浅谈矿山测量中全站仪的常见问题及解决方案

浅谈矿山测量中全站仪的常见问题及解决方案

刘华亭

山西省运城市河津市樊村镇中煤华晋集团有限公司　 043300

摘要:尽管与北方相比，南方的煤矿资源有限，地质条件远不如北方优越，但南方煤矿资源仍然在我国煤矿资源中占有重要地位。南方煤矿由于水文地质条件较为复杂，突发性水淹井等事件发生率较高，导致在实际矿山测绘中测量精度受到影响。全站仪是一种高技术精密测量设备，该仪器将光、电、机集为一体。当前在矿山测绘中应用较广，在矿山测绘中使用该仪器能为开采煤矿提供基础性数据和资料支持。但由于南方煤矿区地质条件和开采条件较北方更艰难，导致全站仪在南方矿山中的应用也一定程度受限，实际测量精度也有明显差异，而全站仪提供的数据不够精准，也会使得矿山工作人员开采作业风险的增加。因此有必要根据南方特殊的地质条件调整和优化全站仪的使用。

关键词：全站仪；矿山测量；测量原理

中图分类号：TD17 文献标识码：A

引言

全站仪又称为全站电子测距仪，对水平角、垂直角、距离、高低差都有较高的精准度，因此现已被广泛应用于大型建筑或地下施工等精密工程的数据测量中，与传统测距相比，除集多功能测量为一体外，其安装过程与操作方式十分便捷简单，具备较高的作业效率和应用价值。贯通工程开展前，便对施工地点可能出现的高程贯通误差（仪器本身或地下湿度、含尘量、温度以及光线变化）进行精准预测，以期得到精准、完整的真实数据。因此，两者联合应用可有效保障矿山测量所得数据的准确性。

1 全站仪的基本测量原理

众所周知，测量的基本任务包括水平距离测量、水平角测量、竖直角测量、高差测量。与传统测量方法相比，全站仪可以实现一次安置仪器完成测站上全部的测量工作，使距离测量、角度测量操作简单化和便捷化，且能够在一定程度上避免读数误差的产生。这是全站仪独树一帜的强大特点，而这一特点的支撑在于仪器本身特殊的部件结构。为了做到一次瞄准实现全部基本测量要素的测定功能，且保证测定结果的准确性，全站仪望远镜实现了视准轴、测距光波发射和接收光轴的同轴化，以及全站仪双轴自动倾斜补偿，即全站仪的基本测量原理。

2 全站仪在矿山测绘中测量的作用

在矿山测绘中使用全站仪能利用其同轴望远镜和双轴自动补偿设备，扩大测量范围，减少测量次数，能有效降低操作人员的工作强度和减少工作时间。由于全站仪设备自身的测量精准性高于传统测绘仪器，如电子经纬仪、光学经纬仪，因此在当前的矿山测绘中能通过对计算机的使用，自动填绘相关资料数据，在全站仪完成测量作业后，传输的数据可直接到达计算机，后续相关计算均由计算机进行，从而减少人为操作和记录造成数据误差的发生，且在全站仪中配备的通讯接口能及时有效地完成数据传输，使全站仪在测量中的数据和相关参数能通过通讯接口完成及时的数据传输，减少人工应用的次数。除此之外，由于全站仪集测绘、数据传输等功能为一体，在使用全站仪进行矿井测量作业时，仅需一名操作人员进行作业即可，一定程度上提高了操作人员的利用率。

3 影响全站仪在矿山测绘中测量精度的问题

3.1 全站仪轴线结构问题

全站仪的主要轴线包括水准管轴、视准轴、横轴、竖轴等，当仪器对中整平后，理论上全站仪应当满足水准管轴垂直于竖轴、视准轴垂直于横轴、横轴垂直于竖轴、竖盘指标处于正确位置等基本几何关系。而由于全站仪出厂稳定性较差，气温变化引起仪器部件胀缩，工作环境对仪器干扰影响，长期遭受震动、搬运等影响，造成全站仪各轴线关系发生变化，使测量结果产生误差，主要包括视准轴误差( 2C互差) 、水平轴倾斜误差和竖轴倾斜误差( 指标差) 。在误差较小的情况下，可以通过全站仪具备的双轴倾斜补偿对轴线关系变化产生的误差进行补偿，消除误差影响。而当轴线误差较大，就会影响测量结果，主要体现在对角度测量的影响。

3.2 外在环境因素影响

不同地质条件下的矿山由于井下环境极为复杂，受粉尘、风流和喷雾等因素影响，井下实际能见度较低，增加了实际测量的难度，进而影响全站仪的测量精度。尤其是当全站仪长期处于矿井内部时，受矿井内环境影响较大，实际测量数据的精准度极其受限。尤其在南方地区，地质灾害频发，矿井内环境较不稳定，尤其井内的风较大，而风流会在测量过程中成为影响测量精准度的重要因素之一。除此之外，反射介质对测量精度的影响也较大，反射介质的表面粗糙程度和颜色深浅程度都会对测量结果造成不同的影响，通常来说，反射介质表面较为粗糙，表面反射能力较弱的情况下，实际测量的结果精准度有限。对于南方的矿井而言，由于地质环境的特殊性，岩溶较多，因此在实际测量时，表面反射能力较弱，导致实际测量存在误差。而由于岩溶较多，使得井下溶洞裂隙水丰富，潮湿的环境对全站仪的测量精度影响较大。

4 提升全站仪测量精度的途径

4.1 碎布点测量

测量抹布点时，测量员首先需要确保要测量的点高于控制点。为了更好地了解测点区域的实际情况，减少测量误差，测量人员需要将rag点作为控制点，以便获得观测点的坐标。碎点测量法是工程测量中常用的一种方法。对于一些室外工程测量也具有重要意义，其测量需求非常巨大。在布点测量过程中，需要智能全站仪和计算机进行全程测量。在这里，计算机起辅助作用，为测量工作中测量数据的传输和存储提供技术支持。智能全站仪可以帮助测量人员快速、高效地获取测量数据，为最终绘制表格和地图提供测量数据支持。然而，在进行室外测量数据工作时，很容易受到环境等因素的影响。在这里，测量人员需要安全地确定智能全站仪的位置，确定智能全站仪的测量方向，并配合其他设备进行室外测量工作。

4.2 减少环境因素对测量精度的影响

井下测量环境会对测量精度产生不同程度的影响，需要根据不同的环境情景调整全站仪的使用，对于井下风大的情况，需要在进行测量时，配备挡风仪，减少风力对测量的影响；而井下能见度较低时，需适时调整测量范围，通常而言，测量距离越近，测量的准确度越高。尤其在能见度较低的情况下，更需要缩短测量距离。在进行测量作业之前需要使用专业工具对井内环境进行评估，包括风力大小和方向；井内的压力状态；干湿程度和粉尘情况，并根据井内环境的情况作出针对性的预判，根据基本环境情况确定仪器放置位置和测量范围。

4.3 高程测量

缩小三角高程误差不仅需要工作人员的专业知识水平达标，还需其在测量前期便做好准备工作，以测量标准为实际出发点，通过选用符合项目标准的全站仪，以及测量前对现场进行仔细勘察，寻找可能出现的干扰项以及误差因素，检验并校准仪器的精度与运行状态，做到从源头上预防测量结果偏差的问题。在进行望远瞄准时，首先，使仪器处于水平面上，其次，观察水准管气泡是否始终处于居中状态。还要注意加长数、乘长数、气温，测区所处海拔高度及折光系数等因素影响，尽量选择在阴天或天气较为稳定的时间段进行测量。

结束语

全站仪因其具备同轴化、双轴倾斜补偿、光电编码度盘、高精度测距方式、以及涵盖的多样化自动测量系统等独特优势，在矿山测量中得到广泛应用。然而，由于矿山测量工作条件限制以及全站仪集成自动化的特点，为了避免在测量作业过程中出现问题，应当严格按照相关规程规定，加强对全站仪的日常检测和校正，持续提升仪器操作水平和解决问题的能力。

参考文献

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[2] 张永锋.矿山测绘技术现状与质量控制措施分析[J].山西冶金,2020,43(6):88-89+98.