對大型貫通測量中加測陀螺定向邊的重要性分析

吉 春 平

(陽泉煤業集團翼城上河煤業有限公司，山西 臨汾 043500)

對大型貫通測量中加測陀螺定向邊的重要性分析

吉 春 平

(陽泉煤業集團翼城上河煤業有限公司，山西 臨汾 043500)

結合陽煤集團二礦470水平15號煤十采區軌道巷與二礦龍門立井貫通的實例，通過導線平差各項參數的選擇，從加測陀螺定向邊和不加測陀螺定向邊兩方面對貫通精度的影響做出了分析比較，指出在相同的觀測方法和條件下，合理加測陀螺定向邊能大大提高貫通精度。

陀螺定向，誤差預計，中誤差，重心

近年來，隨著國民經濟發展，礦山開采也迅速發展起來，由于井田范圍不斷擴大，井下巷道的開拓也越來越趨于特長化。在大型巷道開拓中，常常需要聯測導線來控制地面和地下施工。而井上下經緯儀導線測量誤差的累積影響比較嚴重，不可避免的造成遠離起算邊的控制導線精度逐漸降低，而陀螺定向邊誤差不累積是相比導線測量的最大優點，從而可以大大地提高導線控制的精度。

1 項目介紹

根據陽煤集團二礦井巷開拓總體設計，二礦470水平15號煤十采區軌道巷向西掘進將與二礦已掘龍門立井形成定點貫通，龍門立井到位后的實測井筒中心坐標值即為實際貫通相遇點K的縱橫坐標值，由于十采區軌道巷開口掘進起算數據是從主工業廣場材料斜井導線傳算而來，因而至龍門立井井上下貫通導線長達19 km，其中井下導線長達10 km，是陽煤集團近年來導線最長的兩井間大型貫通測量工程之一，根據設計要求貫通水平偏差不大于±0.5 m。本工程共加測三條陀螺定向邊(“S12—S13”，“S21—S22”和“S32—S33”)，這就使整個貫通路線被分為5個區段，第一段為地面近井點“二礦”至測點S12，第二段為測點S13至測點S21，第三段為測點S22至測點S32，第四段為測點S33至K，第五段為地面近井點“龍近2”至K。由于材料斜井側起算方位來源于GPS控制邊“二礦—叢樹垴”，所以整條線路就由3個方向附合導線段和兩個支導線段組成。第一至第三方向附合段的重心分別為O01，O02和O03。

2 陀螺儀作業方法的選擇及注意事項

由于煤礦井下具有震動大、人來人往等惡劣的環境條件，加之陰暗、潮濕、空間活動范圍小等多種因素的綜合影響。考慮到逆轉點法觀測時觀測者整個觀測過程都需要注意力高度集中，而中天法觀測時觀測者只需要在讀取中天時間和最大擺幅時集中注意力即可，這樣在同等外界條件下中天法觀測較逆轉點法觀測者能夠更好的應付外界來往人員及其他突發事件的干擾，同時觀測者不會因為長時間注意力高度集中而疲勞，進而提高了觀測效率。因此，本項目陀螺定向采用日產索佳SET3130R3(NO37759)+GP1(NO96736)陀螺定位儀，通過中天法以3-2-3的作業順序施測，且每條定向邊獨立觀測兩次。

由于陀螺儀的精密性，震動和外界環境變化等都可能對觀測精度造成影響，因此陀螺儀在搬運和作業過程中都要避免磕碰，特別是作業過程中，一旦加以外力，很有可能對懸掛帶等造成損壞。同時為了盡可能避免外界環境變化的影響，一個完整的3-2-3觀測必須在72 h內完成，盡量避免外界及人為因素造成陀螺精度的降低。

3 導線平差各項參數的選擇

1)地面GPS控制點相對的點位中誤差，M近=±0.03 m。2)井上、下光電測距導線的測角誤差mβ上=mβ下=mβ=±5″。3)立井井中測量誤差M立=±0.1 m。4)井上下光電測距測邊中誤差m1上=m1下=m1=±0.005 m。5)陀螺定向誤差取一次定向中誤差mαT=±10″(所用儀器為：根據本工程實際測量數據計算所得)。6)ρ值取206 265，根據量角計算求得∑cos2α=31.222。

4 加陀螺邊時貫通點K在水平重要方向X′軸上的誤差預計

1)井上下導線測角誤差引起K點在X′軸上的誤差(見表1)。

(1)

表1 井上下導線測角誤差引起K點在X′方向上的數據表

將已知數據代入式(1)解得MXα=±0.096 m。

2)井上下導線量邊誤差引起K點在X′軸上的誤差：

(2)

將已知數據代入式(2)解得MX1=±0.028 m。

3)陀螺定向誤差引起K點在X′軸上的誤差(見表2)。

(3)

表2 陀螺定向誤差引起的K點在X′方向上的數據表

將已知數據代入式(3)解得MXT=±0.174 m。

4)各種誤差綜合影響，預計K點貫通中誤差MXK為：

(4)

將各項數據代入式(4)解得MXK=±0.215 m。

取兩倍中誤差為極限誤差，則MXK預=±2MXK=±0.430 m，小于設計容許誤差。

5 不加陀螺邊時貫通點K在水平重要方向X′軸上的誤差預計

1)由前面得知井上、下光電測距導線的測角誤差mβ上=mβ下=mβ=±5″；則：井上下導線測角誤差引起K點在X′軸上的誤差MXα合并改化后其公式如下：

(5)

將已知數據代入式(5)解得MXα=±0.664 m，則獨立測量兩次MXα=±0.470 m。

2)井上下導線量邊誤差引起K點在X′軸上的誤差由前面得知兩次獨立測量后MX1=±0.02 m。

3)各種誤差綜合影響，預計中誤差MXK為：

(6)

將已知數據代入式(6)解得MXK=±0.482 m。

取兩倍中誤差為極限誤差，則MXK預=±2MXK=±0.964 m，大于設計容許誤差。

6 結語

通過以上分析我們可以得知，井下的觀測條件有限，導線聯測受外界因素干擾較地面更為嚴重，從而加大了誤差存在的可能性，導致遠離起算邊的控制導線精度進一步降低。而通過分析比較在相同的觀測方法和條件下合理加測陀螺定向邊能夠大大提高貫通精度，因此大型貫通測量中加測陀螺定向邊顯得尤為重要。

[1] 桑光燦.煤礦測量手冊[M].北京：煤炭工業出版社,1990.

Significance analysis of gyro-orientation in large-scale pass-through measurement

JI Chun-ping

(YichengShangheCoalIndustryCo.,Ltd,YangquanCoalIndustryGroup,Linfen043500,China)

Combining with the pass-through practice of Yangmei group No.2 470 horizontal 15 coal-mining rail transit and mine No.2 Longmen well as an example, through selecting leading line error parameters, analyzes the impact of geo-orientation with measurement and without measurement upon pass-through accuracy, and points out that: rationally measuring gyro-orientation can greatly improve pass-through accuracy under same detection methods and conditions.

gyro-orientation, error estimate and precision, mean square error, gravity center

2014-07-18

吉春平(1983- )，男，助理工程師

1009-6825(2014)27-0213-02

TU198.6

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