神東煤炭集團(tuán)保德煤礦 山西 忻州 036600

1 引言

在井下很多測量工作中,都會用到全站儀。全站儀是一種專門用于測量各種距離、高差、垂直角、水平角等全方位測量的高技術(shù)測量儀器。全站儀的制作原理集合了人工光學(xué)、機(jī)械學(xué)、電學(xué)等各學(xué)科高新技術(shù)于一體的現(xiàn)代化先進(jìn)測繪系統(tǒng)?？梢詫?shí)現(xiàn)對測量數(shù)據(jù)的自動記錄和數(shù)據(jù)顯示功能,并且操作簡單,精度極高。為了提高井下導(dǎo)線的測量工作精度和準(zhǔn)確性,井下導(dǎo)線測量必須使用全站儀。

2 索佳SET-230RK全站儀概述

索佳SET-230RK全站儀測繪系統(tǒng)的主要原理是：它采用的是無協(xié)作目標(biāo)相位式測距先進(jìn)技術(shù),能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無協(xié)作對物體進(jìn)行測距,測量精度非常高。在索佳全站儀中,單棱鏡測量距離的行程可以達(dá)到4000m,精度能有效控制在±(2+2×10-6×D)mm以內(nèi),反射片的測量行程能達(dá)到1.3-500m,精度能控制在±(3+2×10-6×D)mm以內(nèi),能夠?qū)崿F(xiàn)測量時(shí)的工作效率提升,同時(shí)由于測量的自動化和操作簡單化,大大減輕了測量人員的工作強(qiáng)度。通過反射片測距和棱鏡測距,也是全站儀未來的一個(gè)發(fā)展方向。在索佳全站儀中,紅色的激光束除了能夠?qū)崿F(xiàn)測距外,還能夠?qū)崿F(xiàn)指向和掃平等等功能,將多種功能集成化,實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多功能。為了提高使用者良好的操作體驗(yàn),實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和高精度的測量,在索佳全站儀中安裝了絕對數(shù)碼度盤。這樣測量者只要打開全站儀設(shè)備就可以進(jìn)行測量工作,而不用在測量開始前對轉(zhuǎn)動盤進(jìn)行初始化,簡化了測量方法。即使在測量過程中由于各種異常原因?qū)е略O(shè)備出現(xiàn)重啟,也不會造成測量信息的數(shù)據(jù)丟失。

3 全站儀在井下導(dǎo)線測量中的應(yīng)用分析

3.1 井下導(dǎo)線的布局和等級要求 在煤礦井下平面控制測量技術(shù)中,導(dǎo)線是主要的應(yīng)用形式。由于受到巷道條件的限制,一般會沿巷道頂板進(jìn)行導(dǎo)線的布設(shè)。通過對井下平面控制測量結(jié)果,以此開展井下巷道、回采和酮室等工作。在井下導(dǎo)線布設(shè)過程當(dāng)中,需要遵循由高級控制低級的原則。不管是基本控制導(dǎo)線,還是采空區(qū)控制導(dǎo)線,都需要敷設(shè)。井下導(dǎo)線的布局等級一般分為2個(gè)級別,即測量角度精度分為±7"和±15"兩個(gè)等級；

3.2 全站儀在井下導(dǎo)線測量中的具體應(yīng)用技術(shù)和測量方法

(1)在使用全站儀對井下導(dǎo)線測量時(shí),為了提高測量的精度,首先要明確井下導(dǎo)線測量方法。主要包含以下幾點(diǎn)內(nèi)容：

a.對井下導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行選點(diǎn)。選點(diǎn)時(shí)要考慮到各種因素,比如相鄰兩個(gè)導(dǎo)線的距離、車輛運(yùn)輸過程中的干擾、導(dǎo)線點(diǎn)的選擇具體位置等；

b.對測量人員進(jìn)行合理的分工。為了提高測量的效率和準(zhǔn)確性,測量之前要先明確各測量人員的主要任務(wù)。一般主測人員1人,記錄人員1人,前視架棱鏡和后視照明工作的需要2人。不僅人員要配置到位,同時(shí)要建立協(xié)調(diào)的溝通機(jī)制,保證整個(gè)測量工作順利展開；

c.通過“三聯(lián)架”等方法實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線的測量。一般來說測量方法包含三聯(lián)架、四聯(lián)架和省點(diǎn)法等。無論是哪種測量方法,其最終目的都是要提高測量精度,確保測量工作的順利實(shí)施。

4 全站儀在井下導(dǎo)線測量中的精度分析

4.1 井下測量過程中水平角的測量精度分析 井下導(dǎo)線測量過程中需要對水平角和距離進(jìn)行測量。為了提高測量水平,需要對測量精度進(jìn)行提升。而全站儀的設(shè)備測量誤差、在測量過程中對測量方法的選取不當(dāng)?shù)榷紩档蜏y量精度。因此,為了盡可能地減少井下測量水平角的誤差,在測量過程中,應(yīng)盡可能采用合適的測量方法來減少由于儀器選取不當(dāng)而帶來的誤差。根據(jù)檢驗(yàn),井下測量過程中的水平角的測量誤差主要是由對中誤差造成的,其次是測量時(shí)所測角度的兩邊長度,而且這兩者之間也存在一定的關(guān)系。有關(guān)實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)顯示,當(dāng)測量角的兩邊長度在50m范圍內(nèi)時(shí),測量角的最終誤差會在±8"以內(nèi),而當(dāng)測量角度的兩邊長度都超出了50m后,測量角的最終誤差就會在±6"以內(nèi)。由此可見,使用全站儀進(jìn)行水平角測量的時(shí)候,如果測量角的兩邊距離比較短,誤差主要是對中引起的,此時(shí)需要控制好對中操作和加大邊長。

4.2 井下測量過程中垂直角的測量角度分析 與水平角測量誤差引起的主要原因不同,垂直角的測量受對中誤差和測量設(shè)備的影響較小,它的測量誤差主要是測量方法造成的。根據(jù)文獻(xiàn)資料可知,當(dāng)測量的傾角越小時(shí),測量的精度越高。三角高程測量主要被應(yīng)用于井巷測量,因此,必須要使用全站儀進(jìn)行測量。

4.3 全站儀在測距時(shí)的精度分析 全站儀在測距時(shí),主要通過光電測距原理。測量過程中設(shè)備的調(diào)制頻率精度、氣象參數(shù)的變化、儀器和棱鏡的對中精度誤差、測相誤差光速誤差等的累積,最終造成了測量結(jié)果的誤差。設(shè)備的調(diào)制頻率精度和設(shè)備的電子元件老化程度有關(guān)系。因此,加強(qiáng)對設(shè)備老化電子元器件的更換管理,定期對設(shè)備精度進(jìn)行校正,能有效減少該因素所帶來的誤差；當(dāng)光電測量距離非常小時(shí),就會改變測量時(shí)的氣壓,與標(biāo)準(zhǔn)的氣壓狀態(tài)相差較大,引起氣象參數(shù)的變化,從而引起誤差。全站儀的測距直接關(guān)系到棱鏡和儀器對中誤差值,測距的大小和距離的長短也有著一定的關(guān)系。所以我們得出結(jié)論：要想有效提高全站儀測量的精確度就必須將對中精度進(jìn)行有效的提升。

5 結(jié)語

綜上所述,全站儀是一種高精度和多功能的、集合了多種現(xiàn)代化高新技術(shù)的測量儀器,在煤礦井下導(dǎo)線測量的過程當(dāng)中,能夠達(dá)到對高差、距離以及水平角度和垂直角度等進(jìn)行測量的目的,因此使用領(lǐng)域及其廣泛。為了進(jìn)一步提高測量精度,對不同測量內(nèi)容中所造成的主要誤差進(jìn)行分析,并根據(jù)誤差形式制定合理的措施減少最終的測量誤差。全站儀的使用給煤礦井下的測繪工作帶來了極大的便利。在操作全站儀時(shí),除了通過上述各種因素來提升測量精度外,操作者在使用過程中也要不斷積累經(jīng)驗(yàn),通過優(yōu)化操作手法,將測量的精度不斷提升。