王 佳

（鞍鋼礦業(yè)爆破有限公司，遼寧 鞍山 114000）

在布設(shè)礦區(qū)測量控制網(wǎng)時(shí)，應(yīng)在井口附近建立平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)，以便將地面的平面坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)傳遞到井下，這類基準(zhǔn)點(diǎn)被稱為近井點(diǎn)和井口高程基點(diǎn)。由近井點(diǎn)通過井筒將地面坐標(biāo)和方位角傳遞到井下井底車場的固定邊上，以這個(gè)邊作為起始邊，沿礦井主要巷道敷設(shè)井下平面控制網(wǎng)。由于在井下巷道中進(jìn)行測量工作，不宜采用三角網(wǎng)、三邊網(wǎng)或邊角網(wǎng)，只能建立導(dǎo)線或?qū)Ь€網(wǎng)作為井下平面測量控制。因此，礦山井下平面控制測量實(shí)際上是導(dǎo)線測量。由此可知，井下巷道測量的主要任務(wù)是導(dǎo)線測量[1]。

1 巷道平面測量

（1）井下控制導(dǎo)線點(diǎn)的設(shè)置。井下導(dǎo)線點(diǎn)分為永久點(diǎn)和臨時(shí)點(diǎn)。永久點(diǎn)設(shè)在永久支護(hù)后的巷道頂板（如噴射混凝土支護(hù)的巷道頂板）或巷道頂板的穩(wěn)定巖石中，臨時(shí)點(diǎn)則可以設(shè)在頂板巖石或鋼支架梁上。這些導(dǎo)線點(diǎn)都要編號(hào)，并將編號(hào)用自噴漆或其他方式標(biāo)記在導(dǎo)線點(diǎn)附近的巷道幫部。常見的導(dǎo)線點(diǎn)埋設(shè)方法有：①在永久支護(hù)的巷道頂板上釘入帶孔的三角形測釘，用樹脂錨固劑或水泥進(jìn)行加固，并穿入線繩；②在孔中釘入加工好的木樁，再在木樁上釘入帶孔的三角形測釘，并穿入線繩；③在鋼支架梁上插入木背板后再釘入測釘，作為臨時(shí)導(dǎo)線點(diǎn)。

（2）井下控制導(dǎo)線的角度和邊長測量。井下導(dǎo)線測量與地面導(dǎo)線測量原理相同，但觀測條件和測量方法卻有很大差別。

傳統(tǒng)導(dǎo)線測量的測角儀器是經(jīng)緯儀，邊長測量方法有鋼尺量距和光電測距兩種。隨著測繪技術(shù)的發(fā)展及測繪儀器的更新?lián)Q代，多數(shù)礦山企業(yè)在井下測量的工作中采用全站型電子速測儀，即全站儀。是一種集合測距、測角和微處理機(jī)等部分為一體的，能夠自動(dòng)測距、測角、自動(dòng)計(jì)算水平距離、高差、坐標(biāo)增量的現(xiàn)代化測繪儀器。它具有顯示屏和按鍵，可以通過簡單的操作實(shí)現(xiàn)記錄、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸，使測角、量邊操作簡單化，也可避免作業(yè)人員主觀因素造成的讀數(shù)誤差等。一次架設(shè)儀器就可以實(shí)現(xiàn)完成該測站的全部測量工作，是集光、電、機(jī)、算于一體的智能型測繪儀器。

井下導(dǎo)線測量時(shí)，影響因素較多，如皮帶正在運(yùn)行，軌道上有礦車經(jīng)過等，使得巷道內(nèi)有很大噪音，為不影響礦井正常生產(chǎn)，測量人員必須克服這些外界環(huán)境帶來的干擾。防爆型對講機(jī)是必備的工具，導(dǎo)線點(diǎn)之間的距離短則幾十米，長則幾百米，必須使用對講機(jī)進(jìn)行聯(lián)系溝通。而且還要學(xué)會(huì)用燈語進(jìn)行聯(lián)系。在測量過程中，瞄準(zhǔn)前視后視目標(biāo)時(shí)必須有專門人員用礦燈照垂線的側(cè)面，這樣觀測人才能從儀器鏡中清晰的看見目標(biāo)垂線。隨著科技發(fā)展，發(fā)光垂球可以幫助解決井下導(dǎo)線測量中的照明問題。礦井建設(shè)階段巷道底板一般都鋪設(shè)軌道或皮帶，底板埋設(shè)導(dǎo)線點(diǎn)容易被破壞,因此多數(shù)情況導(dǎo)線點(diǎn)都設(shè)在巷道頂板，架設(shè)全站儀時(shí)采用上對中。

在井下測量水平角度的方法也和地面一樣，有測回法和復(fù)測法，一般采用測回法。測回法的步驟為：①盤左瞄準(zhǔn)后視點(diǎn)，儀器置零；②順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)儀器照準(zhǔn)部瞄準(zhǔn)前視點(diǎn)并讀數(shù)；③盤右先照準(zhǔn)前視點(diǎn)并讀數(shù)；④順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)儀器照準(zhǔn)部瞄準(zhǔn)后視點(diǎn)并讀數(shù)。根據(jù)兩個(gè)測回所測得角度值求出平均值作為最終角度值。邊長測量則利用全站儀的測距功能，通過儀器放出激光射到前視點(diǎn)的棱鏡上進(jìn)行反射，儀器自動(dòng)計(jì)算出斜距和平距，并在屏幕上顯示出來，一般在照準(zhǔn)前視點(diǎn)時(shí)完成。需要注意的是，井下空間較地面狹窄，前視點(diǎn)位置有時(shí)位于掘進(jìn)工作面迎頭，施工機(jī)械比較集中（如綜掘機(jī)，皮帶機(jī)頭等），因此不能正常架設(shè)腳架安裝棱鏡。為此，前輩研究的吊掛棱鏡法則更為有效的解決這一難題。

2 巷道高程測量

（1）井下高程點(diǎn)的設(shè)置。井下高程點(diǎn)的設(shè)置方法與導(dǎo)線點(diǎn)大致相同，也可以直接用導(dǎo)線點(diǎn)作為高程點(diǎn)。井下高程點(diǎn)除埋設(shè)在巷道頂板和底板外，還可以埋設(shè)在巷道兩幫。高程點(diǎn)一般每隔300m～500m設(shè)置一組，每組至少三個(gè)高程點(diǎn)，兩高程點(diǎn)之間距離30m～80m為宜，高程點(diǎn)也要進(jìn)行編號(hào)，并標(biāo)注在點(diǎn)位附近。

（2）水準(zhǔn)測量。井下水準(zhǔn)測量方法與地面大致相同，區(qū)別主要在兩個(gè)方面：一是井下巷道中沒有自然光，測量時(shí)需要用礦燈照明水準(zhǔn)尺；二是井下水準(zhǔn)點(diǎn)大多設(shè)在頂板上，觀測時(shí)需要將水準(zhǔn)尺倒立頂在頂板測點(diǎn)位置。井下水準(zhǔn)測量一般采用S3，S10型工程水準(zhǔn)儀和普通水準(zhǔn)標(biāo)尺。測站檢核用兩次儀器高或雙面尺法。

井下水準(zhǔn)測量施測時(shí)水準(zhǔn)儀架設(shè)于兩尺點(diǎn)之間，前后視距離大致相等，這樣可以消除由于水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸不平行所產(chǎn)生的誤差。視線長度一般為15m～40m為宜。要求每測站用兩次儀器高觀測，兩次儀器高測得高差互差不大于5mm，取平均值作為觀測結(jié)果。每組水準(zhǔn)點(diǎn)間高差應(yīng)采用往返測量的方法測定，往返測量高差的較差不應(yīng)大于±50mm（R為水準(zhǔn)點(diǎn)間的路線長度，以km為單位）。如果條件允許，可敷設(shè)水準(zhǔn)環(huán)線，閉合差不大于±50mm（L為水準(zhǔn)環(huán)線的總長度，以km為單位）。當(dāng)成果滿足上述要求時(shí)，可取往返觀測的平均值作觀測結(jié)果，或按測站數(shù)分配高程閉合差。

（3）三角高程測量。三角高程測量是用全站儀觀測出測站點(diǎn)至前視點(diǎn)的垂直角和距離，儀器自動(dòng)計(jì)算出儀器和覘標(biāo)兩點(diǎn)間的高差。三角高程測量一般用在傾斜巷道中，也可以用于水平巷道。通常它都是與導(dǎo)線測量同時(shí)進(jìn)行的，我們稱這種導(dǎo)線為高程導(dǎo)線。其高差計(jì)算原理為三角函數(shù)，公式為：

h=S·sinδ＋i－ v

式中S——斜距；δ——傾角；i——儀器高；v——覘標(biāo)高。

用上式計(jì)算高差時(shí)應(yīng)注意，當(dāng)測點(diǎn)設(shè)在巷道頂板時(shí)，量得的儀器高和覘標(biāo)高應(yīng)以負(fù)值參與計(jì)算。儀器高和覘標(biāo)高應(yīng)用小鋼卷尺在觀測開始前和結(jié)束后各量一次，目的是為了減小垂球線受負(fù)荷變形影響，兩次丈量的互差不得大于4mm，取平均值。閉合和附合高程路線的閉合差，可按邊長成正比分配。復(fù)測支線終點(diǎn)的高程，應(yīng)取兩次測量的平均值。高差經(jīng)改正后，可根據(jù)起始點(diǎn)的高程推算各導(dǎo)線點(diǎn)的高程。

3 井下控制導(dǎo)線的內(nèi)業(yè)計(jì)算

內(nèi)業(yè)計(jì)算能夠根據(jù)外業(yè)測得數(shù)據(jù)求出導(dǎo)線各邊的方位角和各測點(diǎn)得平面坐標(biāo)及高程，并通過電腦制圖軟件展點(diǎn)繪圖。一般按以下順序進(jìn)行。

（1）檢查整理記錄。在井下測角量邊過程中，都應(yīng)按規(guī)定的要求進(jìn)行檢核，不符合要求時(shí)必須重測，直到滿足規(guī)程要求為止。在內(nèi)業(yè)計(jì)算開始之前，要重新檢查記錄，如檢驗(yàn)角與最終角之差是否符合要求，是否有記錯(cuò)、算錯(cuò)等問題，若發(fā)現(xiàn)不符合要求而未算錯(cuò)時(shí)，則應(yīng)重測。野外記錄本經(jīng)檢查無誤后，方可進(jìn)行下一步計(jì)算。

（2）角度閉合差的規(guī)定。井下控制導(dǎo)線的形式如果為單一的附合導(dǎo)線和閉合導(dǎo)線，則可以采用簡易的近似平差方法。如果各單一導(dǎo)線組成了導(dǎo)線網(wǎng)，則應(yīng)進(jìn)行導(dǎo)線網(wǎng)平差。井下導(dǎo)線坐標(biāo)方位角閉合差規(guī)定見表1。

表1 井下導(dǎo)線坐標(biāo)方位角閉合差規(guī)定

4 井下碎步測量

井下碎步測量主要是為礦圖的繪制提供測量數(shù)據(jù)，測量對象主要包括巷道和硐室。井下導(dǎo)線測量時(shí)，在完成測角量邊后，還應(yīng)量出前視點(diǎn)到頂、底的豎直距離和巷道兩幫的水平距離，測量結(jié)果用于礦圖繪制和進(jìn)度報(bào)表的填寫。

5 結(jié)束語

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，我國地下工程測量技術(shù)水平有了新的提高，特別是近年來隨著高精度的全站儀和全球定位系統(tǒng)（GPS）等精密儀器的出現(xiàn)，各種大型地下建筑物和構(gòu)筑物的工程建設(shè)、隧道建設(shè)、城市地下交通建設(shè)、各種礦山建設(shè)工程在不斷增多，給礦山井下測量提出了新的任務(wù)、新課題和新要求，并從單一的礦山測量擴(kuò)大到整個(gè)地下工程測量，服務(wù)領(lǐng)域也不斷拓寬，從而更好地推動(dòng)了礦山井下測量事業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。