全站仪测量在煤矿勘查中的应用

马珊珊

摘 要：文章针对全站仪测量在煤矿勘查过程中的技术应用问题，从井下测量和地面测量两个方面详细探讨了其在煤矿勘查工作中的应用。其中，对煤矿勘查工作中全站仪的操作细节以及实际操作规范进行了论述，希望对该项工作有所帮助。

关键词：全站仪；煤矿勘查；工程测量

中图分类号：TD178 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）14-0041-01

测量工作是煤矿勘查和煤矿生产建设工作中的一项重要的基础性技术活动，良好的测量数据能够为煤矿的开采以及生产提供安全指导和作业方向。通常，煤矿的勘查工作包括井下勘查测量以及地面勘查测量两个方面。传统的勘查工作采用了经纬仪测角、钢尺导线测量边的方式进行。随着测量技术的发展，全站仪开始用于煤矿的勘查工作中。全站仪，即全站型电子速测仪，是一种集合了电子测角、电子测距、计算以及数据存储于一体的测量系统。其能够进行角度测量、距离（斜距、平距，高差）测量、导线测量、三维坐标测量、交汇点测量以及放样测量等多种功能，能够很好的实现测量工作中的一体化。在实际应用过程中，将之应用到煤矿的实际勘查工作中，能够有效的简化实地测量的工作强度，提高测量工作精度。本文从井下测量和地面测量两个方面详细探讨了煤矿勘查工作中相关技术细节问题，对全站仪在煤矿勘查测量工作中的应用技术进行了论述。

1 测量前的准备工作

全站仪使用前的准备工作是保证设备正常使用，并确保使用精度达到要求的基本途径。全站仪在使用之前，必须对数据指标差进行严格校验，尤其是对竖盘的读数指标差，应该进行严格校验。通常，在较长的使用周期中，一周需要对之进行一次校验，一旦发现竖角盘左、盘右的读数指标差出现偏差，则必须对仪器进行校验。

在使用过程中，要对仪器的设置位置进行控制，对于使用环境中的非原生石板、石块、公路、膨胀土等场所，一律不能设置勘查站。因为一旦将设备设置在这些地方，人员的走动、风吹等因素都会给竖表造成3 s左右的抖动。因此，在实际使用过程中，对设备的使用环境要严格控制。由于人体同样会给设备造成影响，因此当发现仪器的竖角出现2 s跳动，且一起的三角架设置没问题时，可以要求周围人员不要随意走动，为设备提供良好的作业环境。另外，全站仪对视线也提出了对应的要求，必须满足《工程测量规范》中的相关要求，测量视线必须≥1.5 m。

2 全站仪在煤矿井下测量的应用技术

井下勘查测量因为受到环境等多个方面的限制，由于照准方向较少，因此在实地勘查测量过程中要对全站仪自带的固化程序予以灵活运用。

2.1 角度的测量

角度测量工作是煤矿勘查测量工作的基础性工作，由于测量的精度将对最弱点与最弱边的误差造成影响。在角度测量过程中，全站仪开机之后进入到测量模式中，按下角度测量按键，开始进行角度测量。将仪器在O点设置好之后，选择目标A点，并“置零”。然后选择第二个目标B，此时在显示屏中将选择角度AOB的水平角目标B的垂直角。

2.2 距离测量

在传统的测量过程中，因为受到人为和地形等因素的影响，传统的井下测量工作中存在的测量误差较大的问题。而通过使用全站仪能够显著的减低误差，提高测量的精度和测量效率。因为光在大气中传播的过程中，其速度将随着温度、气压等外部环境的变化而发生变化。通常，全站仪将15 ℃、760 mmHg作为设备设置的一个标准值，此时的大气改正为0 ppm。在开展距离测量工作时，为了消除温度、气压等因素对被测量目标条件产的影响，应该对测量设置进行调整。因为光在大气的传播过程中，其速度将随着大气温度、气压发生变化，设置过程中需要将温度值、气压值输入，全站仪将自动对大气改正值进行计算，同时对测量结果机械牛修正。在完成测量次数、棱镜常数和测置模式的设置之后就能够进行距离测量。

2.3 坐标测量

在已知的测点上将测量设备安置好之后，选择进入到坐标测量模式，并将仪器高、棱镜高、测站点坐标、后观点平面坐标和温度气压值等输入之后，就可以开始坐标测量工作。其中，通过输入后视点平面坐标能够获得后视点方位角，若知道方位角则可以直接输入该值。在测量过程中，将后视点照准之后，将该照准部转动，通过照准站点的立棱镜，按下测量键之后就能得到站点的三维坐标。

2.4 定向测量

对于矿井中的工程掘进、巷道贯通作业过程中，定向测量尤为重要。需要在工程建设过程中在巷道的中线、腰线，规格的三个参数中，选择合适的中线，腰线标定，从而起到对应的贯通作用。与产统的经纬仪相比，全站仪的屏幕读数能够减少标定过程中的诸多环节，从而提高定向测量的精度。

2.5 放样测量

在井下测量过程中，放样测量的工程量相对较少，但是对于部分重要的工程设备安装时，需要对各种轴线进行放样标定，这对测量工作提出了较高的要求。因为全站仪中固化了对应的放样程序，只需要将各项参数输入之后就能够达到放样测量要求。

3 全站仪地面勘查测量技术

3.1 雨后天晴不宜进行观测

雨后天晴，尤其是在冬天山区中，因为雾气较大，存在较大的空气扰动，不宜开展对应的工程勘查测量工作，而且地热敷设等将导致视线抖动，不宜开展地面勘查施工。另外，在清晨日出的过程中，测站与前视高差相差较小时，测站至前视方向不宜存在逆光问题，否则不能在望远镜中看到被测目标。

3.2 光学对中器应用技术

全站仪以及棱镜连接器中都有光学对中器，在实际应用过程中可以采用快速建站的方式：对中—调平—再对中—再调平，能够显著提高建站速度。在对中器应用过程中，要注意几个问题：①将全站仪固定在初定水平的脚架上；②完成脚架的初步对中，并使用脚螺旋进行精确对中；③应用脚螺旋精确居中长气泡；④逐步松开一起与脚架之间的固定螺栓，并轻推仪器基座进行精确对中；⑤反复进行精平、对中操作，完成建站工作。

3.3 视距测回数

按照相关操作规范，在进行视距测量的过程中，要进行四测回操作，且每次测回的读数四次平均之后，再将三测回的读数平均处理之后作为视距测量的读数。但是，在实际的测量过程中，因为全站仪的测距精度相对较高，且在记录角度测量读数过程中所耗费的时间较少，所以只需要保证测量过程中视线不受干扰，视距每次的读数基本都不会改变，一般一个测回就能够满足要求。因此，在实际测量过程中可以根据每次测回的读数情况合理选择测回次数。

3.4 其他操作技术细节

在全站仪的使用过程中，经常出现仪高、棱镜高测量精确度不足的问题。根据测量规范的相关要求，棱中心与基座采用游标卡尺测量之后，将之作为固定值进行记录，测量过程中使用钢卷尺对基座以下的部分进行测量，两者数值的和作为镜高。但是在实际的操作过程中，对仪高（镜高）进行测量时，通常存在着直接从测桩中心到棱镜进行测量的为，或者将直线按曲线进行测量，这种方式都是不准确的。其次，按照测量规范中对视线的倾角的要求，全站仪操作过程中必须保证倾角角度<15 ？觷。但是，在实际的操作过程中通常难以达到该标准。在实际操作过程中通常存在着2 ？觷左右的误差，这对实际的测量精度影响并不大。对于采用全站仪获得的测量结果，必须通过现场进行计算，并对测量成果进行检验。由于整个计算过程相对比较复杂，因此在测量过程中必须采用计算机结合计算软件对计算结果进行确认。另外，当使用CAD几何作图法对各个控制点的坐标进行计算时，需要对平面控制测量中控制点的坐标进行计算，整个计算过程相对较为复杂，通常可以使用CAD几何作图法预先得到各边的长度、转角，之后再查询得到端点坐标值。

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