全站儀三角高程在巷道貫通中應(yīng)用

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1、全站儀三角高程在巷道貫通中應(yīng)用　　摘要：劉塘坊鐵礦的巷道貫通工程是采用全站儀三角高程傳統(tǒng)測量方法和四等水準(zhǔn)測量方法同時觀測，根據(jù)這兩種方法的觀測數(shù)據(jù)，對其高差閉合差進(jìn)行對比，按照《煤礦測量規(guī)程》中的限差要求，表明全站儀三角高程可以在巷道貫通中進(jìn)行高程控制。關(guān)鍵詞：全站儀；對向觀測；三角高程；巷道貫通中圖分類號：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：全站儀進(jìn)行三角高程測量有單向觀測，對向觀測，中間觀測等方法，此次貫通工程采用的是對向觀測方法，故本文根據(jù)全站儀三角高程對向觀測測量原理，應(yīng)用測量誤差傳播定律，對全站儀的三

2、角高程對向觀測精度進(jìn)行探討。1全站儀對向觀測三角高程的原理由全站儀三角高程觀測原理可知：如圖1，AB間的高差為[1]：（1）圖1全站儀三角高程測量原理圖式中：S—經(jīng)氣象、加常數(shù)等項改正后的斜距，α—全站儀照準(zhǔn)棱鏡時的豎直角，c—地球曲率改正數(shù)，r—大氣折光改正數(shù)。6考慮觀測過程中折光系數(shù)和地球曲率的影響，上式可表達(dá)為：（2）式中：R—測線處的地球曲率半徑；K—折光系數(shù)。三角高程和導(dǎo)線是同時觀測的，施測導(dǎo)線時都是往返觀測，觀測條件是相同的，基本上在同一時間段內(nèi)實現(xiàn)了對向觀測，所以認(rèn)為（3）設(shè)h中為往、反測的高差

3、中數(shù)，則：h中=1/2·[hAB+(-hBA)]（4）聯(lián)系（2）、（3）、（4）式，可得：h中=1/2·[SABsinαAB-SBAsinαAB+iA-iB+vB-vA]（5）上式表明：全站儀三角高程采用對向觀測法可抵消地球曲率和大氣折光的影響，與單向觀測相比具有明顯的優(yōu)勢。2全站儀三角高程的高差中誤差由式（5），根據(jù)誤差傳播定律，“一般函數(shù)的中誤差等于該函數(shù)按每個觀測值所求的偏導(dǎo)數(shù)與相應(yīng)觀測值的中誤差乘積之平方和的平方根”[3]，可得：(6)式中：——三角高程對向觀測高差中數(shù)中誤差；——豎直角觀測中誤差；S

4、AB=SBA=S——測距中誤差；6miA=miB=mvA=mvB——量取儀器高和棱鏡高中誤差；ρ=206265。則，式（6）簡化為：(7)令，表示豎直角中誤差mα對高差的影響；，表示測距中誤差ms對高差的影響；，表示作業(yè)時量取儀器高和棱鏡高對高差的影響。則（8）3劉塘坊鐵礦三角高程測量精度劉塘坊鐵礦采用立井開拓，礦區(qū)主、副井二、三期工程均由我單位施工，巷道開拓總長度約8km，其中貫通路線總長度約5km。施工中采用的儀器為TopconGTS-102N，儀器測角精度2″，測距精度±(2mm+2ppm)。主要貫通巷

5、道采用7″級導(dǎo)線布置控制網(wǎng)，平均邊長60m，最長貫通路線長度3Km，三角高程對向觀測閉合差32.7mm，達(dá)到國家四等水準(zhǔn)測量精度（±20×=35mm）。基于我國井下的普遍情況，結(jié)合大量的實踐經(jīng)驗，用J26級全站儀觀測豎直角兩個測回，測角中誤差可達(dá)到±2″，取mα=±2″；距離測量選取測距中誤差為±（2mm＋2ppm）的全站儀，取mS=±（2mm+2ppm）·S；[1]量取儀器高和棱鏡高的中誤差按《煤礦測量規(guī)程》的規(guī)定取mv=±2mm，代入式（11）中，分豎直角、分邊長計算三角高程中誤差，并以2倍中誤差作為限差

6、[3]與地面三、四等及等外水準(zhǔn)測量限差進(jìn)行比較，結(jié)果見表1。表1全站儀三角高程與水準(zhǔn)高程成果對比表從表1的計算結(jié)果可以得出：（1）導(dǎo)線邊長在150m~500m范圍內(nèi)的全站儀三角高程對向觀測精度可以達(dá)到地面三等水準(zhǔn)測量的精度要求；邊長在50m~500m范圍內(nèi)可以達(dá)到地面四等水準(zhǔn)測量的精度要求。由于井下施工條件限制，井下貫通導(dǎo)線邊長一般不超過100m，但應(yīng)盡量控制在50m以上。（2）導(dǎo)線邊長在30m~200m范圍內(nèi)，全站儀三角高程的誤差來源主要是量取儀器高和棱鏡高的誤差，因而在實際作業(yè)過程中，必須仔細(xì)量取儀器高和

7、棱鏡高?，F(xiàn)在一般全站儀的儀器和棱鏡是同高的，采用三聯(lián)架法測量，可以有效消除量取儀器高和棱鏡高的誤差積累。（3）全站儀測距誤差對三角高程的影響雖然與豎直角的大小有關(guān)，但從表1可知，這種影響相當(dāng)小(在豎直角0~5度范圍內(nèi)，由測距誤差引起的高差中誤差是±0mm~±0.3mm；5~30度范圍內(nèi)，是±0.1mm~±1.8mm6)，因此全站儀測距誤差對三角高程的影響不是主要的。（4）豎直角觀測誤差對三角高程的影響隨著導(dǎo)線邊長的增大而顯著增加（井下施工測量導(dǎo)線邊長不可能太長，一般都在100m以下），該項影響比測距影響要大得

8、多。所以，提高豎直角的觀測精度非常重要，適當(dāng)時，可以增加測回數(shù)來提高豎直角的觀測精度。（5）以上分析基于全站儀一定的精度，不同精度的全站儀，誤差的大小是不同的。4兩種高程測量方法的閉合差比較在進(jìn)行劉塘坊鐵礦-500m水平井底車場貫通施工時，采用三角高程對向觀測和四等水準(zhǔn)共同測量的方法進(jìn)行高程控制。三角高程對向觀測時，豎直角小于10°，觀測兩個測回；儀器高和棱鏡高分別在觀測前后丈量2次，互差小于2mm