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井下陀螺定向的重要性及其精度分析 山西科技SHANXISCIENCEANDTECHNOLOGY2OO7年第6期l1月20日出版 ●百业科技 井下陀螺定向的重要性及其精度分析 高国宏)姚建海2 (陕西神华集团神东煤炭分公司地测公司太原理工大学测绘科学与技术系) 摘要:贯通测量中加测陀螺定向边来提高贯通导线的方位精度已成定论.文章主要阐述了 陀螺定向在贯通测量中的重要性,推导了陀螺定向使贯通横向精度的增益率,最后以 实例提出了井下陀螺定向的有益建议. 关键词:矿井;陀螺定向;精度分析 中图分类号:TD175.5文献标识码:A文章编号:1004—6429(2oo7)o6—0102—03 目前,超长型巷道的贯通越来越多,为保证贯通工程的横 向精度,在贯通测量的地下控制导线部分,广泛使用了陀螺定 向技术,陀螺定向可有效减少巷道导线方位误差的累积,与未 加测陀螺边的巷道导线相比,可使贯通的横向精度产生增益. 神华集团神东煤炭分公司是国内最大的煤炭生产企业,每 年有6000m以上贯通工程十几条,由于导线测角误差的累积 影响,不可避免地造成远离起算边的控制导线点的精度降低, 满足不了大型贯通工程实际要求.鉴于陀螺定向的优点,神东 煤炭分公司委托神东地测公司进行陀螺全站仪定向工作,以保 证大型贯通工程的顺利贯通,提高贯通精度. 1陀螺定向在贯通中的作用 1.1井下陀螺定向的重要性 在贯通测量中,导线是巷道中控制测量的基本方式,巷道 中的导线随巷道的掘进而布设,在贯通前无法闭合,随着巷道 的延伸,导线的长度,测站数也随之增加,导线测角误差将随导 线的延长而不断累积,限制巷道内导线方位误差是提高贯通横 向精度的主要方式.陀螺定向的基本特点是独立定向,定向位 置可选取在任何需要的位置,定向不受导线测量的影响,巷道 内的导线在加测陀螺定向边后,限制了导线方位误差的累积, 从而提高了贯通导线的方位精度,使贯通横向误差减少,横向 精度产生增益. 1.2井下陀螺定向过程 贯通测量采用的坐标一般为高斯投影坐标,使用的方位角 为高斯平面的坐标方位角,而陀螺仪直接测定的方位角为真方 位角,两者之间相差一个子午线收敛角;考虑仪器常数,陀螺仪 测定的定向边的陀螺方位角和定向边的坐标方位角问存在如 下关系: 口=口+A—y(1) 式中:a——定向边坐标方位角; a——用陀螺仪测定的定向边陀螺方位角; △——陀螺仪器常数; 7——仪器站点的子午线收敛角. 作者简介:1)高国宏,男,1981年7月出生,2OO7年毕业于 内蒙古鸟海市职业技术学院机电一体化专业,017209,内蒙古 伊金霍洛旗煤补连塔煤矿地测站 收稿日期.2007一08—23 ? 102? 式(1)中的子午收敛角7可由测站点高斯平面坐标(,Y) 根据文献[1]提供的公式计算得到.陀螺仪器常数△,则需要 实际测定.顾及上述原因,可简单描述陀螺定向过程如下: 1)在地面贯通控制网中选取一边(坐标方位角已知),最好 为井下导线的起算边,在该边上测定该边的陀螺方位角,由下 式可计算得陀螺仪器常数△: A=口一口+7(2) 为精确求定陀螺仪器常数,按文献[2]要求,要在进行地下 (井下)定向边陀螺定向前后,各测定陀螺仪器数2次～3次, 并取4次～6次测定的平均值作陀螺仪器常数的最终值. 2)在地下工程井巷中的定向边上进行陀螺定向2次,取均 值作定向边陀螺方位角a.按式(1)可计算得经陀螺定向的定 向边坐标方位角. 在测定定向边陀螺方位角时,常规陀螺可采用中天法,逆 转点法定向;数字化陀螺一般用步进法概略指北,光电积分法 精密定向. 1.3陀螺定向使贯通横向精度增益的原理 巷道贯通导线当中,等边直伸型是较直观的一种,下面以 等边直伸型导线为例,分析陀螺定向使贯通横向精度产生增益 的原理. 当贯通巷道内布设n条平均边长为s的导线边时,若不加 测陀螺定向边,则该导线将以支导线形式等边直伸向前发展, 由此引起的横向贯通误差由下式估算: : (凇)z+z(3) PPO 式中:%——巷道内布设的贯通导线的起始边方位中误差; m一巷道内布设的贯通导线的角度测量中误差; s——平均边长; n——导线边数. 若在巷道内布设的贯通导线上加测陀螺边,若所加陀螺边 的方位精度达到或高于巷道内布设的导线的起算边方位精度, 所加测的陀螺边可作坚强边使用;若达不到这样的精度,所加 测的陀螺边应和导线一起参加平差,这种导线称为方向附合导 线.但不论何种情况陀螺定向边均有限制导线方位误差累积 的作用.对一般的加测陀螺边方向导线而言,当在巷道内布设 的贯通导线上按平均位置加测i条导线边后,导线的横向误差 由下式估算: 高国宏,等:井下陀螺定向的重要性及其精度分析2OO7年第6期l1月20日出版 峨:芋×[+].g2W2一{幽] +82(n一)+s .D