在地下礦山測量中,使用傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀、水 準儀進行測量,不但外業(yè)、內(nèi)業(yè)測量計算工 作量大,而且影響測量精度的因素很多,使用 全站儀不僅可減少部分因素的影響,提高測 , 量精度,而且可減輕測量人員的勞動強度,從 而提高工作效率。
在礦山測量中, 井下測量與地面測量可謂千差萬 別,無論從測量條件、勞動強度還是安全因素等都 比地面測量困難得多。由于井下受陰暗、潮濕、 溫差、炮煙、水汽、照明亮度等影響, 目標難找 影響測量。巷道狹小、滴水、噪聲、機車的往來、 井下爆破等都是影響測量精度的因素。在井下測 量中, 以往使用傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀、水準儀、掛羅盤 進行測量, 不但外業(yè)測量工作量大、作業(yè)時間長, 而且內(nèi)業(yè)整理、計算、檢查測量成果工作量也大, 并且外業(yè)影響測量因素較多,導(dǎo)致測量成果精度較 低。
全站型電子速測儀(簡稱全站儀) 是由電子測 角、電子測距、電子計算和數(shù)據(jù)存儲單元等 組成的三維坐標測量系統(tǒng)。由于該儀器能較 完善地實現(xiàn)測量與處理過程中的電子化和一 體化, 將其應(yīng)用到地下礦山測量,不但可以減輕 測量人員的勞動強度,提高工作效率,而且減少 了許多中間環(huán)節(jié),直接減少了許多因素的影響, 可提高測量精度,真正體現(xiàn)科技給測量帶來的 發(fā)展機遇。
儀器的選型及參數(shù)的設(shè)置 儀器的選型及參數(shù)的設(shè)置 地下礦山使用的全站儀,在儀器的選型上,首先必 須考慮井下的特點,要選擇防水等級為IXP4 級以 上的全站儀, 即防濺型全站儀(即儀器能受任意方 向的水濺而不受影響) 。這種儀器具有較強的密 封性能,有較好的防水和防塵效果。 全站儀內(nèi)部的參數(shù)可根據(jù)井下溫度、氣壓等按公 式或圖表進行設(shè)置。但棱鏡常數(shù)及儀器常數(shù)則應(yīng) 根據(jù)使用的棱鏡設(shè)置或測定。儀器在首次使用和 使用一段時間(一般指一年)后, 必須對其各項指標 進行檢校。由于儀器精密性較高,一般須送往專業(yè) 測繪部門進行檢驗。
目前全站儀只設(shè)置有點上光學(xué)對點器, 而未設(shè) 置點下光學(xué)對點器。因此, 在井下測量時須借 助垂球進行對中。為減小井下風(fēng)流使垂球擺 動而產(chǎn)生對中誤差, 在對中時一般用350g 的 活尖垂球進行, 否則必須用遮擋物(如雨傘等) 擋去風(fēng)流的影響, 或關(guān)掉風(fēng)機。
一般全站儀在望遠鏡筒上設(shè)置了一小點做點 下對中用, 而有些全站儀(如托普康全站儀) 又 在手柄電池上設(shè)置了點下對點, 因怕手柄電池 的緊固螺絲有松動現(xiàn)象,對點不在同一豎直軸 上而產(chǎn)生誤差,在進行較高級測量時, 必須用望 遠鏡筒上的點對中。即先打開電源把垂直角 對好水平90°后, 關(guān)閉電源,取下手柄電池再對 中。精確對中后再小心安上手柄電池,即可重 新開機測量。
全站儀棱鏡在井下使用時必須先做好一些準 備工作, 否則棱鏡對中無法進行。一般的全站 儀棱鏡上沒有點下對點裝置。我們根據(jù)自己 的實際情況,制作了一個“棱鏡對點器”供大 家參考。其俯視圖為⊙, 側(cè)視圖為, 直徑按棱 鏡軸套內(nèi)徑為24mm(本例為TOPCONGTS — 311S 基座式點上對中棱鏡) ,高度以方便取出 為好,一般不小于3cm為宜。做好后把它放在 棱鏡套孔中仔細對中后,輕手取下,再把棱鏡小 心放上對準全站儀,即可進行測量。
對中誤差是引起測量誤差的一個重要因素, 測 量人員在設(shè)置測站時應(yīng)仔細對中。按理論計 算, 當儀器離測量點高度為1. 5m、而對點誤 差為0. 5mm時, 則引起儀器豎軸傾斜誤差為 1′09″, 而這一誤差對10m以外的目標將產(chǎn)生約 10″的水平角誤差?？梢妼χ幸蛩貙y量產(chǎn)生 誤差的影響。
測量前輸入全站儀內(nèi)部的所有數(shù)字,如儀器高、 鏡站高、測站點坐標、測站點高程, 以及后視 點方位等都必須反復(fù)核對,確定無誤后,才能進 行下一步測量工作,否則,所測結(jié)果無法使用。 特別要注意在輸入完坐標數(shù)據(jù)后即時瞄準后 視點, 或輸完后視坐標數(shù)據(jù)及時提取方位角, 否則所測的結(jié)果將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)或平移。
利用全站儀在井下進行一般測量時, 為了加快 測量速度, 可直接設(shè)置后視方位、測站坐標及 高程,并設(shè)置好儀器高及鏡站高,直接讀取、記 錄所測點的坐標及高程。從而及時了解掘進 進度, 指導(dǎo)井下工程按設(shè)計進行施工,保證安全 作業(yè)。為便于檢查,須同時記錄所測點的方位 (HR) 、平距(HD) 、高差(VD) 、垂直角(δ) 、 斜距(SD) 。井下定中線、腰線時,由于全站儀 可直接調(diào)出方位和讀出距離, 省去了很多輔助 工作,能方便、準確地現(xiàn)場標定中、腰線。
井下測量時,由于受巷道狹小的影響,一般照 準方向不多, 全站儀自帶的一些固化程序不是 都可以用得上(如對邊測量、后方交會法、面 積測量等) , 必須根據(jù)井下的特點來靈活應(yīng)用 這些固化程序。
角度測量是井下測量中的重要工作, 也是關(guān)鍵 的工作, 角度測量精度的高低直接影響到方位 角的大小, 從而影響最弱點和最弱邊的誤差。 利用全站儀內(nèi)置的重復(fù)角度測量模式測量, 既 能消除正倒鏡的2C 差, 又能及時反映測量誤 差, 避免了來回轉(zhuǎn)換正倒鏡。井下角度測量照 準方向一般以垂球線為最佳。為了得到最好 的背景效果, 可在垂球線后面用照明工具透過 透明紙進行照明, 并把部分反光的照明燈關(guān)閉, 以便更好地尋找測量目標。
傳統(tǒng)的井下導(dǎo)線測量邊長是兩人用15kg 力水平 同時拉鋼尺,兩人讀取數(shù)字,往往因兩人力量把握 不均, 難以讀數(shù), 此外還有因聽錯、讀錯或算錯而 導(dǎo)致限差不合要求, 從而常常進行反復(fù)多次測量 才符合要求, 特別在斜井(20～30°) 上測量邊長, 難度系數(shù)更大。由于受鋼尺長度的影響, 限定了 導(dǎo)線邊長不能超過50m, 當測量高級導(dǎo)線超過 50m, 除必須設(shè)中間定轉(zhuǎn)點外, 還必須考慮鋼尺的 高差改正和垂曲改正, 給測量工作帶來很多困難。 全站儀的測電子測距克服了鋼尺測量的諸多缺點,
邊長遠遠超過50m,不但減少了測站, 而且提 高了測量精度。值得注意的是棱鏡整平對中 后必須通過小觀察孔對準全站儀測站方向。 由于井下受潮濕、溫度、能見度、照明亮度 等影響,加上垂球線細度問題以及照準方向背 景不好,兩測量導(dǎo)線點的邊長設(shè)置, 在直線巷道 中以不大于300m為宜。
坐標測量是直接對準棱鏡, 儀器自動計算出并 顯示未知點的坐標,在設(shè)置好測站點的坐標、 后視方位(或后視點坐標) 后, 即可進行測量。 關(guān)機后可恢復(fù)測點坐標的模式, 給測量工作帶 來了檢查方便。在進行測量放樣中, 通過坐標 測量可對放樣點立即進行檢查,發(fā)現(xiàn)問題可立 即糾正。
在井下指導(dǎo)工程掘進, 尤其是巷道進行相向貫 通,定向測量顯得尤為重要,在巷道的中線、腰 線、規(guī)格三要素中,中線、腰線的標定工作對 貫通起關(guān)鍵性的作用。全站儀屏幕上直接顯 示的角度, 減少了傳統(tǒng)經(jīng)緯儀讀數(shù)的出錯概率, 為標定方向減少了許多中間環(huán)節(jié),提高了定向 測量的準確性。
井下工程測量管理過程中, 放樣測量工作相對 較少,但在一些重點開拓工程的設(shè)備基礎(chǔ)安裝 時,各種軸線的放樣標定工作, 同樣對測量提出 了較高要求。通過全站儀的各種放樣固化程 序, 先設(shè)置好各種參數(shù), 一般很容易達到要求。 在實施放樣的過程中,儀器還能人性化地告知 棱鏡應(yīng)該往左往右,還是往前往后,并測量出誤 差結(jié)果。
井下高程測量一般利用水準儀進行, 全站儀通 過輸入測站高程,量取儀器高和鏡站高,直接顯 示測量未知點的高程,雖然測量的是三角高程, 但對指導(dǎo)一般的工程施工,同樣可達到快而準 的效果,并且可以與水準高程互相檢核。