陀螺全站儀在回風(fēng)井聯(lián)系測量中的應(yīng)用

李愛民，祖立慶

（河鋼礦業(yè)司家營南區(qū)礦山分公司，河北 唐山 063700）

灤南縣大賈莊鐵礦位于河北省灤南縣北部，其井巷工程共建7條豎井和3個水平巷道，并完成多向貫通。因巷道特別長，若采用幾何定向聯(lián)系測量，則施測精度低且存在一定困難。

為確保大賈莊鐵礦井巷工程順利貫通，經(jīng)研究決定采用陀螺全站儀和吊垂球鋼絲進行聯(lián)系測量，以此將地面控制點數(shù)據(jù)，精確地傳遞到地下巷道，使井上和井下的控制納入到同一基準中，為地下控制測量提供可靠依據(jù)。

1 測區(qū)已有控制點情況

聯(lián)系測量由以下工作組成：經(jīng)豎井由地面向各個定向水平投點；地面、井下與垂球線的連接測量；井下基本控制導(dǎo)線起始邊的陀螺全站儀定向。

已知礦井地面附近有兩個近井點“2#HFJ1”、“2#HFJ2”，精度為E級GPS點，經(jīng)兩點邊長檢測，實測邊長與坐標反算邊長差值為11mm，相對精度約為1/8400，因此，確定使用這兩個近進點的作為起算點，同時可用來測定陀螺儀的儀器常數(shù)。

2 聯(lián)系測量儀器設(shè)備與精度指標

①、北京博飛GTS-1全自動陀螺儀，級別：10"；②、索佳CX-102全站儀，級別2"；③、千米鋼尺絞車1臺；④、25kg重砣4個；⑤、天津雄獅1000m鋼卷尺，級別：Ⅰ級；

如表1所示：

表1 儀器標稱精度與檢定精度

3 陀螺全站儀在聯(lián)系測量中的應(yīng)用

3.1 定向

在定向測量中，采用“上3、下2、上3”的測回數(shù)進行井上、井下、井下的陀螺方位觀測。即在地面已知點上“2#HFJ2”架設(shè)陀螺全站儀觀測“2#HFJ1”點，分別測量三個測回，求得儀器常數(shù)；在井下定向邊“350-2”上架設(shè)陀螺全站儀觀測“350-2”點，分別測量兩個測回，求得陀螺方位角；返回地面后，再在地面已知點上“2#HFJ2”架設(shè)陀螺全站儀觀測“2#HFJ1”點，分別測量三個測回，求得儀器常數(shù)。GTC-1全自動陀螺儀的自擺周期和啟動周期的標準值分別為39.2S和114.2S，現(xiàn)場測量值的誤差要求分別為±0.1S和±0.3S。在每次測定前均測定陀螺儀的自擺周期和啟動周期，誤差值不超方可進行觀測。

3.2 投點

大賈莊鐵礦2#回風(fēng)井井筒較深、井筒中淋水、井壁周圍布設(shè)較多的排水設(shè)施及電纜，為防止鋼絲與井壁及周圍相碰，所以采用罐籠中心打眼下放鋼絲。

井下將鋼絲懸掛100kg重的重砣放在水桶中，水桶里灌滿水，待鋼絲基本穩(wěn)定后即進行聯(lián)系測量。為保證鋼絲自由懸掛，測量中重砣不得與桶壁、桶底接觸，在鋼絲適當(dāng)位置上懸掛反光片。

3.3 井上下連接測量

地面連接部分，由于2#回風(fēng)井井口與近井點“2#HFJ2”通視，所以可以按照支導(dǎo)線的方法觀測鋼絲的坐標；井下連接部分，事先在2#回風(fēng)井-350水平布設(shè)控制點350-1、350-2，連接測量時采用全站儀方向測回法，水平角觀測兩測回。

具體做法是在控制點350-1下架全站儀，測量控制點350-2與鋼絲的水平夾角θ，并精確測定控制點350-1至懸掛鋼絲、控制點350-2的距離D1、D2，角度和距離各測兩測回。

3.4 井下定向點的計算

通過陀螺全站儀定向計算地下定向邊350-1—350-2的方位角，再通過地下導(dǎo)線測量的角度計算出-350鋼絲投點—350-1的方位角，根據(jù)鋼絲投點的坐標、導(dǎo)線邊的邊長和方位角求出控制點350-1、350-2的坐標。平面測量數(shù)據(jù)處理采用可編程計算器進行計算。

3.5 高程導(dǎo)入

高程導(dǎo)入采用與鋼絲下放相同的方法下放鋼尺，井上、井下采用DS3水準儀測量出與儀器高度在同一水平面的懸掛鋼尺上的刻度值，分兩次讀數(shù)并取均值。使用溫度計測量出井上井下的溫度。

通過尺長改正、拉力改正、溫度改正并計算出鋼尺在井筒中的實際長度。高程傳遞均分兩次獨立進行，兩次高差較差小于3mm。

3.6 陀螺全站儀豎井定向測量技術(shù)要點

（1）溫度：由于溫度的變化會改變儀器內(nèi)部元件的膨脹率使測量結(jié)果發(fā)生較大的變化，因此在井上測量時要給注意儀器防曬，井下觀測要待儀器溫度穩(wěn)定之后在進行。

（2）風(fēng)力：由于儀器本身為對風(fēng)的阻力較大，所以在測量過程中如有較大風(fēng)時，應(yīng)停止進行測量。

（3）盡可能加大井下定向邊的邊長。

（4）每次進行聯(lián)系測量時，需要對地面控制點進行常規(guī)檢查，以免因地面控制點的不穩(wěn)定給定西結(jié)果造成不良影響。

（5）禁止鋼尺與鋼絲同時下放，防止鋼絲拉斷打斷鋼尺。

4 結(jié)語

隨著陀螺全站儀相關(guān)技術(shù)在大賈莊鐵礦2#回風(fēng)井的應(yīng)用，陀螺全站儀豎井定向?qū)⑼茝V應(yīng)用于河鋼礦業(yè)公司其他礦山，豎井定向工作在公司必將能夠獲得長足的發(fā)展和應(yīng)用空間，今后豎井定向測量將不再是礦山測量瓶頸，并以此為基礎(chǔ)促進相關(guān)效益的取得，促進公司測量事業(yè)向著更深遠的方向發(fā)展。