淺析煤礦測量的方法與原理

1、淺析煤礦測量的方法與原理 【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及人民生活水平的提高，煤礦測量突破了傳統(tǒng)意義上的含義，不僅僅包括地下測量，而且也包括地上測量，從而最大限度的保障了人民的安全。本文主要介紹了煤礦測量的常用方法的原理，主要包括極坐標(biāo)法、小角法、前方交會法、后方交會法，通過詳細(xì)介紹各自方法的原理，以及操作過程和精度指標(biāo)分析，展示了各自方法的特點(diǎn)，因此在以后工作過程中可根據(jù)具體實(shí)際情況進(jìn)行選擇合適的方法，具有一定的指導(dǎo)意義。 【關(guān)鍵詞】煤礦；測量；方法；原理 0 引言 隨著計算機(jī)技術(shù)以及軟件工程的快速發(fā)展，測繪專業(yè)領(lǐng)域也得到了空前的發(fā)展，煤礦測量已由傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、光電測距儀、平板儀及手

2、工記錄計算的方法，逐步轉(zhuǎn)變?nèi)緝x、電子水準(zhǔn)儀、gps等先進(jìn)的現(xiàn)代儀器，為測繪行業(yè)帶來了質(zhì)的突變。雖然先進(jìn)的儀器使得測繪工作者更為方便、高效，但我們必須全面了解測量方法的相關(guān)原理，才能更好的為現(xiàn)代煤礦測量工作服務(wù)1，2。 1 煤礦測量方法 煤礦測量，主要依托全站儀，因此全站儀常用的方法主要有極坐標(biāo)法、小角度法、前方交會法、后方交會法等。下面根據(jù)本人工作經(jīng)歷，具體對各自方法進(jìn)行詳細(xì)介紹。 1.1 極坐標(biāo)法 根據(jù)極坐標(biāo)的原理，以2個已知點(diǎn)建立坐標(biāo)軸，并以其中1個點(diǎn)為極點(diǎn)作為極坐標(biāo)系，測定觀測點(diǎn)到極點(diǎn)之間的距離，測定觀測點(diǎn)與極點(diǎn)連線和兩個已知點(diǎn)連線夾角的方法。如圖1所示： 假設(shè)，需測定某點(diǎn)c坐標(biāo)，首先

3、必須先計算已知點(diǎn)a、b的方位角： 采用全站儀進(jìn)行極坐標(biāo)測量時，具體操作步驟如下： （1）在測站點(diǎn)a點(diǎn)安置全站儀，對中整平，然后開機(jī)，首先要對儀器進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置，主要有溫度、氣壓、濕度、棱鏡常數(shù)、對比度等：緊接在程序中選擇測量模式為“放樣”。 （2）首先輸入已知點(diǎn)a的點(diǎn)號，測站點(diǎn)儀器高度，以及a點(diǎn)的三維坐標(biāo)坐標(biāo)，并照準(zhǔn)后視點(diǎn)b點(diǎn)，輸入a點(diǎn)到b點(diǎn)的方位角，或者是輸入后視點(diǎn)b點(diǎn)的已知坐標(biāo)，然后照準(zhǔn)b點(diǎn)，讀出數(shù)據(jù)，作為檢核，使測出的數(shù)據(jù)與設(shè)計數(shù)據(jù)差距很小3。 （3）輸入待測點(diǎn)的坐標(biāo)，然后在儀器上顯示出當(dāng)前視線方向與待定方向之間的水平夾角，當(dāng)該夾角接近0度時，轉(zhuǎn)動水平微動螺旋使夾角為0。 （4）指揮將

4、棱鏡立于視線方向上，按“測設(shè)”鍵，全站儀即測量出測站至棱鏡的水平距離，并計算出該距離與設(shè)計距離的差值，在儀器上顯示出來。 （5）儀器操作員根據(jù)計算的距離偏差指揮持鏡員，持鏡員按照此距離靠近或遠(yuǎn)離儀器，直到偏差量滿足要求時，并在地面上打入帶有小鐵釘?shù)哪緲丁?（6）木樁固定后，將棱鏡架設(shè)在木樁頂板的小鐵釘上，儀器操作人員回到常規(guī)測量界面，測定出該點(diǎn)坐標(biāo)。 該方法在礦山地下工程測量比較常用，且該方法比較靈活，限制條件比較少，適合長距離傳遞。 1.2 小角度法 由于礦山地下開采，形成了采空區(qū)，由于采空區(qū)上方巖層長期下沉，導(dǎo)致地表沉陷，使得地表產(chǎn)生沉陷、曲率變形、水平位移、傾斜變形等，嚴(yán)重影響了礦區(qū)人民

5、的安全狀況。因此我們必須對礦區(qū)地區(qū)地表進(jìn)行監(jiān)控，及時了解該處地表變形情況，其中除了我們進(jìn)行常規(guī)的沉降測量外，還需對水平位移變形情況進(jìn)行觀測，由于礦山在監(jiān)測設(shè)計時，主要是沿著開采區(qū)走向與傾斜斷面進(jìn)行布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，因此小角法是一種很實(shí)用的方法。 小角度法是將儀器安置于穩(wěn)定點(diǎn)，測定視準(zhǔn)線位移點(diǎn)間的微小夾角和水平距離。如圖2，利用全站儀精確測出基準(zhǔn)線與置鏡點(diǎn)到觀測點(diǎn)視線之間的微小角度，并按式（4）計算偏離值： 小角度法觀測時，要盡量將觀測墩埋設(shè)在兩端基點(diǎn)的連線上，使觀測角度微小，以減小正弦函數(shù)泰勒級數(shù)展開的舍入誤差。 1.3 前方交會法 前方交會就是利用已知坐標(biāo)條件求出未知點(diǎn)的一種比較實(shí)用的方法。在煤礦

6、測量中，由于煤礦地質(zhì)地貌條件復(fù)雜，因此往往致使測站點(diǎn)無法與前方測點(diǎn)通視，經(jīng)常需要用前方交會的方法來預(yù)計待測點(diǎn)坐標(biāo)和待測邊邊長。 因此，必須選擇遠(yuǎn)離變形區(qū)且穩(wěn)固的目標(biāo)作為定向點(diǎn)，測站點(diǎn)與定向點(diǎn)的距離要求大于交會邊的長度，觀測點(diǎn)埋設(shè)在能進(jìn)行多個方向觀測的位置。前方交會的角度最好滿足30150，否則觀測出的位移量受測角誤差的影響較大。如圖3，假設(shè)對工作基點(diǎn)c進(jìn)行校核時，可在穩(wěn)定區(qū)埋設(shè)23個基點(diǎn)，用前方交會法檢定c的穩(wěn)定性4，5。 1.4 后方交會法 在礦山測量作業(yè)過程中，特別是在年代較久或廢舊礦區(qū)開展工作，經(jīng)常遇到如下情況： （1）測區(qū)已知控制點(diǎn)相互通視條件差； （2）在礦區(qū)所布設(shè)的控制網(wǎng)，因考慮圖

7、形條件、控制范圍、通視等，已知點(diǎn)大多位于較高的山上，攜帶儀器不方便，或有些測點(diǎn)架設(shè)儀器很困難。雖然gps在測繪工作中以得到普遍應(yīng)用，但由于各作業(yè)單位的實(shí)際情況及林區(qū)衛(wèi)星信號接受等諸多因素。為解決上述問題，我們在工作實(shí)踐中，經(jīng)常采用全站儀測邊后方交會來測設(shè)測站，然后進(jìn)行工程放樣或測量等工作6。 測邊后方交會一般在待定點(diǎn)上架設(shè)儀器，在已知點(diǎn)上擺設(shè)棱鏡，假設(shè)已知點(diǎn)為a（xa、yb）、b（xb、yb），待定點(diǎn)為p， 通過測量出已知點(diǎn)到待定點(diǎn)之間的距離分別為sa、sb. 2 結(jié)論 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，礦山測量逐步走向自能化。論文結(jié)合本人的生產(chǎn)實(shí)際情況，主要介紹了現(xiàn)在礦山測量依托全站儀常用的測量方法，在礦山測量生產(chǎn)實(shí)際當(dāng)中，現(xiàn)代礦山測量不僅僅是狹義上的施工放樣，隨著科學(xué)的發(fā)展，逐步發(fā)展到了地表監(jiān)測等，因此極坐標(biāo)、前方交會、后方交會以及小角度法是最為常用也是最為熟悉的方法，論文通過對這些方法的原理進(jìn)行了詳細(xì)介紹，分析了各自方法的特點(diǎn)，因此在以后工作過程中，可根據(jù)自身條件進(jìn)行擇優(yōu)選擇。 【參考文獻(xiàn)】 1孫國華，叢培東.地質(zhì)勘探工程測量方法今夕談j.科技信息，2012（09）. 2張清.論礦山測量中新測繪技術(shù)及其特點(diǎn)j.山西建筑，2012（03）. 3張維寬，張永勝，孟紅何.全站儀極坐標(biāo)法測設(shè)物探網(wǎng)的一種新方法j.價值工程，2012（11）. 4曾慶琦.淺談小