陀螺全站儀在阿爾哈達(dá)礦業(yè)公司副斜井貫通測(cè)量中的應(yīng)用

趙洪利，張春雷

（錫林郭勒盟山金阿爾哈達(dá)礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 錫林郭勒 026300）

在實(shí)際工程檢測(cè)的過(guò)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(huì)存在誤差，跟蹤逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法是比較常用的一個(gè)方法，跟蹤逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法可以主要分為以下兩個(gè)主要的步驟：第一個(gè)是測(cè)定儀器常數(shù)，第二個(gè)是陀螺方位角[1]。現(xiàn)階段，在礦山貫通巷（圖1所示）測(cè)量中，相比較傳統(tǒng)形式的陀螺經(jīng)緯儀，陀螺全站儀定向測(cè)量得到了廣泛的應(yīng)用，陀螺全站儀定向測(cè)量有機(jī)地聯(lián)結(jié)了陀螺儀和全站儀，且針對(duì)全站儀，完成了以下兩種程序的內(nèi)置聯(lián)合：第一種是跟蹤逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法，第二種是中天法，使用起來(lái)非常的簡(jiǎn)單，在定向過(guò)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(huì)選擇一次定向中誤差來(lái)對(duì)陀螺全站儀測(cè)量精度進(jìn)行針對(duì)的衡量。在定向過(guò)程中，使用陀螺全站儀，會(huì)存在非常多影響測(cè)量精度的因素，通常情況下，因?yàn)閮x器存在比較有限的制造工藝水平，并且在測(cè)量的過(guò)程中，還會(huì)受到外界條件以及使用方法等多個(gè)方面因素的影響，導(dǎo)致使用過(guò)程中陀螺定向時(shí)的精度受到直接的影響。因此，本次研究進(jìn)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(xiàn)實(shí)意義。

圖1 貫通巷

1 基礎(chǔ)理論

陀螺全站儀觀測(cè)方法會(huì)直接影響到定向時(shí)產(chǎn)生的誤差大小。一般情況下，在進(jìn)行陀螺定向的過(guò)程中，一般使用跟蹤逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法，詳細(xì)的操作步驟如下所示：針對(duì)精度較高的一部分已知點(diǎn)，設(shè)置測(cè)定儀器參數(shù)，基于定向邊上位置，實(shí)現(xiàn)陀螺方位角的準(zhǔn)確測(cè)量[2]。在實(shí)際工作中，導(dǎo)致跟蹤逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法誤差產(chǎn)生的影響因素非常的多，我們需要從根本上考慮整個(gè)陀螺定向時(shí)各種影響因素，以下五個(gè)方面是陀螺全站儀定向時(shí)的誤差來(lái)源：第一個(gè)來(lái)源是全站儀測(cè)定方向值產(chǎn)生的誤差；第二個(gè)來(lái)源是上架式陀螺儀與全站儀連接之間 產(chǎn)生的誤差；第三個(gè)來(lái)源是懸掛帶零位變動(dòng)產(chǎn)生的誤差；第四個(gè)來(lái)源是靈敏部擺動(dòng)平衡位置變動(dòng)產(chǎn)生的誤差；第五個(gè)來(lái)源是風(fēng)流、氣溫及震動(dòng)等外界條件因素產(chǎn)生的影響[3]。

2 案例分析

2.1 工程分析

阿爾哈達(dá)礦業(yè)公司副斜井的存在，主要是為了實(shí)現(xiàn)阿爾哈達(dá)礦業(yè)公司深部生產(chǎn)接續(xù)及生產(chǎn)能力的強(qiáng)化，及實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)能力的改善。因?yàn)榘柟_(dá)礦業(yè)公司副斜井存在非常長(zhǎng)的貫通距離，在增加測(cè)站的基礎(chǔ)上，將會(huì)存在越來(lái)越大的支導(dǎo)線誤差累積，非常容易產(chǎn)生偏差。如果形成偏差，那么接貫通巷道則會(huì)存在穿幫問(wèn)題或者是誤透問(wèn)題，即將耗費(fèi)大量的人力、大量的物力和大量的財(cái)力，進(jìn)而導(dǎo)致工期及下一步設(shè)計(jì)的實(shí)際施工受到直接的影響，還會(huì)導(dǎo)致礦井設(shè)計(jì)施工受到影響。在規(guī)定限差范圍內(nèi)，為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確貫通的保障，最好是選擇陀螺定向的方法對(duì)那部分已施測(cè)的“7”導(dǎo)線做出校核[4]。

2.2 陀螺定向

選擇阿爾哈達(dá)礦業(yè)公司副斜井作為調(diào)查對(duì)象，旨在進(jìn)行陀螺定向校核工作，貫通測(cè)量的對(duì)象是“7”導(dǎo)線的邊1#-15#、H3-H6，本次研究選擇拓普康陀螺全站儀，在進(jìn)行陀螺定向的過(guò)程中，選擇已知四等點(diǎn)四06-川交041作為時(shí)測(cè)定儀器常數(shù)的基線，1137.640m的邊長(zhǎng)，“7”導(dǎo)線邊1#-15#，354．519m的邊長(zhǎng)，“7”導(dǎo)線邊H3-H6，108．505m的邊長(zhǎng)。嚴(yán)格按照測(cè)量規(guī)程完成定向作業(yè)，測(cè)定儀器常數(shù)與已知點(diǎn)上，前往井下對(duì)兩條“7”導(dǎo)線邊進(jìn)行針對(duì)的校核，之后返回到已知點(diǎn)上，對(duì)儀器常數(shù)進(jìn)行測(cè)定，在測(cè)量的過(guò)程中，以《規(guī)程》要求為基礎(chǔ)規(guī)定各項(xiàng)限差大小[5]。

2.3 統(tǒng)計(jì)分析陀螺定向的成果及精度大小

在分析實(shí)測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，對(duì)于那部分地面已知點(diǎn)進(jìn)行儀器常數(shù)的測(cè)定，一次測(cè)定陀螺方位角的中誤差如果達(dá)到了±1.67”，那么就得到了非常高的精度。在進(jìn)行井下定向的過(guò)程中，因?yàn)轱L(fēng)流及其他因素影響，定向精度會(huì)存在一定的偏差，但是，其可以從根本上滿足測(cè)量規(guī)程規(guī)定的相關(guān)要求。在完成陀螺定向之后，針對(duì)方位調(diào)整了1#-15#、H3-H6，對(duì)本次得到的陀螺定向成果做出使用。完成了阿爾哈達(dá)礦業(yè)公司副斜井的精確貫通，最后滿足實(shí)際測(cè)量結(jié)果需求，詳細(xì)如下：第一，坐標(biāo)增量閉合差大小用△X、△Y表達(dá)，△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(dǎo)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差大小為l／60000。在分析結(jié)果之后我們可以發(fā)下，在選擇陀螺進(jìn)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(cè)量設(shè)計(jì)相關(guān)的各項(xiàng)技術(shù)要求跟標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在分析現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上我們可以發(fā)下，本次選擇使用的陀螺全站儀的誤差達(dá)到了±1.6，然而，標(biāo)稱精度大小為±20，相比較明顯較小，所以該項(xiàng)方法可以從根本上滿足礦山大型貫通測(cè)量工程提出的需求。基于《煤礦測(cè)量規(guī)程》要求的滿足，在儀器常數(shù)測(cè)定的過(guò)程中，最好是選擇那部分精度高的已知邊作為參考對(duì)象，如果條件允許的話，則最好是選擇貫通測(cè)量的起始邊為參考對(duì)象，這樣一來(lái)就可以從根本上降低測(cè)定儀器常數(shù)過(guò)程中存在的誤差。并且，如果遇到大風(fēng)、大霧、溫度變化等不利外界條件的時(shí)候，最好是不進(jìn)行陀螺定向測(cè)量工作。與此同時(shí)，雖然現(xiàn)階段已經(jīng)很好的改善了陀螺全站儀較陀螺經(jīng)緯儀，其可以實(shí)現(xiàn)陀螺方位角的直接測(cè)定，但是，在實(shí)際測(cè)量的過(guò)程中，對(duì)于涉及到的原始測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)該規(guī)范的記錄下來(lái)。在觀測(cè)的過(guò)程中，如果選擇的是逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法，那么就需要對(duì)5個(gè)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)的觀測(cè)，對(duì)三個(gè)陀螺擺動(dòng)的平均值進(jìn)行計(jì)算。如果選擇的是中天法測(cè)量，0.6s是相鄰時(shí)間差的互差，0.8s是間隔時(shí)間差的互差，在滿足上述要求的基礎(chǔ)上，可以得到最真實(shí)的、可靠的測(cè)出結(jié)果。最小分劃為0.5格陀螺儀讀數(shù)度盤(pán)刻度，按照因人而異的原則進(jìn)行估讀時(shí)讀數(shù)。最好是改為0.1格的最小分劃，這樣一來(lái)，使用中天法就可以得到更為精確的測(cè)量結(jié)果。