陀螺仪在矿山测量中的应用

用 陀螺仪快 速定 向法 ，即用 两逆 转点 观测 法效 果
１
很 好 ，计算 方 法 为 ：／ ＿ Ｕ＋ ）此 法 只需 １ｍｉ左 Ｖ ＝ 。 ， ＝ １（ － ０ ｎ
２
加测 陀螺边 一般有 种形 式 ： （） 在支 导 线最 末 边加 测 １ 陀螺 边 ，形 成 附合 １ 条
导线 ；
右 ，定 向精 度能 达Ｎ￣ ３左右 。
另外也 可 以用 １ 周期 法 ，测 定时 问约 为６ ｉ ，指 ／ ４ ｍｎ 北精 度在 ￣ ０之 内。 １
（）在 支导 线 卜等 问 隔２ 陀 螺边 ，形成 两条 附 ２ 条
合导线 ；
６ 陀螺 仪 在 重 要 巷道 的检 查 验 收 中 的应 用
【］ ３ 郑永虎 ， 刘海世 ， 李智福 ． 浅议在 高原地区建立独立坐标 系的
方 法 Ⅱ． 海 科 技 ，０ ９ （ ）７ — ２ ］青 ２ ０ ， １ ：０ ７ ．
§Ｔ ９ ３
２１ 年第５ ００ 期
青海烈技
陀 螺方位 角 的测 回数 ；凡为地面测定仪器常数 的测回
数。
学 技术 出版 社 ，１９ ． ９５
能满 足矿 山各 种采 矿工 程 的精 度 要求 。地球 上 除 了两 极 和 高纬度 （５ 以上 ） 地 区外 ，均 可 测定 地 面或 井 ７。 下 任 意 测 站 的 真 子 午 线 位 置 和 任 意 测 线 的 大 地 方 位
角 ，定 向精 度 不受 井筒 深 度 的影 响 。除 可检 核 和替 代 几 何定 向外 ，当贯 通导 线很 长 ，适 当加测 陀螺 定 向边
陀螺仪 定 向不需 占用 井筒 ，准备 工 作 简单 ，定 向 精度 较高 ，一 次定 向中 的误 差在 ５ ～２ 之 间 ，完 全 ”
２ １ 陀螺 仪定 向基本 程序 ．
（） 井 下 定 向前 ，先在 地 面 已知 边 上 独 立 测 量３ １ 个 仪 器常 数 ； （）井 下定 向边 上 ，独立 测量 ２ 陀螺方 位 ； ２ 次
青海 斛技
２ １ 年第 ５ ００ 期
陀螺仪在矿山测量 中的应用
孙 建 国
（ 内蒙古 巴彦 淖尔 西部 铜业 有 限公 司 ，内蒙古 巴彦淖 尔
摘 要 ：本文 阐述 了陀螺仪在矿山测量 中的主要应用领域。
０ ５４ ） １５ ３
关键 词 ：陀 螺 仪 ；矿 山 测 量 ；应 用
１ 引言
的工作 强度 和提 高企 业 的经 济效 益 等方 面 均有 重 要 的
现 实意 义。
式 （） 中 ：ｍ 为 定 向边 一 测 回陀 螺 方 位 角 中 的 误 １
差 ；ｍ 为测 回测定 仪 器 常数 中误 差 ；凡 井 下定 向边 沩
３ 结束语
柴 北 缘 绿 北 一 库 南 项 目 区 Ｇ Ｓ 制 网 在 高 程 为 Ｐ控
支 导线 误 差 积 累过 快 ， 当巷 道 较 长 时 ，其 精 度 要 求
高 ，很 难保证 工程 质量 和贯 通精 度 。随着 陀螺 仪 在矿 山 的普 及 ，在支导 线测 量 中 ，加 测 陀螺方 位 角逐 渐成 为一种 普遍认 可 的重要 方法 ，并 且在 实践 取得 了较 好
的效果 。
５ 陀 螺 仪 在 井 下 次 要 巷 道 和 采 区联 系测 量 中
的应 用
在 井下 开采矿 块 时 ，从采 准开 始 到 回采 结束 ，所 进 行 的全部 测量 工作统 称 为采 区测 量 。采 区测量 最重
要 的测 量工 作就 是采 区联 系测 量 ，给采 切工 程 和采场 验 收 的导线传递 方 向 、坐标 及高程 。 由于采切 巷道 较短 ，采 区范 围较小 ，工 作 条件较 差 （ 巷道 窄 、空气 浊 、干扰 性 大 ） ，一 般采 区测 量精
导线 。在一些 重要 的巷 道或 贯通 工程 掘进 开 挖 中 ，如
在 理论研 究 和实践 中 ，对 于加测 陀螺 边 的数量 逐 步取得 了以下共识 ：井 下导 线 中加测 陀螺 边均 可 减少 横 向误 差 ，提 高精 度 。与没 有 加测 陀螺 方位 角 相 比 ， 精 度 增益 的 幅度较 大 ，加测 １ 边 时 ，增 益 约为５ ％～ 条 ０ ６ ％，加 测 到 ３ 边 时 ，增 益 为７ ％～ ０ ０ 条 ５ ８ ％。陀螺 边 超 过 ３ ，增 益 不 明显 ，从 提 高精 度 和 测量 人 员 工作 量 条 综 合考 虑 ，加测 １ ２ 为宜 。 －条
地 面 测 量 工 作 的 顺 序 一 般 先 布 设 高 等 级 的 控 制
网 ，再用 次等 级 的网锁进 行 加密 ，然 后进 行 测 图 、放
（）每条 边上 都加 测陀 螺方 位角 ，这 种形 式 也 叫 ３
陀螺导线 。
样 等测量 丁作 。井 下 由于条 件 限制 ，测量 工 作顺 序和 地 而正 好相反 ，即先采用 低 等级 的 ＿作导 线 指示掘 进 Ｔ 开挖 的方 向 ，等 到巷道 推进 到一 定 的长度 ，具备 布设 高精 度 导线 的时候 ，将 工作 导线 升级 为高 精 度 的控 制
２２ 陀螺定 向的精 度 计算 －
为 了衡 量 井下 导线 精 度 和贯 通 误差 ，应估 算 陀螺 定 向的精 度 ，即计 算 井下 陀 螺定 向边 坐标 方位 角 中 的
误差。
２ 陀螺仪在 深井定 向测量 中的应 用
矿产 资 源是 我 国基础 性 产 业之 一 。 随着 浅部 资 源 日益枯 竭 ，矿产 资 源逐 渐 向深 部发 展 ，深 井 数量 将 大 大 增加 。由于井 筒深 度 的增 加 、井 筒 淋水 增 大 、环 境
（） 上 井 后 ，再 在地 面 已知 边 上 独 立 测 得 ３ 仪 ３ 个 器 常 数 。以上 基本程 序 应在 ３ 内完成 。 天
同一边 任 意两测 回陀螺方 位 角 的互 差不 得超 过 ｄ２ ＝ （ ｍ为一测 回陀螺方 位角 中误 差）
形 成方 向附合 导线 ，可提 高导 线终 点 精度 。随着 我 国 深 井开 采矿 石越来 越 多 ，陀螺仪 定 向将被 迅速 推广 。
进 的方 向正 确与 否 ，确 定是否需 要调 整施 工 的方 向 。
４ 陀螺 定 向技 术在 立 井 井简装 备 安装 中的应 用
立 井 井 简 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 简装 备 ８ 年 代 开 始 应 用 于 矿 山 井 下 以 ０ ０
山深 井 开采数量 越 来越 多 ，陀螺 仪定 向的优 点 更加 显
米 ，由于条件 限制 ，放 线难 度较 大 ，采用 陀螺 定 向技 术 ，进筒 装备安 装取得 了良好 的效 果 。 具 体操 作 方 法是 利 用井 下 陀 螺仪 定 向基 点成 果 ，
确 定井 底垂 球线位 置 ，井下 垂球 线位 置确 定后 ，用 卡
成部分 ，是保证提升容器安全运行的导向设备 ，在井
简 装 备安装 中 ，测 量人 员 的任务 就是 根据 设计 几何 位
置标 定安装 基 准线 。获 各琦 铜矿 ３副井 井筒 深 度 近千
来 ，随 着 陀 螺 仪 精 度 逐 步 提 高 ， 以及 其 不 受 时 空 限 制 、定 向精度 高 、施测 时 间短 的优点 ，越 来越 多地 应 用 于矿 山测量 ，尤 其我 国浅 部矿 产资 源 日益枯 竭 ，矿
子 午 线 收 敛 角 误 差 较 小 ，可 忽 略不 计 ，故 一 次
定 向 的误 差 为
温 度升 高 ，传统 的几 何 定 向困 难大 大增 加 ，精度 无 法 保 证 。陀螺 仪定 向对 于 保证 井 下重 要 工程 的质量 、减
， Ｈ ±
少井筒 占用时间、保证矿井安全生产 、减轻测量人员
视 ｍ：、 ｍ ： ±／ Ｖ
ｎｒ ｘｎａ
（ ２ ）
由式 （）看 ，只要 求 一 测 回测 定 陀 螺 方位 ２
中误差 ，就 可 以估算 陀螺仪 定 向误 差 。
３ 陀螺 仪在 井下 平 面 控 制 中 的应 用
井 下开 始开拓 掘进 时 ，一 般用 导线来 指 示巷 道掘 进 方 向 ，由于 巷 道形 成 环形 回路 ，往往 在施 工 后 期 ，
现 ，陀螺 仪使用 在 矿 山井 下将 会更 加 普遍 ，由此带 来
的经 济效益 也会更 加 明显 。
参 考 文献 ：
线 板或 在井底 预埋 的钢 梁上 固定 ，进 而标 定 出定位 梁
钢 架 的位 置 。
４ § ０ Ｔ
『 中国有 色二 业总公 司． １ 】 【 金属矿 山测量手册【 ． Ｍ】长沙 ：湖南科
参考文献：
【］ １ 田青文 ， 刘万林． 控制测量学［ ． Ｍ】西安 ： 西安地图出版社 ，０ ４ ２０ ．
【］ 一 中 ． 偿 投 影 面 的 最 佳 选 取 问 题 【． 绘 通 报 ，２ ０ ， ２范 抵 Ｊ测 １ ００
（） ２ — １ ２ ： ０ ２．
３４ ～４９ 之 间 ， １０ １１３５ ｍ 以３０ ｍ为抵偿 高程 面进行 高斯 投影 计算可使综合 变形 ≯２５ｍ・ｍ 即相对误 差 ≯１ ００ ， ． ｋ－ ｃ ， ／ ００ ４ 解决 了投 影变 形 的问题 ，有利 于 使用 常 规仪 器 进行 施 工放样 ，达 到 了预 期 目的。
果暂 时 不具备 布设 高等级 的控制 导线 或者 测设 高 等级 导 线 有 闲 难 时 ，可 以 采 用 陀 螺 仪 方 位 角 检 查 巷 道 方
向 ，即在 施 段 巷 道用 陀螺 仪测 定其 实 际方位 角 ，然 后 和该段 巷道 的设计 方位 角 进行 对 比 ，以检查 工程 掘
一
度 要求 不高 ，传 统方法 主要 为 罗盘 仪导 线 ，但前 题是 无 磁 性影 响 ，在有 磁 性 影 响 的巷 道无 法 使 用罗 盘 仪 ， 仍 然 要 用 天 井 几 何 定 向 ， 费时 费 力 ，精 度 也 难 以保