激光测距仪在井下测量中的一些应用

激光测距仪在井下测量中的一些应用
作者：周文坦





近几年激光测距仪的出现，以其轻便、较高精度、操作简单等特点在井下测量工作中备受好评，将其应用到井下，给测量工作带来了很多方便。井下测量工作是矿山生产建设过程中实现安全生产的

一个重要环节，对生产矿井非常重要，对煤矿搞好生产技术管理和煤矿的安全生产有重要意义。但是，井下的测量环境是黑暗潮湿的，这对测量仪器的要求就比较高，激光测距仪的出现大大地提高了井下测量工作的效率。

 

1.激光测距仪在井下罗盘导线测量中的应用

1.1 测斜仪及皮尺配合挂线罗盘在井下测量罗盘导线的步骤测量是以某一已知导线点为起始点，拉线至下一需测罗

盘导线点（控制在 20m 左右），悬挂挂线罗盘读取磁方位，再在两测站点中间挂上测斜仪读取坡度，然后收起拉线，用皮尺测量出两点间的距离，此为一测回。测一次罗盘导线都要3~4 人，先拉线测出所有需测罗盘导线点的磁方位和坡度，再量出距离并做点号。

2.2 激光测距仪可代替测斜仪和皮尺测出毎测回的坡度和距离从已知点拉线至需测点，用挂线罗盘测出其磁方位，拉前视点的人手指指在前视点上，用矿灯的余光照准手指及测点。测量人员打开测距仪，将模式调到测量坡度模式，直接将仪器末端顶在已知导线点上，要使其尽量水平。因为仪器设计有一个倾斜角，超出这个倾斜角就无法读数，操作时可以靠激光测距仪射出的红外线来控制。其射出的光斑很小，利用井下黑暗的环境，可以很明显看到光斑，调整好红外线光斑对准前视测点，按下测量按键，仪器显示器上会直接显示出斜距、平距、竖直角、高差等。按上述测量步骤再进行一次测量，对两次测量进行比较，如果一样，说明测量结果可用，如不一样，说明测量时没有照到需测点的同一个位置上，则要再进行测量，最后取其平均值作为测量结果。

2.3 测距仪不仅大大提高罗盘导线测量的精度且还节省时间和人力测斜仪刻度最小值是 0.3°，而且测斜仪要挂在拉线上，线会下垂，这样测出来的竖直角就会有较大的误差。测距仪可读至 0.1°，且测量时是直接点对点呈一条直线进行测量，这样测量出来的成果比测斜仪精度高很多。皮尺的精度是1mm，在用皮尺量距时皮尺中间也会下垂，下垂就会导至两点间的测量距离比实际距离长，而且皮尺测量距离不能太长，正常也就 20m 左右。测距仪的精度是±1.0mm，测量距离是普通皮尺的四倍，在测量过程中两测点间也是呈一条直线，这样测出来的结果更接近实际距离。这些就是测距仪在罗盘测量中明显的长处。时间对井下测量来说是非常重要的，因为正常的罗盘测量是在工作面的迎头，粉尘多、空气不好、空间小等，最主要是会影响井下作业人员的作业，所以要以最快的速度和最少的时间完成测量。用测斜仪和皮尺测量正常要 4～5 人才能完成一次测量，而用测距仪最多只要 3人，人少时 2 人也可以操作。

2.激光测距仪在井下激光指向仪安装中的应用

井下主要巷道掘进过程中多用激光指向仪来指引掘进巷道的中线和坡度。因为主要巷道像石门集运等都较长，而且也多是沿指定方位掘进，所以用激光指向仪来指引巷道的中腰线的话，给井下测量工作带来很大的方便。安装过程主要以全站仪来完成，放样精度要求较高，因为放样误差传递可能导致巷道掘进越长偏差越大。用全站仪就要从已知点引点至要放样的地点，放出设计方位的中线，正常一组中线要三个点，测出各中线点的高程。根据测出的高程算出各点的高差，以前后两个点为准，中间点用以检核，根据前后两个点的平距结合设计坡度算出高差，再算出在设计坡度平面上各中线点间的高差，最后根据各点的高差来安装激光指向仪。激光测距仪可配合挂线罗盘来使用。首先可用挂线罗盘放出设计方位上的一组中线的前后两个点（见图 1）。将仪器安置在 A1 点后面，置平后使激光光斑都对准两中线点 A1、A2，将仪器的倾斜角调到 0°，用钢尺分别量出两中线点的光斑位置到顶板的垂直距离 hA1 和 hA2 并记下，用测距仪直

接测出两中线点的平距，根据测出 A1-A2 两点的平距结合巷道设计坡度，可算出在这个坡度平面上 A1、A2 两点间的高差 H，根据高差 H 就可安装激光指向仪了，安装好后再量出

中间一个中线点到顶板的垂直高并记下，可用于以后如果激光有跑动来重新调整。将激光测距仪的测角功能利用到激光指向仪的安装中大大地节省测量工作的时间，可以在第一时间与挂线罗盘配合使用来直接安装，就可先不用全站仪，这样也大大地节省了人力。

 

3.激光测距仪在井下其他方面的应用

3.1 在采空区测量中的应用矿井经过多年的开采，有些被采煤层采完后遗留下来的采空区是很正常的。这些采空区经过长年累月的变化，会出现缺氧、有害气体、采空区冒落等等。这些情况对井下测量工作来说都较为困难，一些安全措施没做到位的甚至会出现安全事故，所以采空区无法精确测量成图，这对煤矿的安全生产很不利。激光测距仪与挂线罗盘的配合使用就可以解决这些问题。测量人员可以利用测距仪的面积测量、长度测量、坡度测量功能，直接在采空区口部用罗盘沿着激光的指向估读出方位并测出长宽高，就可算出采空区范围并成图。

 

3.2 在工程质量验收方面的应用井下工程质量验收是每个月必须的一项工作，主要包括进尺、巷道规格、架棚规格、枕木距、棚距等。这些都可以利用激光测距仪的测距功能来完成，可做到提高验收质量、节省时间、节省人力等效果。

4.3 在轨道铺设方面的应用轨道铺设不管是平巷还是斜巷都要以施放的腰线为基

准，这样导致测量工作要跟得很紧凑，不然所铺设出来的轨道等于没有一个标准而不合格。利用激光测距仪的测角功能，可将仪器放置在原来标准的轨道上面，将红外线指向迎头，铺轨时以红外线为基准，这样不管巷道多长没放腰线，铺轨工作都可以顺利完成。也可以利用测角功能来检验所铺设轨道的坡度有没有符合设计要求。

 

4 结论

（1）科学一直在进步，时代一直在发展。近年来激光测距仪的出现给测量领域带来很大的帮助。不过由于其精度较低，所以一些高精度的测量无法使用，要根据所需的测量精度来选择适宜的测量方法和测量仪器。

（2）激光测距仪在使用过程中要注意：①要尽量使其水平，因为机身设计有一个倾斜范围，超出这个界限就无法测量。②测量时一定要照准需测点，不然测出来的数据就不是需测点的数据，导致测量错误。③正常测量一测站点要三次以上，再对三次测量结果进行对比，如果在范围内再取其平均值作为最终测量结果。







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