井下导线测量方法的应用研究

技术革新成果报告井下导线测量方法的应用研究杨柳煤业小春湾煤矿二〇一三年十二月井下导线测量方法的应用研究一、矿井导线测量概述矿山测量是矿山建设时期和生产时期的重要一环，测量工作及测量成果是为矿山生产服务的。

随着测绘科学技术迅速发展，矿山测量也不断创新和发展，面对各种挑战和机遇同在的关键时代，广大测量科技工作者肩负着历史的责任，有必要对矿山测量走过的艰苦历程及其未来作一些回顾和认识，分析面临的形势、探讨新时期矿山测量面临的任务。

二、井下导线测量的意义井下导线测量是矿井测量的重中之重，为各个工作面支导线提供准确的起算数据，是井巷贯通的重要依据。

我们看到的各种作业方法、测量办法创新，都是围绕着导线测量精度展开的。

随着科技的发展和进步，煤矿测量工作也需要不断的完善和创新。

只有关注测量工作中的每一个细小环境，才能得出一个准确的测量结果，只有更加精确的完成每一项测量工作才能更好的为煤矿生产运营保驾护航。

三、传统的测量方法在矿山测量中的应用（1）一般测量：全站仪作为当前应用最为广泛的测绘仪器，是电子技术与光学技术发展结合的光电测量仪器，也是集测距仪、电子经纬仪的优点于一体的、应用前途广泛的仪器，智能化的全站仪是目前销量最大的测绘仪器，也是今后发展的主要方向。

智能型全站仪是集光、电、磁、机的最新科学成果，集测距、测角为一体的先进仪器。

国际上先进的全站仪均以存储卡、内部存储器或电子手簿的方式记录数据，具有双路传输的通讯功能，能接收外部计算机的指令，由计算机输入数据，也能向外部计算机输出数据。

全站仪已在工程测量、矿山测量、地籍测量等领域得到了广泛的应用，其发展及应用正处在飞速发展之中。

全站仪由于兼具有经纬仪和测距仪的优点，且以数字形式提供测量成果，其操作简便、性能稳定、数据可通过电子手簿与计算机进行通讯等优点使其在矿山测量中得到了广泛的应用。

地面控制测量、地形测量、工程测量均可利用全站仪进行，联系测量、井下测量工作也可用全站仪进行。

以全站仪为代表的智能化、数字化仪器是矿山测量仪器今后的发展方向之一。

基于全站仪和现代计算机技术可建立矿山三维数据自动采集、传输、处理的矿山测量数据处理系统，取代传统的手簿记录、手工录入、繁琐计算等大量的重复性的工作。

此外，全站仪在矿山地表移动监测、矿区土地复垦工程实施、矿区施工等方面也都得到应用，各大矿的测量机构正在以全站仪取代传统的仪器进行日常的测量工作，既提高了效益，加快了速度，又减少了开发，保证了精度。

利用全站仪在井下进行一般测量时，为了加快测量速度，可直接设置后视方位、测站坐标及高程，并设置好仪器高及镜站高，直接读取、记录所测点的坐标及高程，从而及时了解掘进进度，指导井下工程按设计进行施工，保证安全作业。

为便于检查，须同时记录所测点的方位、平距、高差、垂直角、斜距。

井下定中线、腰线时，由于全站仪可直接调出方位和读出距离，省去了很多辅助工作，能方便、准确地现场标定中、腰线。

（2）角度测量：角度测量是井下测量中的重要工作，也是关键的工作。

角度测量精度的高低直接影响到方位角的大小，从而影响最弱点和最弱边的误差。

利用全站仪内置的重复角度测量模式测量，既能消除正倒镜的差，又能及时反映测量误差，避免了来回转换正倒镜。

井下角度测量照准方向一般以垂球线为最佳。

为了得到最好的背景效果，可在垂球线后而用照明工具透过透明纸进行照明，并把部分反光的照明灯关闭，以便更好地寻找测量目标。

（3）边长测量：传统的井下导线测量边长是2人水平同时拉钢尺，2人读取数字，通常往往因2人力量把握不均，难以读数，此外还有因听错、读错、记错或算错而导致限差不合要求，从而常常进行反复多次测量才符合要求，特别是在斜巷(20°-30°)上测量边长难度更大。

由于受钢尺长度的影响，限定了导线边长不能超过50m；当测量高级导线边长超过50m，除必须设中间定转点外，还必须考虑钢尺的各项改正，给测量工作带来很多困难。

全站仪的电子测距克服了钢尺测量的诸多缺点，边长远远超过50m，不但减少了测站，而且提高了测量精度。

值得注意的是棱镜整平对中后必须对准全站仪测站方向。

由于井下受潮湿、温度、能见度、照明亮度等影响，加上垂球线细度问题以及照准方向背景不好，两测量导线点的边长设置，在直线巷道中以不大于300m为宜。

（4）高程测量：井下高程测量一般利用水准仪进行，全站仪通过输入测站高程，量取仪器高和镜站高，直接显示测量未知点的高程。

虽然测量的是二角高程，但对指导一般的工程施工，同样可达到快而准的效果，并且可以与水准高程互相检核。

四、传统测量方法存在的缺陷由于受煤矿井下环境条件的限制，一直以来，传统的煤矿井下基本控制导线的测量方法都是采用逐站整平对中的形式，选择比长的钢尺（或光电测距仪）进行量边的工作。

整个测量的过程中，需要耗费大量的时间以及精力，而且无法保证测量的精准度，并且在测量过程中容易产生误差。

煤矿井下基本控制导线的测量工作效率的低下，直接导致煤矿企业的生产效率以及工作效率无法保持相对较高的水平。

五、优化方案测量方案的确定要根据煤矿实际情况而定，需要考虑的情况有：贯通巷道长度、巷道宽度、风力大小、巷道坡度、变坡情况，综合考虑选择最优路线，在测量前先实地布设导线点，布设时要选择易长时间保存不被破环的顶板或底板上，若风量较大时尽量选择底板。

前后视的导线边长尽量相近，尽量避免短边，也不易过远，否则成像不清楚不利于常规全站仪的观测，布设尽量少的导线点，减少测角误差。

返测时可以变换1-2个导线点，这样可以检查出闭合导线的闭合差。

测量时建议使用三连架法(前后视的棱镜和仪器使用3个脚架)，可以减少对中时间，并可检查出上个测角由于仪器没有对中仪器的粗差。

随着科技的发展水平不断提高，随着防爆全站仪在井下测量中的应用，很多煤矿生产企业开始采用三连架法进行煤矿井下基本控制导线测量的工作，以弥补传统的测量方法产生的误差。

采用三连架法进行煤矿井下基本控制导线的测量工作的过程中，利用全站仪配套的棱镜、基座等相关设备，可以减少测量工作中过渡点的对中误差，在确保煤矿井下基本控制导线测量精准度的前提下，提高煤矿井下测量的工作效率。

但是我们在燕子山矿的实际测量工作中，采用三连架法进行测量还是存在着一定的局限性。

1、在煤矿井下测量工作中采用三连架法，在测量路线确定后，需要煤矿企业停止在测量线路上的一切生产运输活动，占用巷道时间长，需要与多个部门协调工作。

2、三连架法测量的环节，常常要对各个测量过渡点进行对中的处理工序，以减小对中误差对各个测量点精准度带来的不利影响。

3、另外，还需要注意处理煤矿井下隧道中雾气以及风流对边长光测量产生的影响。

避免过大的雾气导致全站仪测的测量数据误差过大，最终导致测量精度出现问题的情况。

为了应对当前经济发展对煤炭量的有效需求，煤矿生产企业不得不考虑如何提高企业的生产效率。

而提高煤矿生产企业的生产效率的最佳方式之一，便是提高煤矿井下测量的精准度以及测量工作的效率。

在煤矿井下基本控制导线的测量工作采用三连架法，虽然具有一定的积极作用，但是仍然无法满足当前煤矿企业对测量工作的相关要求。

因此，为了煤矿获得更好的发展，我们结合燕子山矿井下测量工作的现状，在日常测量工作中对煤矿井下基本控制导线的测量方法进行了一定的改进与创新。

1、减少对中误差的方法。

我们在实践中采用经过改进与创新的煤矿井下基本控制导线测量方法，在一定程度上减少了对中环节的误差，改善了对中的精准度，提高了测量的精度。

我们在测量过程中采用激光对点器进行对中的工作，在此过程中要注意充分地利用光学折射原理，通过观察激光对点器发出的光束，直接观察顶板的测点的变化情况。

这样的方式不仅可以在一定程度上削弱风流过大对测量产生的不利影响，而且简化了测量的程序。

2、减少工作时间的方法。

使用三连架法测量的相关工作，需要设置煤矿井下导线测量的相关导线点，包括测站点、后视点、前视点等，在测量时只要移动三连架调整对中的角度即可，这样的测量方式可以在一定程度上提高测量的精准度，但是需要耗费一定的时间。

我们将测量三角架、基座、棱镜等配套设备增加到四套，将原来的三连架法变成四架三连法。

改进方法后，我们在进行煤矿井下测量时，可以同时进行两点的观测，大大缩短了测量的时间以及占用煤矿井下运输线路的时间。

这种改进与创新的煤矿基本控制导线测量法，在很大程度上可以弥补传统的煤矿井下基本控制导线测量方法中存在的局限性，不仅能够保证煤矿井下基本控制导线的测量的精准度，而且对于提高煤矿生产企业的生产效率，促使其更好的在煤矿井下测量中更好的发挥作用。

3、在煤矿井下基本控制导线测量工作中，还会涉及到如何合理的处理长边、短边的测量工作。

在此测量环节中，我们要尽量选择使用相邻导线边长数据相一致的导线，在长边、短边进行过渡时，如果出现前视点、后视点边长相差较大时，可以适当的调整调焦镜的运行范围，以降低测量方向的误差。

同时，更要加强重视短边的测量环节。

由于在短边测量中，测量仪器以及对中都会存在一定的误差，因此提高短边的测量精准度一直是一个难题。

在改进后的煤矿井下基本控制导线测量法中，我们选择使用了延伸三角形的方式，来弥补短边测量中测量仪器以及对中存在的误差，通过延伸三角形进行导线方位角的传递，我们进一步地提高短边测量的精准度，也缩短了短边测量的时间，取得了良好的效果，有效消除了上述误差的影响，提高了导线测量精度，促进煤矿井下基本控制导线测量工作总体的工作效率的进一步提高。

在导线A—B—C—D—E—F中，遇到短边BC时，通过延伸三角形，采用A—B—D—C—E—F的路线，跨过短边BC，则EF边的方位角：∠1一∠2 + ∠3 + ∠L4 ± 4×180º，图1所示。

图l 用延伸三角形法求取导线方位角三、总结：当今，人类社会正面临着人口、资源、环境和灾害等影响人类生存和社会发展的严重问题。

面对这种挑战和机遇同在的关键时代，广大测量科技工作者肩负着历史的责任，每一位测量工作者要破除传统束缚，不断进行创新，去面对社会发展的要求，走向有待认识的新领域。

随着社会经济的发展，煤炭需求量也在不断增加。

煤矿生产企业对于煤矿井下基本控制导线的测量精准度及其相关工作的工作效率提出了更高的标准。

因此，我们必须运用一切可应用的科技手段，进一步地改进和创新煤矿井下基本控制导线的测量的方法以及措施。

经过改进与创新的煤矿井下基本控制导线的测量法，通过四架三连法进行相关的测量工作，可以在原有的工作基础之上，提高测量的精准度以及工作效率。

在未来很长的一段时间内，我们应更加努力做好提高煤矿井下基本控制导线测量的精准度的相关工作，避免煤矿生产企业在生产过程中存在的安全隐患危及相关工作人员的人身安全以及煤矿生产企业的经济利益。