全站仪三脚架法测量工艺在矿山测量中的应用分析

　　[摘要]针对全站仪导线测量存在测站数量多、测量工序复杂、测量精度低等技术难题，五里堠煤矿对2101胶带顺槽在掘进期间的全站仪导线测量工艺及存在的主要问题进行了分析，并根据实际情况提出了全站仪三脚架法测量工艺。实际应用效果表明，该测量工艺可降低测量劳动强度，简化测量工序，提高测量精度，效果显著。

　　[关键词]巷道;导线测量;全站仪;三脚架法;测量精度

　　0引言

　　导线测量法是指将一系列测点依相邻次序连成折线，然后测定各折线边的边长和转折角，再根据起始数据推算各测点平面坐标的技术与方法。传统导线测量法主要采用全站仪进行多站点测量，一般需3~5人进行协调工作，外业测量后再进行内业整理及矿图绘制。

　　在煤矿实际生产过程中，由于受巷道施工工艺、掘进地质条件以及巷道设备布置等影响[1]，掘进巷道使用全站仪导线测量时，经常出现测量精度低、效率低、测量难度大等技术难题，严重制约着巷道的安全快速掘进，甚至引发重大煤矿测量事故。因此，在全站仪导线测量时必须采取合理有效的测量工艺，保证巷道掘进安全。本文以五里堠煤矿2101胶带顺槽为例，提出了全站仪三脚架法导线测量工艺，力求提高导线测量效率。

　　1概述

　　山西潞安集团左权五里堠煤矿2101胶带顺槽设计长度为1400m，设计断面为宽×高=4.0m×3.0m，巷道掘进煤层为15#煤，平均厚度6.17m，平均倾角12°，采用EBZ260型掘进机掘进，截至目前巷道已掘进650m。2101胶带顺槽在前期掘进过程中，每掘进50m进行一次中线延伸以及腰线标定。巷道中线及腰线标定采用全站仪多站点测定，即在起始点架设仪器并整平对中，然后分别照准后视点、前视点，计算未知点方位角、边距、高程等。但是在井下实际测量过程中，受施工环境、气候条件等因素影响[2]，传统多站点测量不仅劳动强度大、局限性强，而且测量精度低、误差大，影响巷道安全快速掘进。

　　2全站仪三脚架法导线测量

　　为了提高导线测量精度，解决传统多站点导线测量存在的主要技术难题，保证巷道安全掘进，决定对2101胶带顺槽传统导线测量方法进行优化，采用全站仪三脚架法进行导线测量。

　　2.1测量前准备工作

　　(1)全站仪导线测量需配备全站仪1台、三脚架3副、带有水准管的觇标以及棱镜各2台，人员配备上需数据记录员1名、观察员1名、前后视点照明各1人[3]。(2)在导线测量前，测量人员应深入现场，对起始点位置进行确定，如测点位置发生位移必须重新标定，同时对上一次测量数据进行复算，确保导线测量起始数据的准确性。(3)在导线测量前，应严格检查测量仪器是否完好，包括仪器外表有无破损、测量仪器光学元件是否有损坏、测量仪器内部是否存在误差(如视准轴误差、照准轴误差)及仪器电池是否完好等。

　　2.2全站仪三角架测量方法

　　全站仪三角架法是利用1台全站仪、3副三脚架、2台棱镜进行巷道测量的一种方法。

　　2.3注意事项

　　(1)在进行每次三脚架法导线测量时，必须保证每个测点所有的全站仪、棱镜、三角架型号相同，不得更换测量仪器及设备，并确保仪器及棱镜在变换位置后其中心仍在同一铅垂线上，从而降低仪器铅锤误差。

　　(2)在安装三角架时，必须将三角架安装牢固，在测点变换时严禁触碰三角架，同时在移动前后仪器及棱镜时不得移动基座;仪器移站后在观测前必须对仪器水准管进行校准，若发现水准管偏离较大必须重新对中整平。为了消除棱镜参数误差，在每次变换棱镜时，前、后视棱镜不得互换。(3)在整个测量过程中，观测人员应优化改进测量方法，提高测量数据精度，同时记录人员应准确记录数据，测量完成后必须进行一次复算，保证外业测量数据准确无误。

　　3全站仪三角架法导线测量优点及实际应用分析

　　3.1优点

　　(1)适应性强。与传统多站点导线测量相比，三角架法对施工环境要求相对较低，降低了风速、粉尘浓度对测量施工的影响，同时三角架法进行导线测量时中间点可随意设站点，解决了传统导线测量时路线受阻、能见度低等技术难题，提高了导线测量的灵活性。

　　(2)降低了巷道施工影响。采用三角架法导线测量可与巷道施工平行作业，避免了施工作业条件的影响，提高了巷道的掘进速度。

　　(3)降低了劳动强度。采用三角架法导线测量，只需进行第1测站前后视点以及观测点仪器的对中整平，在以后的每1次测量中，只需对前视点进行对中整平即可，从而降低了测量劳动强度，简化了测量工序，缩短了测量时间，提高了导线测量工作效率。

　　(4)提高测量精度。以一次导线测量为例，在整个测量过程中，共需进行N个测点观察。采用传统多站点测量方法，需整平对中3N次;而采用全站仪三角架法只需整平对中N+3次，减少了仪器对中整平次数，降低了仪器误差以及传递误差，提高了测量精度。

　　3.2实际应用效果

　　2101运输顺槽掘进至650m处时，对巷道导线测量方法进行了优化，采用了全站仪三角架法测量工艺。截至2019-12-24，2101运输顺槽已掘进到位，与传统多站点观测法相比，在平均每次导线测量长度为200m、测站距离为40m的情况下，采用全站仪三角架法测量工艺每次缩短测量时间2.2h，减少站点仪器对中整平时间5次，测量误差率由原来的9%降低至2%以下。2101运输顺槽采用该测量工艺后，顺利与2101工作面切巷贯通，保证了巷道安全快速掘进。

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　　4结论

　　利用全站仪三角架法测量工艺进行导线测量时，不仅操作便捷，而且可用于复杂地质条件下的采掘工作面中，在矿山测量中逐渐被广泛应用;井下采用全站仪三角架法测量工艺进行导线测量或高程测量时，既减少了仪器对中整平次数，降低了对中误差，提高了矿山测量精度，同时又缩短了测量时间，提高了测量工作效率。因此，全站仪三角架法测量工艺在矿山测量中值得推广应用。

　　[参考文献]

　　[1]马何亮.煤矿井下导线测量方法优化应用[J].煤炭与化工，2020(9)：21-23.

　　[2]霍志耀.矿井贯通测量方法及误差分析[J].能源与节能，2020(8)：107-108.

　　[3]孔玉柱.提高矿山巷道导线测量精度的方法研究[J].世界有色金属，2020(5)：36.

　　作者：孙永平

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