测量反射片与编程计算器在中小型贯通中的应用

　　摘要：中小型贯通是地下空间测量最常见的贯通类型，导线测量的精度决定着巷道贯通效果。在降低劳动强度，提高效率同时保证精度的前提下，本文介绍反射片和编程计算器在贯通测量中的应用。和其他测量方法的相比，新方法具有一定的优越性，值得推广。

　　关键词：全站仪,反射片,前方交会,编程计算器

　　1.引言

　　测绘工作中，各种各样的测绘仪器是测量工作者必不可少的工具。仪器的精度对测量成果的质量起决定作用。随着各种电子全站仪在矿山测绘工作中的应用，井下导线测量效率和精度大大提升。在保证精度的前提下，如何进一步降低测绘工作者的劳动强度，提高工作效率，是每个测量工作者的不断追求，也是科学管理和发展的体现。通过长期实践，笔者找到一种适合地下空间导线测量和中小型贯通测量的新方法——反射片测量法。

　　2.悬挂反射片法测量原理与作业方法

　　反射片是一种能够反射全站仪测距信号的片状测量附件。它具有重量轻、厚度小(常见反射片厚度只有0.5mm)耐老化、易于粘贴、测量精度高等特点。反射片的最大测程一般远小于单棱镜，但是两者测距精度基本相同。值得一提的是索佳专用反射片精度高于一般棱镜，配合NET05全站仪测距精度可±(0.5+1ppm)mm。反射片的这些特点使得它经常用于各种变形监测场所。经过适当改造，反射片同样可以用于井下导线测量。

　　在介绍新方法之前，我们回顾一下其他地下空间导线测量方法。经纬仪加钢尺量距法费时费力，其中的量边工序是一项特别繁琐且精度不易保证的工作。由于地下实际工作条件限制，不能采用标准拉力，进而不能进行准确的垂曲和倾斜改正。特别当边长大于30m时，量距误差开始明显变大。而边长误差较大，最终将影响到导线测量和整个贯通效果。即使距离量取比较准确，后期计算坐标也相对麻烦。全站仪加棱镜测距方法精度高、作业速度较快，适合多种类型贯通，应用范围最广。但是这种作业方法使用的仪器和附件前期投入较大，测量时至少携带两只脚架、一台仪器、一组棱镜。大多数矿山测量地点距离井口很远，若没有合适的运输工具，这无疑会加重测量人员的劳动量。

　　反射片具体改造方法如下，将反射片粘贴在硬质薄塑料片上。在塑料片上用小刀开两个凹口，使其刚好通过反射片的纵线平分线。用一条线穿过塑料片，线的两端系两个夹子。

　　反射片使用方法如下：测量时将垂线在塑料片凹口上绕过，并用夹子夹紧，垂线下方加坠重物，稳定吊坠物，尽量保证垂线不摆动。然后用手轻扶塑料片边缘，保证反射片朝向仪器不旋转，以获得较强的反射信号及较高的测距精度。具体悬挂方法见图一。

　　导线测量步骤：①安置全站仪，完成对中、整平，并量取仪器中心至上方导线点的垂直距离。

　　②照准后视导线点垂线上部，仪器设置水平角。

　　③转动仪器至前视方向，照准垂线上部。待前视点工作人员悬挂反射片后竖直转动望远镜至反射片中心，完成测量。

　　④量取反射片中心至顶点高度，将相关参数输入编程计算器坐标正算程序计算坐标。

　　与全站仪棱镜测量方法相比，由于减少了前视点上对点这一步骤，故作业速度更快。实际工作中受巷道通风影响，导线点下方的垂线常作无规律的摆动，为了提高水平角测量精度，必须尽量照准垂线上部。对于开拓时间较长或地质条件较差的巷道，如有必要，后视点上可以悬吊反射片完成坐标复核。

　　几种地下空间导线测方法特点比较见下表：

　　3.Casio 5800可编程计算器坐标正反算程序及简要说明

　　①坐标反算程序：

　　Deg:Fix 3↙

　　“X1=”?A：“Y1=”?B↙

　　“X2=”?C：“Y2=”?D↙

　　Pol(C-A,D-B):Cls:↙

　　If J<0:Then J+360→F: Else J→F↙

　　IfEnd↙

　　“DIST=”:I◢

　　“1→2 ANG=”F DMS◢

　　Cls:↙

　　程序说明：通过输入两点坐标计算两点间的平距及方位角，方位角以度分秒格式显示。此程序可用于坐标检核及贯通前计算。

　　②坐标正算程序

　　Deg:Fix 3

　　“X1=”?A：“Y1=”?B“H1=”?C:↙

　　“HD=”?S“VD=”?F↙

　　“H.YIQI=”?D:“H.QIANSHI=”?E↙

　　“HOUSHI.FW=”?R:“SHUIPINGJIAO=”?T:Cls:↙

　　If(R+T)>360:Then (R+T-360)→G:Else (R+T)→G:↙

　　IfEnd↙

　　“X2=”:A+S×cos(R+T)◢

　　“Y2=”:B+S×sin(R+T)◢

　　“H2=”:C+D+E+F◢

　　“QIANSHI.FW=”:G◢

　　Cls:↙

　　程序说明：通过输入架站点的三坐标、仪器高(仪器中心到上方导线点的垂直距离)、后视方位角、水平转角、前视高(反射片中心至上方导线点的垂直距离)、前视平距和高差自动计算前视点的方位角及三坐标。为避免仪器高与前视高计算时混淆，此计算程序规定仪器高数值为负，前视高为正。

　　需要说明的是全站仪可以利用自身自带程序完成导线点坐标计算，但是部分全站仪没有数字按键(例如徕卡400及TS02系列全站仪)，或者仪器软件界面设置不尽合理，导致数据输入繁琐。使用卡西欧5800编程计算器，数据输入迅速，查询方便，有利于提高测量效率。

　　4.反射片导线测量成果及工程实例

　　2009年至2011年，本人使用此种方法共完成井下中小型贯通20余次，其中千米以上贯通4次(均达到优质工程标准)，最大贯通距离约1400m。以下以新光集团昭阳煤矿-400西三采区运输巷与回风巷贯通做具体介绍。

　　该贯通线路总长约1080m，巷道穿越断层及软岩地带，地质条件较差，顶板常见渗水及变形。受井下粉尘及水汽影响，导线段长度一般为30至50m，个别地段不足25m。测量仪器为苏州一光RTS632全站仪，标称测角精度2″、测距精度±(2+2ppm)mm，每站测量一测回。使用此方法最终的贯通平面误差约60mm，其中掘进方向误差51mm，垂直掘进方向误差约32mm。高程方面由于采用了全站仪中间法进行复核，误差仅为9mm。具体方法如下：将全站仪尽量安置在两导线点中间位置，仪器开启各项改正，导线点下方悬挂反射片，全站仪可以直接测得两点间的高差。移动全站仪至下一站，同时移动原后视点反射片悬挂在该站的前视点下方，再次测量两点之间的高差。重复以上步骤直至测量值贯通面附近的腰线。此种方法避免了钢尺量高带来的误差，故能达到较高精度。

　　5.结束语

　　使用全站仪和反射片进行地下空间测量，是创新思维在测绘特定领域与行业中的体现。实践已经证明此方法具有作业速度快、节约人力物力等特点，具有一定的推广价值。

　　应用此方法测量应注意以下几种误差——照准误差、仪器对点误差、因反射片摆动造成的测距误差等。提高照准精度可以采取以下措施，尽量沿着仪器视线方向照射垂线上部，尽量避免侧面照亮。受巷道通风影响，线锤通常在铅垂线附近做小幅不规律摆动，要提高对点精度，就要采取有效的挡风措施，或者仪器上配置弯管目镜，直接使用望远镜数值向上对点。在施工现场许可的条件下，适当延长相邻导线点间的距离可以降低因对点偏差造成的误差累积。反射片测距时，望远镜中不容易发现反射片前后摆动，从而造成视线方向的测距偏差。通过以下方法可以提高测距精度：增加重锤的重量、采取适当的挡风措施、将反射片悬挂在较高位置或者多次测距取平均值。导线测量时输入准确的气象参数或打开气象传感器可以提高导线测量精度。

　　此外由于井下测量位置通常较深，与地表环境差异明显。巷道温度湿度较高、气压较大。仪器由地表带至测量地点后，切不可直接测量。待仪器温度与环境基本一致且表面无结露方可使用。对于地质条件较差地段，导线点坐标要及时复核。

　　参考文献：

　　[1]　刘金声，张寒松。贯通测量成果的评定 [J].焦作工学院学报，1998， (5)。

　　[2] 张国良 矿山测量学[M].徐州:中国矿业大学出版社.2008。

《测量反射片与编程计算器在中小型贯通中的应用》

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文章名称： 测量反射片与编程计算器在中小型贯通中的应用

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