全站仪在井下测量中的应用研究

鲁小军

摘  要：在金矿井下测量中，传统的测量工具主要有经纬仪和水准仪等，利用这些测量仪器来进行测量时，有着工作量大，计算复杂等缺点。而全站仪作为一种高科技测量仪器，不但能够有效提高测量精度，还能够有效减轻测量人员的工作强度，且大幅度提高了测量工作效率。

关键词：金矿井下;全站仪;测量

一、井下测量的特点

（1）在井下测量工作中，测量对象主要是巷道，而测量任务，基本上都是确定巷道、硐室、回采工作面的平面坐标以及高程，这些数据是对金矿矿井进行建设以及金矿生产的前提条件。（2）对井下巷道的测量，其主要方式是导线测量。导线布设形式主要有三种，分别是闭合导线，符合导线和支导线。在对井下巷道的施工测量中，主要使用支导线布设，当巷道打通之后，需要进行联测，这时候才会布设闭合导线或者符合导线。（3）金矿井下环境十分恶劣，特别是在进行巷道测量时，测量环境黑暗潮湿，视野会受到很多阻碍，而且施工人员以及施工的机车、矿车较多，巷道中还会存在各种管线，因此，这些因素的存在，给测量工作带来了很大的影响。（4）井下巷道测量中，对测量精度的要求很高，在井下平面控制测量中和井下巷道贯通测量中，在新老巷道和采空区之间的位置关系的确定方面，以及巷道的贯通方面，都与导线测量精度有着十分密切的关系。（5）金矿井下的导线测量方法有很多种，一般来说，都是采用“后前前后”的测量方式，由于导线点大多都布设在巷道顶板上面，对点号吊挂线绳进行对中测量。

二、全站仪的特点

全站仪，是全站型电子测距仪（Electronic Total Station）的简称，全站仪是一种高科技测量仪器，集成光、机、电为一体，能够对各种数据进行测量，包括水平角、垂直角、距离和高差等。全站仪能够利用微处理器来进行测距和测角工作，还能自动测试水平距离、高差和坐标，且能进行施工放样工作，对数据进行自动记录，能够简化测量工作，且拥有绝大部分的施工测量工具的功能。全站仪与传统的经纬仪相比，原理上有很多类似的地方，但是全站仪具有以下几个特点：（1）在测量水平角、竖直角和斜距时，只需要进行一次照准反射棱镜，测量之后可根据测量的数据进行计算，得出平面坐标和高程，而且测量数据和计算数据均可进行保存。（2）全站仪的主机和电子手簿上有标准的通讯接口，全站仪可通过这些通讯接口与计算机或其他外围设备进行通讯，从而进行数据交互，这也可让全站仪与计算机设备结合在一起，形成一套自动测量系统。（3）全站仪内置有微处理器，微处理器能够对测量数据进行计算。（4）全站仪内部含有一套双轴补偿系统，可以对测量得到的基础数据进行误差修正，如可以对竖轴和水平轴的倾斜误差进行适当修正。

三、全站仪在井下测量中的应用

（1）井下四架法传递，三架法导线测量。由于金矿井下的测量工作精度要求很高，在进行平面控制测量过程中，为了提高精度，需要进行7级导线测量。传统的导线测量方法导致了测量效率底下，而且耗费人力物力。如果使用全站仪，利用全站仪的光电测距功能，不但能够有效保证精度，而且也节省了工作量，有效提高了测量效率。四架法传递，三架法测量，是指在三架法测量中，增加一个架腿，从而始终在前面进行对中整平，这种方法可以有效节省时间，提高了测量速度，从而让测量效率得到了提升。四架法传递，三架法测量的方法对于导线测量规模较大的测量工作非常适用。（2）井下两架法导线测量。两架法与三架法的区别在与，两架法后视不用架腿，而是使用吊挂线绳，而前视仍然使用架腿技撑反光镜进行测量。两架法在工作量不大的导线测量中非常适用，但是要求前视和后视都有导线点。（3）井下一架法导线测量。在金矿巷道的掘进过程中，是分期分步进行的，因此，对井下导线的初期测量过程中，只能适用布设支导线的方式来进行，而且也只能一站一站的分期测试。巷道的初期测量工作大多都是测2-3站，然后标定一组中腰线，这些工作量并不是很大。当对巷道初期测量过程中，适用全站仪时，不需要适用多架法来进行测量，只需要适用一架法即可。金矿井下的导线点都是布设在顶板上面，前视的话，可以把反光镜倒挂在顶板上面来进行测量，同时，在进行水平角观测时，需要先瞄准吊挂线绳进行测量，测量完水平角之后，再瞄准反光镜进行距离和垂直角测量。由于线绳会在吊挂反光镜时发生摆动，会导致水平角观测精度不高，在测量导线的时候，由于水平角测量误差是具有传递性的，因此，瞄准吊挂线绳能够让观测精度更高，反光镜虽然在摆动，不过精度能够满足井下导线的初期测量要求。（4）全站仪观测数据的记录。全站仪具有自动保存数据的功能，能够将测量得到的数据进行保存。在井下进行导线测量时，可以把观察数据建项目建站，把数据自动存储到其中，然而，全站仪自动存储功能也存在一定的不足之初。（5）全站仪其他功能的应用。全站仪除了上述用途和功能之外，还有很多其他功能，比如说可以进行坐标正算和反算，使用坐标的正算和反算，对于井下巷道拨门控制和工程标定工作中的测量有着十分重要的意义，能够让测量工作变得方便快捷。此外，在巷道拨门和开门给线的时候，可以利用全站仪输入后视边方位，把仪器水平角拨至巷道设计方位进行给线，这样不但可以减少手工计算拨角的工作，还能够确保拨角的准确性，有效提高了工作效率。

四、金矿井下使用全站仪的注意事项

（1）在使用全站仪进行光电测距时，如果要对测距常数进行修改，要注意根据反光镜的不同，常数修改是不相同的，在进行测试的时候，还要经常对常数进行检查，看是常数是否与反光镜匹配。（2）上文提到，全站仪由于其自动存储功能还存在一些瑕疵，因此，使用记录本来记录全站仪测量的数据也是一种非常常见的记录手段。因此，在记录全站仪测量数据时，需要特别注意区分类别，比如说记录距离的时候，要区分是平距还是斜距，切勿混淆。（3）在金矿井下巷道进行导线测量时，全站仪的数据自动存储功能适用于“后后前前”的观测方法和半测回观测方法，但是全站仪的数据自动存储功能无法适用于“后前前后”的观测方法。而且“后后前前”的观测方法和半测回观测方法都不是非常适用于井下导线测量，还存在一些不足之处，因此，在进行金矿井下巷道导线测量时，不要盲目使用全站仪的数据自动存储功能。

结束语：随着科学技术的飞速发展，传统的测量技术和测量仪器已经越来越无法满足金矿井下测量的需求，全站仪也因此应运而生。由于全站仪能够有效提高测量精度，而且降低了测量人员的工作强度，还能够满足在金矿井下恶劣测量环境下测量的要求，其有效提高了测量工作的效率，也必然会在之后的测量工作中起到越来越重要的作用。目前，全站仪已经开始逐步取代传统的经纬仪，成为了金矿井下测量的主要仪器工具。因此，如何有效使用全站仪，利用全站仪更好的为金矿井下测量工作来服务，以及如何对全站仪中存在的一些缺陷进行弥补，已经成为了测量人员研究的重点。

参考文献：

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