曾志敏

（大同煤礦集團(tuán)華盛虎峰煤業(yè)有限公司， 山西 河津 043302）

引言

在測(cè)量傳統(tǒng)方法中，普遍習(xí)慣性選擇運(yùn)用水準(zhǔn)測(cè)量法，相關(guān)工作人員選擇水準(zhǔn)測(cè)量法的原因在于其精度高于三角高程測(cè)量的精度。因?yàn)橄嚓P(guān)規(guī)定準(zhǔn)則明確指出，水準(zhǔn)測(cè)量法應(yīng)當(dāng)在平巷中使用，而在其他特殊環(huán)境因素的影響下，可以適當(dāng)選取三角高程測(cè)量或水準(zhǔn)測(cè)量法。由于礦山中大多數(shù)地形為水平巷道，大多數(shù)測(cè)量都選擇使用水準(zhǔn)測(cè)量法，但其施工時(shí)間較長(zhǎng)，嚴(yán)重影響了測(cè)量的效率。

1 高程測(cè)量方法及特點(diǎn)

在井下開(kāi)展高程測(cè)量能夠有效測(cè)定出各種巷道、車(chē)場(chǎng)、銅室、礦體等在豎直方向上的位置和相互關(guān)系，便于提供各種采掘工程所需的數(shù)據(jù)。在礦山、礦井測(cè)量中，傳統(tǒng)方式通常采用水準(zhǔn)測(cè)量和三角高程測(cè)量?jī)煞N方法，而在工作中受到實(shí)際因素的影響很難正確選擇出有效測(cè)量方法，若方法不準(zhǔn)確容易引起測(cè)量精度不精確，無(wú)法達(dá)到生產(chǎn)的需求和工業(yè)施工上的標(biāo)準(zhǔn)。

三角高程測(cè)量和水準(zhǔn)測(cè)量為礦井下經(jīng)常使用的兩種測(cè)量方法。由于在大多數(shù)情況下，三角高程測(cè)量的精度低于水準(zhǔn)測(cè)量的精度，在主要巷道中規(guī)定使用水準(zhǔn)測(cè)量方法。三角高程測(cè)量具有靈活性和便捷性，能夠與導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量同時(shí)進(jìn)行，節(jié)約大量的時(shí)間，并且不會(huì)受到地形條件的限制。但是三角高程測(cè)量也存在著一些缺點(diǎn)。例如，在測(cè)量時(shí)需要量取儀器高和棱鏡高，測(cè)量精度相對(duì)較低等。但新的三角高程測(cè)量法，經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用后取得了全面、準(zhǔn)確的結(jié)果[1]。

2 等高四架法

2.1 等高四架法操作方法

等高四架法與普通的三架法觀(guān)測(cè)的操作方法相類(lèi)似，都是同時(shí)使用具有相同基座的四個(gè)架腿，不需要移動(dòng)架腿和基座，僅需要將棱鏡和儀器在不同基座之間相互轉(zhuǎn)移，在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的測(cè)量中安排少數(shù)工作人員即可，節(jié)省了工作人員對(duì)點(diǎn)各個(gè)視點(diǎn)工作的時(shí)間，有效提高了工作效率。具體操作如圖1所示。

圖1 等高四架法操作示意圖

1）首先將儀器安置在B點(diǎn)上方，將棱鏡分別設(shè)置在A、C兩點(diǎn)上，將A、B、C三點(diǎn)進(jìn)行對(duì)中整理，之后進(jìn)行觀(guān)測(cè)，同時(shí)對(duì)點(diǎn)工作人員需要將基座和第四個(gè)腳架與D點(diǎn)對(duì)中整平。

2）在上述觀(guān)測(cè)結(jié)束后，應(yīng)當(dāng)將B點(diǎn)的基座取出并安全、迅速地轉(zhuǎn)移到C點(diǎn)位置，安放在C點(diǎn)基座上，后視人員需要將棱鏡從A點(diǎn)轉(zhuǎn)移至B點(diǎn)的基座上，負(fù)責(zé)前視工作的人員應(yīng)當(dāng)將棱鏡從C點(diǎn)轉(zhuǎn)移到D點(diǎn)基座上面，經(jīng)過(guò)精確平整B、C、D三點(diǎn)之后，可以進(jìn)行第二站的相關(guān)操作。

3）負(fù)責(zé)傳遞工作的相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)及時(shí)將A點(diǎn)測(cè)量出的詳細(xì)數(shù)據(jù)匯報(bào)給對(duì)點(diǎn)相關(guān)的工作人員，便于位于E點(diǎn)調(diào)整工作的實(shí)施。通過(guò)反復(fù)循環(huán)，直至指導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量工作完畢。

2.2 等高四架法的優(yōu)勢(shì)

1）測(cè)量速度更快，所需操作時(shí)間較短。在觀(guān)測(cè)前能夠?qū)习仓玫膬x器直接觀(guān)測(cè)，無(wú)需等待對(duì)中整平，能夠有效縮短測(cè)量所需的時(shí)間。

2）不需要頻繁量取儀器高度，避免在傳遞過(guò)程中造成誤差。在測(cè)量過(guò)程中，不需要測(cè)量?jī)x器高度，使用高程的傳遞不會(huì)受到測(cè)點(diǎn)站儀器高度測(cè)量誤差的影響。

3）使用帶基座的單棱鏡作為前后視棱鏡。能夠在觀(guān)測(cè)數(shù)值角度時(shí)得到更高的精度，同時(shí)能夠有效提升三角高程測(cè)量的精度。避免傳統(tǒng)使用導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量受到風(fēng)力作用，產(chǎn)生誤差，影響測(cè)量結(jié)果精度。

4）不會(huì)受到外界因素的影響。所有的測(cè)量?jī)x器都處于同一基座上，各個(gè)儀器的高度處于同一水平線(xiàn)上，不需要再對(duì)儀器高度、測(cè)前視高進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)還能避免測(cè)量中的失誤造成結(jié)果不精確，極大提升了測(cè)定的高程精度[2]。

3 全站儀對(duì)向觀(guān)測(cè)

測(cè)定高差時(shí)需要針對(duì)往返兩次觀(guān)測(cè)高差hAB的平均值作為最終結(jié)果。其公式為：

式中：S往、S返分別為往返觀(guān)測(cè)的斜距；α往、α返分別為往返觀(guān)測(cè)的豎直角；i往、i返分別為往返觀(guān)測(cè)時(shí)的儀器高；l往、l返分別為往返觀(guān)測(cè)時(shí)的棱鏡高；R為地球半徑，取6 371 km；K往、K返分別為往返觀(guān)測(cè)時(shí)的大氣折光系數(shù)，K往、K返一般不相等，此處取相等；S往cosα往和S返cosα返同為兩點(diǎn)間的平距，可認(rèn)為近似相等，所以有：

所以全站儀對(duì)向觀(guān)測(cè)三角高程高差的計(jì)算公式：

假設(shè) L往=i往-l往，L返=i返-l返，從而 L 可視為一個(gè)新的獨(dú)立值。根據(jù)誤差傳播定律，可知：

式中：ma往=ma返，ma往=ma返=ma，S往=S返=S，mL往=mL返=mL，α往=α返=α，ρ=206 265。

井下氣溫及大氣壓強(qiáng)等氣象條件相對(duì)穩(wěn)定，由上面公式可知采用對(duì)象觀(guān)測(cè)進(jìn)行三角觀(guān)測(cè)高程測(cè)量可以抵消地球曲率及大氣折光的影響，從而提升三角高程的精度，與單向觀(guān)測(cè)相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)，測(cè)量數(shù)據(jù)更精確[3-4]。

4 結(jié)語(yǔ)

與傳統(tǒng)水準(zhǔn)測(cè)量相比，三角高程測(cè)量的設(shè)站次數(shù)明顯減少，并且不受到外界自然因素及其他因素的干擾限制，在布置整體測(cè)量及其設(shè)備布置當(dāng)中速度明顯提高。通過(guò)將合理的設(shè)架方法與三角高程測(cè)量進(jìn)行有效配合使用，能夠使其比傳統(tǒng)三角高程測(cè)量擁有著更為精準(zhǔn)的測(cè)量結(jié)果，并能有效減少測(cè)量當(dāng)中容易發(fā)生的錯(cuò)誤。通過(guò)在井下大型貫通測(cè)量的應(yīng)用分析，相關(guān)工作人員將等高四架法與對(duì)向觀(guān)測(cè)相結(jié)合運(yùn)用，不僅完全達(dá)到了相關(guān)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的要求，且徹底打破傳統(tǒng)測(cè)量思維方式及實(shí)際操作的限制，使測(cè)量操作更為靈活性、準(zhǔn)確性，從而有效縮短了相關(guān)工作人員測(cè)量時(shí)所需要的時(shí)間，提升了工作效率。