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摘要 ：随着大屯锡矿采矿方法的变革及高效设备的运用， 充填采矿法已成为三坑主要生产方式，为更好的适应这一高效 的采矿方式，满足生产要求，测量技术人员经过不断的试验，利 用直角坐标放样原理， 探索出光电测距直角坐标放样法， 极大的提高了巷道中线的标定工作效率。
关键词 ：充填采矿法,直角坐标,简便高效
高效采矿法具有掘进速度快，工效高，工程布置灵活多变等 特点， 导致测量工作量急剧增大， 而传统的中线标定方法工序繁 琐，计算较为复杂导致效率较低， 所以如何提高测量工作的效率 以适应当前的高效采矿法就成为矿山测量工作中急需解决的问 题。面对这一问题需要测量技术人员不断的去探索新的测量方 法， 以提高工作效率满足生产要求。
1 传统方法标定中线
传统全站仪标定中线的方法主要有两种 ：其一是利用已有 测量控制点通过坐标反算，计算出控制点到设计拐点的方位和 距离， 再测点上设站放样出设计拐点并进行测量， 再设站于该拐 点，通过计算、放样方位， 完成中线标定。其二是在已知点设站， 利用极坐标法直接放样出设计中心线上的两个点位，即可完成 中线标定。但以上两种方法在现场标定的时候会面临许多困难 :
方法一需要多位置设站，步骤繁琐，标定时间长且对现场条 件要求较高，而作业现场情况复杂，通风照明差、积水积渣等各 类因素对中线标定工作造成干扰， 影响标定效率。
方法二所需计算复杂，特别是迎头位置与设计有偏差需要 进行调整时计算更为复杂，复杂的计算不仅极大增加标定人员 的现场工作量同时复杂的计算极容易出错，需要进行对计算过 程做出大量的重复的检查， 而且放样时， 每一次的计算只能对应 一个唯一位置， 只要计算放样位置不满足标定要求， 就得重新计 算并重新进行标定， 严重影响标定效率， 而且由于放样的两颗中 线点位误差较大， 导致标定的中线方位误差较大。
2 光电测距直角坐标法标定中线
在直角坐标系中，若一条直线平行于坐标纵轴，那么这条 直线上的点到坐标纵轴的距离都是相等的。例如某条直线平行与坐标纵轴，且该直线上的点至坐标纵轴的距离都等于 6.325 即ΔY=6.325.那么我们在确定这条直线的时候，根据两点确定一 条直线的方式，只需要找到 ΔY=6.325 的这条直线上的任意俩个 点便可标定出该直线，而 ΔX值不用去考虑(以 ΔY=6.325 的直线 为例， 只要 ΔY值固定 ΔX 无论等于多少都在该直线上)。
2.1 标定原理
原理 ：仪器置于采矿点任意中线点上，把测站坐标X、Y、Z 值置为零即(0.0.0)。以采矿施工设计中线方向为坐标系X 轴， 直接测量采矿点上待测点坐标(X，Y，Z)，X坐标绝对值可看做 采矿待定点与测站点的里程之差，Y 坐标可直观看出待定点距 中线的垂直距离，Z 高程值为该点与仪器中心的实测高差，通过 计算与设计坐标增量 ΔY值比较可快速标定采矿施工区域点位 置，通过标定两个设计中线上的点位， 来完成设计巷道中线即开 切位置和方位的现场标定工作。直角坐标法的实质是利用坐标 增量进行放样。即在以设站点(已知点) 为原点(使用时必须将 设站点坐标的X、Y、Z 值设置为零即 ：0.0.0)，以设计方位为 坐标纵轴的假定直角坐标系中，在已知设计中线(指示设计工程 施工位置和方位) 到坐标纵轴距离的情况下(即 ΔY 明确) 可根 据该直线的坐标增量 ΔY，来标定出该中线。
根据以上原理，结合全站仪在假定坐标系中可直接测定 ΔX、ΔY 的功能(使用时必须将设站点坐标的X、Y、Z 值设置为 零即 ：0.0.0)，在标定时只需通过调整位置，找到两个 ΔY 值 与设计中线所需 ΔY值一致的点位，便可标定出设计的方向线。 将此方法应用于坑内标定中线， 在一些特定的环境、条件下能极 大提高中线标定效率，特别适用于充填采矿法采场中同时标定 多条采矿进路中线。
2.2 标定前准备
2.2.1 检查图纸
了解设计意图 ;检查标定参数 ;掌握与附近工程的空间关 系。应特别注意对标定所需的距离、方位、坡度、高差等各类参 数进行检查，发现问题及时与设计部门沟通，这对标定工作，乃 至整项工程的建设至关重要， 是安全施工的可靠保障， 同时这也 是测量工作的重要内容之一。
2.2.2 后视距离及方位
即两个已知点方位和距离，用于检查使用的设站点及后视点是否正确和置后视方位。准备时，通过了解设计工程的位置、 工程性质、精度要求等因素， 合理选择附近的控制点， 到现场后， 须要观察测点是否完好， 必要时需要根据测量规范， 退一个测站 检查后视、设站点、前视三个控制点之间的水平角和距离与之前 的数据进行对比， 证实点位未移动方可继续使用。
2.2.3 确定标定时的 ΔY 数值
在 CAD、DIMINE 等各类图上量出设站点到设计中线的垂 直距离，这一项数据为标定时的主要依据之一 ;该项数据也可 通过计算得出，但计算较为繁琐，建议提前在图上进行量取，这 样操作简单且更容易了解标定现场的空间位置关系。
2.2.4 作业指导书
该工程作业指导书，用于其他参数的计算或标定 ;同时在 标定结束后，要依据作业指导书的要求在作业现场的“技术交 底”上写明工程设计目的，施工顺序，作业要求、安全保障措施 等各类信息，并且需要将写好的“技术交底”与作业指导书放置 于队组现场的台账箱内便于队组按照要求进行施工。
2.2.5 工具、材料的准备
在室内需要对标定工作所需的电钻、钉锤、棉线、钉子、油 漆、水泥、测距仪或皮尺等工具进行整理装箱，这也是很重要的 准备工作， 避免到现场时缺少必要工具导致标定工作无法进行。
2.3 现场标定
(1) 设站。在已知点设站，照准后视，检查后视距离(目的 在于检查设站点和后视这两个控制点是否用对及点位是否有移 动，所用控制点若移动则需要按照测量规范继续后退检查，直 至找到未移动控制导线边为止，确保启用控制测量资料准确可 靠)，置盘起始方位(既设站点测点至后视测点的方位)。置盘的 目的在于将仪器所显示方位与现场控制系统方位统一起来，便 于找出设计方位 ;
(2) 假定坐标系的建立。根据设计要求，将仪器转至设计方 位，再将仪器水平度盘置盘为零，便可建立以设站点为原点(使 用时必须将设站点坐标的X、Y、Z 值设置为零即 ：0.0.0)，以 设计方向为坐标纵轴的假定直角坐标系。这样便满足需要标定 的中线方位与假定坐标系的纵轴相平行的条件，在已知设计中 线(指示设计工程施工位置和方位) 到坐标纵轴的距离的情况下 (即 ΔY 明确) 便可根据该直线的 ΔY值，来标定出中线，这是标定环节中的关键一步。
(3) 放样(中线 1)。打开激光，以免菱镜模式，利用全站仪 直接测定 ΔY 的功能找到与设计 ΔY值接近的位置标定第一颗中 线，第一颗中线的标定误差(设计 ΔY值与实际测定 ΔY之差) 需 要根据标定现场的实际情况情况和工程的精度要求来确定，该差值一般控制在0.05m 内，若设计的 ΔY值附近无法标定中线时，可以对中线标记的位置做出调整， 即放偏中， 此时只需根据需求 利用设计 ΔY± 一定数值(小于设计巷道宽度的一半) 即可，最 后挂菱镜准确测定 ΔY值，应特别注意的是，一般中线都是标定 在巷道设计的中心位置，若放的是偏中时必须与施工队组认真 进行“交底”，并根据作业指导书的要求在现场标记出施工的范围，避免队组施工时与设计偏移。
(4) 放样(中线 2)。根据第一颗中线最后测定的 ΔY 值，同 样利用全站仪直接测定 ΔY 的功能找到与第一颗中线最后测定 的 ΔY值一致的位置标定第二颗中线，并挂菱镜进行检查。在标 定第二颗中线的过程中，当仪器显示 ΔY值与第一颗中线最后测 定的 ΔY值有出入时，需对第二颗中线位置作调整，即垂直标定 方位根据差值进行偏移，直至 ΔY值一致，这样才能标定中线方位与设计一致， 这也是标定精度的重要保障。
(5) 检查测量。对两颗中线点进行测量。主要用于检查标定 中线的位置是否在设计直线上，同时检查标定方位精度是否满 足工程需要。这是标定工作的重要组成部分，不可忽视，步步有 检核是测量工作的重要原则之一。当然，也可利用三维激光扫 描仪来对已经形成的巷道进行扫描，通过后期室内成图后，可 对标定位置与设计进行对比。现场扫描时也可对路径可按要求 分为闭合线路、非闭合线路、支导线线路。通常情况下，对非封 闭线路进行扫描时，应根据场地要求，对作业区域进行反复扫 描) ;扫描时所选择的象控点要尽量在扫描范围内均匀分布，并 注意所选择的象控点的图形形状(最好是等边) ;在扫描过程中， 至少要扫进 3 个像控点(控制点)，如有不完善的控制系统或存 在像控点不均衡的问题，要适当地增加像控点的数目，以提高 扫描测量的准确性 ;每次扫描的长度不超过 300m，完成单词扫 描后，重新创建一个文件，再进行扫描作业。完成扫描后，按下 “STOP”键，在完成数据储存后，查看资料是否有效，并在确认后关闭。
(6) 根据标定完的第一、第二颗中线，用瞄线法再补一颗， 形成一组 3 颗中线(在标定现场岩石松散时，可增加所标定的中 线数量)，这样可以保证在损失一颗的情况下中线仍然可以使 用，减少中线标定的返工率， 同时在标定本上记下瞄线法补的中 线与标定的两颗中线的水平距离这样方便后期控制迎头的位置信息。
(7) 在中线标定结束后需要根据作业指导书的要求在现场 标记出施工的范围，并在“技术交底”上标明中线方位XX度， 左 ：XX米，右 ：XX米，一般还要配合腰线来指示坡度，便于队 组掌握各项作业参数， 按设计进行施工， 避免出现废进尺。
2.4 注意事项
此方法简便易懂、操作简单、标定准确、便于根据现场实际情况调整中线标定位置， 但同时应注意以下方面的问题 ：
(1) 标定位置的选择应选择与仪器通视、岩石稳固且离迎 头一定距离处，便于中线保存 ;迎头岩石松散无法完成标定工 作时，可先用罗盘、皮尺按设计先用油漆在现场标记出开口位 置和方位，待队组掘进 5m 左右并对迎头进行喷砼支护后再进 行标定。
(2) 中线间距 ：标定的两颗中线之间必须有一定距离(一般 不小于2m) ;在测定 ΔY值时，菱镜要扶稳，这样才能确保标定 精度， 因为标定时不可避免的存在误差， 只有增大两颗中线间的 距离才能有效控制标定点位误差对标定方位的影响。
(3) 在现场标定时，可先用罗盘在大致位置端出设计方位， 放样时参照罗盘方位沿着置零方位，往左移动 ΔY值减小，往右 移动 ΔY 增大，多次测距并将所得 ΔY值与设计 ΔY进行对比，根 据差值配合钢卷尺量距对标定位置进行调整，可提高标定效率。标定工作中， 团队配合的默契程度也可直接影响标定效率。
(4) 测定第一、第二颗中线的 ΔY值时，可以同时在标定本 上记下各颗中线的 ΔX值，这样在室内对标定数据进行检查时， 可将各标定中线的 ΔX、ΔY值利用支距形式展于图上，在于检查 测量的计算数据相比较， 这样可以准确评价标定的准确性。
2.5 标定误差分析
此方法标定中线的误差主要来源于两个方面 ：一是由标定 方位引起的误差 ;二是标定距离引起的误差。这些可通过定期 对仪器进行检校、严格的对中整平、测量前设置温度气压参数、 对距离进行必要的改正及尽量增大中线 1和中线2之间的距离等 措施将误差控制在允许范围内。根据测算及大量的实际标定经 验 ：标定两颗中线的点位相对误差可控制在2mm 以内，若两颗 中线的间距不低于2m，按中线 50m 的控制距离计算，迎头最大 偏差 0.05m， 标定精度能满足设计要求。
3 新方法特点
3.1 效率高
“一站式”解决多方位或多组中线标定。该标定方法具有“化 烦为简”的效果，原理及操作方法简单，无复杂计算容易上手， 且不易出错 ;简捷、高效，可极大减少迎头占用时间。该方法特 别适用于充填采场法采场中同时标定多条采矿进路，较普通方 法效率提高 65%， 这也是改良标定方法的重要考量。
3.2 无需到中线标定处架设仪器，现场环境对标定工作影响较小
作业迎头情况一般较为复杂，污浊的空气、风流、照明、积水积渣、电器设备都可能对标定工作造成影响， 不仅影响标定效率、标定精度和标定时人员、设备的安全，同时影响工程的施工 进度。该方法最大限度的减少了迎头处各类不利因数给标定工 作带来的影响， 安全且高效， 降低中线标定工作中测量人员的劳 动强度， 同时降低现场标定时的作业风险。
3.3 标定范围易调整
可根据迎头实际情况及需要，在可选范围内任意标定(一般 小于设计巷道宽度的一半)，且计算简单。放偏中时只需根据需 求利用设计 ΔY± 一定数值即可完成，在理论上以设计中线为对 称轴左右半个巷道的宽度范围内， 都可作为标定的选择地， 可选 用标定的位置有无数个，现实标定时由于受到现场环境的制约， 部分位置不适宜进行标定，但较其他标定方法仍可极大提升可 标定范围。需要注意的是在偏中标定结束后需要在现场标记出 施工的范围，并在“技术交底”上标明中线方位XX度，左 ：XX 米，右 ：XX米便于队组掌握各项作业参数。
3.4 能够最大限度的减小测量人员的工作量
由于点多面广和高效采矿法掘进速度快，工效高，工程布置 灵活多变等特点， 导致测量工作量急剧增大， 矿山测量人员面临 极大压力， 该方法能一站式解决多方位或多组中线的标定， 避免 在标定过程中多次、多处设站，极大减轻劳动强度和现场计算 量，减小错误发生的概率， 这也是探索新的标定方法的初衷。
4 结论
综上所述，用直角坐标法标定采矿区域定点简化了测量程 序，减少了架站次数，充分利用了全站仪灵活快捷的测量功能， 直接把采矿地点精准进行关联， 从而可以节约工作时间。该方法 不受矿山区域坡度限制，特别适用于坡度较大矿山采集地的测 量。光电测距直角坐标法放样应用的范围较广，配合全站仪在 假定直角坐标系中直接测定 ΔY值的功能，在标定中线时只要将 ΔY值标定与设计一致，便可标定出设计中线。原理及操作方法 简单，该方法能够“一站式”标定多组中线，具有便捷、高效，占 用迎头时间少，安全性高等特点，能最大限度的提高标定效率， 减少现场各类不良环境对标定工作的影响，同时为施工队组赢 得宝贵时间， 提高工程掘进效率保障项目进度， 适用于巷道内多 种工程的中线标定工作，目前该种方法在大屯锡矿已经得到广 泛应用， 历经各类工程的检验并取得良好效果， 下一步将结合自 由设站(后方交汇) 等技术进一步提高中线的标定效率，为矿山 的提质增效提供助力。
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