全站仪三架法在长距离工作面贯通中的应用

白康康

(陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿，陕西 延安 727307)

0 引言

矿山测量工作为巷道掘进指明方向，在煤矿安全生产中发挥了重要作用[1-3]。矿山开拓和掘进工作是矿山测量人员在测设中腰线的基础上进行的，对中腰线进行及时准确的标定，能够有效地保证巷道开门位置的正确性及巷道贯通的高精度，从而有效地提高采掘施工质量，减少矿井的安全隐患[4-7]。矿山测量成果能够正确反映井巷工程的空间位置关系，为井巷之间的贯通工作、合理布置矿井的通风系统、排水系统和瓦斯抽放管路等提供依据。矿山测量成果清楚地反映着井上下工作和运转的空间位置，准确无误的矿图、层次分明的井巷空间位置关系，正确的采矿边界，不仅为巷道之间、采空区之间、矿井与矿井之间相互贯通提供保障，而且有利于防止水害、瓦斯等事故的发生，通过提供正确的测量数据，从而为矿山救护提供有效的救护路线。

黄陵一号煤矿十盘区导线测量边总长度为5 890 m，采面布设在西侧，综采面开口方位270°30′，位置在北一进风巷17联巷附近。东冀是北一辅运巷1008机头硐室开口位置，需要完成贯通测量前期准备工作，为机头硐室贯通打下坚实基础，在贯通测量过程中，难度相对较大，精度要求高。因此，选择使用全站仪三架法，以期更好地提升贯通测量精度，高质高效完成贯通测量任务。

1 全站仪三架法技术原理

全站仪三架法主要选择使用全站仪1台、三角架3副，如图1所示。在B点位置设置全站仪，作用是精准对中整平；将后视棱镜设置在A点位置，作用是精准对中整平；将前视棱镜设置在C点位置，作用是精准对中整平。B测点的测量任务完成后，全站仪照准部位锁紧装置松开，并将全站仪照准位置安装到C点。由于设备一直处于静止状态，严格进行了整平与对中，整体的测量精度较高。按照同样方法，对A点进行同样操作，可取得较好的测量精度效果。

2 全站仪三架法的具体应用

2.1 测量方案设定

图2为测量方案示意图。在A点设置全站仪测量设备，开展整平与对中操作，在B点的位置假设追踪杆，开展整平与对中操作。在C点的位置架设追踪杆，并开展整平与对中操作。2人负责A点的操作，分别进行具体观测与数据记录，每个点均进行2次对中，依次进行，直到完成所有测量。

2.2 具体测量方法

选择使用2个追踪杆与全站仪设备开展测量工作，在对测量路线进行选择时，应当重点考虑测量线路应最短，风速应最小，巷道测量中的曲线线段应最少，包含的转角数量应最少，测站的个数也应最少，巷道整体空间可取得较好的通视效果[8-10]。在对初始边进行测量时，检查的角度应当控制在20″的范围内。工作面在贯通测量的过程中，选择使用全站仪对角度测量，整个测量较为便捷，全站仪中有三联架、基座、棱镜等，选择使用基座与三脚架完成整平与对中，然后再进行测量站的搬离，这个过程中仅需对棱镜、仪器头进行移动，不需对基座与三脚架移动，这种方式不仅可以提升测量的效率，同时还能够最大限度地减少对中误差。在对角度进行测量时，全站仪1次对中一测回测量，测量边在15 m的范围内时，选择2次对中二测回测量，在对距离进行测量时，全站仪测距4次读数之间的差值应在4 mm之内，并取4次测量的平均值。在本次测量过程中，按照选定的方案与路线，对贯通误差进行预计，在贯通的重要方向上，极限误差在±0.153 m，高程方面的误差在±0.118 m之内，均满足了限制误差在±0.2 m范围内的要求。整个施工过程中全面加快了施工进度，最大限度地降低了误差带来的影响，取得了较好的施工效果。

2.3 应用特点

全站仪三架法应用特点：①全站仪三架法在具体使用时，仅需安装1次脚架，同时，仅需在开始的位置与需要留设导线点的位置进行对中，其它位置仅需进行整平即可完成测量。②在对测站进行变换时，前视点、测站点等均需要确保基座处于稳定状态，这就保证在进行测量时，所有的测点前视点转变为测站点，与后视点的仪器均处于同一个垂线上。这种方式，对于前视点、后视点及测站点的误差均能够取得较好的消除效果。③因为在每个测量的中间环节均不需进行对中，仅需在前视点的位置安装仪器，可有效避免对中环节带来的时间消耗，测量速度和劳动效率明显提升。尤其是在风速相对较大的巷道，整体的测量效果较为明显。④在测量过程中，不需要对仪器的高度、前视点的高度进行测量，中间性的操作环节有效减少，可较好地提升测量的速度。

3 测量实践

3.1 注意事项

为了更好地提升全站仪三架法在贯通测量中的应用效果，首先，测量过程中使用到的基座、棱镜及仪器等应当全部配套，保证在更换了位置后，所有的仪器均能够在一个垂线上[11-13]。其次，在仪器进行了变换后，应当保证基座、角架整体处于稳定状态，在仪器重新插入之后，整个仪器应当仍旧处于中整平的状态。第三，因为中间仪器进行进行架子的架设时，整体较为随意，并未留设导线点，因此，在进行观测时，如果出现了脚架误动或者观测错误等问题，则需要根据要求全部重新进行测量。第四，在观测的过程中，所有环节的操作人员均应当紧密配合，在测量工作开始之前，所有人员必须全部清楚自身的工作内容，必要情况下，应对本次贯通测量进行全面的培训，培训内容的选择应针对本次贯通任务，防止出现培训内容假大空的情况发生，在培训时，可采取理论培训和实践培训相结合的方式全面提升培训实效，特别是在进行理论培训的过程中，应注意提升培训方式的现代化，转变传统的灌输式培训存在的弊端。最后，在完成贯通之后，对于本次贯通情况进行全面校核，并做好总结验收，为下次更高质量的开展贯通测量进行测评。此外，选择使用全站仪三架法进行测量时，应当最大限度的形成附合导线或者闭合导线，特别是在进行支导线的测量时，应当进行2次以上的复测，这对于提升后期校核的方便程度非常关键。同时，在使用的仪器对位置进行变换后，因为三脚架的基座整体处于稳定的状态；因此，在将仪器全部插入之后，仪器仍旧处于整平与对中的情况，若在这个过程中出现了水准管有较大偏离的情况，则应当进行整平与对中。在对棱镜进行更换时，为降低由棱镜带来的误差，在将棱镜变换之后，前后视棱镜不能进行更换。

3.2 十盘区贯通测量实施过程

十盘区贯通测量，按照预定的方案，采用7″导线作为基本控制导线。水平角及边长的观测采用Nikon Dtm452C全站仪，用复测法观测水平角，当边长大于30 m时，每测站观测等同于两测回的复测，同一测站内一次观测各半测回间水平角互差不得大于20″，测回间互差不得大于12″，否则视为不合格观测，应重新观测，直到合格为止。每站水平角测完以后，测一测回边长，测半测回竖直角，于边长测量结束后量取仪器高和觇牌高，并于仪器中作电子记录，同时记录在手簿上。测量小组成员共7人，每次测量作业不少于5人参加，作业过程中，1人观测，1人记录，2人前视，1人后视。

导线点的布设及导线的日常延伸，导线点用水泥钢钉钉于顶板上，并用树脂糊好，用油漆标有明显的标识。导线点的标志为“△”，旁边注明点号。由于采用激光指向仪指向，顺槽内导线每150～350 m延伸一次，每次延伸前都对仪器点和后视点进行确认，确认导线点准确无误且无变动后，再向前延伸导线。否则退回一站检查上次所测水平角，检查结果与上次所测角值之差应小于20″，否则再退回上一站，直至合格。

3.3 测量结果

十盘区2条顺槽内的导线在直线巷道内按等边直伸形布置，边长一般170 m左右，进风顺槽13条边，13个导线点。回风顺槽12条边，12个导线点，交叉贯通时的误差为Mx=±0.069 m，两支导线终点的相对精度在贯通时，偏差可分为横向和纵向，主要方向为横向，接近于X轴方向。主要方向横向上的误差等于Mx=±0.069 m。根据贯通限差表，全站仪三架法测量精度更高。因此我们认为，这一方案是可行的。

4 结语

综上分析，在长距离工作面贯通测量中，选择使用全站仪三架法可取得较好的贯通测量效果。但是从当前全站仪三架法具体应用情况来看，在很多方面还有着较大的提升空间。因此，需要技术人员充分认识到全站仪三架法在贯通测量中的使用优势，精准掌握全站仪三架法的使用要点，结合贯通测量实际地质条件，进一步采取针对性的措施，全面提升贯通测量效果。