陀螺定向测量在矿井生产中的应用及精度分析.pdf

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1、1期矿山测量NO．1】5年2月MINESURVEYINGFeb．2015doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2015．01．09陀螺定向测量在矿井生产中的应用及精度分析刘小平(中天合创能源有限责任公司内蒙鄂尔多斯017000)摘要：文中结合煤矿矿井施工及生产实际，选择应用陀螺经纬仪进行了矿井井下定向，简要介绍了陀螺定向仪的工作原理；计算了子午收敛角和井下陀螺方位角；对实测结果进行了精度分析；得到了精度较高的观测成果；探讨了将陀螺经纬仪定向结果用于井下导线首级控制网的起始方位可行性。为今后井下测量打下了良好的基础。关键词：陀螺经纬仪；收

2、敛角；陀螺方位角；观测中图分类号：TD178文献标识码：B文章编号：1001—358X(2015)01—0022—02我国和世界上很多国家都已制造出将陀螺仪和一Y8”、3—1煤回风大巷与3—1煤辅助运输大巷联经纬仪结合在一起用做定向测量的陀螺经纬仪。其络巷“F7一H11”以及井底车场“F2一F1”等四条边定向原理是利用吊丝悬吊且重心下移的陀螺敏感地的陀螺方位角进行测定，作为将来井下首级控制导球自转角速度的水平分量，在重力作用下，产生一个线，从而保证井下各采掘巷道在今后的施工中能够向北进动的力矩，使陀螺主轴(即H向量)围绕子午正确布置与贯通，确保矿井安全高效

3、生产，陀螺定向面往复摆动，通过光电传感器将陀螺往复摆动的光测量边布设情况见图1。信号，转换为电信号，传送给控制器进行解算。最终聿通过经纬仪显示直接读出被测目标的方位角．，或经—＼3-1jIjI靖近■夫垂控制器上的数据传送接口传递到需要方位角的设备耵面～～～争I辣'式●进帆太蓉上。——¨难胃风大巷本矿由于矿井建设期间由几何定向完成的井下11-3101●摹葺IIJIl定向精度较低，且受到了不同程度的破坏，可靠性．，髓差，致使矿井井下基本控制导线及工作面长距离掘进贯通都需要高精度方向控制。多年来，广大矿山F1广一l}l耀二量区覃l暮SII冀3茸tlF--测量工作

4、者在总结矿井几何定向存在的弊端，使用一号葺^盘井陀螺经纬仪进行定向测量能够克服传统几何定向时、圭i井占用井筒而造成停产、耗费大量人力、物力和时间等、lI立井缺点，同时也能解决随井筒深度增加而造成定向精图l陀螺定向测量布设示意图度降低的弊端，从而使定向精度和工作效率大大提高。因此，本矿为了满足煤矿施工的需要，提供高精2陀螺仪选择与测量工程实施度的首级控制导线，选择了应用陀螺经纬仪进行井2．1陀螺仪选择及仪器技术指标下方向测量，检核并重新确定矿井井下起始方位角。随着科学技术的迅速发展，陀螺经纬仪技术有1矿井概况及对陀螺定向的要求了长足进步，生产厂家及型号较多，

5、本次测量使用的仪器是TJ9000(TS)型陀螺全站仪，该仪器特点是定本煤矿属特大型矿井，采用立井开拓，设计产能向速度快、预定向方法先进(北向±20。范围内架1200万t／a，设计服务年限95．5年，建设目标为国内一设)、使用方便、抗风性能好，不受地理环境、外界磁流、国际先进、安全高效的现代化、数字化矿井。场的影响，可以全天候作业。根据矿井生产实际需要对3—1煤二盘区泄水技术指标及使用环境：巷“S12一S13”、11—3101工作面辅助运输顺槽“Y7(1)定向精度：寻北仪定向误差(1)≤20"／eosq~22第1期刘小平：陀螺定向测量在矿井生产中的应用及精度

6、分析2015年2月(‘p为当地地理纬度)；由此可得各观测点的子午线收敛角：(2)定向时间定向时间≤12min；(1)GP04点收敛角y；一0。5854(3)使用环境要求：工作温度范围：一20℃一+(2)S12点收敛角=一0。5857”50℃(3)Y7点收敛角y=一0。5849适用纬度范围：70。S一70。N(4)F7点收敛角=一0~5840”2．2陀螺经纬仪测量工程实施(5)F2点收敛角y=一0。5901”2．2．1外业观测实施步骤3井下陀螺方位角的确定及精度分析．依据《煤矿测量规程》相关规定：陀螺经纬仪一次定向应按下列程序进行：(1)坐标方位角计算(1)

7、在地面已知边上采用两测回(或三测回)测由上述各值之间的关系可推算，井下定向边坐标方位角为：量陀螺方位角。求得两个(或三个)仪器常数；a=A—=aT+△一y(2)在井下需定向边上用两测回测量陀螺方位(2)定向成果角；如果超限，需进行补测；经观测与计算得到各观测边坐标方位角参见表(3)返回地面后，在原已知边上再用两测回(或2。三测回)测量陀螺方位角，再求得两个(或三个)仪器裹2各观测边坐标方位角常数。2．2．2仪器常数的测定仪器常数的测定选择在由地面高精度点控制点组成的已知边“GP04一GP05”上进行的，仪器常数计算公式如下。l△=A—T式中：A为已知边的地

8、理方位角，a为该边的陀螺方位角。仪器常数一次测定中误差的计算参见表