陀螺定向在核桃峪煤矿井简装备安装中应用实践

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1、陀螺定向在核桃峪煤矿井简装备安装中应用实践［摘要］华能甘肃能源开发有限公司核桃峪煤矿开采深度大，采用立井开拓，井筒深，该矿在井筒装备安装中，采用陀螺定向技术进行测量，取得了很好的效果。［关键词］立井井筒装备安装；陀螺定向技术；测量方案1.工程概况华能甘肃能源开发有限公司核桃峪矿区位于正宁县南部，地理坐标范围为东经107。58705〃〜108°07’00〃,北纬35。14’30〃-35°22730〃。东西长约15.429km,南北宽约12.399km。面积191.30km2,煤炭资源量2116.09Mto该煤矿采用立井开拓方式，开采深度大，副井

2、井筒直径6.0m,配置1对双层It四车罐笼（一宽一窄），采用无缝冷弯方钢伸缩罐道，安装JK-215型提升机供人员上下及装备安装使用，利用凿井期间使用的JZ-16/1000型稳车悬挂安装吊盘（3层金属结构圆盘）,利用电动小绞车下线。2•测量方案选择立井井筒装备包括罐道、罐道梁、管路、梯子间、电缆等。罐道、罐道梁是立井井筒装备的主要组成部分，是保证提升容器安全运行的导向设施。井筒内罐道、罐道梁的位置及井筒内装备部位之间的几何关系要保证有较高的精度，这在设计中都有明确的规定。要达到高精度安装的要求，除了在安装中安装人员要精心施工，严格操作外，最重要

3、的是测量人员对各种装备的结合关系要精确定位：因此，测量方案的选择，以及施工测量基准与依据的确定显得尤为重要。井简装备安装中，测量人员的任务就是根据设计的井筒装备几何位置标定装备安装基线。立井井筒装备，特别是罐道、罐道梁的安装测量，由于受条件限制，难度较大，同时又是最为重要的一步，关系到整个安装工程施工的成败。因此，立井井简装备，特别是罐道、罐道梁的安装，必须进行测量方案设计和标定。核桃峪煤矿主、副井井筒深度较大，如果采用传统的几何定向方法进行定向，尽管可以采取一些防风挡水措施，但由于受到井筒内气流、淋水等各种因素的影响，仍不可避免地会带来较大

4、的误差，定向精度难以满足坐标传递和安装工程的需要。而陀螺仪观测则不受时间和环境的限制，方便高效，能够保证较高的定向精度，可节省人力、物力和时间:同时配合全站仪，可以方便地对井下测量点进行控制测量。因此，陀螺定向便成为井筒定向的首选方案。1.1陀螺定向技术的应用核桃峪煤矿主、副井井筒贯通后，为了进行井下二期工程施工和井筒装备安装，必须对2个井筒进行定向，以便把地面坐标系统中的平面坐标和方位传递到井下。具体工作是：在地面基线上测定仪器常数，在井下定向边上测定陀螺方位角，求算出井下定向边的坐标方位：在地面测定井筒中心坐标（或下线点坐标），在井下利用

5、摆动投点测定井筒中心（或下线点）的稳定位置，进而求算出井下定向基点的坐标和方位，见图1。图中：AB为陀螺定向边；S为定向基点至待定点的水平距离；Tl,T2分别代表2台经纬仪位置；C点为井筒下线点。2.2井筒垂球线的测设罐道、罐道梁的平面位置是根据悬挂在井筒内的垂球线确定的，也称为施工大线。垂球线数量应在不影响施工和安装质量的前提下尽可能减少，一般为2-4根，挂在离罐道或罐道梁50-100mm处。实际施工中，共布置4根垂球线，见图2。图中，1-4为井筒下线点序号。2.2.1地面测设地面垂球线的实地放样，可根据井筒十字线及井筒实际坐标，使用全站仪

6、，采用极坐标法进行。以井筒中心为坐标原点，井筒十字线为坐标轴，根据假定坐标及标定元素进行放样：最后校核各点间距，直到符合设计要求为止，并利用小绞车下放垂球线。2.2.2井下测设和固定地面垂球线位置确定后，确定井下马头门处垂球线位置并进行固定。(1)利用井下陀螺仪定向基点成果确定垂球线位置陀螺仪观测不受时间和环境的限制，方便高效，能够保证较高的定向精度：因此，可以利用井下陀螺仪定向基点成果确定井下垂球线位置。井下垂球线位置确定后，要乘坐吊筒在不同标高处进行测量：符合要求后，用卡线板或在井底预埋的钢梁上固定，进而标定出井底平台钢梁和定位梁钢架的位

7、置。(2)摆动投点确定垂球线位置利用地面大线下放悬挂重铠，并在井下进行定位，从而确定出井下垂球线位置。由于井筒深，垂球线受气流、淋水等因素的影响，摆动较大，利用单重稳定投点几乎是不可能实现的。而采用摆动投点，每根垂球线可以达到较好的定位效果：但对于4根垂球线而言，难以实现良好的配合，即难以保证垂球线间距符合设计要求。同时垂球线间距不一致，还无法知道是哪一根产生了偏差：调整其中的一根，又将影响所有垂球线间距，费时费力，且难以保证精度要求。对于浅井来说，垂球线间距符合设计要求这一点比较容易做到。2.3测量方案的选择经过方案对比，确定在地面采用全站

8、仪依据十字基点标设垂球线位置，井下采用陀螺定向基点法标设垂球线位置。即先在地面测定地面下线点1、2、3、4点的坐标：然后利用井下定向基点A、：B点的坐标及方位，采用