郭慶坤 徐泮林

（山東科技大學(xué)，山東 青島266500）

1 前言

在礦山測量中，井下導(dǎo)線測量是保證巷道掘進(jìn)和貫通的重要工作，導(dǎo)線測量精度的提高可以為掘進(jìn)和貫通提供保證，使礦山生產(chǎn)順利進(jìn)行。由于全站儀的普遍使用，井下導(dǎo)線的測量精度比之前提高了許多，但仍然有可提高的空間。

2 提高井下導(dǎo)線測量精度的方法

2.1 儀器檢校與控制測量

測量中所使用的全站儀和棱鏡，必須經(jīng)過質(zhì)檢單位的嚴(yán)格檢校，具有合乎要求的加長數(shù)和乘常數(shù)，確定儀器精度能滿足礦山測量的要求，所測量的數(shù)據(jù)具有可靠性和實用性。聯(lián)系測量中所使用的長鋼尺，必須要經(jīng)過比長改正、溫度改正、自重改正的檢驗，確保立井聯(lián)系測量導(dǎo)入高程時的高程數(shù)據(jù)精度。

在當(dāng)前的礦山測量中，一般是進(jìn)行GPS靜態(tài)測量，來布設(shè)覆蓋整個礦區(qū)的控制網(wǎng)，這需要網(wǎng)型布設(shè)合理，作業(yè)時嚴(yán)格對中儀器，做好必要的記錄，嚴(yán)格按照GPS礦山測量規(guī)程進(jìn)行實地測量。比如利用E級GPS網(wǎng)進(jìn)行近井點的布設(shè)時，每個時段的測量時間不低于45分鐘；在近井點導(dǎo)入高程時，必須進(jìn)行往返或者閉合測量，嚴(yán)格按照水準(zhǔn)測量的要求進(jìn)行實地測量和計算，確保起算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，為井下導(dǎo)線測量的精度提供保證。

2.2 聯(lián)系測量

立井下布設(shè)導(dǎo)線，首先需要進(jìn)行聯(lián)系測量和定向。在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，初定向常用的方法是導(dǎo)兩根鋼絲，用兩根鋼絲的方向標(biāo)定馬頭門的方向。精確定向時需要同時把坐標(biāo)和高程傳遞到井下，常用方法是沿立井導(dǎo)下一根鋼絲，井上下同時進(jìn)行測量。鋼絲沿立井豎直導(dǎo)下，盡量減小鋼絲的擺動，可以在鋼絲的承受范圍之內(nèi)懸掛重一些的錘球，同時把錘球放在裝有水的桶內(nèi)，確定錘球不接觸桶壁，待錘球穩(wěn)定后，井上沿鋼絲下放一個鐵絲環(huán)當(dāng)做信號環(huán)，確保鋼絲在立井中沒有碰觸沒有彎曲，看到信號環(huán)后井上下同時進(jìn)行測量，觀測時需多次測量，在多個測回間取平均值。高程的傳遞是延立井導(dǎo)下長鋼尺，懸掛鋼尺標(biāo)稱的錘球，井上下同時使用水準(zhǔn)儀觀測鋼尺，記錄多組數(shù)據(jù)，互差在限差范圍內(nèi)即可。定向常用的儀器有陀螺經(jīng)緯儀和陀螺全站儀，在陀螺定向時可對向觀測后取平均值，以提高陀螺邊的方位精度。

2.3 儀器對中

井下的工作環(huán)境和光照條件給測量工作帶來了諸多不便，在井下測量中，如果導(dǎo)線點是底板點，要確保光學(xué)對中準(zhǔn)確；如果是頂板點，要首先檢查導(dǎo)線點垂下的線繩是否有遮擋致使線繩彎曲，即確定線繩是自然垂下的，懸掛錘球后盡量使錘球穩(wěn)定，然后再進(jìn)行儀器對中。在風(fēng)比較大的巷道中，需要制定擋風(fēng)措施［1］，可用帆布從巷道的來風(fēng)方向擋住錘球，使錘球相對穩(wěn)定后對中。另外，在測量換站行進(jìn)時，要對導(dǎo)線點進(jìn)行噴漆標(biāo)記，確保前后視和儀器站所使用的點位是相同的導(dǎo)線點［2］，避免因使用的點位不同導(dǎo)致導(dǎo)線測量錯誤。

2.4 測量方案方法

井下長距離導(dǎo)線測量，需要進(jìn)行往返或閉合測量，因為隨著導(dǎo)線距離的延長，測站數(shù)增加，測量誤差會不斷積累。進(jìn)行往返或者閉合測量，可以合理的進(jìn)行誤差分配，提高導(dǎo)線精度。為了提高測量速度、減少工作強(qiáng)度，可以采用兩架法進(jìn)行施測，即只有儀器站和前視站架設(shè)三腳架，后視照準(zhǔn)線繩（懸掛錘球），若人員配備充足，則可以再增加一個三腳架，始終確保有一組人員進(jìn)行前視的架設(shè)［3］，提高測量效率。在實際觀測中，要隨時注意儀器所測量顯示的距離是平距還是斜距，并且要在測量前檢查棱鏡常數(shù)是否與所使用的棱鏡相對應(yīng)，減小因儀器常數(shù)不對應(yīng)而帶來的測量誤差；盡量照準(zhǔn)前后視棱鏡中心或線繩，減小照準(zhǔn)誤差；使用圓角測量法，即照準(zhǔn)前后視進(jìn)行“后-前-前-后”的測量完畢后，原來的前視變作后視，原來的后視變作前視，再次進(jìn)行“后-前-前-后”的測量，把第二測回的角度轉(zhuǎn)換成左角后與第一測回的左角取平均值，以平均值作為最終結(jié)果，減小由于儀器本身原因而帶來的測角誤差，提高測角精度。

2.5 三角高程測量

在井下高程的傳遞中，由于井下環(huán)境條件限制，尤其是存在上山下山的巷道，水準(zhǔn)測量很難進(jìn)行，但全站儀在井下測量的應(yīng)用很好的解決了這個問題，使三角高程代替了水準(zhǔn)測量。由三角高程的計算公式［4］：

可知井下兩個相鄰的導(dǎo)線點之間，其高差與斜距、豎直角、儀器高及棱鏡高相關(guān)。為了保證三角高程傳遞的精度，實際測量時要照準(zhǔn)棱鏡，進(jìn)行光電測距時要對向觀測，使斜距測量精度更高；要正倒鏡對棱鏡進(jìn)行豎直角測量，并在圓角法測量水平角時，同時對棱鏡進(jìn)行豎直角測量，多次測量的豎直角取平均值作為最終結(jié)果，減小儀器本身帶來的測角誤差，使豎直角測量精度更高；量取儀器高時，若是頂板點，要保證鋼尺豎直到達(dá)頂板點底部，量取兩次，提高量取儀器高的精度。使得井下導(dǎo)線測量過程中三角高程的傳遞精度更高。

2.6 加測陀螺邊

井下長距離導(dǎo)線以及前進(jìn)方向變化較多的巷道，尤其是涉及貫通的深長巷道，都必須加測陀螺邊。隨著導(dǎo)線距離的延長，測量誤差累積增大并且沿導(dǎo)線傳遞，使導(dǎo)線邊方位角發(fā)生改變，嚴(yán)重降低導(dǎo)線的測量精度，可能會改變掘進(jìn)方向，甚至?xí)绊懴锏镭炌ā＜訙y陀螺邊后，陀螺邊的方位角作為已知方位角進(jìn)行平差計算，在數(shù)據(jù)處理時，陀螺邊方位角能夠?qū)鄯e并沿導(dǎo)線傳遞的方位角誤差進(jìn)行改正，以提高導(dǎo)線測量精度。在井下導(dǎo)線控制測量時，加測最弱邊的陀螺方位角可大大提高測量精度，對于加測的最佳陀螺方位邊位置可參照表1［5］.

表1 選擇加測陀螺方位角的最優(yōu)位置

2.7 記錄

為避免影響井下生產(chǎn)，在井下巷道中要提高測量效率，記錄者在記錄數(shù)據(jù)時要快而準(zhǔn)，數(shù)據(jù)記錄過程中，對相關(guān)的水平角、垂直角、斜距、平距等數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄［6］。觀測者報出觀測數(shù)據(jù)后，記錄者要快速大聲的進(jìn)行回讀，確認(rèn)無誤后記錄，以免出現(xiàn)讀取數(shù)據(jù)與記錄數(shù)據(jù)的偏差。在記錄數(shù)據(jù)的間隙，記錄者還要檢查正倒鏡互差、測回間互差、2C值、左右角互差等一系列指標(biāo)是否滿足測量限差要求，確認(rèn)各項指標(biāo)都不超限后再遷站。另外，要配備溫度氣壓計，每個測站都記錄該站的溫度氣壓，在數(shù)據(jù)處理時對測量距離進(jìn)行溫度氣壓改正，因為溫度氣壓對光電測距的影響很大，在井下陰暗潮濕的環(huán)境中尤為明顯，溫度氣壓改正則可以使測距更準(zhǔn)確，提高測距的精度。

2.8 數(shù)據(jù)處理

內(nèi)業(yè)計算過程要細(xì)心。計算之前需要把原始記錄本檢查一遍，主要檢查各項指標(biāo)是否都合格，是否有計算錯誤，并且檢查者和井下記錄者不能是同一人，這樣才更能檢查出錯誤。計算時使用的距離必須是溫度氣壓改正之后的距離。平差時把陀螺邊方位角作為已知方位角，在此基礎(chǔ)上分配方位角閉合差。數(shù)據(jù)計算需要兩個或以上人員分別進(jìn)行獨立計算，各自計算完畢后再對比結(jié)果，起到相互檢核對算的作用，提高導(dǎo)線計算質(zhì)量，確保導(dǎo)線精度。

3 工程實例

新疆伊犁某煤礦位于伊犁哈薩克自治州，礦區(qū)分為南工業(yè)廣場和北工業(yè)廣場，南工廣為斜井，北工廣為立井，南北工廣地下貫通距離5.75km。2013年8月對南工廣斜井的南翼大巷進(jìn)行了導(dǎo)線測量，以南工廣斜井井口的已知邊頂1—地2作為起始邊，導(dǎo)線沿巷道測量至迎頭的“新J7”，導(dǎo)線單程長度為4.6km，進(jìn)行了往返測量。導(dǎo)線計算采用Excel表格計算。測量精度分析見表2。

表2 伊犁某煤礦南翼大巷導(dǎo)線往返測精度分析表

由上表分析可知，本次測量成果完全符合《煤礦測量規(guī)程》的各項限差要求，精度較高，數(shù)據(jù)經(jīng)平差處理之后已交礦方并通過礦方驗收。

4 結(jié)束語

井下導(dǎo)線測量是具有嚴(yán)格精度要求的工作，需要測量人員細(xì)心謹(jǐn)慎的作業(yè)和數(shù)據(jù)處理，每個方法和細(xì)節(jié)的注意都能不同程度的消除或減小一些誤差，提高井下導(dǎo)線測量的精度，筆者根據(jù)實際的井下測量經(jīng)驗總結(jié)出了上述一系列可以提高井下導(dǎo)線測量精度的方法和細(xì)節(jié)，也在實際工作中驗證了上述方法和細(xì)節(jié)的科學(xué)性和可行性，所測量的井下導(dǎo)線都嚴(yán)格合乎礦山測量的相關(guān)規(guī)程，希望能為廣大的礦山測量從業(yè)者提供參考價值和借鑒意義。