陀螺全站儀在阿爾哈達礦業公司副斜井貫通測量中的應用

趙洪利，張春雷

（錫林郭勒盟山金阿爾哈達礦業有限公司，內蒙古 錫林郭勒 026300）

在實際工程檢測的過程中，定向陀螺全站儀存在非常多的定向方法，但是，每一種定向方法都會存在誤差，跟蹤逆轉點法是比較常用的一個方法，跟蹤逆轉點法可以主要分為以下兩個主要的步驟：第一個是測定儀器常數，第二個是陀螺方位角[1]。現階段，在礦山貫通巷（圖1所示）測量中，相比較傳統形式的陀螺經緯儀，陀螺全站儀定向測量得到了廣泛的應用，陀螺全站儀定向測量有機地聯結了陀螺儀和全站儀，且針對全站儀，完成了以下兩種程序的內置聯合：第一種是跟蹤逆轉點法，第二種是中天法，使用起來非常的簡單，在定向過程中，還而可以從根本上降低人為方面的操作。一般情況下，我們會選擇一次定向中誤差來對陀螺全站儀測量精度進行針對的衡量。在定向過程中，使用陀螺全站儀，會存在非常多影響測量精度的因素，通常情況下，因為儀器存在比較有限的制造工藝水平，并且在測量的過程中，還會受到外界條件以及使用方法等多個方面因素的影響，導致使用過程中陀螺定向時的精度受到直接的影響。因此，本次研究進一步分析與探討陀螺全站儀的定向精度，其存在非常重要的現實意義。

圖1 貫通巷

1 基礎理論

陀螺全站儀觀測方法會直接影響到定向時產生的誤差大小。一般情況下，在進行陀螺定向的過程中，一般使用跟蹤逆轉點法，詳細的操作步驟如下所示：針對精度較高的一部分已知點，設置測定儀器參數，基于定向邊上位置，實現陀螺方位角的準確測量[2]。在實際工作中，導致跟蹤逆轉點法誤差產生的影響因素非常的多，我們需要從根本上考慮整個陀螺定向時各種影響因素，以下五個方面是陀螺全站儀定向時的誤差來源：第一個來源是全站儀測定方向值產生的誤差；第二個來源是上架式陀螺儀與全站儀連接之間 產生的誤差；第三個來源是懸掛帶零位變動產生的誤差；第四個來源是靈敏部擺動平衡位置變動產生的誤差；第五個來源是風流、氣溫及震動等外界條件因素產生的影響[3]。

2 案例分析

2.1 工程分析

阿爾哈達礦業公司副斜井的存在，主要是為了實現阿爾哈達礦業公司深部生產接續及生產能力的強化，及實現礦井通風能力的改善。因為阿爾哈達礦業公司副斜井存在非常長的貫通距離，在增加測站的基礎上，將會存在越來越大的支導線誤差累積，非常容易產生偏差。如果形成偏差，那么接貫通巷道則會存在穿幫問題或者是誤透問題，即將耗費大量的人力、大量的物力和大量的財力，進而導致工期及下一步設計的實際施工受到直接的影響，還會導致礦井設計施工受到影響。在規定限差范圍內，為了實現準確貫通的保障，最好是選擇陀螺定向的方法對那部分已施測的“7”導線做出校核[4]。

2.2 陀螺定向

選擇阿爾哈達礦業公司副斜井作為調查對象，旨在進行陀螺定向校核工作，貫通測量的對象是“7”導線的邊1#-15#、H3-H6，本次研究選擇拓普康陀螺全站儀，在進行陀螺定向的過程中，選擇已知四等點四06-川交041作為時測定儀器常數的基線，1137.640m的邊長，“7”導線邊1#-15#，354．519m的邊長，“7”導線邊H3-H6，108．505m的邊長。嚴格按照測量規程完成定向作業，測定儀器常數與已知點上，前往井下對兩條“7”導線邊進行針對的校核，之后返回到已知點上，對儀器常數進行測定，在測量的過程中，以《規程》要求為基礎規定各項限差大小[5]。

2.3 統計分析陀螺定向的成果及精度大小

在分析實測結果的基礎上發現，對于那部分地面已知點進行儀器常數的測定，一次測定陀螺方位角的中誤差如果達到了±1.67”，那么就得到了非常高的精度。在進行井下定向的過程中，因為風流及其他因素影響，定向精度會存在一定的偏差，但是，其可以從根本上滿足測量規程規定的相關要求。在完成陀螺定向之后，針對方位調整了1#-15#、H3-H6，對本次得到的陀螺定向成果做出使用。完成了阿爾哈達礦業公司副斜井的精確貫通，最后滿足實際測量結果需求，詳細如下：第一，坐標增量閉合差大小用△X、△Y表達，△X大小為±93 mm，并且，△Y大小為±14 mE；第二，角度閉合差大小為l2；第三，高程閉合差大小為±86mE；第四，導線全長相對閉合差大小為l／60000。在分析結果之后我們可以發下，在選擇陀螺進行定向之后，明顯的提高了貫通精度，其可以從根本上滿足貫通測量設計相關的各項技術要求跟標準。

3 結語

綜上所述，在分析現場實測結果的基礎上我們可以發下，本次選擇使用的陀螺全站儀的誤差達到了±1.6，然而，標稱精度大小為±20，相比較明顯較小，所以該項方法可以從根本上滿足礦山大型貫通測量工程提出的需求。基于《煤礦測量規程》要求的滿足，在儀器常數測定的過程中，最好是選擇那部分精度高的已知邊作為參考對象，如果條件允許的話，則最好是選擇貫通測量的起始邊為參考對象，這樣一來就可以從根本上降低測定儀器常數過程中存在的誤差。并且，如果遇到大風、大霧、溫度變化等不利外界條件的時候，最好是不進行陀螺定向測量工作。與此同時，雖然現階段已經很好的改善了陀螺全站儀較陀螺經緯儀，其可以實現陀螺方位角的直接測定，但是，在實際測量的過程中，對于涉及到的原始測量數據應該規范的記錄下來。在觀測的過程中，如果選擇的是逆轉點法，那么就需要對5個逆轉點進行連續的觀測，對三個陀螺擺動的平均值進行計算。如果選擇的是中天法測量，0.6s是相鄰時間差的互差，0.8s是間隔時間差的互差，在滿足上述要求的基礎上，可以得到最真實的、可靠的測出結果。最小分劃為0.5格陀螺儀讀數度盤刻度，按照因人而異的原則進行估讀時讀數。最好是改為0.1格的最小分劃，這樣一來，使用中天法就可以得到更為精確的測量結果。