李光耀

（山西焦煤山煤國際韓家洼煤業(yè)有限公司，山西 大同 037100）

引言

全站儀是煤礦井下重要測量工具，與傳統(tǒng)經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀相比，全站儀具有自動化水平高、測距遠(yuǎn)、測量精度高、便于操作等優(yōu)點(diǎn)，全站儀投入使用后無論是外業(yè)作業(yè)還是內(nèi)業(yè)作業(yè)都能大大降低測量勞動作業(yè)強(qiáng)度。但是全站儀屬于精密設(shè)備，設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且部分光學(xué)元件易破損，在井下測量過程中由于測量人員對儀器結(jié)構(gòu)不了解、對儀器保護(hù)措施以及管理維護(hù)措施不到位等，導(dǎo)致全站儀在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)故障，不僅增加了測量設(shè)備故障率，而且降低了測量精度，影響著煤礦井下采掘施工。本文以韓家洼煤礦22403 運(yùn)輸順槽掘進(jìn)前期測量過程中全站儀存在的故障為例進(jìn)行分析，并對全站儀提出了合理有效的維護(hù)措施。

1 22403 運(yùn)輸順槽概述

山西焦煤山煤國際韓家洼煤業(yè)有限公司22403運(yùn)輸順槽設(shè)計長度為790 m，巷道掘進(jìn)煤層為22 號煤層，煤層平均厚度為12.98 m，平均傾角為4°，煤層以老頂為主，直接頂及偽頂不發(fā)育。其頂板結(jié)構(gòu)如下：老頂灰白色中粒砂巖，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，其成分以長石、石英為主，含煤屑，局部含少量礫石，粒徑大小為2～5 mm，成分以燧石為主，呈次棱角狀，巖芯局部破碎；底板砂質(zhì)泥巖，灰黑色泥質(zhì)結(jié)構(gòu)塊狀構(gòu)造,夾細(xì)砂巖條帶，下部砂粒逐漸增多，巖芯局部破碎。

截至2021 年3 月24 日，22403 運(yùn)輸順槽已掘進(jìn)320 m，巷道掘進(jìn)過程中主要采用全站儀對巷道進(jìn)行放線，通過給定巷道中腰線控制巷道走向及坡度，但是在巷道掘進(jìn)前期，由于在進(jìn)行測量作業(yè)時，儀器保護(hù)不當(dāng)、管理維護(hù)不到位等導(dǎo)致儀器經(jīng)常出現(xiàn)故障，造成測量精度大大降低，通過現(xiàn)場復(fù)測發(fā)現(xiàn)，受儀器精度影響，巷道掘進(jìn)至307 m 處時巷道給定中線與設(shè)計中線出現(xiàn)偏差，巷道掘進(jìn)至320 m 處時巷道中線偏差達(dá)0.54 m，嚴(yán)重影響著巷道后期安全快速掘進(jìn)。

2 全站儀常見故障及排除方法

2.1 全站儀常見故障分析

2.1.1 軸系誤差超限

1）視準(zhǔn)差超差故障：視準(zhǔn)差超差主要指水平視準(zhǔn)差、視準(zhǔn)軸誤差以及照準(zhǔn)誤差超過了規(guī)定值，出現(xiàn)視準(zhǔn)差超差主要是由于全站儀安裝或者調(diào)整不當(dāng)導(dǎo)致望遠(yuǎn)鏡的十字絲中心偏離設(shè)計位置，造成水平軸與視準(zhǔn)軸無法相交[1-2]。

2）垂直指標(biāo)差故障：全站儀未出現(xiàn)垂直指標(biāo)差故障時，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡處于水平位置時儀器垂直度盤讀數(shù)為90°，但是由于儀器安裝不合格，導(dǎo)致垂直度盤讀數(shù)與設(shè)計出現(xiàn)偏角。

3）橫軸誤差超差故障：出現(xiàn)該類故障主要是由于全站儀在安裝或者調(diào)整不到位導(dǎo)致支撐水平軸的二支架不在同一標(biāo)高上，從而導(dǎo)致誤差。

2.1.2 無法測距

1）測距原理：通過儀器發(fā)出光波從EDM 發(fā)出與返回EDM之間的相位比較關(guān)系，計算出兩端點(diǎn)傳播時間，從而可計算出兩點(diǎn)之間距離。

2）原因分析：出現(xiàn)無法測距主要原因由以下幾方面：檢測光源馬達(dá)出現(xiàn)故障或者測距信號不穩(wěn)定；全站儀自帶測距參數(shù)丟失；測距光學(xué)元件受損或污染；內(nèi)光路信號電平過大或過小。

2.1.3 遠(yuǎn)距離無法測距

全站儀遠(yuǎn)距離無法測距但是近距離可以測距是最常見故障，出現(xiàn)該類故障原因主要有以下幾方面：全站儀內(nèi)部的發(fā)光二極管損壞或者老化；發(fā)射、接收、照準(zhǔn)三軸不一致；測距光學(xué)元件出現(xiàn)污損或者內(nèi)部光學(xué)元件存在粉塵。

2.1.4 無法開機(jī)

全站儀出現(xiàn)無法開機(jī)主要原因有：儀器電量不足、受震動影響全站儀電源接線不良、儀器液晶顯示器出現(xiàn)故障、儀器內(nèi)部電路板故障等。

2.1.5 儀器制動軸故障

全站儀制動軸出現(xiàn)故障原因主要有以下幾方面：儀器制動軸垂直或水平微動旋調(diào)按鈕松動或卡塞；儀器望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動時卡塞，導(dǎo)致儀器制動軸故障主要原因是儀器出現(xiàn)碰撞或者潤滑不到位。

2.1.6 其他故障

1）儀器鍵盤失靈：出現(xiàn)該類故障主要原因是由于鍵盤內(nèi)有粉塵，導(dǎo)致鍵盤按鍵卡塞或者鍵盤連接線接觸不良等。

2）望遠(yuǎn)鏡模糊：由于全站儀在井下測量時，作業(yè)環(huán)境存在大量粉塵以及水汽，導(dǎo)致望遠(yuǎn)鏡內(nèi)部進(jìn)入粉塵或者水汽，導(dǎo)致望遠(yuǎn)鏡內(nèi)部污染嚴(yán)重。

2.2 故障排除方法

2.2.1 軸系誤差故障排除

1）現(xiàn)場調(diào)整：現(xiàn)場調(diào)整主要通過全站儀自帶調(diào)校程序?qū)x器誤差進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)整，它屬于電子調(diào)整的一部分，只要軸系誤差在設(shè)計允許誤差范圍內(nèi)，都可以進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)整。

2）機(jī)械調(diào)整：當(dāng)軸系誤差超過了設(shè)定的允許誤差范圍時，采用現(xiàn)場調(diào)整無法進(jìn)行，此時應(yīng)將全站儀送至儀器維修中心，采用調(diào)校臺和計算機(jī)同步進(jìn)行機(jī)械調(diào)節(jié)和電子調(diào)校。

2.2.2 無法測距故障排除

若出現(xiàn)全站儀無法測距時，首先應(yīng)對儀器內(nèi)部的EDM板參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)置，若EDM板損壞或者內(nèi)光路馬達(dá)損壞時及時進(jìn)行更換；合理調(diào)整全站儀內(nèi)部光路光漆片，以及調(diào)整光電同軸。

2.2.3 遠(yuǎn)距離無法測距故障排除

1）采用專用設(shè)備如光電同軸調(diào)試設(shè)備及時對全站儀內(nèi)部測距發(fā)射二極管、接收二極管進(jìn)行調(diào)整，確保與視準(zhǔn)軸位于同一軸系上。

2）若發(fā)現(xiàn)全站儀內(nèi)部光學(xué)元件出現(xiàn)污損或發(fā)霉、分光鏡鍍膜損壞時，應(yīng)采用內(nèi)部元件進(jìn)行清洗，并更換損壞元件。

2.2.4 無法開機(jī)故障排除

1）及時采用萬能表測定電池電壓，若電壓低于7.4 V 時說明電池電量不足，應(yīng)采用專用充電裝置進(jìn)行充電，充電時間不低于6 h。

2）若全站儀電池電量充足無法開機(jī)時，打開主機(jī)鍵盤檢查內(nèi)部連線是否正常，并采用其他鍵盤進(jìn)行替代，鍵盤問題及時更換。

3）若全站儀儀器內(nèi)部電板出現(xiàn)故障時很容易造成內(nèi)部參數(shù)丟失，此時應(yīng)對儀器重新編入?yún)?shù)，內(nèi)部電板損壞時及時進(jìn)行更換，更換新的電板后必須重新設(shè)置參數(shù)、調(diào)整補(bǔ)償器以及初始角度等。

2.2.5 制動軸故障排除

出現(xiàn)制動軸故障時采用專業(yè)工具打開制動軸旋調(diào)按鈕，若按鈕存在異物卡塞時及時處理即可，若按鈕螺母與旋轉(zhuǎn)扣之間出現(xiàn)絲扣斷裂及時更換；同時調(diào)整垂直齒輪彈簧，重新裝配水平微動。

2.2.6 其他故障排除

1）當(dāng)全站儀鍵盤失靈時，打開鍵盤外殼檢查內(nèi)部連線情況，并用低濃度的無水乙醇清洗鍵盤按鍵以及鍵盤內(nèi)部電路板，若鍵盤或電路板損壞時需及時進(jìn)行更換。

2）若出現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡模糊時將目鏡卸下，并用低濃度的無水乙醇對目鏡內(nèi)部、外部以及透鏡表面進(jìn)行清理。

3 礦用全站儀維護(hù)保養(yǎng)

1）為了保證全站儀電池使用壽命，全站儀每次井下測量作業(yè)完成后及時對電池進(jìn)行充電，充電期間不得間斷，單次充電時間保持在6 h 以上，定期對全站儀進(jìn)行充放電試驗(yàn)，防止電池出現(xiàn)虛電現(xiàn)象。

2）由于全站儀望遠(yuǎn)鏡表面存在鍍膜，為了提高全站儀望遠(yuǎn)鏡成像清晰度以及精度，在井下測量時，在特殊區(qū)域如掘進(jìn)巷道、回風(fēng)巷道中，若粉塵濃度大、淋水大時需對望遠(yuǎn)鏡采取特殊保護(hù)措施，并定期對望遠(yuǎn)鏡表面污水、粉塵進(jìn)行清理。

3）在進(jìn)行儀器調(diào)校、安裝時應(yīng)輕拿輕放，一手提把，一手托起儀器基座，測量作業(yè)完成后，儀器在入箱前應(yīng)對儀器表面的粉塵進(jìn)行清理，特別對于儀器物鏡、目鏡以及棱鏡不得直接觸碰。

4）若全站儀出現(xiàn)各類故障時不得擅自打開儀器以及進(jìn)行維修，應(yīng)送至專業(yè)維修中心，確定故障源后由專業(yè)維修人員進(jìn)行維修，儀器維修后對其精密度進(jìn)行調(diào)整，并設(shè)置各類參數(shù)。

5）在井下測量作業(yè)完成后采用紙巾對其表面水漬進(jìn)行擦拭，全站儀在使用環(huán)境中溫度應(yīng)在-20～50 ℃之間，存放溫度應(yīng)在-40～70 ℃之間。

6）全站儀購買后廠家應(yīng)對內(nèi)部軟件系統(tǒng)進(jìn)行安裝，在有效期內(nèi)可免費(fèi)進(jìn)行升級，當(dāng)過了有效期后必須到專業(yè)軟件中心進(jìn)行升級，確保儀器內(nèi)部各類參數(shù)與儀器原廠設(shè)置同步[3-5]。

4 結(jié)語

韓家洼煤礦對22403 運(yùn)輸順槽掘進(jìn)前期井下測量時全站儀常見故障進(jìn)行總結(jié)，并對故障原因進(jìn)行分析，提出了合理有效的故障排除方法和設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)措施，通過實(shí)際應(yīng)用效果來看，故障排除后22403 運(yùn)輸順槽在后期掘進(jìn)測量時全站儀故障率降低至5%以下，大大提高了全站儀測量效率及測量精度，保證了巷道安全快速掘進(jìn)，取得了顯著應(yīng)用成效。