井下导线测量精度分析

井下导线测量精度分析

【摘要】井下导线测量不可避免地存在各种误差，本文结合实践经验，分析总结了各主要误差的来源，并提出相应的技术措施，以提高导线测量精度。

【关键词】导线测量；误差；精度

导线测量是矿山井下控制测量的主要手段，因种种因素，在导线测量过程中不可避免地存在种种误差，轻则需对巷道进行部分重新修复或修改部分巷道设计，重则造成掘进巷道报废，造成经济浪费，更有甚者会造成安全隐患，引发安全事故。因此，如何提高测量精度，减少测量误差，以满足采矿生产要求，值得我们测量工作者不断探讨及研究，现结合实践经验，就各种误差进行分析探讨，以供参考。

1.井下导线测量误差来源分析

1.1 井下测量水平角的误差

1.1.1仪器误差

该误差主要为仪器制造方面的原因所致，主要是因仪器各部件加工的公差及装校不完善，仪器结构的几何关系不正确和仪器的稳定性不良而引起。

1.1.2 观测者误差

由于人的感觉器官辨别能力具有局限性，因此在仪器的安置、瞄准等方面，无可避免地出现这样那样的误差，如，安置仪器时因没有踩固脚架，造成仪器的移动，进而造成仪器偏心误差，瞄准目标时，处于各种因素的影响，诸如人眼视力的临界角、望远镜的放大倍数、十字丝的结构、觇标的形状颜色及其照明度、视线长度以及空气的透明度等，使望远镜不能精确地瞄准觇标，因而造成瞄准误差。

1.1.3 觇标及仪器的对中误差

所谓觇标对中误差，是指觇标中心与测点中心不在同一铅垂线上所引起的测角误差，其影响规律主要如下：觇标对中误差与两个对中线量误差成正比，与所测角度的两边长成反比，而与角度本身大小无关。所谓仪器对中误差，是指仪器中心与测站点标志中心不重合所引起的测角误差，其影响规律为仪器对中误差与其线量对中误差成正比，与所测角的两边长度成反比，且与所测角的大小有关，在所测角为0°～180°时，仪器对中误差随角度的增大而增大。两者的误差分析可概括如下：1）觇标对中误差对于测角误差的影响与测角的度数大小无关，而与构成角度的各边的长度成反比；2）仪器对中误差对于测角误差的影响与测角的度数的大小有关。180°影响最大，且与所构成角的各边的长度成反比；3）觇标对中误差和仪器对中误差与所测角的边长的长度成正比。

1.1.4外界环境误差

所谓外界误差，主要是指自然环境的影响而产生的误差。经过多年的测量实践和研究，笔者认为，外界误差主要包含如下几方面：温度、湿度、风力、矿尘、巷道中空气的透明度和雾气等气象条件以及地形条件的变化等。如，风大会使造成仪器的晃动，目标摆动，从而对导线测量的精度造成直接影响。又如，视线跨越水面、巷道中的支护、照明不好等，会使观察者的视线产生旁折光，从而影响导线观测的精度。

1.2 井下测量水平角的误差

同测量水平角的误差一般，测量垂直角（倾角）的误差也包含三部分：仪器

误差、观测者误差及对中误差，其中观测者误差是最大误差来源，其余两方面影响较小。

1.3 井下钢材量边的误差

进行井下量边时，主要是运用钢尺悬空丈量导线边长，一般来说，量边误差来源主要包括如下因素：钢尺的尺长误差、测定钢尺温度的误差、确定钢尺拉力的误差、测定钢尺松垂距的误差、定线误差、测量边长倾角的误差、测点投到钢尺上的误差、读取钢尺读数的误差、风流的影响，等等。

2.测角、量边误差对支导线精度的影响

支导线是井下测量工作中最普遍的一种导线形式，支导线点的位置误差与以下几大因素有关，即测角及量边的精确度以及导线的形状和测站数目。由于测角和量边误差的累积，使支导线点的位置离起始点越远就越大，因此有必要对支导线的测角、量边误差进行分析：1）测角误差的影响与测角误差的大小及导线测站的数目成正比。当两条导线的测角精度相同而其测站数日和总长度相近时，则其影响取决于导线的形状，直伸导线的影响最大曲折导线其次，闭合导线最小。2）量边偶然误差的影响与偶然误差的系数a成正比，与导线的总长度成反比，与导线的形状无关。因在较长的导线中，其影响所占的比重较小。3）量边系统误差的影响与系统误差的系数b成正比，与导线的形状有关。直伸形导线的影响最大，曲折其次，闭合导线最小。导线精度与测角量边的精度、导线的形状和测站的数目及其位置有关，但测角误差的影响对导线的精度起着决定性的作用。因此在实际工作中，除了适当提高测角精度外，还应尽量加大边长，以减少测站数，并尽可能布设成闭合导线。量边系统误差对直伸形导线的精度影响最大，在量边时应注意提高量边的精度。

3.减少误差提高测量精度的措施

3.1水平角误差方面

如前所述，井下测量水平角误差主要有因所采用的仪器不完善而产生的仪器误差、因观测者的失误而产生的测角误差、因觇标及仪器的中心与测点中心没有在同一铅垂线上所产生的觇标对中误差和仪器对中误差，以及外界环境影响引起的误差等。要减少误差，提高测量精度，具体措施如下：1）仪器误差方面。由于当前我们所使用的仪器公差和稳定性对井下测角而言影响较小，因此可不予考虑。而因仪器校正不完善而造成的井下测角误差则必须加以纠正，该方面主要包括视准轴误差、横轴误差及竖轴误差等。其中，视准轴误差及横轴误差的消除办法可采用盘左、盘右观测同一目标取两次读数的平均值实现，而竖轴误差除认真操作、仔细整平外，可在横轴上安装跨水准管使横轴水平或者测出横轴的倾斜值，加入观测方向的改正数来消除。2）观测者误差方面。要解决因观测者观察方法不当而引起的误差，一是要选择坚实的地面安置仪器，踩固脚架，使仪器处于稳定状态，二是要以人眼的临界视角为依据来确定用放大率，同时尽量选择适宜的觇标、有利的观测条件，以减弱瞄准误差的影响。3）对中误差方面。根据上文分析可知，觇标对中误差对于所测的角度大小无关，对所测角度的边长有关，因此，要使觇标误差降低到最小限度，应加大前、后视目标照明的清晰度。仪器对中误差对于测角的读数大小有关，与所测角的边长成反比，因此，要消除及减小仪器对中误差，关键是要加强测量工作者的业务培训，提高其业务水平，在整平对中的过程中严格按照操作规程进行，提高仪器对中的精度。4）外界环境误差方面。要减少外界误差，可从四大方面入手，一是在由地面到达井下观测地点后切忌立即打开仪器箱，而是要稍等片刻，待仪器的温度与周围巷道内的温度接近