全站儀三腳架法測量工藝在礦山測量中的應用分析

　　[摘要]針對全站儀導線測量存在測站數(shù)量多、測量工序復雜、測量精度低等技術(shù)難題，五里堠煤礦對2101膠帶順槽在掘進期間的全站儀導線測量工藝及存在的主要問題進行了分析，并根據(jù)實際情況提出了全站儀三腳架法測量工藝。實際應用效果表明，該測量工藝可降低測量勞動強度，簡化測量工序，提高測量精度，效果顯著。

　　[關鍵詞]巷道;導線測量;全站儀;三腳架法;測量精度

　　0引言

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

　　在煤礦實際生產(chǎn)過程中，由于受巷道施工工藝、掘進地質(zhì)條件以及巷道設備布置等影響[1]，掘進巷道使用全站儀導線測量時，經(jīng)常出現(xiàn)測量精度低、效率低、測量難度大等技術(shù)難題，嚴重制約著巷道的安全快速掘進，甚至引發(fā)重大煤礦測量事故。因此，在全站儀導線測量時必須采取合理有效的測量工藝，保證巷道掘進安全。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線測量工藝，力求提高導線測量效率。

　　1概述

　　山西潞安集團左權(quán)五里堠煤礦2101膠帶順槽設計長度為1400m，設計斷面為寬×高=4.0m×3.0m，巷道掘進煤層為15#煤，平均厚度6.17m，平均傾角12°，采用EBZ260型掘進機掘進，截至目前巷道已掘進650m。2101膠帶順槽在前期掘進過程中，每掘進50m進行一次中線延伸以及腰線標定。巷道中線及腰線標定采用全站儀多站點測定，即在起始點架設儀器并整平對中，然后分別照準后視點、前視點，計算未知點方位角、邊距、高程等。但是在井下實際測量過程中，受施工環(huán)境、氣候條件等因素影響[2]，傳統(tǒng)多站點測量不僅勞動強度大、局限性強，而且測量精度低、誤差大，影響巷道安全快速掘進。

　　2全站儀三腳架法導線測量

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

　　2.1測量前準備工作

　　(1)全站儀導線測量需配備全站儀1臺、三腳架3副、帶有水準管的覘標以及棱鏡各2臺，人員配備上需數(shù)據(jù)記錄員1名、觀察員1名、前后視點照明各1人[3]。(2)在導線測量前，測量人員應深入現(xiàn)場，對起始點位置進行確定，如測點位置發(fā)生位移必須重新標定，同時對上一次測量數(shù)據(jù)進行復算，確保導線測量起始數(shù)據(jù)的準確性。(3)在導線測量前，應嚴格檢查測量儀器是否完好，包括儀器外表有無破損、測量儀器光學元件是否有損壞、測量儀器內(nèi)部是否存在誤差(如視準軸誤差、照準軸誤差)及儀器電池是否完好等。

　　2.2全站儀三角架測量方法

　　全站儀三角架法是利用1臺全站儀、3副三腳架、2臺棱鏡進行巷道測量的一種方法。

　　2.3注意事項

　　(1)在進行每次三腳架法導線測量時，必須保證每個測點所有的全站儀、棱鏡、三角架型號相同，不得更換測量儀器及設備，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，必須將三角架安裝牢固，在測點變換時嚴禁觸碰三角架，同時在移動前后儀器及棱鏡時不得移動基座;儀器移站后在觀測前必須對儀器水準管進行校準，若發(fā)現(xiàn)水準管偏離較大必須重新對中整平。為了消除棱鏡參數(shù)誤差，在每次變換棱鏡時，前、后視棱鏡不得互換。(3)在整個測量過程中，觀測人員應優(yōu)化改進測量方法，提高測量數(shù)據(jù)精度，同時記錄人員應準確記錄數(shù)據(jù)，測量完成后必須進行一次復算，保證外業(yè)測量數(shù)據(jù)準確無誤。

　　3全站儀三角架法導線測量優(yōu)點及實際應用分析

　　3.1優(yōu)點

　　(1)適應性強。與傳統(tǒng)多站點導線測量相比，三角架法對施工環(huán)境要求相對較低，降低了風速、粉塵濃度對測量施工的影響，同時三角架法進行導線測量時中間點可隨意設站點，解決了傳統(tǒng)導線測量時路線受阻、能見度低等技術(shù)難題，提高了導線測量的靈活性。

　　(2)降低了巷道施工影響。采用三角架法導線測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，提高了巷道的掘進速度。

　　(3)降低了勞動強度。采用三角架法導線測量，只需進行第1測站前后視點以及觀測點儀器的對中整平，在以后的每1次測量中，只需對前視點進行對中整平即可，從而降低了測量勞動強度，簡化了測量工序，縮短了測量時間，提高了導線測量工作效率。

　　(4)提高測量精度。以一次導線測量為例，在整個測量過程中，共需進行N個測點觀察。采用傳統(tǒng)多站點測量方法，需整平對中3N次;而采用全站儀三角架法只需整平對中N+3次，減少了儀器對中整平次數(shù)，降低了儀器誤差以及傳遞誤差，提高了測量精度。

　　3.2實際應用效果

　　2101運輸順槽掘進至650m處時，對巷道導線測量方法進行了優(yōu)化，采用了全站儀三角架法測量工藝。截至2019-12-24，2101運輸順槽已掘進到位，與傳統(tǒng)多站點觀測法相比，在平均每次導線測量長度為200m、測站距離為40m的情況下，采用全站儀三角架法測量工藝每次縮短測量時間2.2h，減少站點儀器對中整平時間5次，測量誤差率由原來的9%降低至2%以下。2101運輸順槽采用該測量工藝后，順利與2101工作面切巷貫通，保證了巷道安全快速掘進。

　　化工論文投稿刊物：《煤炭與化工》于2013年進行合版及擴版，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、制藥等相關領域的新趨勢、新技術(shù)、新產(chǎn)品、新設備、新材料，突出前瞻性、實用性、學術(shù)性、權(quán)威性、時效性，反映行業(yè)熱點、預測行業(yè)發(fā)展、傳播科學技術(shù)、交流成果經(jīng)驗。

　　4結(jié)論

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

　　[參考文獻]

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

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

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

　　作者：孫永平

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