陀螺全站儀在一井定向中的應(yīng)用

遲百朋

（新巴爾虎右旗榮達(dá)礦業(yè)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 023100）

1 采用陀螺儀定向原因

礦區(qū)井筒斷面為2.2m×2.4m二采區(qū)井筒斷面為2.2m×2.8m，普遍存在井筒斷面小加之風(fēng)水管線電纜線都掛設(shè)在井筒壁上，還有梯子間占了井筒很大的空間[1]。受井筒斷面限制，采用幾何定向時(shí)c邊過(guò)短很少超過(guò)兩米，延伸三角形圖形條件相當(dāng)差；以往豎井定向都是下一中段引用上一中段控制點(diǎn)多次幾何定向誤差累積較大；而且?guī)缀味ㄏ虼嬖谕饵c(diǎn)誤差隨導(dǎo)線的延伸累積。怡盛元礦區(qū)需要豎井定向中段基本都是新下掘的中段未貫通，所以兩井定向不能實(shí)施。

陀螺全站儀克服了傳統(tǒng)幾何定向占用井筒時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，同時(shí)也克服了投點(diǎn)誤差隨導(dǎo)線的延伸累加的影響。HGK15型陀螺全站儀是由中國(guó)人民解放軍第一○○一工廠生產(chǎn)的15”陀螺全站儀，（上置一臺(tái)徠卡TS02 Plus全站儀）采用積分法測(cè)量原理，具有定向精度高、定向時(shí)間快、自動(dòng)化、操作簡(jiǎn)便快捷、全天候的精密定向儀器，可快速實(shí)現(xiàn)真北方位角的測(cè)量[2]。

2 精度要求

（1）全礦區(qū)井上近井點(diǎn)引測(cè)只用1103：X=3945xxxx.6630 Y=54xxxx.4820 Z=743.3810及甲東：X=3944xxxx.4500 Y=540xxxx.7000 Z=765.7600（因控制點(diǎn)屬于公司機(jī)密故隱去四位）這兩個(gè)控制點(diǎn)，避免了控制網(wǎng)精度不夠的問(wèn)題。

（2）井上近井點(diǎn)嚴(yán)格要求按5″導(dǎo)線規(guī)范要求施測(cè)，井上近井點(diǎn)高程嚴(yán)格要求5″導(dǎo)線近井點(diǎn)連測(cè)垂直角觀測(cè)規(guī)范要求采取對(duì)向施測(cè)，井下控制點(diǎn)嚴(yán)格要求按7秒導(dǎo)線規(guī)范施測(cè)。詳見(jiàn)表1、表2。

表1 5″導(dǎo)線近井點(diǎn)連測(cè)水平角觀測(cè)技術(shù)要求

表2 近井點(diǎn)連測(cè)垂直角觀測(cè)技術(shù)要求

3 陀螺定向方法

陀螺全站儀定向采用的積分法進(jìn)行觀測(cè)，定向順序?yàn)椋?/p>

（1）先在地面1103后視甲東標(biāo)定儀器的比例常數(shù)c。連續(xù)觀測(cè)3≥測(cè)回，（當(dāng)測(cè)回互差≥45″時(shí)，舍棄差值較大的數(shù)據(jù)）取平均值做為本次的儀器常數(shù)c。

（2）在井下待測(cè)邊上標(biāo)定陀螺方位角，作為豎井定向的起算方位角。

（3）返回地面后在控制點(diǎn)1103處后視甲東點(diǎn)復(fù)測(cè)陀螺方位角。

以此來(lái)檢核儀器的穩(wěn)定性和測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性，確保陀螺定向成果的可靠。井下標(biāo)定方位角計(jì)算公式：井下待測(cè)點(diǎn)方位角=陀螺方位角a+常數(shù)c+子午線收斂角之差。子午線收斂角計(jì)算公式：子午線收斂角之差=206265/6371000×tan緯度×（控制點(diǎn)Y-待測(cè)點(diǎn)Y）。

4 坐標(biāo)傳遞、高程導(dǎo)入方法

4.1 坐標(biāo)傳遞

采用徠卡TS02 Plus全站儀測(cè)量，一根鋼絲投點(diǎn)；鋼絲將井上坐標(biāo)傳到井下，然后井下全站儀將坐標(biāo)測(cè)算到控制點(diǎn)上。要求投點(diǎn)完成鋼絲穩(wěn)定后井上下同時(shí)觀測(cè)2個(gè)測(cè)回水平角。徠卡TS02 Plus全站儀測(cè)角精度為2″測(cè)距精度為2mm+2ppm。

表3 傳統(tǒng)幾何定向與陀螺儀一井定向貫通點(diǎn)誤差對(duì)比

4.2 高程導(dǎo)入

采用全站儀將井上控制點(diǎn)甲東的高程傳遞到井口上，再用鋼尺直接測(cè)量井深，同時(shí)井下的全站儀將井底的高程測(cè)算到控制點(diǎn)上。

4.3 作業(yè)流程

（1）作業(yè)設(shè)備：坐標(biāo)傳遞，徠卡TS02 Plus全站儀測(cè)角精度為2"，測(cè)距精度為2mm+2PPm。投點(diǎn)設(shè)備：重垂球、鋼絲、八號(hào)線、對(duì)講機(jī)、40mm木板、馬竿、手搖穩(wěn)車(chē)、小垂球、水桶、卷尺、信號(hào)圈。

（2）坐標(biāo)傳遞、高程導(dǎo)入操作方法：①單鋼絲投點(diǎn)：包括鋼絲下放，下放信號(hào)圈檢查鋼絲是否有刮幫和穩(wěn)定鋼絲。②坐標(biāo)傳遞：采用徠卡TS02 Plus全站儀測(cè)量，一根鋼絲投點(diǎn)；鋼絲將井上坐標(biāo)傳到井下，然后井下全站儀將坐標(biāo)測(cè)算到控制點(diǎn)上。要求投點(diǎn)完成鋼絲穩(wěn)定后井上下同時(shí)觀測(cè)2個(gè)測(cè)回水平角。③高程導(dǎo)入：采用全站儀將井上控制點(diǎn)甲東的高程傳遞到井口上，再用鋼尺直接測(cè)量井深，同時(shí)井下的全站儀將井底的高程測(cè)算到控制點(diǎn)上。

（3）井上下連系測(cè)量：鋼絲投點(diǎn)后，下放信號(hào)圈，確定鋼絲無(wú)刮幫后，同時(shí)用全站儀進(jìn)行井上下測(cè)量，在地面用近井點(diǎn)架設(shè)全站儀實(shí)測(cè)鋼絲的坐標(biāo)及井口標(biāo)高，同時(shí)在井下架設(shè)全站儀，施測(cè)鋼絲與井下控制點(diǎn)的角度及距離。井下測(cè)站到鋼絲距離采用鋼尺進(jìn)行量距。

至此本次陀螺全站儀一井定向完成，根據(jù)鋼絲的坐標(biāo)和井下陀螺標(biāo)定的方位角推算井下各控制點(diǎn)方位角進(jìn)而推算出各個(gè)控制點(diǎn)的坐標(biāo)。

5 結(jié)語(yǔ)

四采區(qū)貫通后，通過(guò)陀螺全站儀定向數(shù)據(jù)與之前的幾何定向數(shù)據(jù)

對(duì)比可看出在X方向上提高精度15mm，Y方向上提高精度22mm。采用陀螺全站儀一井定向可極大的提高井下控制精度和貫通質(zhì)量。祥見(jiàn)表3。