陀螺定向测量

陀螺定向测量

陀螺定向测量(gyrostatic orientation survey)是用陀螺经纬仪测定某控制网边的陀螺方位角，并经换算获得此边真方位角的测量工作。常用于定向连接测量。陀螺方位角，是从陀螺仪子午线(测站上通过假想的陀螺轴稳定位置的子午面，即陀螺仪子午面与地平面的交线)北方向顺时针量至某定向边的水平角。

常用方法

确定测站真子午线北方向的常用方向有:中天法，是通过对陀螺仪轴运转的观测，先确定近似北方向，在连续读记摆动的指标线(陀螺轴)反复经过分划线板零线时的时间，和到达东、西逆转点时的水平度盘读数，经计算获得近似北方向的改正数，进而确定测站真北方向;逆转点法，是用陀螺经纬仪跟踪观测摆动的指标线(陀螺轴)反复到达东、西逆转点时的水平度盘读数，经计算确定测站真北方向。

矿井应用

服了几何定向占用井筒而造成停产、耗费大量人力、物力和时间等缺点，同时也克服了随井筒深度增加而降低定向精度的缺点。由于矿井生产中对陀螺定向测量技术的应用还很少，陀螺定向技术在矿井生产中还缺乏系统性的操作要求及数据处理模式。2011年4月，麦格集团天渱公司螺仪部带领天津707所厂家技术人员到煤矿进行陀螺仪的测量演示，通过TJ9000陀螺全站仪与日本品牌陀螺全站仪比较，获取了实证分析数据。从技术及经济角度考虑，对陀螺定向测量技术的研究，在矿井生产中具有非常重要的意义。

1、陀螺定向作业依据

本次陀螺定向作业依据为1989年1月能源部制定的《煤矿测量规程》并参照1990年原中国统配煤矿总公司组织修订、煤炭工业出版社出版的《煤矿测量手册》。

2、陀螺定向作业仪器

陀螺定向采用中船重工TJ9000陀螺全站仪为例，该仪器是下架式的陀螺仪器，有陀螺仪、全站仪、控制器和三脚架等组成。陀螺仪方位角测定标准偏差为±20"，全站仪测角精度为2"。

3、陀螺定向方法

陀螺定向采用当今先进的积分法进行观测，定向程序为:

3.1 先在地面任意点上测定仪器当地的比例常数C值。(观测6个测回)计算出3个C 值，取平均值做为当地仪器常数C值，在一定时期内，50Km范围内可以使用同一C值。

3.2 在地面已知边上测陀螺方位角;

3.3 在井下待定边上测陀螺方位角;

3.4 返回地面后在原已知边上测量陀螺方位角;

以此来检验仪器的稳定性和测量的精度，确保陀螺定向成果的可靠性。

4、坐标传递、高程导入方法:

4.1 坐标传递采用全站仪测量，钢丝单重摆动投点;钢丝将井上坐标投传到井下。要求投点过程中井上下同步观测2个测回。

4.2 高程导入采用全站仪将井上高程传递到井口上，再用全站仪直接测量井深，将井底高程测算到井下控制点上。

5、井上下联系测量及高程传递

5.1 作业设备

5.2 坐标传递，全站仪测角精度为2"，测距精度为2mm+2PPm。

投点设备主要有以下设备:

大垂球、钢丝、手摇绞车、小垂球、稳定液、信号圈。

5.3 坐标传递、高程导入操作方法:

5.3.1、坐标传递采用全站仪测量，钢丝单重摆动投点;钢丝将井上坐标投传到井下

5.3.2、钢丝投点，包括钢丝下放和自由悬挂的检查。

5.3.3、井上下连接测量

钢丝投放工作完成之后，立即进行井上下的连接测量，在地面用近井点实测钢丝的坐标及井口标高，同时在井下架设全站仪，实测钢丝与井下固定点的连接角及距离。

5.3.4、井下测站到钢丝距离采用全站仪无棱镜测定法进行测量。

5.3.5、至此本次连接测量完成，根据井下陀螺定向方位角推算井下各控制点坐标。

5.3.6、高程导入采用全站仪将井上高程传递到井口上，再用全站仪直接测量井深，将井底高程测算到井下控制点。