经纬仪垂球对中误差的分析及改善措施

王华锋

(福建省潘洛铁矿有限责任公司, 福建龙岩市 364405)

经纬仪垂球对中误差的分析及改善措施

王华锋

(福建省潘洛铁矿有限责任公司, 福建龙岩市 364405)

观测水平角时,经纬仪的垂球对中误差是测角误差的最主要来源。对井下导线测量时,经纬仪垂球对中误差对水平角的影响进行了分析,并提出了一些减小对中误差,提高测角精度的措施。

垂球对中;水平角测量;对中误差;精度

福建省潘洛铁矿坑内开采二期维简工程是该矿的生产接替性建设工程,工程由矿山自行组织设计施工,总投资额约1700万元,建设期3a,被列为福建省的重点工程项目之一。工程施工测量的主要内容为70,40m中段以及130～32m标高的措施盲斜井开拓,其中开拓工程总掘进长度共计4717.0m,70～40m中段贯通导线测量长度为1334.625m。如何确保和提高井下导线测量的精度,是保证二期维简工程按计划开拓施工、保质、保量完成的关键。在施工测量中,对误差来源进行了总结;采用经纬仪垂球对中误差进行了分析,改进了垂球对中的方法,提高了水平角测量的精度,在实践过程中取得了很好的效果。

1 垂球对中误差的分析

在实践中发现,在已知点安置好经纬仪后,仪器中心与测站中心并没有完全重合。因仪器中心与垂球实际对准的点之间存在一段微小的距离,使所测角的顶点与测站点中心的点位不重合,从而造成最终测角精度下降。

如图1所示,A、B点为前、后视,C点为测站中心,C1点为仪器中心。设前、后视觇标无误差,当再现对中误差时,仪器中心偏离了测站中心C点,C点与C1点存在一段微小距离e(点C1是以C为圆心,e为半径的圆周上任意位置)。图中,β为垂球正确对中时,观测A、B方向水平角的真值;β′为垂球对中不准确时,观测A、B方向水平角的实际角值;a、b为测站点中心C至目标点A、B的水平距离;a′、b′为仪器中心C1至目标点A、B的水平距离;虽然在C1点上所测的水平角β′值不是待测的水平角β的真值,两者的关系可由经过C1点作C1A′∥CA以及C1B′∥CB便可得到:

在ΔACC1中,由于е值很小,有b′≈b,故有

同样,在ΔBCC1中有

故得

将上式及n=2π/dθ代入(1)式中,并引入积分符号后得

图1 垂球对中误差分析

由式(2)可知:

(1)仪器对中误差与其线量对中误差成正比,与所测水平角的两边长度成反比;

(2)仪器对中误差与其所测水平角的大小有关,在所测角度为0～180°时,随角度增大而增大,当增加至180°时为最大[1]。

2 垂球对中误差对测角的影响

在井下巷道中测量水平角时,一般边长较短而角度近于180°,因此对中不精确所引起的测角误差可达到相当大的数值。当对中误差和水平角不变时,边长变化时对垂球对中误差的影响见表1。

表1 对中误差的变化

3 减少对中误差对水平角测量影响的措施

(1)采用合适结构的测点,使其穿线孔(或持线缺口)能保证锤球线每次都能处在同一固定位置。

(2)用细而匀称、结实和不打结的锤球线。

(3)当边长不超过15m时,仪器对中不准确引起测角误差最大,因此在短边测量时,要精确对中,同时增加测回数。

(4)随着边长的增大,对中误差的影响逐渐减少,在有条件的情况下,尽量放大边长,并设法减小对中线量误差,减少测站数,以提高测角精度。

(5)在坡度较大的倾斜巷道中,安置经纬仪时,利用光学对点器或垂球对中时,要尽量将三脚架顶部安平。

(6)当采用垂球顶上对中时,应注意井下风流变化对垂球对中的影响,风流量较大时,应采用重垂球及挡风措施等。

(7)根据导线测量精度的要求,安置经纬仪时适当增加对中次数,提高对中精度。

(8)定期检查经纬仪镜上中心及对中用的锤球尖的位置是否正确,尽可能精确地校正它,并在多次对中测角时,每次对中应将照准部旋转,360°/n(n为对中次数),这样可消除镜上中心位置不正确的剩余误差。

(9)对中时要特别注意减小产生于垂直导线边不利方向的对中线量误差。

[1]关桂良.矿山测量[M].北京:煤炭工业出版社,1987:31～32.

2010-02-02)

王华锋(1972-),男,福建泉州人,助理工程师,主要从事矿山测量工作,Email:plzjkwhf@163.com。