白康康

(陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司一號(hào)煤礦，陜西 延安 727307)

0 引言

礦山測(cè)量工作為巷道掘進(jìn)指明方向，在煤礦安全生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用[1-3]。礦山開拓和掘進(jìn)工作是礦山測(cè)量人員在測(cè)設(shè)中腰線的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，對(duì)中腰線進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的標(biāo)定，能夠有效地保證巷道開門位置的正確性及巷道貫通的高精度，從而有效地提高采掘施工質(zhì)量，減少礦井的安全隱患[4-7]。礦山測(cè)量成果能夠正確反映井巷工程的空間位置關(guān)系，為井巷之間的貫通工作、合理布置礦井的通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和瓦斯抽放管路等提供依據(jù)。礦山測(cè)量成果清楚地反映著井上下工作和運(yùn)轉(zhuǎn)的空間位置，準(zhǔn)確無(wú)誤的礦圖、層次分明的井巷空間位置關(guān)系，正確的采礦邊界，不僅為巷道之間、采空區(qū)之間、礦井與礦井之間相互貫通提供保障，而且有利于防止水害、瓦斯等事故的發(fā)生，通過(guò)提供正確的測(cè)量數(shù)據(jù)，從而為礦山救護(hù)提供有效的救護(hù)路線。

黃陵一號(hào)煤礦十盤區(qū)導(dǎo)線測(cè)量邊總長(zhǎng)度為5 890 m，采面布設(shè)在西側(cè)，綜采面開口方位270°30′，位置在北一進(jìn)風(fēng)巷17聯(lián)巷附近。東冀是北一輔運(yùn)巷1008機(jī)頭硐室開口位置，需要完成貫通測(cè)量前期準(zhǔn)備工作，為機(jī)頭硐室貫通打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，在貫通測(cè)量過(guò)程中，難度相對(duì)較大，精度要求高。因此，選擇使用全站儀三架法，以期更好地提升貫通測(cè)量精度，高質(zhì)高效完成貫通測(cè)量任務(wù)。

1 全站儀三架法技術(shù)原理

全站儀三架法主要選擇使用全站儀1臺(tái)、三角架3副，如圖1所示。在B點(diǎn)位置設(shè)置全站儀，作用是精準(zhǔn)對(duì)中整平；將后視棱鏡設(shè)置在A點(diǎn)位置，作用是精準(zhǔn)對(duì)中整平；將前視棱鏡設(shè)置在C點(diǎn)位置，作用是精準(zhǔn)對(duì)中整平。B測(cè)點(diǎn)的測(cè)量任務(wù)完成后，全站儀照準(zhǔn)部位鎖緊裝置松開，并將全站儀照準(zhǔn)位置安裝到C點(diǎn)。由于設(shè)備一直處于靜止?fàn)顟B(tài)，嚴(yán)格進(jìn)行了整平與對(duì)中，整體的測(cè)量精度較高。按照同樣方法，對(duì)A點(diǎn)進(jìn)行同樣操作，可取得較好的測(cè)量精度效果。

2 全站儀三架法的具體應(yīng)用

2.1 測(cè)量方案設(shè)定

圖2為測(cè)量方案示意圖。在A點(diǎn)設(shè)置全站儀測(cè)量設(shè)備，開展整平與對(duì)中操作，在B點(diǎn)的位置假設(shè)追蹤桿，開展整平與對(duì)中操作。在C點(diǎn)的位置架設(shè)追蹤桿，并開展整平與對(duì)中操作。2人負(fù)責(zé)A點(diǎn)的操作，分別進(jìn)行具體觀測(cè)與數(shù)據(jù)記錄，每個(gè)點(diǎn)均進(jìn)行2次對(duì)中，依次進(jìn)行，直到完成所有測(cè)量。

2.2 具體測(cè)量方法

選擇使用2個(gè)追蹤桿與全站儀設(shè)備開展測(cè)量工作，在對(duì)測(cè)量路線進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)考慮測(cè)量線路應(yīng)最短，風(fēng)速應(yīng)最小，巷道測(cè)量中的曲線線段應(yīng)最少，包含的轉(zhuǎn)角數(shù)量應(yīng)最少，測(cè)站的個(gè)數(shù)也應(yīng)最少，巷道整體空間可取得較好的通視效果[8-10]。在對(duì)初始邊進(jìn)行測(cè)量時(shí)，檢查的角度應(yīng)當(dāng)控制在20″的范圍內(nèi)。工作面在貫通測(cè)量的過(guò)程中，選擇使用全站儀對(duì)角度測(cè)量，整個(gè)測(cè)量較為便捷，全站儀中有三聯(lián)架、基座、棱鏡等，選擇使用基座與三腳架完成整平與對(duì)中，然后再進(jìn)行測(cè)量站的搬離，這個(gè)過(guò)程中僅需對(duì)棱鏡、儀器頭進(jìn)行移動(dòng)，不需對(duì)基座與三腳架移動(dòng)，這種方式不僅可以提升測(cè)量的效率，同時(shí)還能夠最大限度地減少對(duì)中誤差。在對(duì)角度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，全站儀1次對(duì)中一測(cè)回測(cè)量，測(cè)量邊在15 m的范圍內(nèi)時(shí)，選擇2次對(duì)中二測(cè)回測(cè)量，在對(duì)距離進(jìn)行測(cè)量時(shí)，全站儀測(cè)距4次讀數(shù)之間的差值應(yīng)在4 mm之內(nèi)，并取4次測(cè)量的平均值。在本次測(cè)量過(guò)程中，按照選定的方案與路線，對(duì)貫通誤差進(jìn)行預(yù)計(jì)，在貫通的重要方向上，極限誤差在±0.153 m，高程方面的誤差在±0.118 m之內(nèi)，均滿足了限制誤差在±0.2 m范圍內(nèi)的要求。整個(gè)施工過(guò)程中全面加快了施工進(jìn)度，最大限度地降低了誤差帶來(lái)的影響，取得了較好的施工效果。

2.3 應(yīng)用特點(diǎn)

全站儀三架法應(yīng)用特點(diǎn)：①全站儀三架法在具體使用時(shí)，僅需安裝1次腳架，同時(shí)，僅需在開始的位置與需要留設(shè)導(dǎo)線點(diǎn)的位置進(jìn)行對(duì)中，其它位置僅需進(jìn)行整平即可完成測(cè)量。②在對(duì)測(cè)站進(jìn)行變換時(shí)，前視點(diǎn)、測(cè)站點(diǎn)等均需要確?；幱诜€(wěn)定狀態(tài)，這就保證在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，所有的測(cè)點(diǎn)前視點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)闇y(cè)站點(diǎn)，與后視點(diǎn)的儀器均處于同一個(gè)垂線上。這種方式，對(duì)于前視點(diǎn)、后視點(diǎn)及測(cè)站點(diǎn)的誤差均能夠取得較好的消除效果。③因?yàn)樵诿總€(gè)測(cè)量的中間環(huán)節(jié)均不需進(jìn)行對(duì)中，僅需在前視點(diǎn)的位置安裝儀器，可有效避免對(duì)中環(huán)節(jié)帶來(lái)的時(shí)間消耗，測(cè)量速度和勞動(dòng)效率明顯提升。尤其是在風(fēng)速相對(duì)較大的巷道，整體的測(cè)量效果較為明顯。④在測(cè)量過(guò)程中，不需要對(duì)儀器的高度、前視點(diǎn)的高度進(jìn)行測(cè)量，中間性的操作環(huán)節(jié)有效減少，可較好地提升測(cè)量的速度。

3 測(cè)量實(shí)踐

3.1 注意事項(xiàng)

為了更好地提升全站儀三架法在貫通測(cè)量中的應(yīng)用效果，首先，測(cè)量過(guò)程中使用到的基座、棱鏡及儀器等應(yīng)當(dāng)全部配套，保證在更換了位置后，所有的儀器均能夠在一個(gè)垂線上[11-13]。其次，在儀器進(jìn)行了變換后，應(yīng)當(dāng)保證基座、角架整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，在儀器重新插入之后，整個(gè)儀器應(yīng)當(dāng)仍舊處于中整平的狀態(tài)。第三，因?yàn)橹虚g儀器進(jìn)行進(jìn)行架子的架設(shè)時(shí)，整體較為隨意，并未留設(shè)導(dǎo)線點(diǎn)，因此，在進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，如果出現(xiàn)了腳架誤動(dòng)或者觀測(cè)錯(cuò)誤等問(wèn)題，則需要根據(jù)要求全部重新進(jìn)行測(cè)量。第四，在觀測(cè)的過(guò)程中，所有環(huán)節(jié)的操作人員均應(yīng)當(dāng)緊密配合，在測(cè)量工作開始之前，所有人員必須全部清楚自身的工作內(nèi)容，必要情況下，應(yīng)對(duì)本次貫通測(cè)量進(jìn)行全面的培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容的選擇應(yīng)針對(duì)本次貫通任務(wù)，防止出現(xiàn)培訓(xùn)內(nèi)容假大空的情況發(fā)生，在培訓(xùn)時(shí)，可采取理論培訓(xùn)和實(shí)踐培訓(xùn)相結(jié)合的方式全面提升培訓(xùn)實(shí)效，特別是在進(jìn)行理論培訓(xùn)的過(guò)程中，應(yīng)注意提升培訓(xùn)方式的現(xiàn)代化，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的灌輸式培訓(xùn)存在的弊端。最后，在完成貫通之后，對(duì)于本次貫通情況進(jìn)行全面校核，并做好總結(jié)驗(yàn)收，為下次更高質(zhì)量的開展貫通測(cè)量進(jìn)行測(cè)評(píng)。此外，選擇使用全站儀三架法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)當(dāng)最大限度的形成附合導(dǎo)線或者閉合導(dǎo)線，特別是在進(jìn)行支導(dǎo)線的測(cè)量時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行2次以上的復(fù)測(cè)，這對(duì)于提升后期校核的方便程度非常關(guān)鍵。同時(shí)，在使用的儀器對(duì)位置進(jìn)行變換后，因?yàn)槿_架的基座整體處于穩(wěn)定的狀態(tài)；因此，在將儀器全部插入之后，儀器仍舊處于整平與對(duì)中的情況，若在這個(gè)過(guò)程中出現(xiàn)了水準(zhǔn)管有較大偏離的情況，則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行整平與對(duì)中。在對(duì)棱鏡進(jìn)行更換時(shí)，為降低由棱鏡帶來(lái)的誤差，在將棱鏡變換之后，前后視棱鏡不能進(jìn)行更換。

3.2 十盤區(qū)貫通測(cè)量實(shí)施過(guò)程

十盤區(qū)貫通測(cè)量，按照預(yù)定的方案，采用7″導(dǎo)線作為基本控制導(dǎo)線。水平角及邊長(zhǎng)的觀測(cè)采用Nikon Dtm452C全站儀，用復(fù)測(cè)法觀測(cè)水平角，當(dāng)邊長(zhǎng)大于30 m時(shí)，每測(cè)站觀測(cè)等同于兩測(cè)回的復(fù)測(cè)，同一測(cè)站內(nèi)一次觀測(cè)各半測(cè)回間水平角互差不得大于20″，測(cè)回間互差不得大于12″，否則視為不合格觀測(cè)，應(yīng)重新觀測(cè)，直到合格為止。每站水平角測(cè)完以后，測(cè)一測(cè)回邊長(zhǎng)，測(cè)半測(cè)回豎直角，于邊長(zhǎng)測(cè)量結(jié)束后量取儀器高和覘牌高，并于儀器中作電子記錄，同時(shí)記錄在手簿上。測(cè)量小組成員共7人，每次測(cè)量作業(yè)不少于5人參加，作業(yè)過(guò)程中，1人觀測(cè)，1人記錄，2人前視，1人后視。

導(dǎo)線點(diǎn)的布設(shè)及導(dǎo)線的日常延伸，導(dǎo)線點(diǎn)用水泥鋼釘釘于頂板上，并用樹脂糊好，用油漆標(biāo)有明顯的標(biāo)識(shí)。導(dǎo)線點(diǎn)的標(biāo)志為“△”，旁邊注明點(diǎn)號(hào)。由于采用激光指向儀指向，順槽內(nèi)導(dǎo)線每150～350 m延伸一次，每次延伸前都對(duì)儀器點(diǎn)和后視點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)導(dǎo)線點(diǎn)準(zhǔn)確無(wú)誤且無(wú)變動(dòng)后，再向前延伸導(dǎo)線。否則退回一站檢查上次所測(cè)水平角，檢查結(jié)果與上次所測(cè)角值之差應(yīng)小于20″，否則再退回上一站，直至合格。

3.3 測(cè)量結(jié)果

十盤區(qū)2條順槽內(nèi)的導(dǎo)線在直線巷道內(nèi)按等邊直伸形布置，邊長(zhǎng)一般170 m左右，進(jìn)風(fēng)順槽13條邊，13個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)?；仫L(fēng)順槽12條邊，12個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)，交叉貫通時(shí)的誤差為Mx=±0.069 m，兩支導(dǎo)線終點(diǎn)的相對(duì)精度在貫通時(shí)，偏差可分為橫向和縱向，主要方向?yàn)闄M向，接近于X軸方向。主要方向橫向上的誤差等于Mx=±0.069 m。根據(jù)貫通限差表，全站儀三架法測(cè)量精度更高。因此我們認(rèn)為，這一方案是可行的。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上分析，在長(zhǎng)距離工作面貫通測(cè)量中，選擇使用全站儀三架法可取得較好的貫通測(cè)量效果。但是從當(dāng)前全站儀三架法具體應(yīng)用情況來(lái)看，在很多方面還有著較大的提升空間。因此，需要技術(shù)人員充分認(rèn)識(shí)到全站儀三架法在貫通測(cè)量中的使用優(yōu)勢(shì)，精準(zhǔn)掌握全站儀三架法的使用要點(diǎn)，結(jié)合貫通測(cè)量實(shí)際地質(zhì)條件，進(jìn)一步采取針對(duì)性的措施，全面提升貫通測(cè)量效果。