陀螺定向技术在矿井工作面贯通测量中的应用
GPS定位陀螺定向全站仪测量在大型贯通工程中的联合应用

差不大于 4 m 取 其平 均值作为最终丈量结果 m , 三角高程测量 往返进 行。 相邻两点往返测高差 的互查不 大于 1 + . ( 为导线水平边长 ) 0 0 LI 3 . 取往返高差的平均值 做为一 次测量 的最终值 3贯 通 精 度 的 评 定 .
该 巷道根据 服务 年限 , 贯通 长度和用途 , 《 矿测量规程 》 按 煤 规定 在水平方 向上的允许误差应 小于± .m.在高程 方向上的允许误差应 05 小 于 ± .m。 根 据 测 量精 度 和贯 通 误 差 预 计 水 平 重 要 方 向上 ± . 9 O3 04 m. 4 高程方向为± .4 m。 O17 三水平瓦斯专用回风下 山贯通后 . 经过实际闭合
◇ 能源科技◇
科技 罾向导
21 年第2 期 01 7
GP S定位 陀螺定 向 全 站仪测 量 在大 型贯通工程 中的联 合应用
王胜 利 沈 浩洋 ( 顶 山天 安 煤 业 股 份 有 限 公 司 + 矿 河 南 平
【 摘 平顶 山 470) 6 0 0 要】 本文介绍 了在大型两井贯通工程 中通过 G S P 定位 、 陀螺定向、 全站仪测量技术 的联合 应用 , 高了贯通测量精度 , 提 保证 了大型贯
高 程传 递 . 加 入 温度 、 力 和 钢 丝 自重 改 正数 。独 立 进 行 三 次 导入 高 并 拉 程. 三次导入高程的互差不得大于井筒深度 的 1 0 0 / 0 。最后 , 三次导 煤矿生产中的应用前 景将 十分 广泛 。 8 取
31 7
和水准基点为 钢筋混凝土标 石 .井下 的陀螺定 向点为锚 杆式钢筋铁 柱 . 设 在 稳 定 的 白 砂 岩 中 埋
22井上 下 联 系 测量 .
4结 束 语 .
浅谈陀螺定向技术在井下两水平中的贯通应用

B =1 2 ×1 35 0~m
杜 绝了贯通事故。将陀螺定 向技 术在 井下两水平贯通测量 中进行应用推广具有十分积极的意义。
关键词 陀螺定 向 贯通 测量
中圈 分 类 号 T 15 5 D 7 . 文献标识码
南屯煤矿 一42 3 m水 平总 回风 巷位 于矿井 的西 北 侧, 是开采小 槽煤 的 总 回风 巷 , 主要用 途 是 通风 和 行 人 , 一30 是 5 m和 一4 2 两 个 不 同水 平 的巷 道 贯 通。 3m 设计工程量为 28 m, 85 贯通 环线长 5 0 m, 80 为直巷相 对 贯通 。巷 道允许偏差 在重要 方 向上 为 30 m, 0 r 在高 程 a 方 向上为 20 m 由于南 屯煤矿 投产 三十多年 , 有 0r 。 a 原 30 5 m陀螺边 和 基本 控 制 导线 点 已被 破坏 , 4 2 一 3m 既无陀螺边又无基本 控制导线 , 这样 给 一 3 m总回风 42
3 陀螺 定 向技术在 贯通 测 量 中的应用
应 用一 : 次 导线 测 量 使用 日本 尼康 D M 32 本 T _ 5 防爆 型全站仪进行 平面 控制测 量 , 用测 回法测量 水平 角。水 平角限差要求 : 同一 测 回中半测 回互 差 2 ”两 0、 侧回间互 差 1 ”两次对 中测 回间互差 3 2, 0 。距离 通过
平 一兀' 6两条 边 进行 陀 螺定 向, 采用 瑞 士生 产 的 GK A 1陀螺 经纬仪进行 , 用跟踪逆转 点法 , 41 ” 按 -5的精 度等级要求进行定 向观测 , 为确保 陀螺 定 向成 果 的可
f = 腰
× 工=± 0 ̄ .8 √ 5 / 8 5:± 5 m 2 8m
2 1 第3 0年 期 1
分析矿井生产中陀螺定向测量的应用及精度

分析矿井生产中陀螺定向测量的应用及精度摘要:基于井下定向测量对生产安全及效率的重要性,在简单介绍陀螺定向测量的基础上,结合矿井实例,对陀螺定向测量实际应用及测量成果精度进行深入分析,最后得出陀螺定向测量精度高,测量可靠的结论。
关键词:矿井生产;陀螺定向测量;测量精度矿井井下生产对现场观测与定向有着极高的要求,定向测量精度直接影响实际生产效率,如果精度较差,则必定会降低效率,造成不必要的损失。
因此,应在重视定向测量的基础上,通过新技术和新设备的引入来提高定向测量水平,如采用陀螺经纬仪就是很好的选择。
1陀螺定向测量概述目前,我国与许多国家均研制出充分结合经纬仪与陀螺仪的测量仪器,称为陀螺经纬仪,主要用于完成定向测量。
对于这种新型测量仪器,其作用原理为:借助吊丝进行悬吊,重心下移的陀螺敏感地球自转角速度的水平方向分量,受到重力的作用后,产生一定向北端发生进动的力矩,促使主轴开始围绕子午面发生往复运动,此时利用传感器接收运动光信号,并将其转换成仪器可识别的电信号,传输至控制器实施分析解算。
之后由经纬仪对被测对应方位角进行显示与读取,也可在数据传输接口支持下向终端设备传输数据[1]。
本矿井因建设过程中采用几何定向方法得到定向精度相对较低,同时现已受到一定程度的干扰及破坏,使得可靠性降低,导致井下的无论是控制导线,还是长距离掘进,均需精度达到较高水平的方向控制。
近年来,我国矿山测量人员在积极总结传统几何定向方法不足与弊端的基础上,陆续开始借助陀螺经纬仪完成定向测量任务,以求解决传统方法占用井筒产生的长时间停产、需要消耗大量资源等问题,并克服定向精度伴随井筒深度不断增加而明显降低等不足,确保工作效率及定向成果的精度都能得到大幅提升。
基于此,从本矿井角度讲,为充分满足实际施工提出的各种要求,使首级控制导线始终保证较高的精度,经研究决定在井下方向测量工作中选用新型陀螺经纬仪取代传统的几何定向方法,以此对起始方位角等重要测量成果进行确定与校核。
陀螺定向在大型贯通测量中的应用

陀螺定向在大型贯通测量中的应用测绘工程2008-1班吴相石07082950摘要:详述了陀螺定向在大型贯通测量中的应用,介绍了利用GPS和陀螺定向技术顺利完成晋华宫矿810皮带大巷的贯通测量任务,同时完成地面和井下测量资料的更新的情况,为今后的测量工作打下了坚实的基础,并总结了煤矿测量的成功经验。
关键词:GPS 定位陀螺定向应用1工程概况晋华宫矿810 水平皮带大巷贯穿于2#~7# 层煤3仓(现用)和3# 层至810 煤仓(待掘)之间,全岩巷道沿腰线掘进,巷道全长3 016 m ,其中10°斜井长666 m ,0.3 % 大巷2 350 m 。
该皮带巷由南北两翼开口,相向掘进,于2001 年1 月开工,2003年7 月23 日贯通,共历时31 个月,总贯距6 188m 。
该皮带巷将担负晋华宫矿河北部7#,8#,11# 和12# 4 组煤层近1.2 亿t工业储量的生产运输任务,810 水平皮带大巷的准确贯通对晋华宫矿的安全生产有着十分重要的意义。
810 水平皮带大巷的贯通测量工作,具有水平角观测精度要求高、高程控制工作量大的特点,是较典型的一井内岩石大巷贯通测量工程。
依据《煤矿测量规程》的规定,特对该项贯通工程做出贯通误差预计。
根据生产和施工的要求,贯通相遇点在水平重要方向的允许偏差为0.3m,在高程方向上的允许偏差为0.2m.2贯通测量方案的选择2.1地面三角点的检查和复测方案的选择在贯通测量准备阶段,我们应用GPS定位技术对水泉、兴旺庄、张士窑: 点进行了检查和复测。
建立地面高精度的控制网和井下联系测量,为确保工程的准确贯通,在井下北部和南部用陀螺经纬仪加测两条陀螺定向边,保证了810水平大巷的顺利贯通。
2.2井下测量方案的选择2.2.1 井下定向测量方案该项工作具有贯通距离长、贯通精度要求高的特点。
为保证工程的准确贯通,晋华宫矿地质科经与地质处研究决定,在井下导线边上加测陀螺方位角。
陀螺经纬仪定向在矿井联系测量中的应用

陀螺仪轴与望远镜光轴及观测目镜分划板零线代表的光轴通常 不在同一竖直面中, 该假想的陀螺仪轴的稳定位置通常不与地理子午 线重合。 二者的夹角称为仪器常数, 一般用Δ表示。 如果陀螺仪子午线 位于地理子午线的东边, Δ为正; 反之, 则为负。 仪器常数Δ可以在已知 方位角的精密导线边直接测出来。 图1中精密导线边CD的地理方位角为 A0。 在C点安置陀螺经纬仪, 测出CD边的陀螺方位角aT, 所以可得仪器 常数: ∆ 行2~3次。 各次之间的互差对于GAK-1, JT15等型号的仪器应小于 40′′ 。 每次测量后, 要停止陀螺运转10 ~15min, 经纬仪度盘应变换180° / (2~3) 。 (2) 在井下定向边上测定陀螺方位角 井下定向边的长度应大于50m, 仪器安置在C′ 点上, 如图1, 可测 出C′ D′ 边的陀螺方位角aT , 则定向边的地理方位角A为 A = aT ′ +∆ 。 测定定向边陀螺方位角应独立进行两次, 其互差对于GAK-1, JT15等型 号的仪器应小于40″ 。 (3) 仪器上井后重新测定仪器常数 仪器上井后, 应在已知边上重新测定仪器常数2~3次。 前后两次 测定的仪器常数, 其中任意两个仪器常数的互差对GAK-1、 JT15型仪器 应小于40″ 。 然后求出仪器常数的最或是值, 并按白塞尔公式来评定一 次测定中误差。 (4) 求算子午线收敛角 一般地面精密导线边或三角网边已知的是坐标方位角α0, 需要求算 的井下定向边, 也是要求出其坐标方位角 α, 而不是地理方位角A。 因此还需 要求算子午线收敛角 γ 。 地理方位角和坐标方位角的关系为: A0
中: ——仪器常数的平均值。a
= A0 − aT = a0 + g 0 − aT ′ + ∆平 − g = A − g = aT
陀螺经纬仪定向在矿山测量中的应用

1 引言随着电子技术、通信技术以及光机技术的快速发展,测量仪器的生产和制造工艺也在不断提高,陀螺经纬仪作为一种矿山测量中常见的仪器,对于矿山作业的效率有着至关重要的影响。
2 陀螺经纬仪的特性和工作原理陀螺经纬仪是利用陀螺马达高速旋转时的定轴性和进动性,配合地球本身自转的作用,从而实现方向的确定。
在地球上南北纬度75°内的范围,能够不受地形、天气、地磁场的影响,不管白天还是晚上都能够快速准确地确定正北方向。
由于陀螺经纬仪优秀的系统原理、高度的精密性、广泛的应对能力,使其在矿山测量工作中占有重要的地位,为定向测量以及矿山贯通测量、联系测量等大型测量提供了帮助。
通常根据测角中的误差来区分井下导线的等级,基本的控制导线有7″和15″两种。
当陀螺定向一次启动误差在正负7″区间内的陀螺经纬仪,一般采用附合导线或闭合导线终端的定向测量方法,有时候也会采用起始边定向的测量方法,分为一井和两井的井下起始边定向测量。
陀螺经纬仪能够有效降低过去几何测量定向工作中的人力、物力、财力的消耗,节约了时间,降低了成本,提高了生产效率和企业效益,并且由于陀螺经纬仪能够应对各种不同的天气、地形,提高了在极端恶劣条件下定向测量工作的准确性以及井下平面工作时的测量精度。
陀螺经纬仪能够在井下进行精确的水平方向的定向测量,随着控制导线的测量和不断地提高准确度,同时校检控制导线测量中的误差,完成矿山的定向测量以及大型工程的贯通。
3 陀螺经纬仪定向在矿山贯通测量中的应用矿山测量中经常会要求某个巷道按照设计与另一条指定的巷道贯通连接,就是常说的巷道的贯通。
通常在进行贯通作业时,会同时开展多项挖掘工作,进而提高作业效率。
与此同时,为了能够让挖掘工作顺利进行,确保不同的工作小队能够按照计划准确进行掘进,必须进行预定方向的测量,这就是贯通测量。
贯通测量有利于确保工作的顺利进行,加快施工进度,改善工作环境,确保矿山开采和挖掘在正确的方向上进行。
陀螺定向测量在矿井生产中的应用及精度分析

高 ,集 电、光 、机 、算于一身,在矿 山的贯通测量工程和定 向
测量工程等 大型测量 中发挥 了非常重要 的作用 。 按 照以测角 中误差来区分井下导线等级 ,基本控制导线分 为 7 ”或 l 5 导线 两种 ,而 采 矿 区 的控 制 导线 分 为 3 0”或 4 5 两 种 。对 于 每 一 次 启 动 陀 螺 仪 的 定 向误 差 为 ± 7” , 可 实施 附合导 线定 向及导 线起 始边 或 闭合 导线 终端 的定 向测 量 ,也 可一 井 或 两井 井 下 的起 始 边 的定 向 。 2 陀 螺 仪优 点 介 绍 陀螺仪 利用积 分法测 量, 优于 目前市场上 的逆转点法设备, 全 自动 实现快速 高精度 寻北。 基 准 镜 设 置及 零位 修 正程 序 , 实现 高精 度 定 向 。 采 用直流永磁陀螺 电机 ,陀螺旋转精度高 ,转动无死 点, 陀螺敏感部温 升小。 陀螺敏 感部采用 下挂式摆式陀螺,便 于操作安装 。 多层 磁 屏机 构 , 屏 蔽 外 部 磁场 ,提 高设 备 抗 干 扰 能力 。 在 较大 偏北 角 ( ±3 0 。)条件 下 , 自动完成 粗寻 北及精 寻 北过程 ,操作 简单 。 陀螺仪与全站仪采用合理、可靠的机械及通信接 口处理 。 3 陀螺经纬仪的定向精 度 摆 式的陀螺经纬仪定 向精度 ,通常是用一次定 向中误差来 衡量 的。一般来 说,陀螺经纬仪一次定向的中误差都应该在 出 厂 时的精度 指标 之内。但 是,由于每一台测量仪器实 际质量情 况 差 别 很大 , 因 而 仪 器 制 造 时 工 艺 的水 平 , 出厂 后 的震 动 及 外 界条件 影响,都 可能影响定向精度 。陀螺定 向的误差和 陀螺经 纬仪定 向所 产生的误 差及 观测的方法有 关系 。如 果用跟踪逆转 点的方法 ,一条 测线 的一次测 定程序 为: 先 在 已知 的 方位 角 基 线 上 测 定 该仪 器 的 常数 ; 在需要定 向的边上测定出测线方向值 ; 以 5个 摆 动 的 逆 转 点 测 定 出 子 午线 的方 向值 。 所 以陀螺经纬仪 的测定方 向的误差来源有 :对 中的误差 、 测线平 均值 中误 差、由 5个逆 转点观测 而确 定的陀螺 北方 向的
陀螺经纬仪定向在矿井贯通联系测量中的实践

测绘技术M apping technology 陀螺经纬仪定向在矿井贯通联系测量中的实践尹东红(甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院,甘肃 兰州 730050)摘 要:矿井作业是很多行业工作的主要方式,与传统的工作模式相比,这种工作模式的风险性比较大,一旦疏忽了不稳定因素,可能就会造成安全事故,不仅影响工作的推进,也会给企业和行业造成巨大的负面影响,陀螺经纬仪在矿井工作中的应用较为广泛,尤其是在联系测量工作中。
但是结合陀螺经纬仪的实际应用情况来看,在技术和管理层面上还存在很多有待完善的地方。
本文结合陀螺经纬仪在矿井贯通联系测量中的实际应用,进行了相关的研究和分析。
关键词:陀螺经纬仪;定向;实践中图分类号:TD175.5 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2019)13-0015-2Practice of Gyro Theodolite Orientation in Mine Connection SurveyYIN Dong-hong(Third Institute Geological and Mineral Exploration of Gansu Province Bureau of Geology and Mineral Rosources,Lanzhou 730050,China)Abstract: Mine operation is the main mode of work in many industries. Compared with the traditional mode of work, this mode of work is more risky. Once the unstable factors are neglected, it may cause safety accidents. It not only affects the progress of work, but also has a huge negative impact on enterprises and industries. The instrument is widely used in mine work, especially in connection survey. However, according to the practical application of gyro theodolite, there are still many areas to be improved in terms of technology and management. In this paper, combined with the practical application of gyro theodolite in mine penetration measurement, relevant research and analysis are carried out.Keywords: gyro theodolite; orientation; practice矿井施工不同于其他类型的施工工作,一方面工作内容较为复杂,另一方面也存在巨大的风险性,对于矿井生产行业来说是一个严峻的挑战,尤其是对于行业的管理层来说。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
陀螺定向技术在矿井工作面贯通测量中
的应用
摘要:以淮北矿业股份有限公司许疃煤矿3237工作面贯通为例,介绍了陀
螺定向在矿井贯通测量中的应用,以及为提高贯通测量精度所做的具体做法。
关键词:陀螺定向;精度平定;贯通测量
中图号 xxx xxxxxx xxB
Application of Gyro Orientation Technology in the Survey of
3239Working Face
WANG Meng1, ZHAO Xiwei2
(Huaibei mining Limited by Share Ltd Xutuan coal mine, Anhui
Huaibei 23500)
Abstract: in Huaibei Mining Co., Ltd. Xu Tuan coal 3237 working
face through, for example, introduces the gyro orientation in holing through of mine measurement applications, as well as improving
piercing measurement accuracy in practice.
引言
随着矿井开采技术装备得飞速发展,矿井结合自身实际的地质条件工作面的
设计面积相对较大,对工作面的贯通测量的精度要求越来越高。
由于陀螺全站仪
不受时间和环境的影响,它的观测简单方便、效率高,而且能保证较高的精。
陀
螺定向技术的应用,大大提高了贯通测量精度,节约了大量的人力、物力和财力,也为生产矿井的人物接替节省了宝贵的时间。
1工程概况.
3237工作面位于33采区南翼第四阶段,上区段(西)为3235工作面(已回采),下区段(东)为3239工作面(尚未准备),北到33采区下山,南到32煤层风氧化带煤柱线。
3239机风巷设计长度均为2300米,整个贯通导线距离约5370米。
其中风巷与原3235机巷保持5米净垛沿空掘进,巷道压力大,整个工作面巷道起伏大,温度高,局部淋水,短边较多,给测量工作带来很大困难。
同时根据施工进度,最终需在3237机巷相向贯通,贯通精度要求较高,利用传统测量手段贯通精度难以保证。
2陀螺定向成果及精度
3237工作面具有贯通距离长、贯通精度要求高的特点。
为保证工程的准确贯通,考虑到整个贯通导线网型结构,经多次讨论验证,最终确定在33采区轨道下山、3237机巷、3237风巷分别布设陀螺边三中口-二中口、J34-J36、F62-F64作为坚强边。
陀螺定向以“办公楼—变电所”为起算边,使用HGG05型5″级高精度陀螺全站仪,采用逆转点法:3(测前地面测定仪器常数测回数)-2(井下测定定向边陀螺方位角测回数)-3(测后地面测定仪器常数测回数)观测程序,施测三条陀螺定向边。
因井下定向边少,观测次数少,但井上下由同一个观测者用同一台仪器相同方法观测,根据《煤炭测量规程》的规定,按定向边双次观测值求算陀螺方位角一测回测定中误差为:
=±=±7.5"
M
T
则井下定向精度为:
井下=±=±6.4"
M
ɑ
定向边精度符合《煤矿测量规程》的要求,3237工作面定向边坐标方位角成果见表1-1。
表1-1 井下定向边坐标方位角成果
3机风巷导线控制测量
3.1机巷导线复测及平差
3237工作面的导线控制测量按照7″导线进行,使用仪器为瑞士徕卡TC1202煤矿本质安全型防爆全站仪。
由于陀螺边是坚强边,因此不考虑其误差,也即不对其改正,因此方向附合导线的角度平差与一般附合导线相同,对于单个附合导线,其角度改正数为:
1)3237机巷导线复测平差
机巷导线测量站数n
机
=15,如图1示按照一般符合导线计算改正数:
图1 机巷方向符合导线
3.2风巷导线复测及平差
1)3237风巷导线复测精度
=24,如图2示按照一般符合导线计算改正数:机巷导线测量站数n
风
图2 风巷方向符合导线
对机、风巷导线数据平差后计算得到各边方位角和各测点坐标,得到7″导线成果,据此成果指导工作面掘进方向直至贯通。
4工作面贯通误差预计
按照7″级导线,加测陀螺定向边进行3237工作面贯通误差预计
1.由导线量边误差引起的中点K的贯通误差
式中 ml——测边中误差——导线边与x′之间的夹角
2.由导线测角误差引起的K点贯通误差
式中——各导线点至本段导线重心O的连线在Y′轴上的投影长度
Ry′——由拐—机切—F84支导线各导线点与K点连线在y′轴上的投影长度
3.由陀螺定向边的定向误差引起的K点贯通误差
贯通相遇点K在水平重要方向x′上的预计误差为
=0.333米
4. 经纬仪高程测量误差引起K点在高程上的误差预计公式:
井下三角高程测量的允许闭合差为100√L(mm),所以一次独立测量的中误
差为:
M hk=±50√L(mm)
式中 L——导线长度,单位:公里
=2*Mhk=±2*50=±0.525 mm
Mhk
预
5工作面贯通精度
工作面贯通后进行贯通联测,最终精度评定如下:3237机巷贯通导线全长5354米,测站67站,贯通点点位误差0.2米(预计误差0.333米)、高程误差0.02(预计误差0.525米)、导线方位角闭合差6″(允许误差105″)、导线
全长相对闭合差1/26300。
经实测闭合差与预计误差比较,本次贯通精度达到7″级导线精度要求),完全满足机巷皮带机敷设等技术要求,整个贯通工程非常成功。
由于巷道沿煤巷顶板掘进,其高程闭合差对于贯通工程没有影响,因此本文
并未考虑在导线平差时高程闭合差分配。
6结语
1)陀螺经纬仪定向用于井下长距离、高精度的贯通测量工程既检核导线边
方位的正确性,并控制水平角误差的传播和积累。
对于大型长距离贯通,具有非
常好的应用前景。
2)矿井长期生产活动过程中对井下测量控制系统破坏较大,各采区测量控
制点均遭到不同程度破坏,造成采区间测量系统误差较大,不能满足正常生产需要,建议采用高精度陀螺定向技术恢复完善煤矿井下测量控制系统。
3)通过对陀螺定向边坐标方位角和井下实测导线边方位角的比较,可以对
井下导线复测资料进行校核,进一步排除测量粗差的存在。
参考文献:
[1] 《测绘技术总结编写规定》CH/T 1001-2005。
[2] 张国良,朱家钰,顾和和.矿山测量学[M].徐州:中国矿业大学出
版社, 2008.10, 249~260
[3] 张国庆.论大型贯通测量导线加测陀螺定向边的最佳位置.龙岩师专学报,2002,3
[4] 中华人民共和国能源部.煤矿测量规程[M].北京:煤炭工业出版社,2010.20~25
王猛(1989.12)男,汉族,工程师,现任淮北矿业股份有限公司许疃煤矿
生产技术部测量主管,Tel:187****0110,E-mail:****************。