金屬礦地質鉆探軌跡測量中的誤差校正方法

張 鑫

（江西有色地質勘查五隊，江西 九江 332000）

隨著當下經濟的快速發展，金屬礦行業在市場內的發展已經步入“新常態”發展階段，金屬礦的地質鉆探技術成為了支撐礦產行業的關鍵技術[1]。金屬礦地質鉆探技術是進行地質結構研究、地下水位測量等致災或開采的重要手段，結合當下鉆探技術的發展，為確保監測數據或相關工作人員的安全性，施工中通常使用鉆孔斜側儀進行金屬礦鉆探軌跡的測量，相比傳統的鉆探軌跡測量方法，現代化的軌跡測量儀采用“邊打孔、邊檢測”的方式進行鉆探軌跡的測量，有效的提高了鉆探設備的施工效率，同時可實時獲取金屬礦的地質結構。采用多位置標定的方法提升地質鉆探軌跡測量的準確性，對測量中出現的誤差進行有效的校正。以下將結合金屬礦地址鉆探軌跡測量的工作原理研究，進行其對應的誤差分析，提出誤差校正的方法。

1 金屬礦地質鉆探軌跡測量中的誤差校正方法研究

以下將結合金屬礦地質鉆探軌跡測量設備的工作原理，進行其測量中的誤差分析，構建對應的誤差模型，提供正確的誤差校正方法。

（1）金屬礦地質鉆探設備主要由方向控制器和探管兩部分構成，方向控制器的核心設備為ARM方向處理器，地質鉆探設備的探管中包含多軸加速度傳感芯片及多軸磁性傳感芯片[2]。

結合重力場提供的坐標，可得出金屬礦在地質鉆探軌跡測量中不同角度參數。具體公式如下所示。

如上述公式所示，為經過地質鉆探設備測量后的角度參數，公式中θ為軌跡測量中設備的傾角，Ψ為方位角角度，φ為面向角度，G0為空間加速度，GX、GY、GZ分別為磁場坐標的三條空間軸線X、Y、Z上的測量點，BX、BY、BZ為磁場坐標下在X、Y、Z軸上的測量點，計算單位均為m/s2。由于設備的空間加速度受到地質結構、外界環境因素的影響較大，以下將結合鉆探軌跡測量工作原理，進行其誤差校正方法的研究。

（2）加速度誤差分析。結合加速度對軌跡測量造成的影響，進行其誤差的分析。軌跡測量的誤差主要來源于零件誤差、設備安裝誤差、信號處理誤差及溫度等外界環境影響產生的誤差。零件誤差主要由于鉆探設備本身的靈敏程度較低，測量時三個空間軸線定位不準確或原點定位錯誤，導致整體軌跡偏移。信號處理誤差是指相關工作人員記錄對應數據時產生的誤差，或設備反饋給工作人員的鉆探軌跡出現偏差。溫度等外界環境對軌跡測量造成的偏差是指由于金屬礦所處地理位置較復雜、天氣環境較惡劣，在測量中，磁場極易受到天氣環境的影響，對測量的最終數據造成影響。

（3）構建加速度誤差校正模型。隨著半導體技術的快速發展，結合高性能數據處理器及精度較高的AD數據轉換芯片技術，及現代化網絡技術為數據提供的云計算算法，可有效的提升測量中的數據處理問題，將信號處理誤差控制在可調節范圍內。采用大角度（傾度角大于60°）的回轉鉆進及全空間測量的方式，構建對應模型。計算公式如下所示。

如上述公式4所示，為加速度校正模型的對應算法公式，公式中ax、ay、az為設備進行金屬礦地質鉆探軌跡測量中實地測量的探管加速數值，計算單位為m/s2；axiayi、、azi為構建的校正模型中探管加速度的理論值，計算單位為m/s2；k12、k13、k21、k23、k31、k32為空間軸線非正交非重合系數 ；k11、k22、k33為理論刻度因數數值 ；kx4、kx5、kx6、kx7（x=1、2、3）為測量軌跡非線性誤差系數。

結合公式可知，在進行金屬礦地質鉆孔測量過程中，假設某一固定軌跡點已知并確定，便可計算設備進行軌跡測量時的實際數值，并代入上述參數公式，可求解公式中24個參數的具體數值。由于上述公式的解法較多，建議使用最小二乘法對公式進行求解，根據計算中得出的24個校正誤差補償數值進行最終軌跡點的確認，降低測量中出現的誤差值，提升測量的精準度。

2 對比實驗

（1）實驗準備。為了驗證文章設計的金屬礦地質鉆探軌跡測量誤差校正模型的準確性，進行了如下的對比實驗，實驗組使用文章設計的誤差校正方法對金屬礦地質鉆探軌跡測量中出現的誤差進行校正，對照組使用傳統的誤差校正方法進行相同的步驟，采集4組實驗數據。

（2）實驗結果及分析。結合上述對實驗的設計，將實驗后收集的數據進行對比分析，具體數值如下表1所示。

表1 金屬礦地質鉆探軌跡測量的誤差校正準確率

通過表1分析兩種方法對于誤差的校正程度，可以得出結論：在地質條件及外界因素相同的條件下，文章設計的金屬礦地質鉆探軌跡測量誤差校正模型對于誤差的校正較為精準，大約提升10%，因此應加大校正模型在地質鉆探中的應用，提升軌跡測量的精準程度。

3 結語

文章開展了金屬礦地質鉆探軌跡測量中的誤差校正方法的研究，分析金屬礦地質鉆探軌跡測量的工作原理，同時分析測量中易產生的誤差，構建對應的誤差校正模型，相比傳統的誤差校正方法，文章設計的誤差校正方法提升鉆探軌跡測量中的精準程度。未來將建立更加全面的數據庫用于測量數據的管理，結合大數據對于數據的處理技術，為金屬礦勘查行業提供更加優化的技術。