激光免棱镜全站仪在矿井测量中的应用
[摘 要]随着开采技术的不断进步，矿山的建设得到了迅速的发展，目前矿山的生产任务量呈不断增大的趋势，对井下的成产测量工作提出了比较高的要求，要求测量人员在测量过程中，既要确保精确度，又要快速准确地完成测量任务，尽可能避免因测量工作耽误成产进度的情况发生。为了满足矿山生产的需要，测量人员在井下进行生产测量时，应该合理使用全站仪。
[关键词]全站仪 矿山测量 应用方法
中图分类号：TU857 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）19-0030-01
1.引言
矿山测量工作是指导煤矿生产、建设的一项重要工作，它与采矿、地质工作密切配合，构成煤矿一套完整、严密的生产技术体系，水准仪与经纬仪测量往往会出现测量时间过长、工作任务繁重、测量精度不准等一系列问题，所以建议矿山使用全站仪进行测量工作，本文简要分析全站仪在矿山生产测量中的功能特点，测量方法，进而分析全站仪测量的优势。
2.全站仪测量的功能特点
全站仪是一种将光、电、机结合在一起的高技术型测量仪，它将距离、垂直角、水平角、高差等测量功能进行综合利用，在矿山测量时主要表现为如下几个方面的功能特点：①测量追踪。对测距与测角进行实时追踪；②动态测量：在测量角度与测量距离方面达到同步连续测量；③坐标式测量。找到已知点，然后以此为基础架设全站仪，按照测点及定向点位置，对于任意目标进行观测，从而得到目标点坐标值；④悬高式测量。可以把反射镜放到悬物垂点之下，先观测棱镜，再将望远镜抬高对悬物进行找准，从而得到地面与悬物之间的垂直距离；⑤对边式测量。能够很快求得棱镜点与测站点间的水平距离及高差；⑥按距离放样。把设计预期距离同实际距离的差值进行比较，然后将该距离放至实地；⑦以坐标放样：按照已经明确的仪器坐标点及后视坐标点，就能实施三维坐标的放样工作，如果矿山生产需要，也可以采取坐標变换的方法稍加修正；⑧高程法测量。可以应用全站仪的特有功能得到未知位置高程；⑨参数设置。可以事先进行参数设置，如气压、温度与棱镜常数等。
3.全站仪测量基本方法
近年来测绘设备的发展比较迅速，新型的测绘仪器得到了广泛的运用，矿山生产过程中的测量工作任务量较大，是测绘行业中比较重要的一个分支，在矿山的生产测量工作中也在不断探索新型测量仪器的应用。使用全站仪完成矿山生产工作中的测量，能够提高测量的速度和精确度，利用全站仪在矿山中进行测量的方法有以下几个步骤：
3.1 测量之前全站仪的准备工作
矿山生产过程中进行的生产测量任务一般在井下完成，在安装仪器之前需要对给仪器自动调整的时间，也可以根据测量时的井下的温度T和气压P，按照公式进行改正，式中的D为仪器所显示的距离，P为井下的实际气压（100Pa），T为井下测距时的实际温度（℃）。在设置棱镜常数时，根据使用的全站仪的不同，以及所使用的棱镜的不同，在设置时需要考虑加常数的影响。
在安装仪器的过程中，需要对安装地附近的巷道环境进行考察，避免高处对仪器以及测量人员造成伤害。井下进行的导线测量一般都位于巷道的顶板上，在测量时全站仪的对中方式为点上对中。在对中时，应该以光学对中器提高点上对中的精度，也可以借助垂球的帮助进行对中，一般用350g的活尖垂球进行，使用时要注意风流对垂球垂度的影响；全站仪的对中之后需要对棱镜进行对中，配套的棱镜一般没有上对中点，使用全反射棱镜进行对中则十分方便。
一旦全站仪对中过程中存在误差，对整个测量结果的准确性将造成巨大的影响，理论上来说，当对点过程中出现0.5mm的误差，在测量高度为1.5m的点时，全站仪的纵轴倾斜将存在1′09″的误差，而这样的误差对10m意外的目标将产生10″的水平误差，由此课件对点过程对测量结果的巨大影响。
3.2 一般数据测量的方法
矿山生产测量过程中利用全站仪可以进行一般的测量，测量人员为了提升测量效率，一般会提前计算好方位角以及距离等数据，在设置好合适的后视方位、测站坐标及高程之后，考虑仪器的高度以及镜站的高度，然后就可以直接读取所测点的坐标及高程，这样的测量方法可以帮助井下的作业人员及时了解开掘进度，能够对矿井的施工工作进行有效的指导，以保证施工过程的安全进行。为了方便后续的施工检查，在进行测量时要记录好所测点具体信息。
3.3 根据内置程序进行测量的技术要点
全站仪的内部有较多的内置程序，根据这些内置的程序可以完成比较复杂的测量任务，如角度、距离、以及点坐标的测量，在矿井中进行程序测量的时候，受到巷道内环境的影响，照准的方向较为局限，全站仪中的对边测量以及面积测量基本无法实现，在矿山的生产过程中利用全站仪进行程序测量时，需要灵活运用其内置程序，以下对应用较多的角度以及坐标测量方法进行简单介绍。
角度测量是矿山生产测量中的重要部分，测量中的精确度将直接影响到方位角的大小，从而增大最弱点以及最弱边测量中的误差，在测量的大小时，以水平制动按钮和微动螺旋聚焦精确对照后视点，在测量模式下将后视点的方向设置为0，HAR处显示为0°0′0″，然后精确照准前视点，此时所显示的角度即为该两点之间的夹角。角度的计算原理是依据两点之间的坐标以及距离，设，则A、B之间的距离，当y2-y1>0，x2-x1>0时：，当y2-y1<0，x2-x1>0时：当x2-x1<0时：，这些计算过程由全站仪的内置程序完成。
4.全站仪在矿山生产测量中运用的优势
4.1 提高井下测量的精确度
井下测量的误差有仪器误差、对中误差以及测量误差三种，仪器误差和测量误差可以通过选择合适的测试方法，降低到可以忽略的程度，因此测量过程中的主要误差是对中误差，在应用全站仪进行井下测量的过程中，可以使测点之间的间距延长到100-400米，减少了测站的数目就很大程度上降低了积累误差，从而提高了测量的精确度。
在矿山生产施工过程中，经常发生需要运用高程测量法的情况。旧式的高程测量法有三角测量、水准测量等。这两种办法各具特色，但是均存在一定弊端，水准测量能够直接得到高程，测量的精准度也很高，但是因为受到矿山的特殊地形地貌所限，作业工作量很大，测量速度不够快。三角测量法不必受到地形地貌限制，测绘速度较快，但是测量精度不高，而且要量取仪器自身标高，更容易出现误差。全站仪与跟踪杆相互配合的高程测量法愈加普及，有效克服了三角测量法的不足。这种新方法有水准置站法的任意性优势，也防止了三角测量法的误差过大弊端，施测速度快、测量结果精度高。
4.2 减轻了井下测量人员的工作量
传统的测量方法一个测量小组至少需要五个人左右，测量时需要反复调整仪器的精确度，利用全站仪进行测量时，只需三人即可完成测量任务，利用四架法进行强制对中之后，搬迁测量站之后只需再进行一次对中，通过全站仪自带的储存装置，对测量数据进行电子存档，既减少了数据计算和整理过程中可能存在的误差，也使测量人员的工作量大大减少，有效提高了矿山内各巷道平行作业的能力。
结语
在矿山生产的测量工作当中，全站仪可以把导线误差减小至最降低，提高了测量的工作效率，减少了井下施测工作量和工作时间，也降低了劳动强度。与此同时，全站仪自身所具备的电子测角技术也会极大地降低技术人员的读数操作误差。总之全站仪对于矿山的测量工作，具有技术上的领先优势，如果能够善加利用，定能发挥出极大作用，创造出更大的价值。
作者简介
王先玉，（1988.2），男，助理工程师，专科，2010年毕业于鹤岗矿务局职工大学地质与测量专业，现工作于龙煤鹤岗矿业有限责任公司新陆煤矿地测大队，主要从事测量工作。
