DiNi03水准仪在矿区铁路沉降观测中的应用

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摘要：东庞矿2904上工作面为铁路下开采，为了保证铁路在开采期间的安全运行，需要对铁路进行沉降观测。由于在2904上工作面开采期间铁路下沉量大，下沉速度快，为了保证对铁路的密集观测，选用了精度高、速度快的dini03电子水准仪。通过DiNi03水准仪的应用，大大提高了对铁路沉降观测的工作效率，尤其是对测量观测数据处理，显著缩短了数据计算时间，提高了测量数据计算的准确性。

关键词：铁路下采煤 沉降观测 DiNi03水准仪 应用

矿区铁路下压煤是普遍存在的现象，在保证铁路安全运营的情况下，合理开采铁路下煤炭资源，是提高资源回收率、延长矿井服务年限的重要措施，对煤炭企业长远发展具有重要意义。铁路下采煤与一般建筑物下采煤不同，铁路下采煤必须要保证列车的安全运行，需要采取对铁路进行维修、降低列车运行速度等技术措施来实现列车安全运行。在受采煤影响的铁路旁设置地表移动观测站，对铁路受采煤影响而产生的下沉及变形情况进行监测，为铁路维修提供各种下沉变形数据也是一项必要的技术措施。东庞矿矿区铁路由位于井田中部的工业广场起，向东南方向与京广铁路并轨，铁路从矿区东部穿过，压煤量为1600多万吨。为了解放铁路下压滞资源，至今已开采了四个工作面，开采出煤炭约130多万吨，通过对铁路沉降监测、铁路维护等措施保证了铁路在受采动影响期间的安全运营活动。

最近开采的2904上工作面受地质条件影响，布置在铁路的正下方（见下附图），铁路受采动影响大，最大日下沉量达38mm，受影响长度1100m，根据观测站设置要求，在一端设置了3个控制点，间隔50m，设置观测点58个，点间距20m。在铁路下沉移动初始期及衰退期每旬观测一次，活跃期每三天观测一次。

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附图：2904上工作面与铁路观测站关系示意图

1 水准仪的选择

在前三个工作面开采过程中，对铁路沉降的观测采用的是光学水准仪Ni007，由于铁路下沉速度较慢，日最大下沉速度约10mm，观测密度不大，最密时每周观测一次。观测时采用双面水准尺，同一水平视线分别在水准尺的红、黑两面进行读数。由于铁路受2904上工作面开采影响大，观测密度要求高，为此本次观测选用了具有数据自动处理功能的电子水准仪DiNi03。

电子水准仪DiNi03是以自动安平水准仪为基础，在望远镜光路中增加了分光镜和探测器（CCD），并采用条码标尺和图象处理电子系统构成的光机电测一体化的高科技产品。具有读数客观、精度高、速度快、效率高等优点，每公里往返测量中误差为0.3mm。

2 电子水准仪DiNi03的配置

使用仪器前需要对仪器参数进行配置，共有五项内容需要配置，主要用来配置大气折光、时间日期、水准测量参数、仪器补偿值的检测、仪器自身参数及记录参数。

2.1 输入设置，大气折光和加常数使用默认值，日期和时间可按正确值逗号分隔手工输入。

2.2 限差/测试设置，按四等水准测量要求，最大视距为100m，最小最大视线高分别为0.3m和2.8m。

一个测站限差对数字水准仪而言为前后尺分别读两次读数所测的高差较差，也即我们常规水准测量的基辅尺所测的高差较差，对四等为5mm；单站前后视距差和水准线路的前后视距累计差也可按国标输入，四等为3m和

10m。

2.3 校正设置，校正用来查看仪器进行自动补偿的数值大小，同时也可测出仪器新的补偿值，DiNi03有15′的自动补偿功能，补偿精度可以达到0.2″。不需要去改正，仪器内部会自动改正测量数据。

2.4 仪器设置，仪器设置用来设置一些基本参数，高程单位、输入单位均设置为m，显示设置为0.0001m，其它项可根据需要设置。

2.5 记录设置，在“记录”选择框中一定要打勾，否则数据无法存储。数据记录格式有两种格式可选，RMC格式和RM格式。RMC数据格式为外业观测值和计算值的综合数据格式，RM数据格式为测量原始数据格式，一般不用RM数据格式，在“数据记录”下拉框中选择RMC。记录时可以选择附加时间还是温度，一般选时间，其它项可根据需要设置。观测点号的设置根据实际情况输入，起始点一定要输入，其余点号是否按固定步长设置，如果是在“点号自动增加”框中输入步长，否则在测量中按实际点号输入即可。

3 沉降观测及数据处理

3.1 项目管理。在初次观测时，整平仪器，在主菜单下选择“文件”，打开“项目管理”菜单，选择“新建项目”后输入项目名称。后续观测按上述操作，打开“选择项目”，选择初次建立的项目。

3.2 测量模式。铁路观测站是沿铁路布设的线状观测站，观测时选用线路测量。在设置好项目后，回到主菜单，在“测量”菜单下选择“水准线路”，在线路名输入框中

命名，测量模式选择“BBFF”，随后输入起始点名称及高程。

3.3 线路测量。完成上述操作后，即可按光学水准仪常规测量程序操作，不同之处是不用设专人进行记录，在照准条码尺且调好焦距成像清晰后，按下测量键后即可。如果测量过程中出现差错，如不小心踢了脚架，则可以重测，将光标移至“重测”即可。

3.4 数据处理。DiNi03水准仪内业处理较为简单，可以利用自带平差程序进行平差，利用传输软件后将项目文件传输到指定的文件夹中保存观测成果。

线路平差必须是闭合水准路线或附合水准路线，如果需要平差在DiNi03水准仪主菜单下选择“计算”子菜单，再选择“线路平差”菜单即可完成测量平差。注意平差后的数据会被记录下来，并将原始数据覆盖，不能恢复。如需要保留原始数据，要在进行线路平差前将原始数据传输到计算机中保存。

本次对铁路沉降观测，由于观测点是出于动态变化的（起始点除外），原始观测成果即可满足铁路维护的需要，因此未对观测数据进行平差处理。

4 DiNi03水准仪应用的体会

4.1 通过DiNi03水准仪在铁路沉降观测中的应用，大大提高了测量工作效率，尤其是对测量数据处理，显著缩短了数据计算时间，提高了测量数据计算的准确性。

4.2 水准尺的尺面必须清洁，尺表面不能被损坏，否则不能读出数据。

4.3 要注意选择合适测量环境。雾霾或强光天气，

仪器无法测量；大风天气，影响水准尺的稳定性及测量精度。

4.4 测量工作人员之间的配合也十分重要，责任心要求较高，在测量过程中始终保持水准尺气泡居中，点位选择要准确，要保证测点上干净无杂物，否则将给测量数据带入粗差，影响观测精度。

参考文献：

[1]靳贵卯，王玉伟.铁路下采煤的技术研究[J].河北煤炭，2003（5）.

[2]李秋辉.铁路下采煤的技术措施[J].煤炭技术，2008（6）.

[3]马春艳，郭敏，邹友峰.数字水准仪与光学水准仪的测量精度比较[J].测绘科学，2010（1）.

作者简介：

王士平（1962-），男，河北隆尧人，1982年毕业于矿山测量专业，现就职于冀中能源股份有限公司东庞矿，工程师，从事矿山测量技术管理工作。