煤矿测量的方法与原理

【摘 要】随着科学技术的发展以及人民生活水平的提高,煤矿测量突破了传统意义上的含义,不仅仅包括地下测量,而且也包括地上测量,从而最大限度的保障了人民的安全.本文主要介绍了煤矿测量的常用方法的原理,主要包括极坐标法、小角法、前方交会法、后方交会法,通过详细介绍各自方法的原理,以及操作过程和精度指标分析,展示了各自方法的特点,因此在以后工作过程中可根据具体实际情况进行选择合适的方法,具有一定的指导意义.

【关 键 词】煤矿；测量；方法；原理

0引言

随着计算机技术以及软件工程的快速发展,测绘专业领域也得到了空前的发展,煤矿测量已由传统的经纬仪、水准仪、光电测距仪、平板仪及手工记录计算的方法,逐步转变全站仪、电子水准仪、GPS等先进的现代仪器,为测绘行业带来了质的突变.虽然先进的仪器使得测绘工作者更为方便、高效,但我们必须全面了解测量方法的相关原理,才能更好的为现代煤矿测量工作怎么写作[1,2].

1煤矿测量方法

煤矿测量,主要依托全站仪,因此全站仪常用的方法主要有极坐标法、小角度法、前方交会法、后方交会法等.下面根据本人工作经历,具体对各自方法进行详细介绍.

1.1极坐标法

根据极坐标的原理,以2个已知点建立坐标轴,并以其中1个点为极点作为极坐标系,测定观测点到极点之间的距离,测定观测点与极点连线和两个已知点连线夹角的方法.如图1所示：

检测设,需测定某点C坐标,首先必须先计算已知点A、B的方位角：

采用全站仪进行极坐标测量时,具体操作步骤如下：

（1）在测站点A点安置全站仪,对中整平,然后开机,首先要对仪器进行相关参数设置,主要有温度、气压、湿度、棱镜常数、对比度等：紧接在程序中选择测量模式为“放样”.

（2）首先输入已知点A的点号,测站点仪器高度,以及A点的三维坐标坐标,并照准后视点B点,输入A点到B点的方位角,或者是输入后视点B点的已知坐标,然后照准B点,读出数据,作为检核,使测出的数据与设计数据差距很小[3].

（3）输入待测点的坐标,然后在仪器上显示出当前视线方向与待定方向之间的水平夹角,当该夹角接近0度时,转动水平微动螺旋使夹角为0°.

（4）指挥将棱镜立于视线方向上,按“测设”键,全站仪即测量出测站至棱镜的水平距离,并计算出该距离与设计距离的差值,在仪器上显示出来.

（5）仪器操作员根据计算的距离偏差指挥持镜员,持镜员按照此距离靠近或远离仪器,直到偏差量满足要求时,并在地面上打入带有小铁钉的木桩.

（6）木桩固定后,将棱镜架设在木桩顶板的小铁钉上,仪器操作人员回到常规测量界面,测定出该点坐标.

该方法在矿山地下工程测量比较常用,且该方法比较灵活,限制条件比较少,适合长距离传递.

1.2小角度法

由于矿山地下开采,形成了采空区,由于采空区上方岩层长期下沉,导致地表沉陷,使得地表产生沉陷、曲率变形、水平位移、倾斜变形等,严重影响了矿区人民的安全状况.因此我们必须对矿区地区地表进行监控,及时了解该处地表变形情况,其中除了我们进行常规的沉降测量外,还需对水平位移变形情况进行观测,由于矿山在监测设计时,主要是沿着开采区走向与倾斜断面进行布设监测点,因此小角法是一种很实用的方法.

小角度法是将仪器安置于稳定点,测定视准线位移点间的微小夹角和水平距离.如图2,利用全站仪精确测出基准线与置镜点到观测点视线之间的微小角度,并按式（4）计算偏离值：

小角度法观测时,要尽量将观测墩埋设在两端基点的连线上,使观测角度微小,以减小正弦函数泰勒级数展开的舍入误差.

1.3前方交会法

前方交会就是利用已知坐标条件求出未知点的一种比较实用的方法.在煤矿测量中,由于煤矿地质地貌条件复杂,因此往往致使测站点无法与前方测点通视,经常需要用前方交会的方法来预计待测点坐标和待测边边长.

因此,必须选择远离变形区且稳固的目标作为定向点,测站点与定向点的距离要求大于交会边的长度,观测点埋设在能进行多个方向观测的位置.前方交会的角度最好满足30°≤α≤150°,否则观测出的位移量受测角误差的影响较大.如图3,检测设对工作基点C进行校核时,可在稳定区埋设2～3个基点,用前方交会法检定C的稳定性[4,5].

1.4后方交会法

在矿山测量作业过程中,特别是在年代较久或废旧矿区开展工作,经常遇到如下情况：

（1）测区已知控制点相互通视条件差；

（2）在矿区所布设的控制网,因考虑图形条件、控制范围、通视等,已知点大多位于较高的山上,携带仪器不方便,或有些测点架设仪器很困难.虽然GPS在测绘工作中以得到普遍应用,但由于各作业单位的实际情况及林区卫星信号接受等诸多因素.为解决上述问题,我们在工作实践中,经常采用全站仪测边后方交会来测设测站,然后进行工程放样或测量等工作[6].

测边后方交会一般在待定点上架设仪器,在已知点上摆设棱镜,检测设已知点为A（Xa、Yb）、B（Xb、Yb）,待定点为P,通过测量出已知点到待定点之间的距离分别为Sa、Sb.

2结论

随着科学技术的发展,矿山测量逐步走向自能化.论文结合本人的生产实际情况,主要介绍了现在矿山测量依托全站仪常用的测量方法,在矿山测量生产实际当中,现代矿山测量不仅仅是狭义上的施工放样,随着科学的发展,逐步发展到了地表监测等,因此极坐标、前方交会、后方交会以及小角度法是最为常用也是最为熟悉的方法,论文通过对这些方法的原理进行了详细介绍,分析了各自方法的特点,因此在以后工作过程中,可根据自身条件进行择优选择.

【参考文献】

[1]孙国华,丛培东.地质勘探工程测量方法今夕谈[J].科技信息,2012（09）.

[2]张清.论矿山测量中新测绘技术及其特点[J].山西建筑,2012（03）.

[3]张维宽,张永胜,孟红何.全站仪极坐标法测设物探网的一种新方法[J].价值工程,2012（11）.

[4]曾庆琦.浅谈小型矿山测量方法及其应用[J].北京测绘,2013（03）.

[5]李岩,张永波.前方交会在矿山测量中的应用[J].中小企业管理与科学,2012（01）.

[6]葛雪康,李光奎,蔡志勇.后方交会法在施工放样中的应用[J].江苏建筑,1999（02）.

[责任编辑：谢庆云]