浅谈陀螺定向技术在井下两水平中的贯通应用

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分析矿井生产中陀螺定向测量的应用及精度

分析矿井生产中陀螺定向测量的应用及精度摘要：基于井下定向测量对生产安全及效率的重要性，在简单介绍陀螺定向测量的基础上，结合矿井实例，对陀螺定向测量实际应用及测量成果精度进行深入分析，最后得出陀螺定向测量精度高，测量可靠的结论。

关键词：矿井生产；陀螺定向测量；测量精度矿井井下生产对现场观测与定向有着极高的要求，定向测量精度直接影响实际生产效率，如果精度较差，则必定会降低效率，造成不必要的损失。

因此，应在重视定向测量的基础上，通过新技术和新设备的引入来提高定向测量水平，如采用陀螺经纬仪就是很好的选择。

1陀螺定向测量概述目前，我国与许多国家均研制出充分结合经纬仪与陀螺仪的测量仪器，称为陀螺经纬仪，主要用于完成定向测量。

对于这种新型测量仪器，其作用原理为：借助吊丝进行悬吊，重心下移的陀螺敏感地球自转角速度的水平方向分量，受到重力的作用后，产生一定向北端发生进动的力矩，促使主轴开始围绕子午面发生往复运动，此时利用传感器接收运动光信号，并将其转换成仪器可识别的电信号，传输至控制器实施分析解算。

之后由经纬仪对被测对应方位角进行显示与读取，也可在数据传输接口支持下向终端设备传输数据[1]。

本矿井因建设过程中采用几何定向方法得到定向精度相对较低，同时现已受到一定程度的干扰及破坏，使得可靠性降低，导致井下的无论是控制导线，还是长距离掘进，均需精度达到较高水平的方向控制。

近年来，我国矿山测量人员在积极总结传统几何定向方法不足与弊端的基础上，陆续开始借助陀螺经纬仪完成定向测量任务，以求解决传统方法占用井筒产生的长时间停产、需要消耗大量资源等问题，并克服定向精度伴随井筒深度不断增加而明显降低等不足，确保工作效率及定向成果的精度都能得到大幅提升。

基于此，从本矿井角度讲，为充分满足实际施工提出的各种要求，使首级控制导线始终保证较高的精度，经研究决定在井下方向测量工作中选用新型陀螺经纬仪取代传统的几何定向方法，以此对起始方位角等重要测量成果进行确定与校核。

陀螺定向在大型贯通测量中的应用

陀螺定向在大型贯通测量中的应用测绘工程2008-1班吴相石07082950摘要：详述了陀螺定向在大型贯通测量中的应用，介绍了利用GPS和陀螺定向技术顺利完成晋华宫矿810皮带大巷的贯通测量任务，同时完成地面和井下测量资料的更新的情况，为今后的测量工作打下了坚实的基础,并总结了煤矿测量的成功经验。

关键词：GPS 定位陀螺定向应用1工程概况晋华宫矿810 水平皮带大巷贯穿于2#~7# 层煤3仓（现用）和3# 层至810 煤仓（待掘）之间，全岩巷道沿腰线掘进，巷道全长3 016 m ，其中10°斜井长666 m ，0.3 % 大巷2 350 m 。

该皮带巷由南北两翼开口，相向掘进，于2001 年1 月开工，2003年7 月23 日贯通,共历时31 个月,总贯距6 188m 。

该皮带巷将担负晋华宫矿河北部7#，8#，11# 和12# 4 组煤层近1.2 亿t工业储量的生产运输任务，810 水平皮带大巷的准确贯通对晋华宫矿的安全生产有着十分重要的意义。

810 水平皮带大巷的贯通测量工作，具有水平角观测精度要求高、高程控制工作量大的特点，是较典型的一井内岩石大巷贯通测量工程。

依据《煤矿测量规程》的规定，特对该项贯通工程做出贯通误差预计。

根据生产和施工的要求，贯通相遇点在水平重要方向的允许偏差为0.3m，在高程方向上的允许偏差为0.2m.2贯通测量方案的选择2.1地面三角点的检查和复测方案的选择在贯通测量准备阶段，我们应用GPS定位技术对水泉、兴旺庄、张士窑: 点进行了检查和复测。

建立地面高精度的控制网和井下联系测量，为确保工程的准确贯通，在井下北部和南部用陀螺经纬仪加测两条陀螺定向边，保证了810水平大巷的顺利贯通。

2.2井下测量方案的选择2.2.1 井下定向测量方案该项工作具有贯通距离长、贯通精度要求高的特点。

为保证工程的准确贯通，晋华宫矿地质科经与地质处研究决定，在井下导线边上加测陀螺方位角。

陀螺仪在井下贯通施工中的应用张俊雷

陀螺仪在井下贯通施工中的应用张俊雷发表时间：2018-05-23T17:08:26.080Z 来源：《基层建设》2018年第7期作者：张俊雷[导读] 摘要：在竖井联系测量中，由于井下滴水较多，加上井较深等因素的影响，投点误差较大，影响了定向精度。

山东黄金矿业（莱州）有限公司三山岛金矿山东莱州 261442摘要：在竖井联系测量中，由于井下滴水较多，加上井较深等因素的影响，投点误差较大，影响了定向精度。

使用陀螺仪定向，具有定向精度高、作业时间短、不受井筒条件限制、与施工干扰小、工作组织简单和工作效率高等优点，而且，陀螺仪可在井下导线上任意点进行定向，避免了测角造成的误差积累。

本文围绕全站仪“三架法”结合陀螺定向在矿山贯通测量中的应用进行了分析。

关键词：陀螺仪；矿山；测量测量误差是矿山测量工作中不可避免的问题，而受到误差累积的影响，长距离贯通测量一直以来都是矿山测量的难点和重点。

在进行矿山长距离贯通作业中，最常使用的就是全站仪“三架法”结合陀螺定向法。

经大量贯通实践表明，该方法大大提高了矿山贯通精度。

一、某矿山已经完成GNSS控制点的建立某矿山已经完成GNSS控制点的建立和斜井联系测量工作。

该贯通工程为两井大型贯通测量，井下贯通距离为4.9km，一共分布36个导线点，导线边长为25-360m，最短边在25m 以上，均长为136m。

井下巷道测量以导线精度要求为准。

根据规定，贯通相遇点在水平重要方向和高程方向上的偏差分别不超过0.5m 和0.2m。

2、全站仪“三架法”应用。

为了确保井下导线可靠，通常情况下都会选择“Z”形进行布设。

从图中我们能够看出，一共包含七个支导线点，假设B 为井下贯通导线平面起算点和高程起算点，那么B-A 则为起算方位，需要将全站仪放置在B 点，将棱镜分别放置在A点和C 点，在将这三点整平完毕之后，测量人员就可以进行观测工作。

完成B 点的观测之后，迅速将全站仪从B 点拔出，并及时安置在C 点。

陀螺全站仪在井巷工程中的应用

陀螺全站仪在井巷工程中的应用陀螺全站仪是采用陀螺仪与电子全站仪有效结合，实现陀螺手动下放托起、手动跟踪测量数据和陀螺方位角自动处理的测量过程，可以较快地完成陀螺方位角的测定，利用陀螺全站仪在井下精密导线测量中加测陀螺定向边，更能减少测量误差累积。

标签：陀螺定向；测角误差；精度评定基于上架式陀螺仪架设在全站仪上，由于它不受时间和环境的限制，同时观测简单方便，效率高，而且能保证较高的定向精度，所以它是一种先进的定向仪器，用于矿山井下工程的定向测量。

1 测角误差分析由于多种原因，任何测量结果中都不可避免的会含有误差。

井下巷道测量时巷道风量较大、巷道底板基本为废渣会影响仪器的稳定；独头巷道内温度较高会影响空气的剧烈波动从而引起物像的模糊甚至跳动增加观测误差；巷道内空气粉尘较大和光线较暗会影响照准的精度和读数等等。

这些因素都会在不同程度上影响测角的精度，在井下测量中要想完全避免这些影响是不可能的。

测角误差会随着测站的增加，角度误差也会相应累积，为了减少误差就须相应的加测陀螺定向边。

通过实践证明，只能通过加测陀螺定向边来减少各种测角误差对测量的影响。

2 工程简介某矿山大贾庄进风井-475水平后期工程要求贯通误差不超过0.3m，基于后期800米工程为直巷道，所以在弯道起始处加测陀螺定向边，进行方位纠偏，消除累积误差造成的影响。

本次陀螺定向选用定向精度为±20″级的索佳陀螺全站仪进行监测。

3 陀螺定向3.1 定向方法选择索佳GP1X陀螺全站仪提供了逆转点跟踪测量法和中天测量法两种可用于真北方向测定的模式。

本次测量采用逆转点测量方法进行陀螺定向。

逆转点跟踪测量法可以用两个逆转点来快速取得近似真北方向。

当仪器初始照准方向位于近似真北方向±2°范围内时，逆转点跟踪测量法可以通过测量3个或更多逆转点来以±20″的精度确定出真北方向。

3.2 观测程序陀螺定向采用2-2-2的观测次序进行，即：在地面已知边“N7-2->N7-3”上采用两测回测量陀螺方位角，求得两个仪器常数；在井下定向边“DJ5->DJ6”上用两测回测量陀螺方位角；返回地面后，在原已知边“N7-2->N7-3”上再用两测回测量陀螺方位角，再求得两个仪器常数。

陀螺定向技术在矿井工作面贯通测量中的应用

陀螺定向技术在矿井工作面贯通测量中的应用摘要：以淮北矿业股份有限公司许疃煤矿3237工作面贯通为例，介绍了陀螺定向在矿井贯通测量中的应用，以及为提高贯通测量精度所做的具体做法。

关键词：陀螺定向；精度平定；贯通测量中图号 xxx xxxxxx xxBApplication of Gyro Orientation Technology in the Survey of3239Working FaceWANG Meng1, ZHAO Xiwei2(Huaibei mining Limited by Share Ltd Xutuan coal mine, AnhuiHuaibei 23500)Abstract: in Huaibei Mining Co., Ltd. Xu Tuan coal 3237 workingface through, for example, introduces the gyro orientation in holing through of mine measurement applications, as well as improvingpiercing measurement accuracy in practice.引言随着矿井开采技术装备得飞速发展，矿井结合自身实际的地质条件工作面的设计面积相对较大，对工作面的贯通测量的精度要求越来越高。

由于陀螺全站仪不受时间和环境的影响，它的观测简单方便、效率高，而且能保证较高的精。

陀螺定向技术的应用，大大提高了贯通测量精度，节约了大量的人力、物力和财力，也为生产矿井的人物接替节省了宝贵的时间。

1工程概况.3237工作面位于33采区南翼第四阶段，上区段（西）为3235工作面（已回采），下区段（东）为3239工作面(尚未准备)，北到33采区下山，南到32煤层风氧化带煤柱线。

3239机风巷设计长度均为2300米，整个贯通导线距离约5370米。

探索井下长距离贯通测量技术

探索井下长距离贯通测量技术[摘要]巷道贯通测量任务艰巨，直接关系到巷道能否顺利贯通。

因此，贯通方案、测量仪器、测量方法等，都要结合实际，合理选择。

本文以工程实例探讨了主井联系测量技术、斜巷导线测量技术、、误差预计方法及贯通精度。

[关键词]贯通测量误差贯通精度本文以山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿-330m 井段反掘斜坡道上山和斜坡道正掘巷道贯通为例，简要介绍贯通测量技术。

1主井联系测量技术根据《金属矿山测量规范》规定，以及目前矿井联系测量技术水平，采用长钢丝投点、长钢尺投入标高及陀螺定向技术进行联系测量。

主要工作内容有：（1）地面连接测量。

按5″级光电导线精度要求，测设各近井点点位坐标，并进行四等高程测量。

（2）采用长钢丝投点，独立进行2次。

（3）井下连接测量，采用摆动观测技术。

（4）导入标高。

采用长钢尺进行该项测量工作，独立进行2次，并施加尺长、温度及自重改正。

（5）井下陀螺定向测量。

采用瑞士GAK-1型陀螺经纬仪，测定井下导线边方位角。

在10个中段矿井联系测量中，运用摆动测量技术，解决了不同深度投点误差偏大的问题，提高了投点精度。

2斜巷导线测量技术由于井下作业条件差，巷道断面大，导线点对中误差受风流影响大，故测角采用了三架法导线测量，既可减少对中次数，又可提高测量速度。

三架法使用3个脚架、1台全站仪、2个棱镜进行观测。

全站仪架设在测站点A 处，精确对中、整平；后视点B 和前视点C 处各架设1个棱镜，也要精确对中、整平，如图1所示。

架设完毕，进行观测（测角、测距），观测方法同常规测量。

本测站观测结束后，转入下一测站观测时，先松开测站点A处的全站仪照准部锁紧扳钮，取下照准部，移至C点。

然后在C 点处，松开棱镜锁紧扳钮，取下棱镜，插入全站仪照准部，锁紧扳钮。

由于基座未产生任何移位，此时全站仪应处于对中、整平状态，作为该测站的测站点。

后视点B 处的棱镜用同样的方法，移至原测站点A 处，锁紧扳钮，作为该测站的后视棱镜。

陀螺经纬仪定向在矿井贯通联系测量中的实践

测绘技术M apping technology 陀螺经纬仪定向在矿井贯通联系测量中的实践尹东红（甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院，甘肃　兰州　７３００５０）摘要：矿井作业是很多行业工作的主要方式，与传统的工作模式相比，这种工作模式的风险性比较大，一旦疏忽了不稳定因素，可能就会造成安全事故，不仅影响工作的推进，也会给企业和行业造成巨大的负面影响，陀螺经纬仪在矿井工作中的应用较为广泛，尤其是在联系测量工作中。

但是结合陀螺经纬仪的实际应用情况来看，在技术和管理层面上还存在很多有待完善的地方。

本文结合陀螺经纬仪在矿井贯通联系测量中的实际应用，进行了相关的研究和分析。

关键词：陀螺经纬仪；定向；实践中图分类号：ＴＤ１７５．５文献标识码：Ａ文章编号：１００２－５０６５（２０１９）１３－００１５－２Practice of Gyro Theodolite Orientation in Mine Connection SurveyYIN Dong-hong（Ｔｈｉｒｄ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｍｉｎｅｒａｌ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｇａｎｓｕ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　Ｂｕｒｅａｕ　ｏｆ　Ｇｅｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｍｉｎｅｒａｌ　Ｒｏｓｏｕｒｃｅｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００５０，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｍｉｎｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｍｏｄｅ　ｏｆ　ｗｏｒｋ　ｉｎ　ｍａｎｙ　ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ．　Ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｍｏｄｅ　ｏｆ　ｗｏｒｋ，　ｔｈｉｓ　ｍｏｄｅ　ｏｆ　ｗｏｒｋ　ｉｓ　ｍｏｒｅ　ｒｉｓｋｙ．　Ｏｎｃｅ　ｔｈｅ　ｕｎｓｔａｂｌｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｒｅ　ｎｅｇｌｅｃｔｅｄ，　ｉｔ　ｍａｙ　ｃａｕｓｅ　ｓａｆｅｔｙ　ａｃｃｉｄｅｎｔｓ．　Ｉｔ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ａｆｆｅｃｔｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　ｗｏｒｋ，　ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｈａｓ　ａ　ｈｕｇｅ　ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｎ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ　ａｎｄ　ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ．　Ｔｈｅ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　ｉｓ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｍｉｎｅ　ｗｏｒｋ，　ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｉｎ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｓｕｒｖｅｙ．　Ｈｏｗｅｖｅｒ，　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｙｒｏ　ｔｈｅｏｄｏｌｉｔｅ，　ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｓｔｉｌｌ　ｍａｎｙ　ａｒｅａｓ　ｔｏ　ｂｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｉｎ　ｔｅｒｍｓ　ｏｆ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．　Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｙｒｏ　ｔｈｅｏｄｏｌｉｔｅ　ｉｎ　ｍｉｎｅ　ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｒｅ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ．Keywords: ｇｙｒｏ　ｔｈｅｏｄｏｌｉｔｅ；　ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ；　ｐｒａｃｔｉｃｅ矿井施工不同于其他类型的施工工作，一方面工作内容较为复杂，另一方面也存在巨大的风险性，对于矿井生产行业来说是一个严峻的挑战，尤其是对于行业的管理层来说。

陀螺全站仪在矿井定向测量中的应用

陀螺全站仪在矿井定向测量中的应用摘要：本文介绍陀螺全站仪在矿井定向测量中的应用，简述陀螺全站仪定向过程及计算方法，结合工程实例分析陀螺定向的实际精度，为今后的测量工作提供一些经验和建议。

关键词：陀螺全站仪；矿井定向；应用一、前言鞍钢某大型露天矿山开采到－175米水平后改为井下开采。

露天转井下开采工程共有9条竖井，三条斜坡道，9个水平。

井筒最深820米，最浅420米。

除两条主井外各条竖井及东、西斜坡道在－123米水平、－213米水平、－303米水平、－321米水平相向贯通；主斜坡道从地表＋120水平向下与－123米水平及东、西斜坡道贯通；两条主井与副井在－567米水平、－633米水平、－695米水平单向贯通。

相向贯通巷道最长距离为3600米，最短距离为600米。

贯通面达60余个，超过2000米的贯通面有4条，超过1000米的贯通面有6条。

该工程前期已完成九条竖井的掘凿与混凝土衬砌工作，后续工程由三个工程队承担巷道施工任务。

我单位承担全部工程的控制测量任务。

为满足竖井定向的精度，我单位购买了一台索佳GP2X全站式陀螺仪。

该仪器由日本索佳公司生产，它结合GP2悬挂式陀螺仪、SET2X全站仪和全站仪内置的处理软件，陀螺仪工作时其摆会绕地球子午线摆动，通过GP2目镜对摆动的观察，并利用全站仪以水平角方式测定出摆幅或测定摆动的时间周期，然后依此计算出摆动中心的陀螺方位角。

相对于传统的陀螺仪，索佳全站式陀螺仪GP2X是由GP2陀螺仪和SET2X全站仪组合而成的用于测定真北方向的测量系统，并在全站仪中内置了逆转点法和中天法两种测量程序，结合GP2陀螺仪、SET2X全站仪和专用处理软件，SET2X全站仪可在观测完成后计算出真北方向，且计算出的真北方向可以很方便地设置到SET2X全站仪水平度盘上。

陀螺全站仪定向精度为±20″；测角精度为±2″。

竖井联系测量采用陀螺全站仪进行定向测量，采用钢丝投点法进行坐标传递测量。

陀螺全站仪在煤矿井下控制测量中的应用

陀螺全站仪在煤矿井下控制测量中的应用摘要：概述陀螺仪原理，叙述陀螺全站仪定向的作业流程和操作方法，通过应用实例对比在导线平差计算时使用陀螺定向边和不使用陀螺定向边的平差成果精度及高精度贯通的实例，论证了使用陀螺全站仪加测适量陀螺定向边能显著提高复杂导线测量精度，为地下工程提供高精度贯通施工的技术保障。

关键词：陀螺仪原理；定向作业流程；定向操作方法；成果精度1 概述陀螺仪是应用高速旋转物体的定轴性和进动性制作的角运动检测装置，主要由陀螺转子、内外框架、力矩马达、信号传感器、电源等部分组成。

陀螺本体在装置内用丝线悬挂使其旋转轴处于水平，当它的陀螺旋转轴以水平轴旋转时，由于地球的旋转而受到铅直方向的旋转力，陀螺的旋转体在水平面内的以真北方向为中心产生缓慢的岁差运动，其旋转轴的方向可通装置外的目镜进行观测，陀螺指针的振动中心方向指向真北。

陀螺全站仪是将陀螺仪和全站仪通过连接构件结合在一起的精密仪器，它不受作业时间和环境的限制，观测较方便，能获得较高的定向精度，被应用于线型复杂、长度大、观测条件差但精度要求高的公路和铁道隧道、矿井、人防工程等的定向测量。

图1 索佳陀螺全站仪GP-1照片2 陀螺全站仪定向的作业流程1．测定仪器常数由于陀螺仪轴衰减微弱的摆动系数f保持不变，故摆动的平均位置可假定为陀螺仪轴的稳定位置。

受制造工艺限制，陀螺仪轴与观测目镜分划板零线对应的光轴及全站仪望远镜轴不能精确的位于同一竖直面中，故假定的陀螺仪轴的稳定位置（陀螺方位角αT）不能精确的与地理子午线A重合，二者的夹角即为仪器常数。

若假定的陀螺仪轴稳定位置位于地理子午线东边，则仪器常数为正，反之则为负。

测定仪器常数的实质是测定已知高等级边的陀螺方位角，计算其与该边的地理方位角的差值△，△=A -αT地。

在下井定向前，在已知高等级边上测定仪器应进行不少于3次，每次测量后要停止陀螺仪运转10至15分钟，且全站仪度盘位置应变换60度左右，须满足各次测量值的互差均小于2倍仪器标称误差。

陀螺定向技术在煤矿巷道贯通控制测量中的应用

在已知边上测定的仪器常数共５测回，可按白塞尔公式计算仪器常数一次测定中误差。改正数：－１２、－６、－６、１４、１１仪器常数一次测定中误差为：
… …
坐标坐标值值３９１８３４７．２４３３６５７９８６５．ｏ０７Ｏ．３８２５６７３Ｏ３３
行井下大型贯通测量，采用陀螺定向技术，很好地保证了贯通精度。５测回的仪器常数的测定，５测回所测陀螺方位角值分别为２１５。０３
１陀螺定向作业
行强制附和。
０１、２１５。０３０７、２１５。０３０７、２１５。０３２７、２１５。０３２４。测回之间的互差最大为２６，满足规范对ｌ５级仪器不得超过 ±４０
井下加设２条陀螺方位边ＨＪ０１一ＨＪ０２和Ｄ１一陀２，对方位角进的规定。１．１作业方法与要求采用跟踪逆转点法，其过程为：（１）在合适的已知边上测定仪器已知边的坐标方位角为仅＝２１４。３８４４，根据仪器常数的计
子午线收敛角的计算公式：
定＝０【定＋Ａ平一Ｙ定
（２）
公式（２）中，
—— 待定边的坐标方位角，ａ ——待定边陀螺方位角平均值，
式中：一以分为单位的子午线收敛角，一系数，以纵坐标（以ｋｍ计）为引数计算广一测站点的横坐标自然值，以ｋｍ计。１．３仪器常数的测定由于仪器本身的误差，陀螺经纬仪测定的方位角不等于理论上

陀螺定向测量方法在矿井贯通中的应用

15测绘技术M apping technology陀螺定向测量方法在矿井贯通中的应用张杰，王智君（山东黄金矿业（玲珑）有限公司，山东　烟台　２６５４００）摘要：我国地大物博、幅员辽阔，拥有丰富的矿产资源，由于矿产生产及开采工作自身的复杂性和环节性，在面对复杂多样的地质条件及气候条件时，矿产测量工作中出现故障，威胁矿产企业自身的发展和矿产开采人员的生命健康安全。

为了最大程度地规避风险，保证开采工作人员的生命财产安全，实际的矿产开采工作需要进行矿山井下巷道贯通测量，陀螺定向测量方法不仅能够不断提高矿产资源的利用效率，也能够保证测量工作以及开采工作顺利进行。

因此，矿山测量工作不仅是矿山生产中的一些基础性技术工作，也是矿山安全生产、可持续化发展的重要保障。

关键词：矿山测量；采矿工作；应用发展中图分类号：ＴＤ１７５．５文献标识码：Ａ文章编号：１００２－５０６５（２０２２）０１－００１５－３Application of gyro orientation measurement method in mine penetrationZHANG Jie, WANG Zhi-jun（Ｓｈａｎｄｏｎｇ　ｇｏｌｄ　ｍｉｎｉｎｇ　（Ｌｉｎｇｌｏｎｇ）　Ｃｏ．，　Ｌｔｄ，Ｙａｎｔａｉ　２６５４００，Ｃｈｉｎａ）Abstract:　Ｃｈｉｎａ　ｉｓ　ａ　ｖａｓｔ　ｃｏｕｎｔｒｙ　ｗｉｔｈ　ｖａｓｔ　ｔｅｒｒｉｔｏｒｙ　ａｎｄ　ａｂｕｎｄａｎｔ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ．　Ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ　ａｎｄ　ｌｉｎｋｓ　ｏｆ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍｉｎｉｎｇ，　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆａｃｅ　ｏｆ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ａｎｄ　ｄｉｖｅｒｓｅ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ａｎｄ　ｃｌｉｍａｔｉｃ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，　ｆａｕｌｔｓ　ｉｎ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｓｕｒｖｅｙ　ｗｏｒｋ　ｔｈｒｅａｔｅｎ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｌｉｆｅ，　ｈｅａｌｔｈ　ａｎｄ　ｓａｆｅｔｙ　ｏｆ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｍｉｎｉｎｇ　ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ．　Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ａｖｏｉｄ　ｒｉｓｋｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｇｒｅａｔｅｓｔ　ｅｘｔｅｎｔ　ａｎｄ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｏｆ　ｌｉｆｅ　ａｎｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｏｆ　ｍｉｎｉｎｇ　ｗｏｒｋｅｒｓ，　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｍｉｎｉｎｇ　ｗｏｒｋ　ｎｅｅｄｓ　ｔｏ　ｃａｒｒｙ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｒｏａｄｗａｙ．　Ｔｈｅ　ｇｙｒｏ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃａｎ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，　ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｓｍｏｏｔｈ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｍｉｎｉｎｇ　ｗｏｒｋ．　Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，　ｍｉｎｅ　ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　ｉｓ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｓｏｍｅ　ｂａｓｉｃ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｗｏｒｋ　ｉｎ　ｍｉｎｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，　ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｇｕａｒａｎｔｅｅ　ｆｏｒ　ｍｉｎｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Keywords: ｍｉｎｅ　ｓｕｒｖｅｙ；　Ｍｉｎｉｎｇ　ｗｏｒｋ；　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ收稿日期：２０２１－１２作者简介：张杰，男，生于１９８８年，汉族，山东菏泽人，本科，测量工程师，研究方向：工程测量与矿山测量。

矿井贯通加测陀螺边最佳位置的探讨与应用

式中
一
由上式和可得出：若加测所条陀螺边，设所加测的陀螺边的序号为ｉ，则加测陀螺边最佳位置公式为：
￡（１－４）
ｍ一一贯通导线测角中误羞
一 —
各陀螺边的方向中误差；
Ｉ — — 第ｌ段或Ｍ＋１段导线内各点至终ｉＫ连线长度的平方和；
，
ｙｉ
： Leabharlann 由于加测了ｍ条陀螺边，则整个导线被分成了ｍ＋ｌ段，显然第一、
ｍ＋ｌ段为支导线，其余各段均为方向附和导线。第２段至第ｍ段导线的重贯通误差预计的改化公式为：
ｙｌ
心分别为Ｄ２， …，０。各段导线内重心点至起始点连线长度为叩，至
科学理论
矿井贯通加测陀螺边最佳位置的探讨与应用
曾祥龙
摘（开滦集团钱家营矿业分公司河北唐山０６３３０１）要：贯通工程，特别是大型贯通工程，关系到整个工程建设的质量，必须采取有效措施保证贯通工程有足够的测量精度。加测陀螺定向边可以提￡；在井底有起始边的情况下，加测陀螺定向边的最佳位置应为工；加测的陀螺定向边以一至二条为宜。
＋
－
根据上述的“ 等分原则 ” ，欲使改化公式中：最小，必须：
事＋＋刍＋．．．＋＋町＋）
｝ｃｏｓ口卜６叠
贯通点Ｋ在方向上的中误差；
一
— Ｄ
ｚ：
＋口

陀螺全站仪在井下测量中的应用研究

３２
是测定定向边的陀螺方位角下并用测站点的，坐标（也可用近似值）计算其子午线收敛角ｙ下，
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
结合前面得到的仪器常数平均值 △平，即可利
用（）计算出定向边的坐标方位角。２式
ＯＴＯ下／＝ｔ＋ａ平ｒ一（）２
度高，同时陀螺全站仪测量自动化程度高，测
量速度快，量效率会高很多。因此，螺全测陀站仪可广泛地用于矿井联系测量，速精确地快测定井下起算边的方位角，到达定向的目的。
对于ＧＴ陀螺全站仪．测量人员只需正Ａ确安置仪器（平、中）输入测站点坐标整对和（近似坐标）其余工作仪器可自动完成，或，并输出定向测量数据。
２陀螺全站仪在矿山的应用
２１矿井定向测量．
１２待测边的定向测量【．ｓｌ
陀螺全站仪井下待测边的定向．实质就其
作者简介：张高兴，，男福建宁化人，副教授，主要研究方向：大地测量与测量工程。基金项目：００２１年龙岩学院校立服务海西建设项目（Ｂ０５）Ｊ１１９。
中图分类号：Ｄ７Ｔ１５文献标识码：Ａ
文章编号：６３４２（０２０ — ０２０１７ — ６９２１）２０３ — ４

短陀螺边控制两井贯通的应用与实践

距离的大小必然也不同。
Ｃ３陈懿，宏朝，晖．量方法在岩土体支护结构稳定性分析３张盛能
中的应用Ｃ３西部探矿工程，０６９１～１．Ｊ．２０，：５６
Ｃ３邓联枝．软岩矿井巷道设计的优化Ｃ３矿山压力与顶板管４Ｊ．
ｗｅｌｌｓ
Ｋｅｒｓｈｒｙｏｅｇｙｗｏｄ：ｓｏｔｇｒｄｅ；ｈｌｇｔｒｕｇｗｏｗｅｌｏｉｈｏｈｔｌｎｓ；ｍｅｈｄｉｔｏｍｐｒｖｍｅｏｅｎｔ
煤矿测量规程规定，下陀螺边长度不能小于５井０ｍ，而如果受各种条件影响，下陀螺边布设很短而且还是两井井贯通，贯通精度又会如何呢？现就袁店二矿短陀螺边其控制两井贯通的具体实践供大家交流。
度４．２测量导线长度２７ｍ；头引用风井下口陀０７７ｍ，４南螺边２，长度２．９测量导线长度８３ｍ，贯通 —１边７８７ｍ，５该
其实也为副井与风井的两井贯通。两条起始边即陀螺边的精度可靠，合规程要求，中风并下口陀螺边的定向符其
参考文献：
Ｕｂ２一／ｆ
式中：ｐ为碹体承受冒落的散渣自重压力，Ｐ；ｋａ７为松散岩渣容重，Ｎｍ；冒落拱高，ｂ为巷道宽度之半，ｋ／３Ｕ为ｍ；

陀螺定向在矿井贯通的应用

④5609 轨顺在煤层中施工，所以贯通相遇点 K 在竖直方向上不用进行误差预计。
通过以上预计可以看出，测量误差引起的贯通误差是主要的。沿贯通巷道中线方向（ y'轴方向）的量边系统误差，引导线呈闭合而消除，故量边误差影响较小。特别是沿贯通巷道中线方向的量边误差，对贯通重要方向没有影响。5609 轨顺，当导线总长度 5900m，按照 7″级导线限差要求进行施测，预计误差为 0． 350m 已大于 0． 3m 的贯通容许偏差。不符合工程要求。当加测陀螺边后，导线长度减少到 4400m，按照 7″级导线限差要求进行施测，预计误差为 0． 230m 已小于 0． 3m 的贯通容许偏差。
3 贯通测量误差预计
以设计方案进行误差预计，在工程施工图上设计
布置导线位置点位。
（ 1）以方案 1 施测，水平重要方向 x' 方向偏差预
计：
①由导线测角误差引起 K 点在 x'轴的误差：
M2 x'β
=
m2β ρ2
∑
R2 y'
=
72 206265
2
× 50309604
= 0． 058m
2 贯通测量方案的选定
井下高程测量与井下导线测量同时进行，运用 DTM － 35 型全站仪进行三角高程测量。测量前对仪器进行全面检验校正。
在施测过程中严格按照规程要求，提出以下两种施测方案：
（ 1）方案 1： 5609 轨顺（东）导线从－ 430m 水平大巷陀螺边 ST1—ST2 控制点开始，向西到十五采区西部边界巷，开门按 90°方位角进入 5609 轨顺（西）至贯通 K 点。5609 轨顺（东）导线从大巷陀螺边 ST1—ST2 控制点开始，沿十五采区回风，开门按 270° 方位角进入 5609 轨顺（东）至贯通 K 点。贯通导线长度为 5900m，共计测设 64 站。

陀螺定向提高贯通精度浅析

陀螺定向提高贯通精度浅析摘要：贯通测量是一项非常重要的矿山测量任务，贯通的精度对贯通工程的圆满完成有着重要的意义。

本文以某贯通导线中不加测陀螺边和加测陀螺边分别进行贯通误差预计，从陀螺定向技术使贯通横向精度提高的理论出发，计算了相应的贯通横向精度的提高率，为贯通测量中加测陀螺边的位置与数量的确定提供了理论依据。

关键词：贯通测量，横向，精度0 引言贯通测量是一项非常重要的矿山测量任务，贯通的精度对贯通工程的圆满完成有着重要的意义。

合理、有效地提高贯通精度，不仅可以最终保证贯通工程的完成效果，而且还可以适当加快施工速度，确保生产、掘进和通风的连续平衡性，神华神东煤炭集团公司作为我国最大的煤炭生产企业，每年每个矿井都承担着几个几公里的贯通测量工程。

影响贯通精度的因素很多，例如：导线测角误差、导线量边误差、高程误差、矿井定向误差等等，其中由于导线测角误差的累积影响造成远离起算边的控制导线点的精度降低，而不能满足大型贯通工程的实际需要。

因此，神东煤炭集团公司委托神东地测公司对大型贯通工程加测陀螺定向边，以保证工程的顺利贯通，提高贯通精度。

本文以实例配合理论验证的方式研究了陀螺定向技术使贯通横向精度提高的效果，为贯通测量中加测陀螺边的位置与数量的确定提供理论依据。

1 工程概况以保德煤矿81502工作面为例说明。

保德81502工作面是保德五盘区的第二个工作面，它是由三条顺槽分别是80502一号回风顺槽、81502二号回风顺槽和82502胶运顺槽组成。

工作面走向长度是4023.78米，工作面宽度240米。

81502一号回风与81502二号回风间有12米的净煤柱，贯通段全长约10252.2米。

设计方位353°11′34″。

1.1作业技术依据煤矿测量规程，原中华人民共和国能源部制定，1989.71.2作业仪器1）全站仪：仪器型号：日本索佳公司产SET-210K型。

标称精度：测角±2〞，测距：2mm+3×10-6；2）陀螺经纬仪：瑞士产WILD GAK-1经纬仪+T2经纬仪。