全站仪标定腰线法

全站仪标定腰线法
【摘要】煤矿测量工作是矿山建设、生产、改造和编制长远规划等各项工作的基础。

矿井测量工作是否及时，测量精度是否满足采矿生产的要求，都会给矿井生产以直接的影响。

本论文针对煤矿生产实际，对矿井测量工作的腰线标定，提出正确的测量方案和方法，提高精度的同时尽量采用省时方便，尽量少影响施工生产和减少工人劳动强度的测量方案。

【关键词】测量工作;精度;方法
0.前言
生产矿井的各种测量工作都是直接为采矿工程服务的。

矿山测量人员在进行某项测量工作以前，必须依据该项工程的性质确定合理的容许偏差，据此来确定测量工作的精度要求，即精度标准。

各项测量精度标准主要是根据采矿工程对测量工作的要求，它具体体现在生产限差上，即采矿工程竣工时与其设计规格间的最大允许偏差。

合理确定精度标准的理论值对采矿生产和测量工作本身无疑是非常重要的。

随着煤炭工业技术的不断发展，新技术、新设备和新工艺在采矿工业生产建设中的推广使用，对测量工作也提出了更高的要求。

在煤矿测量工作中，都相继采用了陀螺经纬仪定向，全站仪测角测边，微机计算、管理、制图等。

这些先进的仪器、设备和软件技术的推广和应用，不仅促进了煤矿测量科学技术的发展，完善了测量工作质量管理体系，也对某些测量方法和精度提出了更高的要求。

在矿井生产中，为了运输、排水等需要，掘进巷道一般都带有倾角，而标定巷道腰线就是给定巷道竖直面内的方向，即给定巷道倾角，按照《煤矿测量规程》规定，在倾角大于8 度的主要的倾斜巷道，或精度要求较高的一般倾斜巷道，应用全站仪标定腰线。

1.全站仪标定腰线的几种方法
我们传统标定腰线方法是用悬挂坡度规标定，通过多年观察，用悬挂坡度规标定的腰线误差由传导性及人的因素和坡度规本身误差和悬挂方法不同而产生了系统误差，通过实验百米巷道误差可达300mm。

而近年来各矿由于巷道变形、临时巷道的增多，巷道断面小导致风速过大的原因而导致腰线误差更大。

基于上述原因在实际生产中总结了以下几种用全站仪标定腰线的方法，在提高精度的同时即省时方便，又少影响掘进施工生产。

1.1伪倾角标定法
巷道掘进时在巷道帮上设腰线点，用全站仪改正伪倾角的方法来标定腰线。

如图1所示。

OA为巷道中心方向，其倾角为δ，E为垂直于OA线在巷道帮上与A同高的点。

从图上可知：
tgδ＝ｈ/OA′
tgδ′＝ｈ/OB′
tgδ′＝（OA′/OB′）tgδ
cosβ ＝OA′/OB′
tgδ′＝tgδcosβ
在已知巷道坡度的情况下，计算腰线点的伪倾角只要测出腰线点与巷道的夹角δ就可计算出来δ′。

实际标定中，如图2所示，已知中线点A、B、C及已知腰线点1，用全站仪标定腰线点2处的腰线位置，将全站仪安设在B点，后视A点测出水平角β1，根据设计巷道倾角δ，计算出B-1方向上的伪倾角δ1′，水平度盘制动，将全站仪的竖盘调整到δ1′，精确量取视线到1点的铅垂距离a。

再用望远镜瞄准待标定点2，测出水平角β2，同理根据设计巷道倾角δ，计算出B-2方向上的伪倾角δ2′，水平度盘制动，将全站仪的竖盘调整到δ2′，精确量取视线在铅垂方向上的距离a至2′点，则此点即为2点的腰线位置。

同理可依次继续标定。

用伪倾角标定法标定腰线可与导线测量同时进行，操作简单，精度可靠，是在主要倾斜巷道中应用最广泛的方法。

1.2高差改正法
用真倾角观测瞄准待测腰线点处，用改正高差的方法标定腰线位置。

1.2.1高差改正法常数的确定
设O点到P点的平面图距离为L，到P′的距离为L′，L′>L。

所以当全站仪用真倾角标定腰线位置P′时与对应中心上的P点存在一个常数差ΔH，设P′到中心距离为K，仪器-腰线点与巷道中心夹角为β则如图3所示：
ΔH＝H′－H＝L′
tgδ- Ltgδ=tgδ(L′-L)
L′=K/sinβ
L=K/tgβ
ΔH=tgδ(K/sinβ-K/tgβ)
=K tgδtg(β/2)
1.2.2高差改正法实际标定
将全站仪安设在已知中心点O，瞄准待测腰线点1，坚盘制动后将坚盘调至巷道倾角δ，并做标记1′，测出角β1，量取仪高i，O点至腰线铅垂距离b（安设仪器前已量取）,量取1′至巷道中心距离K，根据β1、K、及巷道设计倾角δ首先计算常数ΔH= K tgδtg(β1/2)，高差改正计算公式为：h=b-i-ΔH。

从1′负重方向量h至点1，则点1即为待测腰线点。

如图4所示：
同理可依次继续标定腰线。

用高差改正法标定腰线也可与导线测量同时进行，操作简单，精度可靠，也是在主要倾斜巷道中应用最广泛的方法。

1.3中心延点标定法
上述两种方法适用于坡度要求精度较高的巷道，下面介绍一种在要求不高的巷道常用快捷的一种方法。

这种方法是将中线点做为腰线点的标设法，并与导线可同时进行。

标定时仪器安设在中线点O上，在给定中心后，方向给定巷道中心方向，坚盘调至巷道设计的倾角，达到视线与巷道腰线平行，在中心线P处做好标记，量取仪高i，O点至腰线铅垂距离b（安设仪器前已量取）,则仪器视线到腰线铅垂距离为h=b-I,然后根据视线与腰线的关系从中心点P处的标记量取h,做好标记，再用悬挂半圆仪从此点挂平线至巷道帮，则此点即为P点处的腰线位置。

如图所5示：
此方法标定工作简单，是上两种标定方法的基础。

但是由于巷道风速的影射和接线不紧、半圆悬挂不居中等因素影响，精度不高，误差往往较大。

1.4直接标定法
在巷道条件较好，两帮平直，通视良好，没有障碍物的情况下，在短距离标定腰线时可采用直接用设计倾角标定，标定时把仪器架设在巷道一帮，在通视下仪器架设尽可能靠近巷道帮，达到尽可能消除伪倾角的影响。

实际标定时将仪器器架设在已知腰线处，坚盘制动在巷道设计倾角δ，量取仪器视中心至腰线铅垂距离b，就可依次向前标定腰线。

1.5代替水准仪法
在巷道倾角较小的大巷，如千分坡度时利用全站仪代替水准是比较快捷准确的一种方法。

现在各矿用的2秒全站仪，高差测量是通过垂直角和水平距离计算出来的，对于高精度的水准来说，全站仪的精度不够，不推荐用全站仪代替水准仪，因为全站仪可能会有零点误差，也就是说你将望远镜筒扳到90度0分0秒不一定就是水平视线。

但可以用限制距离的测量方式代替低等级的水准测量。

下为大强矿主、风井联络道3‰坡度标定方法，距离在20米内，坚盘调为90o，量
取高差60mm,如图6所示：
2.结束语
应用全站仪标定腰线的方法还有很多，每个巷道应根据使用的不同性质和本矿的使用作用和习惯选择不同的的标定方法。

上术几种方法通过近几年的实际应用都能达到《煤矿测量规程》要求。

方法1、2适合于远距离巷道标定腰线，特别是在巷道维修中应用有较好效果，如2010年在大平矿南翼轨道、胶带、回风大巷翻修，利用方法1、2标定腰线在百米以上标定的腰线误差可视为零误差，方法3、4在临时巷道或掘进巷道中应用较为方便快捷，标定距离不长，省时，不影射施工，是我们平时日常工作最常用的方法。

上术几种方法通过几年实践取得良好效果，建议我们取消悬挂半圆仪标定腰线来提高巷道施工精度，满足矿井生产随着工业技术的不断发展，新技术、新设备和新工艺在采矿工业生产建设中的推广使用，对巷道施工测量更高的要求。

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。