探析矿山测量中全站仪和贯通误差预计的应用

吴龙健

摘 要：随着矿山测量难度的增加，全站仪和贯通误差预计的作用日益突出。简单介绍了二者的定义，然后结合实例制订了一套测量方案，最后对二者的实际应用进行了分析。

关键词：矿山测量；全站仪；贯通误差预计；地面导线

中图分类号：TD175.5 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）15-0006-02

矿山开采工程应以测量为前提，随着开采难度的加大，测量变得越来越困难，以往的测量方法和设备难以满足目前开采的新要求。现代化测量技术使矿山开采有了新的发展，尤其是全站仪和贯通误差预计理论的应用，减少了测量作业量，大幅提升了测量精确度。贯通误差预计水平直接关系到矿山生产的安全，全站仪虽然集多种先进技术于一体，但受自身系统和地形、地质条件的影响，难免会出现测量误差，不利于以后的开采工作，所以，必须要加强该方面的研究，将误差降至最低。

1 全站仪和贯通误差预计

1.1 全站仪

作为一种新型测量仪器，全站仪实现了光机电一体化，将激光、机械、微电子、计算机等多种高新技术糅合在一起，具有测距、测高差、测水平角、测垂直角多项功能。在使用时，只需利用一次性安装仪器，便能够完成全部测量工作，因此，该仪器在诸多领域都发挥着重要作用。光学经纬仪使用的是光学度盘和人工光学测微读数的方式；全站仪则采用的是自动化技术，使用的是光电扫描度盘，它能够自动记录并显示读数，操作更加简便，而且可降低误差。

1.2 贯通误差预计

在工程进行贯通之前，需要预先对测量中的贯通误差精确估算，以便采取防范措施，减少不必要的损失。贯通误差主要包括高程误差和水平误差，前者多由地面和地下高程测量不精确引起；后者多由地面控制、地下导线测量不精确引起。贯通误差预计与矿井安全生产密切相关，在大型工程中常利用GPS技术实现对平面的控制，或使用陀螺全站仪对矿井进行定向。

2 实例中的平面和高程控制测量方案

2.1 实例分析

某矿山在开采中因井下温度过高而加大了开采难度，固有的通风系统难以解决这一问题，为此，需将A，B两井贯通，以作通风之用。A为北主斜井，B为西回风斜井，原本相互独立的两个矿井，贯通后的巷道共长2 524 m，呈半圆拱形，宽度为2.85 m，斜长480 m。另外，有两个点的高程是已知的，分别为1 640 m、1 608 m。

2.2 平面和高程控制测量方案

该工程选择的是DTM-532型尼康全站仪，在测量中可将测量数据自动记录保存。以不被井下风流影响的棱镜作为观察目标，在测距和测角方面较为精确，读错率、记错率有所降低，且可直接将数据输入计算机。按照相关规定，水平方向上的贯通误差应控制在0.5 m以内，垂直方向则不得超过0.2 m。

2.2.1 井下高程测量方案

按照五等电磁波测距三角高程的标准进行测量，在重要的巷道掘进中，通过全站仪标定腰线。掘进至300～800 m时，依次对永久导线点、永久水准点的高程进行测量。使用此方法不断向前测设，直至巷道掘进头外12～18 m。

2.2.2 井下平面测量方案

根据工程要求和现场条件，结合设计图纸给出的坡度、方向和已知控制点，使用全站仪测设方向和三角高程，基本控制导线采用15〞导线，并在巷道中铺设30〞导线作为掘向依据。

2.2.3 井下高程导入方案

导入高程指的是将地面坐标系统中的高程经竖井或斜井传递到井下高程测量起点，该工程通过斜井导入。先借助全站仪测量两点间的角度和倾斜长度，然后根据三角原理计算出两点间的高差，接着测定倾斜巷道中的水准点和永久导线点的高程。在全站仪导线测量时，应开始测量三角高程。工程中采用的丝法测量，测回数应为3.

3 平面和高程贯通测量误差和方案评价

3.1 高程贯通测量误差预计

3.1.1 误差分析

从测量过程中分析了可能产生误差的原因，例如：①全站仪系统瞄准时的误差；②外界环境影响，包括空气透明度较低、测量时全站仪轻微晃动而形成误差；③井下水准管居中方面的误差。

3.1.2 误差参数确定和误差预计

在贯通中，巷道的垂直角较小，因此需保证仪器测镜的精确。将测距误差控制在1 mm以内，垂直角中误差mar=±2〞，大气垂直折光中误差mh=±0.05.由于测量中采用的是电磁波测距三角高程测量方法，因此，mar和mh较为关键。该工程为对向观测，所以无需考虑大气垂直折光中的误差，而垂直角观测的精度也比较高。

地面三角高程，上、下平巷中高程测量误差引起的K点高程误差，电磁波测距三角高程测量可按下式进行计算：

mh=±0.025S . （1）

式（1）中，S——地面三角高程和山下平巷高程测量的路线总长度。

K点在高程上的预计误差为：

摘 要：随着矿山测量难度的增加，全站仪和贯通误差预计的作用日益突出。简单介绍了二者的定义，然后结合实例制订了一套测量方案，最后对二者的实际应用进行了分析。

关键词：矿山测量；全站仪；贯通误差预计；地面导线

中图分类号：TD175.5 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）15-0006-02

矿山开采工程应以测量为前提，随着开采难度的加大，测量变得越来越困难，以往的测量方法和设备难以满足目前开采的新要求。现代化测量技术使矿山开采有了新的发展，尤其是全站仪和贯通误差预计理论的应用，减少了测量作业量，大幅提升了测量精确度。贯通误差预计水平直接关系到矿山生产的安全，全站仪虽然集多种先进技术于一体，但受自身系统和地形、地质条件的影响，难免会出现测量误差，不利于以后的开采工作，所以，必须要加强该方面的研究，将误差降至最低。

1 全站仪和贯通误差预计

1.1 全站仪

作为一种新型测量仪器，全站仪实现了光机电一体化，将激光、机械、微电子、计算机等多种高新技术糅合在一起，具有测距、测高差、测水平角、测垂直角多项功能。在使用时，只需利用一次性安装仪器，便能够完成全部测量工作，因此，该仪器在诸多领域都发挥着重要作用。光学经纬仪使用的是光学度盘和人工光学测微读数的方式；全站仪则采用的是自动化技术，使用的是光电扫描度盘，它能够自动记录并显示读数，操作更加简便，而且可降低误差。

1.2 贯通误差预计

在工程进行贯通之前，需要预先对测量中的贯通误差精确估算，以便采取防范措施，减少不必要的损失。贯通误差主要包括高程误差和水平误差，前者多由地面和地下高程测量不精确引起；后者多由地面控制、地下导线测量不精确引起。贯通误差预计与矿井安全生产密切相关，在大型工程中常利用GPS技术实现对平面的控制，或使用陀螺全站仪对矿井进行定向。

2 实例中的平面和高程控制测量方案

2.1 实例分析

某矿山在开采中因井下温度过高而加大了开采难度，固有的通风系统难以解决这一问题，为此，需将A，B两井贯通，以作通风之用。A为北主斜井，B为西回风斜井，原本相互独立的两个矿井，贯通后的巷道共长2 524 m，呈半圆拱形，宽度为2.85 m，斜长480 m。另外，有两个点的高程是已知的，分别为1 640 m、1 608 m。

2.2 平面和高程控制测量方案

该工程选择的是DTM-532型尼康全站仪，在测量中可将测量数据自动记录保存。以不被井下风流影响的棱镜作为观察目标，在测距和测角方面较为精确，读错率、记错率有所降低，且可直接将数据输入计算机。按照相关规定，水平方向上的贯通误差应控制在0.5 m以内，垂直方向则不得超过0.2 m。

2.2.1 井下高程测量方案

按照五等电磁波测距三角高程的标准进行测量，在重要的巷道掘进中，通过全站仪标定腰线。掘进至300～800 m时，依次对永久导线点、永久水准点的高程进行测量。使用此方法不断向前测设，直至巷道掘进头外12～18 m。

2.2.2 井下平面测量方案

根据工程要求和现场条件，结合设计图纸给出的坡度、方向和已知控制点，使用全站仪测设方向和三角高程，基本控制导线采用15〞导线，并在巷道中铺设30〞导线作为掘向依据。

2.2.3 井下高程导入方案

导入高程指的是将地面坐标系统中的高程经竖井或斜井传递到井下高程测量起点，该工程通过斜井导入。先借助全站仪测量两点间的角度和倾斜长度，然后根据三角原理计算出两点间的高差，接着测定倾斜巷道中的水准点和永久导线点的高程。在全站仪导线测量时，应开始测量三角高程。工程中采用的丝法测量，测回数应为3.

3 平面和高程贯通测量误差和方案评价

3.1 高程贯通测量误差预计

3.1.1 误差分析

从测量过程中分析了可能产生误差的原因，例如：①全站仪系统瞄准时的误差；②外界环境影响，包括空气透明度较低、测量时全站仪轻微晃动而形成误差；③井下水准管居中方面的误差。

3.1.2 误差参数确定和误差预计

在贯通中，巷道的垂直角较小，因此需保证仪器测镜的精确。将测距误差控制在1 mm以内，垂直角中误差mar=±2〞，大气垂直折光中误差mh=±0.05.由于测量中采用的是电磁波测距三角高程测量方法，因此，mar和mh较为关键。该工程为对向观测，所以无需考虑大气垂直折光中的误差，而垂直角观测的精度也比较高。

地面三角高程，上、下平巷中高程测量误差引起的K点高程误差，电磁波测距三角高程测量可按下式进行计算：

mh=±0.025S . （1）

式（1）中，S——地面三角高程和山下平巷高程测量的路线总长度。

K点在高程上的预计误差为：

摘 要：随着矿山测量难度的增加，全站仪和贯通误差预计的作用日益突出。简单介绍了二者的定义，然后结合实例制订了一套测量方案，最后对二者的实际应用进行了分析。

关键词：矿山测量；全站仪；贯通误差预计；地面导线

中图分类号：TD175.5 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）15-0006-02

矿山开采工程应以测量为前提，随着开采难度的加大，测量变得越来越困难，以往的测量方法和设备难以满足目前开采的新要求。现代化测量技术使矿山开采有了新的发展，尤其是全站仪和贯通误差预计理论的应用，减少了测量作业量，大幅提升了测量精确度。贯通误差预计水平直接关系到矿山生产的安全，全站仪虽然集多种先进技术于一体，但受自身系统和地形、地质条件的影响，难免会出现测量误差，不利于以后的开采工作，所以，必须要加强该方面的研究，将误差降至最低。

1 全站仪和贯通误差预计

1.1 全站仪

作为一种新型测量仪器，全站仪实现了光机电一体化，将激光、机械、微电子、计算机等多种高新技术糅合在一起，具有测距、测高差、测水平角、测垂直角多项功能。在使用时，只需利用一次性安装仪器，便能够完成全部测量工作，因此，该仪器在诸多领域都发挥着重要作用。光学经纬仪使用的是光学度盘和人工光学测微读数的方式；全站仪则采用的是自动化技术，使用的是光电扫描度盘，它能够自动记录并显示读数，操作更加简便，而且可降低误差。

1.2 贯通误差预计

在工程进行贯通之前，需要预先对测量中的贯通误差精确估算，以便采取防范措施，减少不必要的损失。贯通误差主要包括高程误差和水平误差，前者多由地面和地下高程测量不精确引起；后者多由地面控制、地下导线测量不精确引起。贯通误差预计与矿井安全生产密切相关，在大型工程中常利用GPS技术实现对平面的控制，或使用陀螺全站仪对矿井进行定向。

2 实例中的平面和高程控制测量方案

2.1 实例分析

某矿山在开采中因井下温度过高而加大了开采难度，固有的通风系统难以解决这一问题，为此，需将A，B两井贯通，以作通风之用。A为北主斜井，B为西回风斜井，原本相互独立的两个矿井，贯通后的巷道共长2 524 m，呈半圆拱形，宽度为2.85 m，斜长480 m。另外，有两个点的高程是已知的，分别为1 640 m、1 608 m。

2.2 平面和高程控制测量方案

该工程选择的是DTM-532型尼康全站仪，在测量中可将测量数据自动记录保存。以不被井下风流影响的棱镜作为观察目标，在测距和测角方面较为精确，读错率、记错率有所降低，且可直接将数据输入计算机。按照相关规定，水平方向上的贯通误差应控制在0.5 m以内，垂直方向则不得超过0.2 m。

2.2.1 井下高程测量方案

按照五等电磁波测距三角高程的标准进行测量，在重要的巷道掘进中，通过全站仪标定腰线。掘进至300～800 m时，依次对永久导线点、永久水准点的高程进行测量。使用此方法不断向前测设，直至巷道掘进头外12～18 m。

2.2.2 井下平面测量方案

根据工程要求和现场条件，结合设计图纸给出的坡度、方向和已知控制点，使用全站仪测设方向和三角高程，基本控制导线采用15〞导线，并在巷道中铺设30〞导线作为掘向依据。

2.2.3 井下高程导入方案

导入高程指的是将地面坐标系统中的高程经竖井或斜井传递到井下高程测量起点，该工程通过斜井导入。先借助全站仪测量两点间的角度和倾斜长度，然后根据三角原理计算出两点间的高差，接着测定倾斜巷道中的水准点和永久导线点的高程。在全站仪导线测量时，应开始测量三角高程。工程中采用的丝法测量，测回数应为3.

3 平面和高程贯通测量误差和方案评价

3.1 高程贯通测量误差预计

3.1.1 误差分析

从测量过程中分析了可能产生误差的原因，例如：①全站仪系统瞄准时的误差；②外界环境影响，包括空气透明度较低、测量时全站仪轻微晃动而形成误差；③井下水准管居中方面的误差。

3.1.2 误差参数确定和误差预计

在贯通中，巷道的垂直角较小，因此需保证仪器测镜的精确。将测距误差控制在1 mm以内，垂直角中误差mar=±2〞，大气垂直折光中误差mh=±0.05.由于测量中采用的是电磁波测距三角高程测量方法，因此，mar和mh较为关键。该工程为对向观测，所以无需考虑大气垂直折光中的误差，而垂直角观测的精度也比较高。

地面三角高程，上、下平巷中高程测量误差引起的K点高程误差，电磁波测距三角高程测量可按下式进行计算：

mh=±0.025S . （1）

式（1）中，S——地面三角高程和山下平巷高程测量的路线总长度。

K点在高程上的预计误差为：