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

王翔伟 袁昊

五矿矿业控股有限公司质量计量中心（莱芜业务中心）山东济南    250000

摘要：在现代矿山测量工程中，全站仪测量作为一项常用的测量技术，易于操作，具备动态化测量条件、自动化程度高的显著优势，能够显著提高测量效率与时效性。然而，矿山地质条件十分复杂，开采难度大，测量人员要保证测量结果的准确性，必须加强对全站仪的规范化操作，对测量点的数据进行精确分析和计算，并借助计算机系统进行处理以生成所需要的信息，进一步提高测量成果精度。

关键词：全站仪；矿山测量；测量技术；铁矿

引言

对于我国矿山测量设备而言，全站仪的自动化程度高，可确保测量质量，提高数据处理效率，应用范围较广。现阶段，我国对全站仪测量技术的应用相对成熟，可以借助计算机系统实现高质量、高效率的矿山测量。

1全站仪测量技术简述

由于计算机技术发展和应用范围的扩大，基于传统技术的全站仪测量技术，不但可发挥传统距离测量以及经纬仪角度测量的作用，还能够借助计算机系统进行计算和测量，达到精准分析及科学处理数据的目的。全站仪具有较多的功能，可以对矿山开展角度及距离的测量，依靠计算机系统实现对测点坐标自动化测算，同时可及时、有效地处理及储存各类测量数据，并将相关信息呈现在屏幕上。

从本质意义上分析，全站仪测量技术属于传统矿山测量技术的发展成果，依靠计算机系统，可达到实时、有效地监督和观测矿山环境及动态的目的，有效减少各类时间、物力及人力等成本的投入，优化矿山测量的精度。

2矿山测量中全站仪的应用

2.1仪器选型

因矿山实际测量需要，测量人员必须提前根据工程情况做好全站仪选型配置工作，要求全站仪同时具备目标自动识别、自动测量、红外测量、跟踪测量等完备使用功能，并对角度测量范围、最大测量斜距、跟踪速度等性能指标要求加以明确规定。正常情况下，配备iX-1001型自动全站仪设备即可，此类全站仪搭载360°棱镜，同时具备棱镜测量与无棱镜测量等多种工作模式，水平角度测量范围为360°，垂直角度测量范围为俯角30°至俯角90°，无棱镜与有棱镜时的最大测量斜距分别为1.2km与9.6km，前后次测量间隔时间不超过2.4s，跟踪速度为20°/s，持续工作时间约为4h，满足非特殊情况下的矿山测量需求。同时，在全站仪选型完毕、现场安装就位后，还要求测量人员做好调试检查工作。以长水准器调试为例，测量人员率先把全站仪放置在三脚架装置上固定安装，保持水准器和基座螺栓连线平行状态，再使用校针调整螺钉，直至水泡和水准器中心点保持完全重合状态。

2.2掌握关键环节操作方法

矿山工程地质条件十分复杂，测量难度大，测量人员必须掌握各项目的正确操作方法，才能为测量结果质量提供保障。以碎部测量成图项目为例，重点掌握建站、前视、记录、下载、图件绘制等步骤的操作要点。第一，在建站步骤，测量人员把全站仪摆放就位、固定安放，保持全站仪对中整平状态，按照任务要求依次输入三维坐标、后视坐标、方位角度等关键信息，完成定向建站操作。第二，在前视步骤，最少由2名测量人员共同开展作业，一名测量人员持棱镜测量巷道两帮特征点，另一名测量人员在塔尺部位安放棱镜，完成巷道顶板与底板测量作业。第三，在记录步骤，提前在全站仪上划分各处测量点位，基于程序准则准确区分和自动记录各处点位的测量数据。第四，在下载步骤，提前把全站仪操作系统接入CASS软件中，待现场测量完毕后，开启软件读取全站仪数据，把读取数据导入坐标数据文件中[4]。第五，在图件绘制步骤，测量人员率先根据坐标数据展开平面点位、连接帮部点、勾画巷道轮廓线，出具平面测量图；随后，保留顶板与底板部位图层，关闭两帮图层，轮廓线下部勾画水平线，沿水面线把顶板与底板测量点绘制成垂线，垂足延伸到测量点标高位置后与延伸点连接，出具剖面图。

2.3消除测量误差

测量误差种类包括三轴误差、设备对准误差等。因此，为提高测量精度，测量人员必须掌握各类误差的形成原因，针对性采取防治处理措施。第一，对于三轴误差，形成原因为准直轴、垂直轴以及水平轴三者未保持正确关系，从而出现角度测量误差，如水平轴与准直轴二者引起视差准直轴误差。测量人员对全站仪进行调平处理，或是把全站仪展开后锁定望远镜垂直控制旋钮，读数恢复稳定状态后读取距离指示器，松开水平控制旋钮后水平旋转180°，再根据读数来调节支腿螺丝，最终采取多余观测方法，确定全站仪三轴误差未超过规定要求后，再行开展测量作业。第二，对于设备对准误差，形成原因包括测区道路不平坦、现场地质结构复杂，导致水平仪在固定安放后无法对准。测量人员需要按顺序依次开展松开水平与垂直制动、转动望远镜瞄准棱镜、粗瞄准棱镜、锁定水平与垂直制动、保持望远镜十字与棱镜中心点重合状态操作进行对准，并在后续测量期间定期检查全站仪对准情况。

2.4井下测量

其一，针对中段平巷工程以及斜井的施工控制测量。井下的测量工作，会涉及诸多中腰线的标定作业，确保重要腰线的有效测量，对于保证井下测量工作的整体质量十分重要。实施斜井测量工作期间，一般要控制测量的准确性以及诱发误差的各类因素，确保工作的质量控制，有助于井下贯通。有效发挥全站仪测量技术的作用，依靠计算机系统，完成数据信息的自动存储，同时，依靠全站仪的红外线，可大幅度提升矿山井下测量的便捷性和安全性。

其二，竖井定向。此项施工在矿山测量期间，发挥重要作用，会涉及许多技术手段，且相关测量工作及技术手段的使用多较为繁琐、复杂。开展此项操作的主要目的是传输地表信息。对于规模较小的井下测量工作，单纯依靠全站仪便能够实现测量目的。

对于规模较大的井下测量工程，全站仪的作用及优势受到井下各种因素影响，难以充分发挥。为缓解这一情况，可在前期依靠全站仪的红外线及免棱镜模式测量，针对后期的测量工作，需要依靠传统的测量手段。在开展各环节的井下测量工作中，将全站仪测量和传统技术进行融合，可以在确保材料和信息精度的同时，提升测量工作的效率及质量。

2.5岩体稳定性监测

其一，全站仪可用于测量岩体表面的变形情况。通过在岩体表面设置监测点，并定期进行测量，可以获取岩体变形的数据。这些数据可以用于分析岩体的变形趋势、变形速率和变形区域，从而评估岩体的稳定性。其二，用于测量岩体的位移情况。通过在岩体表面设置监测点，利用全站仪进行测量，可以获取岩体位移的数据。这些数据可以用于监测岩体的位移速率、位移方向和位移范围，帮助确定岩体状态。其三，可建立岩体稳定性监测网。监测网是由多个测点组成的网络，用于全面监测岩体的变形和位移情况。通过在岩体上设置一系列的监测点，并使用全站仪进行测量，可以建立监测网的空间布局，并获取多个监测点的坐标和高程。

结束语

综上所述，矿山所处环境极为繁杂，导致采矿工作极其困难，全站仪测量是当前矿山测量技术体系的重要组成部分，全站仪测量精度在一定程度上决定了测量成果质量。因此在测量过程中，必须结合矿山测量工程情况制订切实可行的全站仪测量方案，并且严格按照方案和操作规程，减少测量中产生的误差，提高测量精准度，从而顺利完成测量任务。

参考文献

[1]段蕾.矿山测量中全站仪测量技术的应用探究[J].内蒙古石油化工,2022,48(6):82-84,88.

[2]曹保军.全站仪在矿山测量中的应用[J].江西化工,2019(4):270-271.

[3]汤伏全,李阳.一种地下导线测量的改进方法[J].测绘通报,2016(3):77-79.

[4]刘博兴.铁矿井下全站仪定位与设备姿态角测量方法研究[D].西安:西安科技大学,2021.