免棱镜模式的激光全站仪在煤矿测绘中的应用.pdf

2020 年 17 期应用科技 科技创新与应用 Technology Innovation and Application 免棱镜模式的激光全站仪在煤矿测绘中的应用 王铎， 郭震 （陕西彬长胡家河矿业有限公司， 陕西 咸阳 713600） 引言 煤炭被称为现代工业的 “粮食” ， 是我国的重要能源之 一， 随着我国经济社会的持续发展， 对于煤炭的需求与日 俱增。煤炭资源的开采是一个复杂的系统性工程， 在煤炭 资源的开采过程中，测绘工作是非常重要的基础性工作， 不仅能为生产建设提供基础性数据， 还能为抢险救灾提供 资料上的支持， 这就需要测绘技术的不断发展并应用于煤 矿测绘中。通过最新技术的免棱镜模式的激光全站仪在煤 矿测绘中的应用， 不仅可以高效快捷的进行测量， 而且在 使用过程中还能解决一些常规全站仪无法进行测绘的难 题，在很大程度上解决了井上下测绘工作中存在的问题， 在一定程度上解决了其局限性。同时， 也在很大程度上提 高了测绘人员作业的安全性。 1 煤矿测绘中免棱镜模式的激光全站仪的应用 免棱镜模式的激光全站仪是一种集光电技术为一体 的高技术测量仪器， 是集水平角、 倾角、 斜距、 平距、 高差等 测绘功能于一体的综合性测绘仪器，它具有自动测距、 测 角、 计算和记录功能， 由光电测距单元、 电子测角及微处理 器单元、 电子记录单元三部分组成， 安置一次就可以完成 该测站上的全部测量工作， 现已广泛应用于矿山测绘。 为了减小煤矿井下测绘工作对巷道掘进、 皮带运行和 车辆运输的影响， 提高测量效率， 煤矿测量引进了基于视 觉引导的免棱镜模式的激光全站仪。免棱镜模式的激光全 站仪采用红色可见激光束， 具有可见激光斑点， 下对中采 用激光辅助， 免棱镜模式下可以进行一些人员无法到达地 点的测绘作业， 这些先进的功能使得煤矿测绘工作变得安 全可靠、 高效快捷、 节省体力。目前， 免棱镜模式的激光全 站仪已广泛应用于煤矿的控制测量、 巷道写实、 中腰线标 定、 机电管路安装、 巷道变形监测、 罐道变形监测、 巷道维 修、 地表岩移观测、 建筑物沉降监测等领域。 1.1 巷道掘进时免棱镜模式的激光全站仪的应用 煤矿井下巷道掘进施工时， 测量放线使用的仪器一般 是全站仪，然而矿井生产建设都是三班倒的制度， 24 小时 不停工， 所以巷道内的情况变化较快， 同时， 煤矿井下测量 环境恶劣， 风流、 喷雾、 粉尘引起空气的不稳定及矿压、 皮 带、 胶轮车引起的底板震动等， 增加了导线测量的难度， 影 响了观测精度，为了减少对巷道施工和运输系统的影响， 提高测量放线效率就显得尤为重要。在这种情况下， 免棱 摘要 测绘工作是煤矿生产建设中非常重要的基础性工作， 贯穿于煤矿生产建设的整个过程。 要做好煤矿的测绘工作， 必须装备 先进的测绘仪器。带有免棱镜模式的激光全站仪是光电技术在测绘仪器上的最新应用， 是一种高效快捷的测量仪器。通过使用先进的 全站仪进行煤矿测绘， 不仅可以满足煤矿在巷道掘进、 安装、 维修及其他等各阶段需求， 还能应用在煤矿测绘的其他领域。文章通过对 煤矿生产建设不同阶段的论述， 结合实际工作经验， 主要介绍徕卡 TS09-PLUS 全站仪在煤矿测绘中的应用。带有免棱镜模式的激光全 站仪不仅可以满足煤矿生产建设各阶段的需求， 还可在一些特殊条件下进行测绘作业， 解决了常规全站仪无法进行测量的难题， 提高 了测绘人员工作的安全性。 关键词 全站仪； 测绘； 高效快捷； 煤矿 中图分类号院P204文献标志码院A文章编号院2095-2945渊2020冤17-0164-02 Abstract Surveying and mapping is a very important basic work in coal mine production and construction, which runs through the whole process of coal mine production and construction. In order to conduct surveying and mapping in coal mines, we must be equipped with advanced surveying and mapping instruments. The laser total station with prism-free mode is the latest application of optoelectronic technology in surveying and mapping instruments, and it is a kind of efficient and fast measuring instrument. Through the use of advanced total station for coal mine surveying and mapping, it can not only meet the needs of coal mine in various stages of roadway excavation, installation, maintenance and other stages, but also can be used in other fields of coal mine surveying and mapping. Through the discussion of different stages of coal mine production and construction, and combined with practical work expe鄄 rience, this paper mainly introduces the application of Leica TS09-PLUS total station in coal mine surveying and mapping. The laser total station with prism-free mode can not only meet the needs of all stages of coal mine production and construction, but also carry out surveying and mapping operations under some special conditions, which solves the problem that conventional total stations are un鄄 able to carry out surveyor, thereby improves the safety of surveying and mapping work. Keywords total station; surveying and mapping; efficient and fast; coal mine 作者简介 王铎 （1985-） ， 男， 本科， 工程师， 研究方向 煤矿井上下测绘工程。 164-- 2020 年 17 期应用科技 科技创新与应用 Technology Innovation and Application 镜模式的激光全站仪的优势就体现出来了， 除了具有一般 全站仪的功能外， 它的激光在井下具有较好的应用， 不但 可以用来较快的确定通视与否，还可以用来传递信号， 前 后视挂线人员在看见激光后可以节约挂线时间， 降低工作 强度， 无关人员会主动避开激光， 节约前后视时间。在放样 定点时， 激光指哪定哪， 挂线时， 后视完成后直接拨角， 前 视挂线时直接挂在激光上， 然后再瞄准， 不但精度较高， 而 且方便快捷。免棱镜模式的应用， 不仅可以用来测量巷道 顶板、 高冒点、 井底水仓等人员难以到达的地点， 还可以进 行较长距离的无人测绘，较好的保障了测绘人员的安全 性， 同时， 也节约了人力， 降低了劳动强度。 在巷道内进行延线时， 架设好仪器， 后视人员在看见 激光时开始挂线， 并排除影响通视的因素， 后视完毕后， 按 照设计进行计算拨角， 同样， 前视人员在看见激光后开始 挂线， 并排除影响通视的因素。同时， 也可以利用激光进行 校线， 方便快捷。在进行井下导线测量的同时， 还可以利用 激光进行碎部写实， 用辅助工具 （钢尺） 测量仪器中心到巷 道顶板、 底板和两帮的距离， 画好草图， 展绘在相关矿图 上。在巷道开口标定时， 由于距离较短， 挂线误差较大， 开 启激光直接挂线， 然后进行瞄准， 速度快、 精度高， 同时也 可以利用激光直接标识巷道轮廓线和中腰线。 在巷道内进行中线标定时， 把仪器架设在已知导线点 下， 上对中整平后， 打开激光进行后视， 完成后视后利用激 光进行中线的标定， 同时， 打开免棱镜模式测取需要的顶 板标高， 并进行记录， 展绘在相关矿图上。 在巷道内进行腰线标定时， 由于腰线是地坪和水沟施 工， 管路和电缆吊挂的主要依据， 同时， 也是用来控制巷道 施工坡度的， 所以腰线的设置及延伸显得非常重要。在腰 线延伸时， 依据设计， 结合现场顶底板标高， 把仪器架设在 标志点， 打开激光， 量取仪器中分别到顶底板数据， 激光调 至水平位置， 瞄准标志腰线点， 量取差值， 然后依据设计坡 度调整激光， 通过激光的左右移动， 标定人员可以轻松的 完成腰线的标定任务。 1.2 巷道安装时免棱镜模式的激光全站仪的应用 在煤矿的安装测量工作中主要是带式输送机的安装 测量和工作面支架的安装测量。带式输送机是煤矿生产建 设中应用比较广泛的一种运输设备， 输送机在运行的过程 中经常发生皮带跑偏的现象， 正确的安装是保障其正常运 行的关键因素， 所以要重视输送机的安装测量工作。在实 际的安装放线过程中， 将免棱镜模式的激光全站仪架设在 已知导线点， 后视完毕后， 打开激光， 对带式输送机安装基 础中心和巷道中心进行校核，可以快速进行现场标定， 量 取各类安装数据，避免了安装时不通视造成的临时点较 多， 精度降低。带式输送机的安装测量工作主要是标定带 式输送机的各种基准线， 主要包括带式输送机的皮带中心 线和腰线， 皮带中心线是保证带式输送机能够稳定运行的 重要因素， 腰线是安装与调整所有轴系的重要依据。 在运输巷或胶带大巷皮带安装完成后， 架设好免棱镜 模式的激光全站仪， 后视完毕后， 打开激光， 利用激光就可 以直接检查皮带安装的平直与否， 现场调整， 方便快捷， 还 可以打开免棱镜模式测量所需数据。 在工作面支架的安装测量中， 按照设计确定运、 回顺 的中心线， 在运、 回顺中线与切眼中线的交叉点处各定一 点， 在其中任一点安置仪器， 对中整平完毕后打开激光， 瞄 准另一点， 进行置零， 再进行倒镜观测， 打开免棱镜模式， 前视人员可以很快的标示支架就位线及其里程。 1.3 巷道维修时免棱镜模式的激光全站仪的应用 由于巷道施工属于井下工程， 且都埋藏较深， 应力、 矿 压显现频繁，开拓大巷及回采顺槽经常会有维修任务， 巷 道经常会出现底鼓、 片帮、 顶板下沉、 巷道收缩等现象， 这 就对巷道维修提出了放线要求， 通常在这种情况下， 巷道 内的导线点已破坏殆尽， 即使在， 其可靠性也较差， 从别的 地方引线， 费时费力， 也没有必要， 在这种情况下激光全站 仪就发挥了它的优势， 在维修巷道的两端选取较完好的地 点， 在满足使用精度的前提下量取固定位置， 一般都是巷 中， 然后在一点架设仪器， 通视瞄准另一点， 打开激光， 然 后置零，根据现场情况量取激光点到巷道的上下左右， 进 行写实工作， 可以快速确定需要维修的工程量， 同时也可 以根据实测高差， 依据激光现场标定腰线、 中线和坡度， 简 单快捷。在破坏比较严重的巷道内也可以利用激光进行碎 部测量。 1.4 免棱镜模式的激光全站仪在煤矿测绘其他方面的 应用 在实际的煤矿生产建设中， 由于激光全站仪比一般全 站仪具有较明显的优势， 其还广泛应用于煤矿建设的其他 领域。诸如工业广场重要建筑物及构筑物的变形监测， 采 空区的沉降观测， 也可以用来监测井下主要机电设备及硐 室的监测。同时， 激光全站仪也可以结合免棱镜模式， 用来 监测罐笼罐道变形、 观测井底水仓、 水淹区等人员难以到 达的地点并进行测量作业， 很大程度上提高了测绘人员作 业的安全性。 2 结束语 在煤矿的生产建设中， 测绘工作是非常重要的基础性 工作， 通过对激光全站仪在巷道掘进、 安装、 维修及其他方 面应用的叙述， 了解了其主要优点。激光全站仪由于其观 测速度快、 测量方式多样、 测量精度高， 并且容易掌握等优 点， 在很大程度上弥补了传统全站仪在煤矿井上下测量中 的局限性。同时， 免棱镜模式的激光全站仪在测量过程中， 可以采用无接触的测量方式， 这种测量方式在煤矿测量中 有着特殊的应用场景， 无接触的测量方式在很大程度上提 高了测绘人员工作的安全性。 参考文献院 [1]吴斌， 等.非正交轴系激光全站仪坐标测量技术[J].天津大学学 报 （自然科学与工程技术版） ， 2018 （11） 1188-1194. [2]李超.全站仪免棱镜测距技术在煤矿测绘中的应用[J].山西科 技， 2017， 32 （06） 135-139. [3]程明飞.全站仪测量技术在矿山测量中的应用[J].能源与节能， 2018 （10） 53-54. [4]刘星.工程测量学[M].重庆 重庆大学出版社， 2004. [5]煤矿测量规程[杂]. 165--