谈陀螺全站仪在矿山测量中应用

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1、谈陀螺全站仪在矿山测量中应用　　摘要：随着测绘技术的不断进步，新型自动化陀螺经纬仪(全站仪)的研制成为了国内外陀螺研究的热点。这些螺经纬仪(全站仪)的研制采用传统悬挂带支承技术的基础上，结合现代高新科技，对数据采样、数据处理等方法进行改进，其方位角测定精度高，可在矿山推广使用，体现技术上的进步。文章重点介绍了陀螺全站仪在矿山测量中的应用。关键词：陀螺全站仪，矿山测量，应用中图分类号：TD21文献标识码：A文章编号：前言陀螺全站仪测量优点的优点是1）操作简便，自动定向测量，精度高。而且全部数据现场自动记录，通过数据线可以将数据存储在计算机上，并打印输出。2）直接测得定向

2、边的坐标方位角，可以同时完成定位定向工作。实时指导现场施工工作，一般自动陀螺仪只给出定向边的陀螺方位角。3）测量效率高。一次定向测量只需8分钟，同时可在现场提供导线边的坐标方位角、测站点的三维坐标、甚至还有待测点的坐标等等，可不需要另外作繁琐的内业计算。此外，该系统对仪器内外温差没有特别的要求,7从地面进入到竖井内就可以立即开展定向工作。4）仪器常数稳定，受测量环境影响小。仪器能够在一定振动环境下工作，可以大大减少停工时间。1、GAT陀螺全站仪的工作原理1.1仪器常数的测定与计算根据陀螺全站仪的操作要求，其仪器常数在地面已知边上测定。如图1，在已知点A上安置仪器，测得

3、AB边的陀螺方位角αT，由于AB边的坐标方位角α已知，同时，可根据A点的坐标，计算出子午线收敛角γ，从而得到AB边的真方位角（即地理方位角）A，则其仪器常数可用（1）式计算，计算过程如表1所示。1.2待测边的定向测量陀螺全站仪井下待测边的定向，其实质就是测定定向边的陀螺方位角αT下，并用测站点的坐标（也可用近似值）计算其子午线收敛角γ下，结合前面得到的仪器常数平均值△平，即可利用（2）式计算出定向边的坐标方位角。对于GAT陀螺全站仪，测量人员只需正确安置仪器（整平、对中）和输入测站点坐标（或近似坐标），其余工作仪器可自动完成，并输出定向测量数据。2、陀螺全站仪在矿山的

4、应用2.1矿井定向测量GAT陀螺全站仪定向测量精度高，一次定向中误差≤±5″，比一井定向和两井定向的精度高很多。如图27为一井定向示意图，若C＇D＇为井下定向边,其方位角可表示如下。方位角αC＇D＇的误差就是定向误差，用Mα0表示，则即一井定向的井下导线边的起算边的误差（定向误差）是由地面测量误差—mαDC、m准、mα，井下测量误差—mβ＇、m准＇，及投向误差θ的综合影响，根据《煤矿测量规程》规定，一井定向两次独立定向所测得的井下定向边的方位角之差≤±2′，则可算得一次定向的中误差应≤±42″。两井定向也是由投点、地面连接测量和井下连接测量三部分组成的，根据规程规定，

5、其两次独立定向的井下定向边的方位角之差应≤±1′，则一次定向的中误差应≤±21″。从以上一井定向、两井定向及陀螺全站仪定向的误差比较来看，陀螺全站仪定向的精度高，同时陀螺全站仪测量自动化程度高，测量速度快，测量效率会高很多。因此，陀螺全站仪可广泛地用于矿井联系测量，快速精确地测定井下起算边的方位角，到达定向的目的。2.2陀螺全站仪的定向步骤陀螺的定向过程分为地面观测，井下观测，然后再地面观测三步，每次观测都由零位观测、粗略定向和精密定向三部分组成。2.3陀螺仪悬带零位观测7在陀螺仪观测工作开始之前和结束后，需要做悬挂带零位观测，相应称为测前零位和测后零位。测定悬挂带零

6、位时，全站仪整平并固定照准部，下放陀螺灵敏部从读数目镜中观测摆动，在分划板上连续读三个逆转点读数，估读到0.1格。计算零位公式：如果测前与测后悬挂零位变化超过±0.5格则需要进行校正。2.4定向在这里主要介绍采用逆转点法观测时，陀螺全站仪在一个测站的操作程序如下：1）严格整平全站仪，架上陀螺仪，以一个测回测定已知测线的方向值，然后将仪器大致对正北方。2）锁紧摆动系统，启动陀螺马达，待达到额定转速后，下放陀螺灵敏部，进行粗略定向。制动陀螺并托起锁紧，将望远镜视准轴转到近似北方位置，固定照准部。把水平微动螺旋调整至行程范围的中间位置。3）打开陀螺，下放陀螺灵敏部，进行测前

7、悬挂带零位观测。零位观测完毕，托起并锁紧灵敏部。4）启动陀螺马达，达到额定转速后，缓慢地下放灵敏部到半脱离位置，稍停数秒钟，再全部下放，使摆幅大约在1°-3°范围为宜。用水平微动螺旋跟踪，在摆动达到逆转点时记录，连续记录75个逆转点数据。然后锁紧灵敏部，制动陀螺马达。5）测后零位观测。6）以一测回测定已知测线的方向值，测前测后两次观测结果的互差不小于10″。取测前和测后两测回的平均值作为测线方向。2.5井下平面控制测量方面的应用导线测量是井下平面控制测量的最主要方法，由于井下工程的特殊情况，井下导线多数布设成支导线，如图3所示，这类导线最弱边在最后一