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0  引言

    通过竖井井筒导入高程，传统的方法是用长钢尺或长钢丝导入法。两种方法虽通用性较强，但占用井筒时间长、操作人员多、精度低、计算繁琐，可谓费时费力。因此自从在测绘工作中应用测距仪以来，就有人提出用测距仪代替长钢尺(钢丝)法进行竖井导入高程的设想。以前竖井在施工过程中普遍采用冻结法施工。由于井筒在岩层段注浆堵水的效果较差而形成的淋水随着井深的增大而增大，以及井筒与地表的温差所形成的雾气，还有测距仪自身构造的不完善均严重地阻碍着用测距仪法代替长钢尺(钢丝)法导人高程的实施。

    随着技术的进步，测绘仪器已由传统的经纬仪、钢尺发展到今天普遍使用的全站仪。同样竖井井筒的凿井技术也由当年的完全冻结后一次成形的施工方法改进为边冻结、边施工和注浆的全新快速掘进施工工艺，同时防水措施也由以前单一防水方式变为现今的塑料夹层钢筋混凝土双层复合井壁，既减少了井筒与地表的温差所形成的雾气，也有效地减少了井壁开裂造成井筒淋水大的问题，给全站仪的导入高程创造了良好的作业环境。但传统光电测距仪是为“边长”测量而设计，导入高程测量需加工专用的转向镜，实际操作难度较大。本文介绍的全站仪法导入高程则克服了上述缺点，具有简便、快捷、低成本、高精度的优点。

1  测量方法

作业采用TOPCON GTS-602全站仪，该仪器标称测角精度2#、测距精度2+2×10-6～。其测量原理是在全站仪操作面板上直接设定天顶距，利用测距系统的有效发散角直接进行测距。

1．1  准备工作

    在实施导入高程的工作之前，对所使用的全站仪需进行测试其有效离散程度，确保其在一定范围内满足导入高程的精度要求。在地面井口附近测设一近井水准基点，其高程为已知。在井底马头门附近设置一永久水准点，高程待求。在对中杆上固定一水准器，使其水准管轴与对中杆轴平行，在靠近反光镜处固定一标尺，使其垂直于对中杆，如图1所示。

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1．2导入高程

井下人员携全站仪、水准尺、温度计、气压计等，在井筒垂深中部测得温度，待到井底后确定吊桶底部落地的准确位置，然后让吊桶提升至井架倒矸平台后并固定，找出吊桶底部与井底所接触的几何中心后，相应的地面人员确定好吊桶提升中心位置，将对中杆的反光镜面向井下置于其提升中心线上，整平对中杆，然后利用井筒通讯设备或对讲机通知井下人员，在雨伞的遮挡下(有少量淋水时)安置全站仪，并将手柄卸去，精确整平全站仪，输入需改正的温度(井上、中、下的平均值)、气压(井上、下的平均值)，取任一方向将水平度盘读数置零，并将天顶距读数置零，将雨伞撤去后开始测距。测一测回后，将全站仪照准部旋转1200，再进行第二测回测距，然后再将全站仪照准部旋转240。进行第三测回测距。当三测回校差满足导入高程的精度后，将天顶距读数转至900，观测立于马头门处永久水准点上的水准尺。然后变换一次仪器高。再重复一遍上述操作过程，以确保测量数据的可靠性。观测完毕后即可通知井上人员，撤除对中杆。下放吊桶，导入高程工作结束。

1．3高程计算

    由图1不难看出，B点的高程可按下式求出：

式中S为加入各项改正后的边长，实际上已由全站仪自动完成。

由于是两次独立观测，其高差h互差的相对中误差应<1/8000，符合要求后取其平均值作为最终高差。该计算方法极为简便，可在现场即时完成，以检验导入高程的可靠性。

2精度分析

    以垂深value="500" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0" w:st="on">500m为例，使用全站仪导入高程的误差主要有：1)测距仪自身的测距误差，其标称测距中误差(2+2×10-6)，现取value="3" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0" w:st="on">3mm；2)井口水准点A的高程传导至对中杆中心的观测误差，其误差一般不超过value="3" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0" w:st="on">3mm；3)当全站仪的天顶距转至900时，观测井下永久水准点B水准尺上的观测误差，设其为value="3" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0" w:st="on">3mm；4)测距过程中的综合误差。由于全站仪置于井底所确定的吊桶几何中心与地面上的反光镜不可能严格地处在同一条垂线上，即所测距离为斜垂距，当测距长度为value="500" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0" w:st="on">500m、“偏心”既使达0．value="5" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0" w:st="on">5m时，其改正数仅为0．value="2" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0" w:st="on">2mm，而在实际操作过程中，偏心一般不会大于0．value="3" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0" w:st="on">3m，因此可忽略不计。问题是全站仪的望远镜不便于直接对反光镜进行精确瞄准观测，只能依靠仪器的有效离散角进行测距。通过对 TOPCON GTS-602型全站仪多次进行检测．其有效离散角可达4'30''，即当测距为value="500" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0" w:st="on">500m时，目标偏离0．value="65" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0" w:st="on">65m仍可测距。在其离散角范围内，其距离误差为5～value="15" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0" w:st="on">15mm，现取value="12" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0" w:st="on">12mm。据此可确定一次全站仪导入高程中误差为：

    取其2倍中误差作为允许误差，即19．value="4" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0" w:st="on">4mm。

则导入高程的相对中误差m中=value="19" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0" w:st="on">19mm/value="500" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0" w:st="on">500m≈1/26000，远小于《煤矿测量规程》中1/8000的规定。

3  结语

    从以上的测量方法与精度分析看，采用全站仪法导入高程，随着井筒深度的增加，其优势愈加明显，精度愈高。但其不利因素是雾气与淋水。总之．全站仪法导入高程，在一定的条件下不失为一种简便、高效的方法，具有较高的实用和经济价值。

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