矿山井下全站仪导线测量方法的种类及其应用分析

矿山井下全站仪导线测量方法的种类及其应用分析

摘要：论述了许多种井下全站仪导线测量方法与测量技术，通过分析各种导线的应用条件，从而认为对于精度要求较高的井下测量，我们必须采取相应措施和合适的导线测量方法，才能确保测量的精度。

关键词：导线测量；全站仪；井下测量

0、引言

目前多数矿山井下测量的主要方法是导线测量，由于全站仪同时兼备测距、测角的功能，并且现在生产的全站仪又有内置许多种测量软件，测量人员可以通过不同要求选取不同的测量方法。全站仪广泛地应用在各个测量领域，全站仪已成为最常用的测量仪器，如在铁矿、煤矿等矿山生产建设的测量中，特别是在井下测量时，我们知道导线测量是最主要的测量技术，由于全站仪导线可同时测得井下目标的三维位置，这样就可以省去井下水准测量，所以，在矿山测量中已经得到了非常广泛地应用。

1、井下常用全站仪导线测量方法

1.1、坐标导线测量

全站仪具备测距与测角的功能，同时它内置又有大量的测量软件，所以，测量人员只需通过进入坐标测量菜单，通过仪器操作提示步骤来进行测站设置、仪高觇高、后视定向等量取并且输入后，即可以进行坐标测量，依此，一站一站地往前传递，即可以得到各导线点的平面坐标和高程，这是就是测量人员时常用到的方法，通过这种方法可直接测出每个点的三维坐标，而不需要进行导线的内业计算，但它也有不足的地方。例如，该方法测量导线，实际只测了半个测回垂直角、水平角、单次距离测量等，而测量结果没有进行平差计算，并且测量过程中后视定向后所谓的坐标测量检核只是起到了距离检核的作用，若测站坐标和后视点坐标对调后，这样就检查不出来了。因此该方法的测量精度较低，容易出错且难检查出来，在井下控制测量、贯通测量时，要求慎用该方法。

1.2、测角测距导线

这是导线测量最基本的形式，即通过测量导线点水平角、垂直角和导线边距离，量取仪器高和觇标高，然后再进行导线的内业平差计算。根据规范要求，该方法测量的水平角、垂直角、距离至少一个测回，这样每个观测量之间都有检核，其计算得到的各导线点坐标都是通过平差计算后的值，其精度也有较大提高。特别是在短距离测量时，若用前面坐标测量方法施测，x、y坐标值可能只相差1～2mm，但相应的水平角或方位角就会相差几十秒以上，这对后面导线点位置的影响较大。而测量水平角方法可以进行上、下半测回或多个测回取平均值，可有效地减小短距离测量时方向的误差影响。

2、改进的全站仪导线测量方法

2.1、四架法

如图１，井下连续的支导线点A、B、C、D、E、F、G、H，若Ｂ点为井下贯通导线的平面及高程起算点，B～A点的方位为起算方位，则第一站时在Ｂ点安置全站仪，在A、C两点安置棱镜，A、B、C点均对中整平后，即可开始观测，同时对点人员用第四个脚架和基座在D点对中整平。Ｂ点观测结束后（此时D点基座也已对中整平），全站仪从B点基座拔出后快速、安全的移至C点基座上，后视作业人员将A点棱镜移至B点基座上，前视作业人员将C点棱镜移至D点基座上，B、C、D点均精确整平后即开始第二站的观测。同时送脚架人员应迅速将Ａ点脚架和基座送给前面对点人员，以供对点人员在Ｅ点对中整平。如此循环，直至该支导线施测完毕。该方法对于大型贯通测量是一种行之有效的施测技术，具有操作简便、精度高、作业时间短等特点。适用于矿山井下贯通导线测量，对于风速较大的巷道，施测效果更显著。

图１井下导线测量图

2.2、三架法

三架法与四架法相比，少用一脚架，如图１，井下连续的支导线点A、B、C、D、E、F、G、H，若B点为井下贯通导线的平面及高程起算点，B～A 点的方位为起算方位，则第一站时在Ｂ点安置全站仪，在A、C两点安置棱镜，A、B、C点均对中整平后，即可开始观测。Ｂ点观测结束后，全站仪从B点基座拔出后快速、安全的移至C点基座上，后视作业人员将Ａ点棱镜移至Ｂ点基座上，前视作业人员将Ａ点脚架基座移至D点并整平对中，将C点棱镜插入D 点基座中，B、C、D点均精确整平后即开始第二站的观测。由此可见，每观测完一站，只需在新的前视点上将脚架和基座整平对中一次，提高了工作效率，并可少配一技术人员。

2.3、临时过渡点法

在井下导线测量时，有时并不需要每个导线点坐标，如图１，只需由已知点A、B开始，测出巷道开掘位置G、H点的坐标，而中间点C、D、E、F只作为过渡点，这些点可不必保留，测量时就可选合适的位置，只需整平无需对中，这样可节省大量中间点的仪器操作和选点埋石时间。

3、陀螺全站仪导线

陀螺全站仪是一种将陀螺仪和全站仪集成于一体的且具有全天候、全天时、快速高效独立的测定真北方位的精密测量仪器，是利用高速回转体的内置陀螺进行真北方向准确定位的高精度全站仪，其优势在于其真北方向的准确确定，主要

用于大型隧道贯通测量、地铁定向测量、矿山贯通测量、建立方位基准及导航设备标校等领域。近年来，随着国产陀螺全站仪的研制成功，陀螺全站仪导线测量在我国大型矿山已经开始推广应用。

3.1、陀螺全站仪导线优点

———操作简便，自动定向测量，精度高。而且全部数据现场自动记录（自动测时、自动记录陀螺读数、自动计算等），通过数据线可将数据存储在计算机中，并打印输出。

———直接测得定向边的坐标方位角，可同时完成定位、定向工作。实时指导现场施工工作，一般自动陀螺仪只给出定向边的陀螺方位角。

———测量效率高。完成一次定向时间约15分钟，同时可在现场提供导线边的坐标方位角、测站点的三维坐标、甚至还有待测点的坐标等，可不需要另外作繁琐的内业计算。此外，该系统对仪器内、外温差没有特别的要求，从地面进入到竖井内就可以立即开展定向工作。

———受测量环境影响小。仪器能够在一定振动环境下工作，可以大幅减少停工时间。

陀螺全站仪导线应用

图2为***股份有限公司矿山二采200ｍ中段贯通测量图。该方案使用ＧＡＴ高精度磁悬浮陀螺全站仪进行定向和测量，大幅降低了竖井联系测量的劳动强度，提高了联系测量效率，节约了成本，提高了矿山巷道的贯通精度，保证了山巷道的准确贯通。

图２马坑矿业矿山二采200ｍ中段贯通测量图

测量效果

根据生产设计，该工程确定了两个贯通相遇点。１＃贯通点贯通路线从西风井至专用进风井，井下长1530m，地面约700m，共2200ｍ，贯通误差为方位角误差5″，点位误差42mm，高程误差48mm。2＃贯通点贯通路线从专用进风井至副井，井下长1484m，地面约700m，共2200ｍ，贯通误差方位角误差37″，点位误差58mm，高程误差97mm。均小于规范规定的要求，取得了良好的测量效果。

4、结语

全站仪导线测量是井下测量最常用的方法，其布点灵活方便，精度能高能低。