用纸巾对其表面水渍进行擦拭，全站仪在使用环境中温度应在-20～50 ℃之间，存放温度应在-40～70 ℃之间。

6）全站仪购买后厂家应对内部软件系统进行安装，在有效期内可免费进行升级，当过了有效期后必须到专业软件中心进行升级，确保仪器内部各类参数与仪器原厂设置同步[3-5]。

4 结语

韩家洼煤矿对22403 运输顺槽掘进前期井下测量时全站仪常见故障进行总结，并对故障原因进行分析，提出了合理有效的故障排除方法和设备维护保养措施，通过实际应用效果来看，故障排除后22403 运输顺槽在后期掘进测量时全站仪故障率降低至5%以下，大大提高了全站仪测量效率及测量精度，保证了巷道安全快速掘进，取得了显著应用成效。