全站儀三腳架法測(cè)量工藝在礦山測(cè)量中的應(yīng)用分析

　　[摘要]針對(duì)全站儀導(dǎo)線測(cè)量存在測(cè)站數(shù)量多、測(cè)量工序復(fù)雜、測(cè)量精度低等技術(shù)難題，五里堠煤礦對(duì)2101膠帶順槽在掘進(jìn)期間的全站儀導(dǎo)線測(cè)量工藝及存在的主要問(wèn)題進(jìn)行了分析，并根據(jù)實(shí)際情況提出了全站儀三腳架法測(cè)量工藝。實(shí)際應(yīng)用效果表明，該測(cè)量工藝可降低測(cè)量勞動(dòng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)化測(cè)量工序，提高測(cè)量精度，效果顯著。

　　[關(guān)鍵詞]巷道;導(dǎo)線測(cè)量;全站儀;三腳架法;測(cè)量精度

　　0引言

　　導(dǎo)線測(cè)量法是指將一系列測(cè)點(diǎn)依相鄰次序連成折線，然后測(cè)定各折線邊的邊長(zhǎng)和轉(zhuǎn)折角，再根據(jù)起始數(shù)據(jù)推算各測(cè)點(diǎn)平面坐標(biāo)的技術(shù)與方法。傳統(tǒng)導(dǎo)線測(cè)量法主要采用全站儀進(jìn)行多站點(diǎn)測(cè)量，一般需3~5人進(jìn)行協(xié)調(diào)工作，外業(yè)測(cè)量后再進(jìn)行內(nèi)業(yè)整理及礦圖繪制。

　　在煤礦實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于受巷道施工工藝、掘進(jìn)地質(zhì)條件以及巷道設(shè)備布置等影響[1]，掘進(jìn)巷道使用全站儀導(dǎo)線測(cè)量時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)測(cè)量精度低、效率低、測(cè)量難度大等技術(shù)難題，嚴(yán)重制約著巷道的安全快速掘進(jìn)，甚至引發(fā)重大煤礦測(cè)量事故。因此，在全站儀導(dǎo)線測(cè)量時(shí)必須采取合理有效的測(cè)量工藝，保證巷道掘進(jìn)安全。本文以五里堠煤礦2101膠帶順槽為例，提出了全站儀三腳架法導(dǎo)線測(cè)量工藝，力求提高導(dǎo)線測(cè)量效率。

　　1概述

　　山西潞安集團(tuán)左權(quán)五里堠煤礦2101膠帶順槽設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1400m，設(shè)計(jì)斷面為寬×高=4.0m×3.0m，巷道掘進(jìn)煤層為15#煤，平均厚度6.17m，平均傾角12°，采用EBZ260型掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，截至目前巷道已掘進(jìn)650m。2101膠帶順槽在前期掘進(jìn)過(guò)程中，每掘進(jìn)50m進(jìn)行一次中線延伸以及腰線標(biāo)定。巷道中線及腰線標(biāo)定采用全站儀多站點(diǎn)測(cè)定，即在起始點(diǎn)架設(shè)儀器并整平對(duì)中，然后分別照準(zhǔn)后視點(diǎn)、前視點(diǎn)，計(jì)算未知點(diǎn)方位角、邊距、高程等。但是在井下實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，受施工環(huán)境、氣候條件等因素影響[2]，傳統(tǒng)多站點(diǎn)測(cè)量不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、局限性強(qiáng)，而且測(cè)量精度低、誤差大，影響巷道安全快速掘進(jìn)。

　　2全站儀三腳架法導(dǎo)線測(cè)量

　　為了提高導(dǎo)線測(cè)量精度，解決傳統(tǒng)多站點(diǎn)導(dǎo)線測(cè)量存在的主要技術(shù)難題，保證巷道安全掘進(jìn)，決定對(duì)2101膠帶順槽傳統(tǒng)導(dǎo)線測(cè)量方法進(jìn)行優(yōu)化，采用全站儀三腳架法進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量。

　　2.1測(cè)量前準(zhǔn)備工作

　　(1)全站儀導(dǎo)線測(cè)量需配備全站儀1臺(tái)、三腳架3副、帶有水準(zhǔn)管的覘標(biāo)以及棱鏡各2臺(tái)，人員配備上需數(shù)據(jù)記錄員1名、觀察員1名、前后視點(diǎn)照明各1人[3]。(2)在導(dǎo)線測(cè)量前，測(cè)量人員應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)起始點(diǎn)位置進(jìn)行確定，如測(cè)點(diǎn)位置發(fā)生位移必須重新標(biāo)定，同時(shí)對(duì)上一次測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)算，確保導(dǎo)線測(cè)量起始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。(3)在導(dǎo)線測(cè)量前，應(yīng)嚴(yán)格檢查測(cè)量?jī)x器是否完好，包括儀器外表有無(wú)破損、測(cè)量?jī)x器光學(xué)元件是否有損壞、測(cè)量?jī)x器內(nèi)部是否存在誤差(如視準(zhǔn)軸誤差、照準(zhǔn)軸誤差)及儀器電池是否完好等。

　　2.2全站儀三角架測(cè)量方法

　　全站儀三角架法是利用1臺(tái)全站儀、3副三腳架、2臺(tái)棱鏡進(jìn)行巷道測(cè)量的一種方法。

　　2.3注意事項(xiàng)

　　(1)在進(jìn)行每次三腳架法導(dǎo)線測(cè)量時(shí)，必須保證每個(gè)測(cè)點(diǎn)所有的全站儀、棱鏡、三角架型號(hào)相同，不得更換測(cè)量?jī)x器及設(shè)備，并確保儀器及棱鏡在變換位置后其中心仍在同一鉛垂線上，從而降低儀器鉛錘誤差。

　　(2)在安裝三角架時(shí)，必須將三角架安裝牢固，在測(cè)點(diǎn)變換時(shí)嚴(yán)禁觸碰三角架，同時(shí)在移動(dòng)前后儀器及棱鏡時(shí)不得移動(dòng)基座;儀器移站后在觀測(cè)前必須對(duì)儀器水準(zhǔn)管進(jìn)行校準(zhǔn)，若發(fā)現(xiàn)水準(zhǔn)管偏離較大必須重新對(duì)中整平。為了消除棱鏡參數(shù)誤差，在每次變換棱鏡時(shí)，前、后視棱鏡不得互換。(3)在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中，觀測(cè)人員應(yīng)優(yōu)化改進(jìn)測(cè)量方法，提高測(cè)量數(shù)據(jù)精度，同時(shí)記錄人員應(yīng)準(zhǔn)確記錄數(shù)據(jù)，測(cè)量完成后必須進(jìn)行一次復(fù)算，保證外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤。

　　3全站儀三角架法導(dǎo)線測(cè)量?jī)?yōu)點(diǎn)及實(shí)際應(yīng)用分析

　　3.1優(yōu)點(diǎn)

　　(1)適應(yīng)性強(qiáng)。與傳統(tǒng)多站點(diǎn)導(dǎo)線測(cè)量相比，三角架法對(duì)施工環(huán)境要求相對(duì)較低，降低了風(fēng)速、粉塵濃度對(duì)測(cè)量施工的影響，同時(shí)三角架法進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量時(shí)中間點(diǎn)可隨意設(shè)站點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)導(dǎo)線測(cè)量時(shí)路線受阻、能見度低等技術(shù)難題，提高了導(dǎo)線測(cè)量的靈活性。

　　(2)降低了巷道施工影響。采用三角架法導(dǎo)線測(cè)量可與巷道施工平行作業(yè)，避免了施工作業(yè)條件的影響，提高了巷道的掘進(jìn)速度。

　　(3)降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。采用三角架法導(dǎo)線測(cè)量，只需進(jìn)行第1測(cè)站前后視點(diǎn)以及觀測(cè)點(diǎn)儀器的對(duì)中整平，在以后的每1次測(cè)量中，只需對(duì)前視點(diǎn)進(jìn)行對(duì)中整平即可，從而降低了測(cè)量勞動(dòng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)化了測(cè)量工序，縮短了測(cè)量時(shí)間，提高了導(dǎo)線測(cè)量工作效率。

　　(4)提高測(cè)量精度。以一次導(dǎo)線測(cè)量為例，在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中，共需進(jìn)行N個(gè)測(cè)點(diǎn)觀察。采用傳統(tǒng)多站點(diǎn)測(cè)量方法，需整平對(duì)中3N次;而采用全站儀三角架法只需整平對(duì)中N+3次，減少了儀器對(duì)中整平次數(shù)，降低了儀器誤差以及傳遞誤差，提高了測(cè)量精度。

　　3.2實(shí)際應(yīng)用效果

　　2101運(yùn)輸順槽掘進(jìn)至650m處時(shí)，對(duì)巷道導(dǎo)線測(cè)量方法進(jìn)行了優(yōu)化，采用了全站儀三角架法測(cè)量工藝。截至2019-12-24，2101運(yùn)輸順槽已掘進(jìn)到位，與傳統(tǒng)多站點(diǎn)觀測(cè)法相比，在平均每次導(dǎo)線測(cè)量長(zhǎng)度為200m、測(cè)站距離為40m的情況下，采用全站儀三角架法測(cè)量工藝每次縮短測(cè)量時(shí)間2.2h，減少站點(diǎn)儀器對(duì)中整平時(shí)間5次，測(cè)量誤差率由原來(lái)的9%降低至2%以下。2101運(yùn)輸順槽采用該測(cè)量工藝后，順利與2101工作面切巷貫通，保證了巷道安全快速掘進(jìn)。

　　化工論文投稿刊物：《煤炭與化工》于2013年進(jìn)行合版及擴(kuò)版，并更名為《煤炭與化工》。圍繞科技發(fā)展規(guī)劃和科技政策，刊登煤炭、化工、制藥等相關(guān)領(lǐng)域的新趨勢(shì)、新技術(shù)、新產(chǎn)品、新設(shè)備、新材料，突出前瞻性、實(shí)用性、學(xué)術(shù)性、權(quán)威性、時(shí)效性，反映行業(yè)熱點(diǎn)、預(yù)測(cè)行業(yè)發(fā)展、傳播科學(xué)技術(shù)、交流成果經(jīng)驗(yàn)。

　　4結(jié)論

　　利用全站儀三角架法測(cè)量工藝進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量時(shí)，不僅操作便捷，而且可用于復(fù)雜地質(zhì)條件下的采掘工作面中，在礦山測(cè)量中逐漸被廣泛應(yīng)用;井下采用全站儀三角架法測(cè)量工藝進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量或高程測(cè)量時(shí)，既減少了儀器對(duì)中整平次數(shù)，降低了對(duì)中誤差，提高了礦山測(cè)量精度，同時(shí)又縮短了測(cè)量時(shí)間，提高了測(cè)量工作效率。因此，全站儀三角架法測(cè)量工藝在礦山測(cè)量中值得推廣應(yīng)用。

　　[參考文獻(xiàn)]

　　[1]馬何亮.煤礦井下導(dǎo)線測(cè)量方法優(yōu)化應(yīng)用[J].煤炭與化工，2020(9)：21-23.

　　[2]霍志耀.礦井貫通測(cè)量方法及誤差分析[J].能源與節(jié)能，2020(8)：107-108.

　　[3]孔玉柱.提高礦山巷道導(dǎo)線測(cè)量精度的方法研究[J].世界有色金屬，2020(5)：36.

　　作者：孫永平

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