陳添華

摘 ?要：隨著全站儀技術(shù)在測(cè)量工程中的廣泛應(yīng)用，礦山測(cè)量中全站儀測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越成熟，文章結(jié)合自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合全站儀測(cè)量技術(shù)工作原理，對(duì)礦山測(cè)量中全站儀技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：全站儀;礦山測(cè)量;應(yīng)用技術(shù)

中圖分類號(hào)：TDl78 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-8937（2015）35-0031-02

全站儀的功能非常請(qǐng)強(qiáng)大，可能夠同時(shí)對(duì)距離和角度進(jìn)行測(cè)量。全站儀內(nèi)嵌計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)各測(cè)點(diǎn)點(diǎn)位的精確計(jì)算，同時(shí)也能夠?qū)y(cè)量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)顯示屏幕上，因此能夠很容易的獲得所需要的測(cè)量結(jié)果，而且還具有非常方便的數(shù)據(jù)傳輸和儲(chǔ)存功能。全站儀技術(shù)的應(yīng)用從根本上改變了傳統(tǒng)礦山測(cè)量模式，實(shí)現(xiàn)了礦山工程的動(dòng)態(tài)化的測(cè)量，此外，可節(jié)約了大量的人力資源，進(jìn)而提高了礦山測(cè)量的工作效率。

1 ?全站儀的基本特點(diǎn)

1.1 ?工作原理及功能

全站儀的工作原理：全站儀在進(jìn)行測(cè)量時(shí)距離測(cè)量利用的是測(cè)距儀、角度測(cè)量利用的是經(jīng)緯儀并有效結(jié)合電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理系統(tǒng)，進(jìn)而獲得精確的測(cè)量數(shù)據(jù)。根據(jù)功能全站儀由分成以下三大部分組成：①測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集，主要是進(jìn)行待測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)測(cè)量，一般在地形測(cè)量工作中應(yīng)用比較廣泛;②工程放樣，必須以設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)作為實(shí)地放樣的依據(jù)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求有序、有效開展工程;③是全站儀的記憶功能非常強(qiáng)大，能夠同時(shí)將成千上萬(wàn)個(gè)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，然后通過(guò)個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行儀器內(nèi)存坐標(biāo)數(shù)據(jù)直接的互相傳輸。

1.2 ?測(cè)量模式設(shè)置

全站儀自身有三種距離測(cè)量模式：精測(cè)模式、粗測(cè)模式和跟蹤測(cè)量模式。合理測(cè)量模式的選擇需要根據(jù)工程測(cè)量所要達(dá)到的精度要求，此外在進(jìn)行工程測(cè)量的過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)所選擇的模式按照規(guī)范中的限差要求進(jìn)行測(cè)量，確保工程測(cè)量的質(zhì)量。當(dāng)前，隨著全站儀性能的快速發(fā)展，測(cè)距模式中又增添了棱鏡測(cè)量和免棱鏡測(cè)量功能，此外全站儀的測(cè)距功能還具備紅外可見(jiàn)光功能，這些功能在進(jìn)行礦山測(cè)量中得到了廣泛的應(yīng)用。

1.3 ?設(shè)置儀器參數(shù)

全站儀設(shè)備參數(shù)的正確設(shè)置是保證全站儀能否順利工作的重要前途，全站儀中內(nèi)置計(jì)算處理系統(tǒng)，所測(cè)數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行精確的修正。全站儀使用前影響測(cè)量效果的主要測(cè)量參數(shù)有：地球大氣曲率，可以通過(guò)在系統(tǒng)里輸入平均氣溫、工區(qū)海拔等數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)修正;棱鏡常數(shù);設(shè)置儀器常數(shù)等[1]。

2 ?全站儀測(cè)量技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用

2.1 ?測(cè)量井上礦山工程

2.1.1 ?工程放樣測(cè)量

首先根據(jù)礦山的地形圖，對(duì)礦區(qū)進(jìn)行總體規(guī)劃，規(guī)劃內(nèi)容有：土建位置、礦山道路、尾礦庫(kù)區(qū)位置、井塔樓和豎井井口位置、生活區(qū)等的選址，工程放樣測(cè)量對(duì)所有工程的順利施工都起著關(guān)鍵性的作用，工程量的計(jì)算都必須建立在精確的數(shù)據(jù)放樣上，然而全站儀在數(shù)據(jù)測(cè)量中具有很大的優(yōu)勢(shì)，因此，全站儀的應(yīng)用對(duì)礦山工程的測(cè)量起著重要的作用。

2.1.2 ?露天礦山的工程測(cè)量

露天礦山地表在進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，通常采用的是全站儀免棱鏡測(cè)量模式，其測(cè)量精度能夠達(dá)到地表礦山測(cè)量所需的精度要求，在進(jìn)行實(shí)際工程測(cè)量時(shí)，修需要準(zhǔn)確的的進(jìn)行礦體圈定點(diǎn)位的測(cè)量，此時(shí)則需要配合采礦技術(shù)人員和地質(zhì)技術(shù)人員共同完成，并對(duì)礦山測(cè)量工作進(jìn)行定期的核算，這些測(cè)量工作的系統(tǒng)性比較強(qiáng)，但在進(jìn)行礦區(qū)地質(zhì)測(cè)量時(shí)必須將礦區(qū)范圍內(nèi)的地形測(cè)量作為基礎(chǔ)測(cè)量工作，為后期的測(cè)量工作的順利開展提供良好的基礎(chǔ)。

2.1.3 ?懸高測(cè)量

在對(duì)井上礦山進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到一些環(huán)境比較惡劣的情況。比如棱鏡不能達(dá)到的地方、高臺(tái)階的地方等，而全站儀免棱鏡測(cè)量功能則可以很好的解決這些測(cè)量難題，因此，全站儀在礦山工程測(cè)量中的應(yīng)用在很大程度上提高了礦山工程測(cè)量的精確性[2]。

2.2 ?礦山井下測(cè)量技術(shù)應(yīng)用

在礦山測(cè)量中，井下測(cè)量是最為復(fù)雜的，關(guān)系到井下工程的安全。因此，本文詳細(xì)對(duì)井下全站儀技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行論述。全站儀技術(shù)在礦山井下測(cè)量中也能發(fā)揮很好的作用，在進(jìn)行測(cè)量之前用對(duì)全站儀棱鏡點(diǎn)位對(duì)中進(jìn)行調(diào)試：①將全站儀的中心點(diǎn)標(biāo)識(shí)出來(lái)并將其標(biāo)定在全站儀提手上，進(jìn)而為全站儀的點(diǎn)位對(duì)中提供便利。②制作兩根掛鉤對(duì)點(diǎn)器，然后將腳架安置在棱鏡對(duì)中點(diǎn)和垂直吊掛對(duì)中點(diǎn)相重合的位置上，將控上對(duì)中控制點(diǎn)變?yōu)橄聦?duì)中控制點(diǎn)。棱鏡掛鉤對(duì)點(diǎn)器制作的式樣和尺寸，如圖1所示。采用全站儀進(jìn)行礦山豎井定向方法有以下兩種[3]。

方法l：如圖2所示，將A點(diǎn)固定在定向水平頂板上，在A點(diǎn)的下方自由懸掛線繩到主要水平位置處，并將線繩穩(wěn)定，此過(guò)程應(yīng)保證投點(diǎn)的誤差不超過(guò)1 mm。在主要水平位置處測(cè)定A點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，然后采用（β=αBA-αAC）計(jì)算公式計(jì)算出定向水平巷道中心線標(biāo)設(shè)角β值。

將全站儀安置在A點(diǎn)，將C點(diǎn)作為后視點(diǎn)。然后利用正倒鏡分別撥β角，進(jìn)而將B'、兩點(diǎn)標(biāo)識(shí)出來(lái)。然后連接、兩點(diǎn)，選取連線的中點(diǎn)作為B并進(jìn)行固定，那么礦山井下巷道的中心線即為AB兩點(diǎn)的延長(zhǎng)線。然后調(diào)整全站儀為距離測(cè)量模式，進(jìn)而對(duì)A點(diǎn)、B點(diǎn)的斜距Sc和垂直角α進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量。通過(guò)以下公式來(lái)檢驗(yàn)A、B兩點(diǎn)距離Sab：

α計(jì)=Sab=sinα×Sc

在進(jìn)行礦山A、B兩點(diǎn)距離丈量值a丈和計(jì)算值a計(jì)測(cè)量時(shí)應(yīng)確保其誤差不超過(guò)4 mm。

方法2：如圖3所示，先將B點(diǎn)固定在定向水平位置處，并將A點(diǎn)固定在天井壁上，將全站儀安置在主要水平處，進(jìn)而測(cè)量出A點(diǎn)的距離、角度、坐標(biāo)高程。然后將全站儀安置在A點(diǎn)，C點(diǎn)為后視點(diǎn)，利用正倒鏡觀測(cè)B點(diǎn)并進(jìn)行兩個(gè)測(cè)回，并量取全站儀的和棱鏡的高度。然后在全站儀安置在定向水平B點(diǎn)處，將A點(diǎn)作為后視點(diǎn)，利用公式β=αZB-αBA并計(jì)算定向水平巷道中心線標(biāo)設(shè)角β。撥β角，標(biāo)出Z1、Z2兩點(diǎn)，取Z1、Z2連線的中點(diǎn)為Z，則ZB兩點(diǎn)的延長(zhǎng)線既為礦山進(jìn)行巷道的中心線。

2.3 ?斜井、中段平巷的施工控制測(cè)量

除了在礦山井下巷道施工中進(jìn)行測(cè)量外，還需要對(duì)中線腰線進(jìn)行測(cè)量，斜井施工的過(guò)程中，偽傾角法是標(biāo)定腰線最常用的測(cè)量方法，比如為角的設(shè)計(jì)值，為斜井方位，為偽傾角。則有：tgr=tgα·tgβ因此在礦上井下井巷工程測(cè)量中，測(cè)量誤差通常都是由系統(tǒng)誤差引起的，由于全站儀的測(cè)量精度直接關(guān)系到井下貫通的質(zhì)量效果，因此在進(jìn)行礦上井下斜井、中段平巷測(cè)量工作時(shí)，利用全站儀的儀器的對(duì)中、指向可見(jiàn)紅外線和自動(dòng)存儲(chǔ)功能等功能，可以大大的提高其測(cè)量工作，進(jìn)而提高測(cè)量效率[4]。

2.4 ?碎部測(cè)量成圖

對(duì)于礦山井下的施工，由于施工偏差、巷道變形等問(wèn)題，經(jīng)常需要對(duì)礦上井下的巷道、硐室、工作面進(jìn)行碎部測(cè)量，然后將其繪成圖紙。依據(jù)圖紙，不但可以巷道施工和設(shè)計(jì)誤差進(jìn)行檢查，對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督評(píng)估，而且還可以為設(shè)備的安裝、軌道的鋪設(shè)等提供指導(dǎo)。如圖4所示，當(dāng)導(dǎo)線邊長(zhǎng)丈量結(jié)束后，將鋼尺拉緊，然后利用皮尺或小鋼尺對(duì)巷道兩幫特征點(diǎn)到鋼尺（即導(dǎo)線邊）的垂足以及儀器站點(diǎn)的距離（縱距）a和垂直距離b進(jìn)行丈量。測(cè)量巷道頂?shù)装宓臉?biāo)高則需要先進(jìn)行定位，然后在進(jìn)行頂?shù)装甯卟畹臏y(cè)量[5]。

采用全站儀進(jìn)行碎部測(cè)量，簡(jiǎn)單便捷，并且還可以自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)，具體操作步驟如下：

①建站：首先進(jìn)行全站儀的對(duì)中整平，然后將全站儀高和三維坐標(biāo)輸入進(jìn)去，之后輸入后視坐標(biāo)或方位，實(shí)施定向，即完成了建站工作。

②前視：一人手持棱鏡對(duì)巷幫的特征點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，另一人在塔尺合適位置處對(duì)棱鏡進(jìn)行固定，然后對(duì)巷道頂、底板進(jìn)行測(cè)量。

③記錄：首先進(jìn)行頂板點(diǎn)、底板點(diǎn)和幫部點(diǎn)進(jìn)行劃分，然后利用全站儀實(shí)施自動(dòng)記錄。測(cè)站要在記錄的過(guò)程中對(duì)不同的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行區(qū)分。

④下載：連接全站儀和CASS 軟件，將CASS 軟件打開，設(shè)置“對(duì)讀取全站儀數(shù)據(jù)”選項(xiàng)，確保其設(shè)置參數(shù)和全站儀一樣，然后建立 CASS 坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件。

⑤繪制平面圖：選擇CASS坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件，將平面點(diǎn)位展開，然后連接幫部點(diǎn)，進(jìn)而勾畫出礦山井下巷道的輪廓線，最終將平面圖繪制出來(lái)。

⑥繪制剖面圖：關(guān)閉圖層，只保留底板和頂板圖層，在道輪廓下繪制一條水平線，以頂?shù)装鍦y(cè)量點(diǎn)為基礎(chǔ)朝著水平線繪制一條垂線，并將垂足向下延伸到測(cè)量點(diǎn)的標(biāo)高處，并和延伸點(diǎn)相互連接，進(jìn)而能夠快速的繪制頂?shù)装遢喞€和剖面圖。

3 ?結(jié) ?語(yǔ)

在礦山測(cè)量中，測(cè)量工作直接關(guān)系到整個(gè)礦山的施工，而全站儀技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用極大的解決了礦山測(cè)量中存在的一些技術(shù)難題，在礦山測(cè)量中采用全站儀進(jìn)行高程測(cè)量、放樣測(cè)量、懸高測(cè)量、井下巷道測(cè)量、碎部測(cè)量等，不但大大的減少測(cè)量人員的工作量，而且還提高了礦山測(cè)量的精度，為礦山工程的施工工期和工程質(zhì)量提供了有利的保障。

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