全站仪在矿山中的应用

全站仪在井下矿山测量中的应用

陕西XXXXXX有限公司 XXX

一、前言

在矿山测量中，井下测量与地面测量可谓千差万别，无论从测量条件、劳动强度还是安全因素等都比地面测量困难得多。由于井下受阴暗、潮湿、温差、炮烟、水汽、照明亮度等影响，目标难找影响测量。巷道狭小、滴水、噪声、机车的往来、井下爆破、采后岩层移动等都是影响测量精度的因素。在井下施工测量中，以往使用传统的经纬仪、水准仪、挂罗盘进行测量，不但外业测量工作量大、作业时间长，而且内业整理、计算、检查测量成果工作量也大，并且外业影响测量因素较多，导致测量成果精度较低。全站型电子速测仪(简称全站仪)是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统。由于该仪器能较完善地实现测量与处理过程中的电子化和一体化，将其应用到井下矿山测量，不但可以减轻测量人员的劳动强度，提高工作效率，而且减少了许多中间环节，直接减少了许多因素的影响，可提高测量精度，真正体现科技给测量工作带来的发展机遇。

二、仪器的准备

1、全站仪的优点

全站仪作为当前应用最为广泛的测绘仪器，是电子技术与光学技术发展结合的光电测量仪器，也是集测距仪、电子经纬仪的

优点于一体的、应用前途广泛的仪器，智能化的全站仪是目前销量最大的测绘仪器，也是今后发展的主要方向。智能型全站仪是集光、电、磁、机的最新科学成果，集测距、测角为一体的先进仪器。国际上先进的全站仪均以存储卡、内部存储器或电子手簿的方式记录数据，具有双路传输的通讯功能，能接收外部计算机的指令，由计算机输入数据，也能向外部计算机输出数据。全站仪已在工程测量、矿山测量、地籍测量等领域得到了广泛的应用，其发展及应用正处在飞速发展之中。全站仪由于兼具有经纬仪和测距仪的优点，且以数字形式提供测量成果，其操作简便、性能稳定、数据可通过电子手簿与计算机进行通讯等优点使其在矿山测量中得到了广泛的应用。地面控制测量、地形测量、工程测量均可利用全站仪进行，联系测量、井下测量也可用全站仪进行。以全站仪为代表的智能化、数字化仪器是矿山测量仪器今后的发展方向之一。全站仪在矿山地表移动监测、矿区土地复垦工程实施、矿区施工等方面也都得到应用，各大矿的测量机构都以全站仪取代了传统的仪器进行日常的测量工作，既提高了效益，加快了速度，又节省了开支，保证了精度。

2、仪器的选型及参数的设置

井下矿山使用的全站仪，在仪器的选型上，首先必须考虑井下的特点，要选择防水等级为ⅨP4级以上的全站仪，即防溅型全站仪(即仪器能受任意方向的水溅而不受影响)。以及防爆型的全站仪，这种仪器具有较强的密封性能，有较好的防水和防尘以

及防爆效果。

全站仪内部的参数可根据井下温度、气压等按公式或图表进行设置。但棱镜常数及仪器常数则应根据使用的棱镜设置或测定，仪器在首次使用和使用一段时间(一般指一年)后，必须对其各项指标进行检校。由于仪器精密性较高，一般须送往专业测绘部门进行检验。

3、仪器测量方法的选择

为了减少方向和距离的偏差我们在工作中首先选择了三架法即在前视点上用三角架基座和点下对中器对基座进行整平、对中。对中整平后将站牌棱镜插好，并将棱镜对准仪器进行角度测量，角度测量完成后进行距离测量，本站工作完成后搬站，仪器搬至下站后不需要对仪器进行对中。将仪器插入基座进行整平后即可进行下一站的测量工作，这样既提高了精度减少了误差又节省了时间。

4、全站仪对中

目前大部分全站仪只设置有点上光学对点器，而未设置点下光学对点器。因此，在井下测量时须借助垂球进行对中。为减小井下风流使垂球摆动而产生对中误差，在对中时一般用350g的活尖垂球进行，否则必须用遮挡物(如雨伞等)挡去风流的影响，或关掉风机。

一般全站仪在望远镜筒上设置了点下对中点,做点下对中用，而有些全站仪(如索佳、托普康、南方全站仪)又在手柄、手

柄电池上设置了点下对点，因怕手柄、手柄电池的紧固螺丝有松动现象，对点不在同一竖直轴上而产生误差，在进行较高级测量时，必须注意手柄是否有松动或用望远镜筒上的点对中。即先打开电源把垂直角对好水平90°后，关闭电源，取下手柄电池再对中。精确对中后再小心安上手柄电池，即可重新开机测量。

三、测量

1、一般测量

利用全站仪在井下进行一般测量时，为了加快测量速度，可直接设置后视方位、测站坐标及高程，并设置好仪器高及镜站高，直接读取、记录所测点的坐标及高程。从而及时了解掘进进度，指导井下工程按设计进行施工，保证安全作业。为便于检查，须同时记录所测点的方位(HR)、平距(HD)、高差(VD)、垂直角(δ)、斜距(SD)。井下定中线、腰线时，由于全站仪可直接调出方位和读出距离，省去了很多辅助工作，能方便、准确地现场标定中、腰线。

2、内置固化程序测量

井下测量时，由于受巷道狭小的影响，一般照准方向不多，全站仪自带的一些固化程序不是都可以用得上(如对边测量、后方交会法、面积测量等)，必须根据井下的特点来灵活应用这些固化程序。

3、角度测量

角度测量是井下测量中的重要工作，也是关键的工作，角度

测量精度的高低直接影响到方位角的大小，从而影响最弱点和最弱边的误差。利用全站仪内置的重复角度测量模式测量，既能消除正倒镜的2C差，又能及时反映测量误差，避免了来回转换正倒镜。井下角度测量照准方向一般以垂球线为最佳。为了得到最好的背景效果，可在垂球线后面用照明工具透过透明纸进行照明，并把部分反光的照明灯关闭，以便更好地寻找测量目标。

4、边长测量

传统的井下导线测量边长是两人用15kg力水平同时拉钢尺，两人读取数字，往往因两人力量把握不均，难以读数，此外还有因听错、读错、记错或算错而导致限差不合要求，从而常常进行反复多次测量才符合要求，特别在斜巷(20～30°)上测量边长，难度系数更大。由于受钢尺长度的影响，限定了导线边长不能超过50m，当测量高级导线边长超过50m，除必须设中间定转点外，还必须考虑钢尺的各项改正，给测量工作带来很多困难。全站仪的电子测距克服了钢尺测量的诸多缺点，边长远远超过50m，不但减少了测站，而且提高了测量精度。值得注意的是棱镜整平对中后必须对准全站仪测站方向。

由于井下受潮湿、温度、能见度、照明亮度等影响，加上垂球线细度问题以及照准方向背景不好，两测量导线点的边长设置，在直线巷道中以不大于300m为宜。

5、定向测量

在井下指导工程掘进，尤其是巷道进行相向贯通，定向测量