影响井下等级导线测量精度主要因素分析及测量方法探讨论文_李海龙

影响井下等级导线测量精度主要因素分析及测量方法探讨论文_李海龙

山东省烟台莱州市三山岛金矿 山东 莱州 261400

摘要:布设井下控制测量导线,一般根据成巷条件,沿矿井的主要巷道布设成闭合或附合导线。在布设导线时,不可避免要遇到弯道曲线段,而通过曲线段,只能布设短边导线,并且在通过短边时,会出现长、短边交替的情况。基于此,本文主要对影响井下等级导线测量精度主要因素分析及测量方法进行分析探讨。

关键词:井下等级导线测量精度;主要影响因素;测量方法

1井下测角误差

井下测角误差,按其来源主要分为:第一类是由于采用的仪器不完善而产生的仪器误差;第二类是由于瞄准和读数不精确所引起的测角方法误差,以及由于觇标和仪器的中心与测站中心没有在同一铅锤线上所产生的觇标和仪器的对中误差,及前后视边长变化产生调焦镜运行误差,即作业方法误差;第三类是由于外界条件的变化因素引起的误差。对于第一类、第三类误差,有关文献资料已有评述,在此重点分析作业方法误差。

1.1作业方法误差

1.1.1测角方法误差

理想状态下,按仪器的标称精度,用DJ2级仪器与DJ6级仪器以一测回观测一测线方向值的中误差分别为±2″和±6″,则一测回观测角度的中误差mi分别为±2.8″和±8.5″。

1.1.2调焦镜运行差

由于前后视边长变化,为了照准目标,望远镜调焦镜要沿视线方向前后移动。如果调焦镜在移动过程中,因某种原因不能成为一条沿光轴的直线,而变为一条曲线或斜线,则调焦镜的光心就将偏离视准轴。这时,视准轴就会被偏离的调焦透镜所曲折,按照这条被曲折了的光线去瞄准目标,肯定会偏离原来正确的位置,或者说,这样测出的方向肯定存在误差。如果调焦筒在移动过程中产生左右偏离,将带来水平方向的误差,如果上下偏离,就将带来竖直方向上的误差。根据在实际作业当中统计,这种误差是相当可观的,有时严重到能使观测人员无法得出应有精度的测量成果。直接表现为:作业时同一测回半测回互差或2C值互差出现异常波动。根据理论计算,当调焦镜在移动中只要存在0.01mm偏离,就会产生4.2″的方向误差,这个数字对精密测角仪器来讲是不可忽视的。在实际作业时,该项误差的大小无法直接检查,亦无法估计,使测角精度在此迅速下降。

为了减小该项误差,在规范当中对此进行了条件限定:《地质矿产勘查测量规范》(国标GB/T18341-2001)4.4.3.2条规定“观测开始前,应根据观测目标调整好望远镜焦距,在一测回内要保持不变”;《冶金矿山测量规范》亦对此做了严格的规定,在9.2.3条1中规定:导线点的设置应“相邻点通视良好,点间距宜大致相等”。

1.1.3对中误差

(1)觇标对中误差

觇标中心与测点标志中心不在同一铅锤线上所引起的测角误差,称为觇标对中误差,其大小为:

式中:ei:对中线量误差;ρ:常数206265;a:测线边长。

式(1)表明:觇标对中误差mei的大小与对中线量误差ei成正比,与测线边长a成反比,与角大小无关。

(2)仪器对中误差

由于仪器中心没有精确地安置在测站中心所引起的测角误差,称仪器对中误差,其值为:

式中eT:仪器对中线量误差;a、b:所测角两边边长;c:两觇标之间的长度。由式(2)可知:仪器对中误差meT与线量对中误差eT成正比,与所测角的两边边长a、b成反比;并与所测角大小有关,当所测角为180°时最大。

1.2误差分析

从误差影响大小、减少误差的可能性和手段方法为出发点,重点分析影响测量精度的觇标对中误差和仪器对中误差。

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1.2.1对中误差与总误差的比较

对中误差取e=±0.7mm,仪器误差和测角方法引起的测角中误差mi对DJ2级取±2.8″,计算在一次对中、一测回时不同边长条件下的对中误差me和测角中误差mβ:

a=20m,me=±12.5″,mβ=±12.8″a=30m,me=±8.3″,mβ=±8.8″

a=40m,me=±6.2″,mβ=±6.8″

a=50m,me=±5.0″,mβ=±5.7″

a=60m,me=±4.2″,mβ=±5.0″

2.2.2仪器对中误差与觇标对中误差对测角影响的大小比较

仪器的对中误差是影响总对中误差大小的关键,也是井下测角误差的主要来源。在作业时,要减少短边测量时对中误差,特别是仪器对中误差。为此,《冶金矿山测量规范》对此做了严格的规定。在9.3.1条井下导线水平角观测的技术要求中,10″级、20″级和40″级导线仪器对中误差分别为0.6mm、1.0mm和1.2mm;9.3.2条:“在导线的短边端点上测角时,仪器和短边方向上的觇标要精确对中,观测前要对垂球和仪器对点标记进行检查和校正。10″级导线遇有20m以下短边和20″级导线遇有15m以下短边时,必须采取精密对中措施,保证对中线量偏差在0.4mm以内”

2对现有测量减少误差办法的评述

2.1规范的要求

《冶金矿山测量规范》规定,对不同等级导线、采用不同的仪器作业时,针对边长变化采取增加测回数、增加对中次数来减少误差。由于一次对中完成后,对中的线量偏差是固定的,《规范》要求遇到短边时,对中线量偏差在0.4mm以内,在现场无法直接检查。有限的两次以上对中观测取平均值,不能确保观测误差减少,既有减小误差值的可能,也有增大误差值的可能,即所谓不能保证最好的结果出现,但可防止最坏的情况发生。

2.2测量方法

在传统的测量作业中,为了避免调焦运行差的影响,当遇到短边时,由长边向短边过渡,一般采取加测点的办法,使前后视距大致相等;由短边向长边过渡时,采取逐渐增加边长的办法。采取该法是为了避免在长短边上较大的调焦运行差的产生,但由于增加了测站数,反而使导线精度下降。在测量作业时,也从测量方法进行了改进尝试,如采用长短边导线法减少测站数,以提高导线测角精度;采用“三架法”,减少对中误差提高导线测角精度等。但大都因为增加外业工作量、内业计算量或增加劳动强度等而很少使用。

3对井下导线简易平差分析

在井下平面控制网布设时,一般要求布设为闭合导线或附和导线。由于测角误差的存在会产生角度闭合差,闭合差的大小反映了测角质量的高低。在不超过规定限差的前提下,可以通过平差来判定观测的精度和消除不符值。对于井下导线平差而言,由于测角和量边的权难于恰当地选定,而使平差结果失去严密性,因而多采用简易平差法。井下闭合或附和导线闭合差,是整个导线角度的正向偏差和负向偏差抵消后计算的。导线井下导线简易平差法在分配角度闭合差时,全部角闭合差平均分配给各角度测量值上,平均分配、强制改正后,满足了数据在表面上的吻合,而实际上使导线点之间方向产生扭曲,依照边长按比例分配闭合差对坐标增量进行改正,最终使导线点位发生无规律位移,平差反而歪曲了原始数据的可靠性。造成上述原因的根本,还是每个点上测角误差值大小不均衡产生的结果。

4结语

采用延伸三角形法能够有效消除短边对中误差,特别是仪器对中误差的影响,确保导线精度均匀。在实际作业时,采用延伸三角形法能灵活的控制前后视边长,进而消除调焦镜运行误差。其次,由于采用了仪器无对中作业,更容易操作,有效缩短作业时间。在现场可采用编程计算器进行现场计算,进行数据校核,防止粗差。

参考文献:

[1]陈栓柱.全站仪在井下导线测量中的应用及其精度分析[J].煤,2011(8):102-103.

[2]林奕发.全站仪在我矿井下Ⅰ级导线测量中的应用及其精度分析[J].城市地理,2015(10):166.

论文作者:李海龙

论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期

论文发表时间:2019/1/3

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