浅析煤矿测量的方法与原理

1、浅析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

2、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服务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： 假设，需测定某点c坐标，首先

3、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

4、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

5、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

6、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30150，否则观测出的位移量受测角误差的影响较大。如图3，假设对工作基点c进行校核时，可在稳定区埋设23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

7、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，假设已知点为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