山东省烟台莱州市三山岛金矿 山东 莱州 261400
摘要：提高矿山井下测量精度，是矿山井下测量技术研究的重点方向。随着测绘科学技术的发展，全站仪在矿山井下测量已经代替了传统测量中使用经纬仪测角、钢尺量边来进行导线测量。但井下作业受环境条件的影响和限制，如何提高导线测量精度，获得较高质量导线测量值是矿山工作者所关注和探讨的主要问题。
引言
全站仪导线测量具有精确度高的特点，然而矿山井下测量往往受环境的影响，与地面测量有很多不同之处，表现在：施工环境差，坑道往往独头掘进，通视条件不好，随着坑道掘进，点位误差积累越来越大；施工面狭窄，坑道测量一般只能前后通视，控制测量形式单一，大多采用导线测量形式；井下巷道测量精度要求高，在井下平面控制测量及井下巷道贯通测量中，导线测量精度的高低将对确定新老巷道及采空区之间的关系、巷道的贯通等产生直接的影响，在矿山的安全生产及抢险救灾工作中也起着重要的作用。
1矿山井下全站仪设备架设要求及全站仪导线测量特点
由于矿山井下环境特殊，全站仪设备架设时必须满足如下要求：a)对中处理全站仪。通常情况下，在矿山井下测量时将导线连接点设置在巷道顶板处，并在对中处理中应用全站仪自带的光学对点器，且为了避免风流的影响，在对中时利用350g的锤球进行辅助作业；b)对中处理棱镜。如果在测量中使用的是普通棱镜，则工作人员必须做好对中工作准备，如果全站仪瞄准后，程序上并未确定视点，则必须保证全站仪的稳定性，不得出现任何旋转情况。
井下导线测量受环境的影响，与地面测量有很多的不同之处。主要特点是：1)施工环境差(如黑暗潮湿，通视条件不好，行人、矿车来往频繁干扰大)点位一般布设于坑道顶部，需进行点下对中，边长长短不一。提高测量精度很关键。2)坑道往往独头掘进，通视条件不好，随着坑道掘进，点位误差积累越来越大。3)施工面狭窄，坑道测量一般只能前后通视，控制测量形式单一，大多采用导线测量形式。4)井下巷道测量精度要求高，在井下平面控制测量及井下巷道贯通测量中，导线测量精度的高低将对确定新老巷道及采空区之间的关系、巷道的贯通等产生直接的影响，在矿山的安全生产及抢险救灾工作中也起着重要的作用。5)井下导线测量方法一般先布设低级导线指示坑道掘进，后布设高级导线进行校核。
2矿山井下全站仪导线测量误差分析
2.1全站仪的仪器误差
主要由于仪器各几何关系不正确和检校不完善所引起的。这主要包括：1)视准轴误差。这是由于视准轴不垂直于仪器横轴时产生的误差。造成盘左盘右两个位置上大小相等，符号相反。2)横轴误差。这是由于横轴不垂直于仪器竖轴的误差。造成盘左盘右两个位置上大小相等，符号相反。3)竖轴误差。这是由于仪器竖轴不铅垂所产生的误差。造成竖角越大，误差越大，而且还和观测方向与垂直轴倾斜方向所夹的角度有关。
2.2矿山井下测量中的对中误差
该类误差多受矿井下环境影响，其主要原因为工作人员在测量时，全站仪测量中心和井下电位并未放置在同一铅垂线上，从而导致仪器产生误差。同时该类误差会对观测的方向值产生影响，且这一影响具有明显规律，主要表现为如下两个方面：a)和距离成反比关系。即边长越长，对水平角的影响程度越低；b)就线量对中误差而言，与其成正比关系。
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2.3对镜站的瞄准误差
在全站仪使用过程中，用来瞄准的镜站的位置十分重要，但受井下环境影响，会出现镜站目标位置与实际位置相偏离的情况，从而造成一定程度的误差。同时该类误差会对观测的方向值产生影响，且这一影响具有明显规律，主要表现为如下两个方面：a)和边长成反比关系。即边长越长，对水平角的影响程度越低；b)就瞄准高度和目标倾斜角而言，与其成正比关系。
2.4测距误差
主要是从全站仪中心至反射镜反射点之间的测距引起的误差。测距误差包括固定误差（对中误差、仪器常数和测相误差）、比例误差（测尺频率误差、光速误差、大气折射误差）和周期误差。
2.5外界环境条件
如井下湿度、温度、矿尘量、照明度等的变化因素，也会给测角量距带来误差。但由于井下条件较为稳定，不像地面那样受季节、天气的变化影响，在短暂的测角时间内可以认为是基本稳定的，故不考虑。
3提高矿山井下全站仪导线测量精度的方法
3.1一测回中采用盘左盘右进行观测由上述分析可知全站仪视准轴误差、横轴误差对观测方向值的影响为盘左盘右两个位置上大小相等，符号相反。用盘左盘右观测同一目标时取其平均值可消除和削弱这两项误差带来的影响。观测过程中应严格保持照准部水准器气泡居中，可消除和削弱竖轴误差，同时亦可消除竖盘指标差的影响，从而提高井下全站仪导线的精度。
3.2井下导线测量时采用三架法
在矿山井下全站仪导线测量中，对中处理工作尤为重要，直接关系到整个测量过程的有效性和精准性，但受井内环境和具体操作影响，对中过程中极易出现误差，对观测方产生重要影响，并与对中误差呈现正比关系。基于此在具体测量过程中，工作人员应结合实际测量项目，创新测量方法从而缩小对中误差。通常情况下，在平面控制测量中工作人员多采取7"级导线测量方法，但这种方法不能有效避免对中误差的影响。因此可利用三架法替代上述方法。例如在生产矿井测量中，工作人员应准备1台全站仪、3副角架和2台棱镜。在具体测量时严格控制基座、棱镜和仪器，无论如何变换位置，都必须保证三者处于同一铅垂线。同时在每次变换仪器后，应保证仪器处于对中整平状态，一旦出现水准管偏离的情况，工作人员必须将其进行重新校对。此外，如果观测过程中出现误动角架的现象，则需对之前的测量结果进行检测，必要时重新测量。
3.3适当加大垂球重量，目标尽量瞄垂球线的根部。由上述分析知，全站仪在井下测量由于照准误差严重影响井下测量精度，这主要由于井下测量气流大，镜站在点下对中，垂球摆动幅度大。
3.4边长测量时，全站仪应注意设置为棱镜激光模式，在气象数据中输入井下气压和温度值，要经常检查常数改正是否与使用的反光镜匹配。还应十分注意镜面不得有水珠或灰尘玷污。井下坑道中有瓦斯时，应采用防爆型全站仪。无论是平巷边长测量还是斜巷三角高程测量，都进行往返测量，来提高井下全站仪导线测量的精度。
3.5为限制测角误差的传递，当井下全站仪导线前进一定距离后或短边巷道测量，使用陀螺全站仪加测短边陀螺方位角，提高井下全站仪导线测量精度。
3.6井下导线测量先布设低级导线指示坑道掘进，后布设高级导线对低等级导线进行检查校正。尽量沿坑道中线布设，边长尽量接近相等，导线布为双交叉或闭合形式，这样提高了点位横向精度，从而提高了井下全站仪导线测量的精度。
3.7进行矿山井下全站仪高精度导线测量时，导线边长加入化算到坑道高程面和投影到高斯投影面的改正。这样，减小归化与投影所产生的长度变形，从而提高了井下全站仪导线测量的精度。
结束语
矿山井下全站仪导线测量的精准度直接关系到矿山测量工作的质量，因此在具体工作开展中，施工人员应明确常见误差种类，并采取针对性较强的解决措施，一测时合理应用盘左盘右观察法，井下测量主要采取三脚架法，并适当增加锤球重量，以此提升具体测量工作的精准度。
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论文作者:房铖
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2018/12/28
标签：测量论文; 井下论文; 误差论文; 导线论文; 全站仪论文; 矿山论文; 坑道论文; 《防护工程》2018年第28期论文;