全站仪免棱镜测量在矿山中的应用及成果管理

张潜

（新疆维吾尔自治区有色地质勘查局七O三队 伊宁 835000）

传统矿山测量主要用到普通经纬仪、钢尺量距等，此作业方法效率低。随着科技的进步和大型设备的使用，矿井掘进效率大幅度提高，传统的矿山测量作业方式已无法适应生产的需要，全站仪的使用立刻受到普遍的欢迎，免棱镜测量技术的出现与发展，应用于矿山井下测量作业，有着传统井下测量作业方式难以比拟的优势。随着矿井开采不断的扩大和延深，地质条件越来越差，地壳压力逐渐增大，矿井巷道也就随之变形更为严重，加之井下生产环境比较差，给矿井测量工作带来了很大的技术难题，在生产过程中加之地质条件的变化以及受回采动压带来的影响，往往会使测点发生不同程度的位移，给测量工作带来很大的难度和增加不少的工作量。免棱镜测量技术不仅是个技术问题，也是一个管理问题，如何将科学有效的管理方法在测量工作中进行推广和应用，是做好矿井测量工作的一个重要方面。

1 全站仪免棱镜测量技术在矿山建设及生产中的作用

全站仪免棱镜测量技术是一门应用科学，是从实践中发展起来的，矿山测量是专门为矿山建设和生产服务的。矿山测量在矿山建设和安全生产中是一项重要的基础工作，矿山测量工作的质量直接影响到矿山的发展、建设及安全生产，它在矿山的可持续发展中起着至关重要的作用。矿山测量工作为矿山建设的勘探、基建及生产各阶段资源的保护与合理开采提供基础性技术资料。地面资料是基础，联系测量是桥梁，井下全站仪免棱镜测量是反映矿山开采关系的主要依据。测量成果绘制成的各种矿图，及时反映了矿山建设生产面貌和位置关系，在安全生产方面起指导作用。

2 全站仪免棱镜测量技术工作原理和特点

矿山测量工作是矿井生产和建设中不可缺少的一项技术性很强的基础工作。矿山企业是由工业建筑物、地下井巷和采掘工作面所组成的一个复杂而又紧密联系的整体。为了确定和反映井下巷道之间、采区之间、相邻矿井之间，以及井下开采场所与地面之间的相互位置关系，确保矿井安全合理的生产，从矿区勘探、设计、基建和生产各阶段资源的保护与合理开采提供基础性技术资料，直到矿井报废为止，在整个开发过程中，都必须经常不断地利用全站仪免棱镜测量技术进行测量工作。

2.1 全站仪免棱镜测量技术工作原理

全站仪免棱镜测量一般采用红外光R和可见激光RL 两个测量头同轴集成在小巧的照准部中。红外激光测量头用于对反射板或棱镜的常规测量，可见激光用于测量不易到达或根本无法到达安置棱镜的目标，采用的测量信号是激光，测量较近的目标时，无需在目标点设置全反射的棱镜，经过物体的漫反射回到全站仪的信号，足以被仪器识别，并通过计算得出所测目标点的距离坐标和高程，其测距精度可达到31nm+2ppm，现有技术最高测程可达上千米。

2.2 全站仪免棱镜测量技术特点

（1）全站仪免棱镜测量技术适宜测量反射面裸露的测点高程，如岩石、房屋、公路等视线可及的地形、地物点高程视线没有任何障碍的地形地物测量，若中间有障碍物则测量到的是障碍物的坐标高程。

（2）要求通视条件好，反射介质好;在人员难以到达，反射介质好的地形地物测量，如悬崖、溪谷、无法进入的空区、水库等，无棱镜测量技术非常适用;在反射介质较暗、吸光性太强、反射条件不好等地方不宜使用无棱镜测量。免棱镜测量要耗费较大的电能，外业测量时要准备充足的电源，必要时需配足外挂电源。

3 全站仪免棱镜测量技术作业管理

3.1 基础工作管理

矿山测量工作是一项基础技术性很强的工作，是矿井建设、生产的重要组成部分。测量工作贯穿于整个矿井的每项工程，要做好这项基础工作。首先，一定把好资料图纸的审核关，设计图纸是千万个测量数字的成果，如果测量放线的人员没有把错误审核出来进行施工测量放线，一定会造成重大的经济损失，也会给矿井的建设和安全生产及可持续发展造成很大的影响。这不仅仅是一项技术问题，也是一项管理问题。杜绝测量工作的失误，如何将行之有效的基础工作管理方法在测量中推广应用，也是做好矿山测量工作的重要内容。

3.2 测量工作管理

矿山测量作业过程中，要求以最短的时间、最少的人力、最少的财力获得符合质量标准的成果。因此，矿山测量人员除了掌握理论和仪器的熟练操作方法之外，还要求具备计划与组织工作的能力，并能够提出优化的工作方案。在实际测量工作中，为了防止测量误差的积累，要遵循的基本组织原则是:在布局上“从整体到局部”;在程序上“先控制后碎部”;在精度上“由高级到低级”。

4 全站仪免棱镜测量技术的应用

目前全站仪免棱镜测量技术比较成熟，拓普康N603全站仪免棱镜激光测量测程超过200m，测角精度为1”，无棱镜测量精度可达2mm+2pp，可充分满足矿山井下测量作业需要，能够很好地应用于井下采掘测量作业。

全站仪通过免棱镜测量可提供通过视准轴的可见光，在掘进工程放样中可直接代替视准轴视线，可顺利地在现场投射至作业面的顶底板、帮板上，直接应用可见激光进行方向线、中腰线标定，放样工作直观高效;采集到的数据均有三维坐标，可在任意方向上切出准确的剖面图。对于井下大斜道、大型井下硐室等工程，采用全站仪免棱镜测量优势明显。并且作业时间较传统方法大幅缩短，同时测量人员的安全得到了很好地保障。在测量精度和作业效率上，传统测量作业方式都无法比拟。

5 全站仪免棱镜测量技术的应用优势

（1）应用于危险采场测图时有安全保障优势:采场不安全因素多，用全站仪激光测量，可在安全区域设站，不需进入危险区域即可准确地测出采场轮廓，为测图人员提供了安全保障，并可大幅提高测图精度。采用免棱镜测量进行测图，可快速准确地采集硐室数据，每个采集到的点都有三维坐标，反映采场轮廓和顶底板情况。

（2）提高测量作业效率和测量精度:采用全站仪免棱镜红外测量，可大大地加快作业工效对掘进工程进行测图和中腰线标定时，通过红外线指示目标，可轻易地实现采场顶底板高度测量投点和标定方向等工作，很方便地进行高精度导线测量及工程放样，岩体位移监测;通过采场和掘进工程实际结构图，可很方便的了解井下巷道工程施工状况，控制施工质量具有非常好的效果。

6 结束语

全站仪免棱镜测量技术成熟，仪器性能可靠，通常情况下其测值精度和稳定性与仪器的标称指标一致。当物体表面的反射能力足够强、且信号稳定，则物体表面的粗糙程度对测量数据的影响并不明显，除特殊颜色(黑色)外，材料颜色对测距精度影响不明显，但颜色越浅，物体的反射信号越强对测距有利。当仪器瞄准透明物体时，一般不能得到正确的距离值，其误差随被测物体的透明度及背景物体的距离而变化。因此，在实际工作中，应避免照准如玻璃之类的透明物体。全站仪免棱镜测量技术在矿山测量中占有很重要的地位，由于测量工作在野外进行，野外环境条件的好坏对测量仪器的影响很大。因而，应该选择相当精细的仪器，选择有利的工作环境和良好的野外条件，测量作业人员必须熟练操作测量仪器，并且爱护仪器。有了精密完善的测量仪器，还必须对测量方法进行周密研究，以确保测量成果质量可靠。