NTS-352全站仪改造后在井下贯通测量中的应用

NTS-352全站仪改造后在井下贯通测量中的应用

李富林

云南后所煤矿有限公司  云南富源  655500

摘要：煤矿井下测量由于受环境、气候和施工条件等诸多条件限制，一直使用传统的光学经纬仪进行测设，所需人员多，占用巷道时间长，测量的精度不能有效提高，长久以来阻碍了井下测量的发展，随着科技的进步，测量仪器得到进一步发展，全站仪的出现解决了传统测量的一些缺点，本文介绍了全站仪改造后在井下贯通测量中的运用。

关键词：NTS-352全站仪;改造；贯通测量

0 引言

兴云煤矿井下测量多年来一直使用传统的光学经纬仪配合50米钢尺进行水平角、竖直角和边长的测量，不但影响测量的精度，对生产工作也造成了一定的影响，为进一步提高井下测量的精度和科技装备水平，兴云煤矿于2014年购进一台型号为NTS-352型全站仪，该型全站仪主要用于地面测量和井下沿底板布点的控制测量，为解决该仪器只能用于点下对中的局限性，进一步发挥仪器的先进性，兴云煤矿技术科测量组决定对仪器进行改造并逐步应用于井下导线测量、贯通测量，通过对仪器的改造并应用于井下，提高了井下贯通测量的精度并减少了对生产的影响。

1  概述

1.1  NTS-352型全站仪简介

全站仪全称为“全站型电子速测仪”通常又称为“电子全站仪”或“电子速测仪”它是把测距，测角和微处理机等部分结合起来形成一体。能够自动控制测距，测角、自动计算水平距离，高差、坐标等的测绘仪器。同时可自动显示，记录、存储和数据输出，由于它能自动完成一个测站上的全部测量工作。均称它为“全测仪”简而言之全站仪是集光机、电算子一体的智能型测绘仪器。

1.2  NTS-352型全站仪相关参数

⑴测程：地面1.5km～1.8km 井下0.5km～1.0km（单棱镜）

⑵精度：测角标称精度2″；测距标称精度±（5mm+5ppm·D）；气象改点：输入参数自动改正；大气折光和曲率改点：K=0.14／0.20可选，输入参数自动改正；反射棱镜常数改正：输入参数自动改正。

1.3  NTS-352型全站仪优点

操作速度和精度，均较典型的仪器（光学经纬仪）有较大的提高。更重要的是全站仪内部大量地使用了微电子技术；因此，可实现数据自动记录，传输、检查、计算处理，利用全站仪不仅可以得到原始的或改正后的观测数据，而且还可以得到平差后的三维坐标。

全站仪是数字化的测绘仪器，是实现测量自动化的一种重要仪器。通过它还可以形成自动化数据流，从而实现自动化判图和建立地图管理数据库的目的。

2  NTS-352改造前存在的缺陷及改造方法

2.1  仪器没有点上对中系统

井下由于受环境所致，底板一般设置轨道、皮带、刮板输送机等，这就给底板布点造成了影响，同时，底板布点由于行人等各种因素影响，底板布点不利于保存，井下测量的测点一般布置于巷道顶板上，这就要求全站仪必须具有点上对中系统，兴云煤矿购买的NTS-352型全站仪也是针对地面使用，没有点上对中器，而且棱镜也只能在点下对中使用。

2.2  改造方法

找一块平坦的水泥地，在水泥地上作一标志，把仪器3架设于此点上，并严格对中整平仪器，在离仪器20m位置分别架设仪器1和仪器2，并精确整平仪器1、2，仪器1与仪器2基本上成90度夹角，仪器1与仪器2精确照准水泥地上的标志，并固定水平制定螺旋，转动望远镜，两台仪器的交点即为仪器3的中心点，用尖的东西在其上面作一小标记用于以后对中用（如下图）。

3  井下测量方法

井下导线测量的精度主要受测角误差和量边误差的影响，NTS-352型防爆全站仪利用红外线测距大大降底了量边误差，在具体施测过程中取往返测量的平均值作为终值，测角误差除仪器观测因素外，另外还受现场环境，导线边的长度以及对中误差等因素也比较大，所以根据实际情况采用合理的测量方法。

3.1  三架法

三架法导线测量是指在全站仪导线测量中，利用3副脚架、一台全站仪、两台棱镜进行测量的一种测量方法，此测量方法在地面控制测量中得到了广泛应用。

兴云煤矿NTS-352防爆全站仪配有三个完全相同的基座，可互换使用，因而利用此点，在井下具体施测导线过程中，每个导线点只需对中整平一次仪器，在观测完一组后，将仪器（不带基座）搬至前视基座上，把后视架腿架设到下一站前视，仪器站作为下一站的后视，依次类推，如果有四套基座和四套脚架，还可以提高工作效率。由于这种方法减少了对中次数，所以明显地提高了测量精度，此法适用于测量基本控制导线过程重要的大型贯通工程。如下图所示测站点A架设全站仪，精确对中、整平、后视点B架设棱镜，精确对中、整平，前视点C架设棱镜精确对中、整平、安置完成后，进行观测测角、测距、具体测量方法同常规测量方法。本测站观测结束后转入下测站时测站点A松开全站仪的照准部扳钮，取下照准部至C点，C点同样松开棱镜扳钮，取下棱镜将全站仪照准部插入锁紧扳钮，由于基座未产生任何位移，所以此时全站仪应处于在严格的对中、整平状态而后视点的三脚架同C点的前视棱镜一同到下一测点D点进行安置，对中整平，作为本站的前视棱镜，然后进行其他测站的观测。

3.2  悬挂棱镜法

根据井下导线点一般布设在巷道顶板上这一特点，在进行测量时，在前后视点上不用三角架，而直接利用线绳连接到棱镜上，测量时，同一般经伟仪测量一样，瞄准线绳和标志，测完水平角和竖直角后，再瞄准棱镜，把该段的水平距离测出即可。利用该方法进行导线测量时，由于不需在前、后视点下对中，整平仪器，也不需携带前、后视点下对中的对点器及架腿，既减轻了测量人员的劳动强度，提高了工作效率，操作又十分方便灵活，同时也能保证测量的精度。此法适用于采区控制导线的测量，中小型贯通测量以及井下煤尘大，水雾大，环境差，起伏较大的巷道的测量工作。

4  测量效果

4.1  相关要求

4.1.1  按《煤矿测量规程》要求正确施测，边长和高差均往返测量，并精确测量仪器和前、后视点标高，采用人工记录。

4.1.2  采用悬挂棱镜法测量时，尽量采用长边导线，减少测站数，对风流较大的巷道要采取挡风措施，以减少对中误差。

4.1.3  在边长小于30米或者倾角大于15度的倾斜巷道中需增加对中次数。

4.1.4  在巷道煤尘大，水雾大，条件差的情况下需增加测回数。

4.1.5  NTS-352防爆全站仪在使用过程中比较稳定，正倒镜互差小于10”，测距互差小于4mm，在绞车，胶带机头振动较大处测量时，对测角和测距均有影响，因此应尽量避免在此设定导线点。

4.2  兴云煤矿井下导线测量贯通精度

NTS-352防爆型全站仪施测了3个贯通测量，精度较以前经伟仪测量有较大的提高，一次采用悬挂棱镜法，另外两次采用三架法。贯通误差见下表：

5  结语

5.1  实践证明，NTS-352防爆全站仪的精度可以满足井下大型贯通工程的需要，满足井下基本控制导线的要求，采用悬挂棱镜可以满足井下采区控制及中小型贯通的要求。

5.2  NTS-352防爆全站仪具备测距、测角，储存记录一体化功能。应用于井下导线测量只需4人，后视、前视、记录、观测各1人，与传统经伟仪测角，测距仪测距（钢尺量距）相比，即节约了时间，又节省了人员，大大提高了工作效率。

5.3  井下使用NTS-352防爆全站仪采用三架法和悬挂棱镜法施测导线，大大提高了井下导线测量的精度和速度，减少了井巷的占用时间，降低了测量人员的劳动强度。

5.4  NTS-352防爆全站仪的应用数据采集，处理和绘图的主套自动测绘系统提供了采集设备，推进了矿山测量自动化的进程。

参考文献：

[1]白裕良 徐云龙  杨赞行  编《矿山测量》煤碳工业出版社。

[2]张国良 朱家   顾和和  编《矿山测量学》中国矿业大学出版社

·