王華鋒

(福建省潘洛鐵礦有限責(zé)任公司, 福建龍巖市 364405)

經(jīng)緯儀垂球?qū)χ姓`差的分析及改善措施

王華鋒

(福建省潘洛鐵礦有限責(zé)任公司, 福建龍巖市 364405)

觀測水平角時,經(jīng)緯儀的垂球?qū)χ姓`差是測角誤差的最主要來源。對井下導(dǎo)線測量時,經(jīng)緯儀垂球?qū)χ姓`差對水平角的影響進(jìn)行了分析,并提出了一些減小對中誤差,提高測角精度的措施。

垂球?qū)χ?水平角測量;對中誤差;精度

福建省潘洛鐵礦坑內(nèi)開采二期維簡工程是該礦的生產(chǎn)接替性建設(shè)工程,工程由礦山自行組織設(shè)計(jì)施工,總投資額約1700萬元,建設(shè)期3a,被列為福建省的重點(diǎn)工程項(xiàng)目之一。工程施工測量的主要內(nèi)容為70,40m中段以及130～32m標(biāo)高的措施盲斜井開拓,其中開拓工程總掘進(jìn)長度共計(jì)4717.0m,70～40m中段貫通導(dǎo)線測量長度為1334.625m。如何確保和提高井下導(dǎo)線測量的精度,是保證二期維簡工程按計(jì)劃開拓施工、保質(zhì)、保量完成的關(guān)鍵。在施工測量中,對誤差來源進(jìn)行了總結(jié);采用經(jīng)緯儀垂球?qū)χ姓`差進(jìn)行了分析,改進(jìn)了垂球?qū)χ械姆椒?提高了水平角測量的精度,在實(shí)踐過程中取得了很好的效果。

1 垂球?qū)χ姓`差的分析

在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),在已知點(diǎn)安置好經(jīng)緯儀后,儀器中心與測站中心并沒有完全重合。因儀器中心與垂球?qū)嶋H對準(zhǔn)的點(diǎn)之間存在一段微小的距離,使所測角的頂點(diǎn)與測站點(diǎn)中心的點(diǎn)位不重合,從而造成最終測角精度下降。

如圖1所示,A、B點(diǎn)為前、后視,C點(diǎn)為測站中心,C1點(diǎn)為儀器中心。設(shè)前、后視覘標(biāo)無誤差,當(dāng)再現(xiàn)對中誤差時,儀器中心偏離了測站中心C點(diǎn),C點(diǎn)與C1點(diǎn)存在一段微小距離e(點(diǎn)C1是以C為圓心,e為半徑的圓周上任意位置)。圖中,β為垂球正確對中時,觀測A、B方向水平角的真值;β′為垂球?qū)χ胁粶?zhǔn)確時,觀測A、B方向水平角的實(shí)際角值;a、b為測站點(diǎn)中心C至目標(biāo)點(diǎn)A、B的水平距離;a′、b′為儀器中心C1至目標(biāo)點(diǎn)A、B的水平距離;雖然在C1點(diǎn)上所測的水平角β′值不是待測的水平角β的真值,兩者的關(guān)系可由經(jīng)過C1點(diǎn)作C1A′∥CA以及C1B′∥CB便可得到:

在ΔACC1中,由于е值很小,有b′≈b,故有

同樣,在ΔBCC1中有

故得

將上式及n=2π/dθ代入(1)式中,并引入積分符號后得

圖1 垂球?qū)χ姓`差分析

由式(2)可知:

(1)儀器對中誤差與其線量對中誤差成正比,與所測水平角的兩邊長度成反比;

(2)儀器對中誤差與其所測水平角的大小有關(guān),在所測角度為0～180°時,隨角度增大而增大,當(dāng)增加至180°時為最大[1]。

2 垂球?qū)χ姓`差對測角的影響

在井下巷道中測量水平角時,一般邊長較短而角度近于180°,因此對中不精確所引起的測角誤差可達(dá)到相當(dāng)大的數(shù)值。當(dāng)對中誤差和水平角不變時,邊長變化時對垂球?qū)χ姓`差的影響見表1。

表1 對中誤差的變化

3 減少對中誤差對水平角測量影響的措施

(1)采用合適結(jié)構(gòu)的測點(diǎn),使其穿線孔(或持線缺口)能保證錘球線每次都能處在同一固定位置。

(2)用細(xì)而勻稱、結(jié)實(shí)和不打結(jié)的錘球線。

(3)當(dāng)邊長不超過15m時,儀器對中不準(zhǔn)確引起測角誤差最大,因此在短邊測量時,要精確對中,同時增加測回?cái)?shù)。

(4)隨著邊長的增大,對中誤差的影響逐漸減少,在有條件的情況下,盡量放大邊長,并設(shè)法減小對中線量誤差,減少測站數(shù),以提高測角精度。

(5)在坡度較大的傾斜巷道中,安置經(jīng)緯儀時,利用光學(xué)對點(diǎn)器或垂球?qū)χ袝r,要盡量將三腳架頂部安平。

(6)當(dāng)采用垂球頂上對中時,應(yīng)注意井下風(fēng)流變化對垂球?qū)χ械挠绊?風(fēng)流量較大時,應(yīng)采用重垂球及擋風(fēng)措施等。

(7)根據(jù)導(dǎo)線測量精度的要求,安置經(jīng)緯儀時適當(dāng)增加對中次數(shù),提高對中精度。

(8)定期檢查經(jīng)緯儀鏡上中心及對中用的錘球尖的位置是否正確,盡可能精確地校正它,并在多次對中測角時,每次對中應(yīng)將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn),360°/n(n為對中次數(shù)),這樣可消除鏡上中心位置不正確的剩余誤差。

(9)對中時要特別注意減小產(chǎn)生于垂直導(dǎo)線邊不利方向的對中線量誤差。

[1]關(guān)桂良.礦山測量[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1987:31～32.

2010-02-02)

王華鋒(1972-),男,福建泉州人,助理工程師,主要從事礦山測量工作,Email:plzjkwhf@163.com。