陀螺全站儀在回風井聯系測量中的應用

李愛民，祖立慶

（河鋼礦業司家營南區礦山分公司，河北 唐山 063700）

灤南縣大賈莊鐵礦位于河北省灤南縣北部，其井巷工程共建7條豎井和3個水平巷道，并完成多向貫通。因巷道特別長，若采用幾何定向聯系測量，則施測精度低且存在一定困難。

為確保大賈莊鐵礦井巷工程順利貫通，經研究決定采用陀螺全站儀和吊垂球鋼絲進行聯系測量，以此將地面控制點數據，精確地傳遞到地下巷道，使井上和井下的控制納入到同一基準中，為地下控制測量提供可靠依據。

1 測區已有控制點情況

聯系測量由以下工作組成：經豎井由地面向各個定向水平投點；地面、井下與垂球線的連接測量；井下基本控制導線起始邊的陀螺全站儀定向。

已知礦井地面附近有兩個近井點“2#HFJ1”、“2#HFJ2”，精度為E級GPS點，經兩點邊長檢測，實測邊長與坐標反算邊長差值為11mm，相對精度約為1/8400，因此，確定使用這兩個近進點的作為起算點，同時可用來測定陀螺儀的儀器常數。

2 聯系測量儀器設備與精度指標

①、北京博飛GTS-1全自動陀螺儀，級別：10"；②、索佳CX-102全站儀，級別2"；③、千米鋼尺絞車1臺；④、25kg重砣4個；⑤、天津雄獅1000m鋼卷尺，級別：Ⅰ級；

如表1所示：

表1 儀器標稱精度與檢定精度

3 陀螺全站儀在聯系測量中的應用

3.1 定向

在定向測量中，采用“上3、下2、上3”的測回數進行井上、井下、井下的陀螺方位觀測。即在地面已知點上“2#HFJ2”架設陀螺全站儀觀測“2#HFJ1”點，分別測量三個測回，求得儀器常數；在井下定向邊“350-2”上架設陀螺全站儀觀測“350-2”點，分別測量兩個測回，求得陀螺方位角；返回地面后，再在地面已知點上“2#HFJ2”架設陀螺全站儀觀測“2#HFJ1”點，分別測量三個測回，求得儀器常數。GTC-1全自動陀螺儀的自擺周期和啟動周期的標準值分別為39.2S和114.2S，現場測量值的誤差要求分別為±0.1S和±0.3S。在每次測定前均測定陀螺儀的自擺周期和啟動周期，誤差值不超方可進行觀測。

3.2 投點

大賈莊鐵礦2#回風井井筒較深、井筒中淋水、井壁周圍布設較多的排水設施及電纜，為防止鋼絲與井壁及周圍相碰，所以采用罐籠中心打眼下放鋼絲。

井下將鋼絲懸掛100kg重的重砣放在水桶中，水桶里灌滿水，待鋼絲基本穩定后即進行聯系測量。為保證鋼絲自由懸掛，測量中重砣不得與桶壁、桶底接觸，在鋼絲適當位置上懸掛反光片。

3.3 井上下連接測量

地面連接部分，由于2#回風井井口與近井點“2#HFJ2”通視，所以可以按照支導線的方法觀測鋼絲的坐標；井下連接部分，事先在2#回風井-350水平布設控制點350-1、350-2，連接測量時采用全站儀方向測回法，水平角觀測兩測回。

具體做法是在控制點350-1下架全站儀，測量控制點350-2與鋼絲的水平夾角θ，并精確測定控制點350-1至懸掛鋼絲、控制點350-2的距離D1、D2，角度和距離各測兩測回。

3.4 井下定向點的計算

通過陀螺全站儀定向計算地下定向邊350-1—350-2的方位角，再通過地下導線測量的角度計算出-350鋼絲投點—350-1的方位角，根據鋼絲投點的坐標、導線邊的邊長和方位角求出控制點350-1、350-2的坐標。平面測量數據處理采用可編程計算器進行計算。

3.5 高程導入

高程導入采用與鋼絲下放相同的方法下放鋼尺，井上、井下采用DS3水準儀測量出與儀器高度在同一水平面的懸掛鋼尺上的刻度值，分兩次讀數并取均值。使用溫度計測量出井上井下的溫度。

通過尺長改正、拉力改正、溫度改正并計算出鋼尺在井筒中的實際長度。高程傳遞均分兩次獨立進行，兩次高差較差小于3mm。

3.6 陀螺全站儀豎井定向測量技術要點

（1）溫度：由于溫度的變化會改變儀器內部元件的膨脹率使測量結果發生較大的變化，因此在井上測量時要給注意儀器防曬，井下觀測要待儀器溫度穩定之后在進行。

（2）風力：由于儀器本身為對風的阻力較大，所以在測量過程中如有較大風時，應停止進行測量。

（3）盡可能加大井下定向邊的邊長。

（4）每次進行聯系測量時，需要對地面控制點進行常規檢查，以免因地面控制點的不穩定給定西結果造成不良影響。

（5）禁止鋼尺與鋼絲同時下放，防止鋼絲拉斷打斷鋼尺。

4 結語

隨著陀螺全站儀相關技術在大賈莊鐵礦2#回風井的應用，陀螺全站儀豎井定向將推廣應用于河鋼礦業公司其他礦山，豎井定向工作在公司必將能夠獲得長足的發展和應用空間，今后豎井定向測量將不再是礦山測量瓶頸，并以此為基礎促進相關效益的取得，促進公司測量事業向著更深遠的方向發展。