吉 春 平

(陽泉煤業(yè)集團(tuán)翼城上河煤業(yè)有限公司，山西 臨汾 043500)

對大型貫通測量中加測陀螺定向邊的重要性分析

吉 春 平

(陽泉煤業(yè)集團(tuán)翼城上河煤業(yè)有限公司，山西 臨汾 043500)

結(jié)合陽煤集團(tuán)二礦470水平15號煤十采區(qū)軌道巷與二礦龍門立井貫通的實(shí)例，通過導(dǎo)線平差各項(xiàng)參數(shù)的選擇，從加測陀螺定向邊和不加測陀螺定向邊兩方面對貫通精度的影響做出了分析比較，指出在相同的觀測方法和條件下，合理加測陀螺定向邊能大大提高貫通精度。

陀螺定向，誤差預(yù)計(jì)，中誤差，重心

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，礦山開采也迅速發(fā)展起來，由于井田范圍不斷擴(kuò)大，井下巷道的開拓也越來越趨于特長化。在大型巷道開拓中，常常需要聯(lián)測導(dǎo)線來控制地面和地下施工。而井上下經(jīng)緯儀導(dǎo)線測量誤差的累積影響比較嚴(yán)重，不可避免的造成遠(yuǎn)離起算邊的控制導(dǎo)線精度逐漸降低，而陀螺定向邊誤差不累積是相比導(dǎo)線測量的最大優(yōu)點(diǎn)，從而可以大大地提高導(dǎo)線控制的精度。

1 項(xiàng)目介紹

根據(jù)陽煤集團(tuán)二礦井巷開拓總體設(shè)計(jì)，二礦470水平15號煤十采區(qū)軌道巷向西掘進(jìn)將與二礦已掘龍門立井形成定點(diǎn)貫通，龍門立井到位后的實(shí)測井筒中心坐標(biāo)值即為實(shí)際貫通相遇點(diǎn)K的縱橫坐標(biāo)值，由于十采區(qū)軌道巷開口掘進(jìn)起算數(shù)據(jù)是從主工業(yè)廣場材料斜井導(dǎo)線傳算而來，因而至龍門立井井上下貫通導(dǎo)線長達(dá)19 km，其中井下導(dǎo)線長達(dá)10 km，是陽煤集團(tuán)近年來導(dǎo)線最長的兩井間大型貫通測量工程之一，根據(jù)設(shè)計(jì)要求貫通水平偏差不大于±0.5 m。本工程共加測三條陀螺定向邊(“S12—S13”，“S21—S22”和“S32—S33”)，這就使整個貫通路線被分為5個區(qū)段，第一段為地面近井點(diǎn)“二礦”至測點(diǎn)S12，第二段為測點(diǎn)S13至測點(diǎn)S21，第三段為測點(diǎn)S22至測點(diǎn)S32，第四段為測點(diǎn)S33至K，第五段為地面近井點(diǎn)“龍近2”至K。由于材料斜井側(cè)起算方位來源于GPS控制邊“二礦—叢樹垴”，所以整條線路就由3個方向附合導(dǎo)線段和兩個支導(dǎo)線段組成。第一至第三方向附合段的重心分別為O01，O02和O03。

2 陀螺儀作業(yè)方法的選擇及注意事項(xiàng)

由于煤礦井下具有震動大、人來人往等惡劣的環(huán)境條件，加之陰暗、潮濕、空間活動范圍小等多種因素的綜合影響?？紤]到逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法觀測時觀測者整個觀測過程都需要注意力高度集中，而中天法觀測時觀測者只需要在讀取中天時間和最大擺幅時集中注意力即可，這樣在同等外界條件下中天法觀測較逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法觀測者能夠更好的應(yīng)付外界來往人員及其他突發(fā)事件的干擾，同時觀測者不會因?yàn)殚L時間注意力高度集中而疲勞，進(jìn)而提高了觀測效率。因此，本項(xiàng)目陀螺定向采用日產(chǎn)索佳SET3130R3(NO37759)+GP1(NO96736)陀螺定位儀，通過中天法以3-2-3的作業(yè)順序施測，且每條定向邊獨(dú)立觀測兩次。

由于陀螺儀的精密性，震動和外界環(huán)境變化等都可能對觀測精度造成影響，因此陀螺儀在搬運(yùn)和作業(yè)過程中都要避免磕碰，特別是作業(yè)過程中，一旦加以外力，很有可能對懸掛帶等造成損壞。同時為了盡可能避免外界環(huán)境變化的影響，一個完整的3-2-3觀測必須在72 h內(nèi)完成，盡量避免外界及人為因素造成陀螺精度的降低。

3 導(dǎo)線平差各項(xiàng)參數(shù)的選擇

1)地面GPS控制點(diǎn)相對的點(diǎn)位中誤差，M近=±0.03 m。2)井上、下光電測距導(dǎo)線的測角誤差mβ上=mβ下=mβ=±5″。3)立井井中測量誤差M立=±0.1 m。4)井上下光電測距測邊中誤差m1上=m1下=m1=±0.005 m。5)陀螺定向誤差取一次定向中誤差mαT=±10″(所用儀器為：根據(jù)本工程實(shí)際測量數(shù)據(jù)計(jì)算所得)。6)ρ值取206 265，根據(jù)量角計(jì)算求得∑cos2α=31.222。

4 加陀螺邊時貫通點(diǎn)K在水平重要方向X′軸上的誤差預(yù)計(jì)

1)井上下導(dǎo)線測角誤差引起K點(diǎn)在X′軸上的誤差(見表1)。

(1)

表1 井上下導(dǎo)線測角誤差引起K點(diǎn)在X′方向上的數(shù)據(jù)表

將已知數(shù)據(jù)代入式(1)解得MXα=±0.096 m。

2)井上下導(dǎo)線量邊誤差引起K點(diǎn)在X′軸上的誤差：

(2)

將已知數(shù)據(jù)代入式(2)解得MX1=±0.028 m。

3)陀螺定向誤差引起K點(diǎn)在X′軸上的誤差(見表2)。

(3)

表2 陀螺定向誤差引起的K點(diǎn)在X′方向上的數(shù)據(jù)表

將已知數(shù)據(jù)代入式(3)解得MXT=±0.174 m。

4)各種誤差綜合影響，預(yù)計(jì)K點(diǎn)貫通中誤差MXK為：

(4)

將各項(xiàng)數(shù)據(jù)代入式(4)解得MXK=±0.215 m。

取兩倍中誤差為極限誤差，則MXK預(yù)=±2MXK=±0.430 m，小于設(shè)計(jì)容許誤差。

5 不加陀螺邊時貫通點(diǎn)K在水平重要方向X′軸上的誤差預(yù)計(jì)

1)由前面得知井上、下光電測距導(dǎo)線的測角誤差mβ上=mβ下=mβ=±5″；則：井上下導(dǎo)線測角誤差引起K點(diǎn)在X′軸上的誤差MXα合并改化后其公式如下：

(5)

將已知數(shù)據(jù)代入式(5)解得MXα=±0.664 m，則獨(dú)立測量兩次MXα=±0.470 m。

2)井上下導(dǎo)線量邊誤差引起K點(diǎn)在X′軸上的誤差由前面得知兩次獨(dú)立測量后MX1=±0.02 m。

3)各種誤差綜合影響，預(yù)計(jì)中誤差MXK為：

(6)

將已知數(shù)據(jù)代入式(6)解得MXK=±0.482 m。

取兩倍中誤差為極限誤差，則MXK預(yù)=±2MXK=±0.964 m，大于設(shè)計(jì)容許誤差。

6 結(jié)語

通過以上分析我們可以得知，井下的觀測條件有限，導(dǎo)線聯(lián)測受外界因素干擾較地面更為嚴(yán)重，從而加大了誤差存在的可能性，導(dǎo)致遠(yuǎn)離起算邊的控制導(dǎo)線精度進(jìn)一步降低。而通過分析比較在相同的觀測方法和條件下合理加測陀螺定向邊能夠大大提高貫通精度，因此大型貫通測量中加測陀螺定向邊顯得尤為重要。

[1] 桑光燦.煤礦測量手冊[M].北京：煤炭工業(yè)出版社,1990.

Significance analysis of gyro-orientation in large-scale pass-through measurement

JI Chun-ping

(YichengShangheCoalIndustryCo.,Ltd,YangquanCoalIndustryGroup,Linfen043500,China)

Combining with the pass-through practice of Yangmei group No.2 470 horizontal 15 coal-mining rail transit and mine No.2 Longmen well as an example, through selecting leading line error parameters, analyzes the impact of geo-orientation with measurement and without measurement upon pass-through accuracy, and points out that: rationally measuring gyro-orientation can greatly improve pass-through accuracy under same detection methods and conditions.

gyro-orientation, error estimate and precision, mean square error, gravity center

2014-07-18

吉春平(1983- )，男，助理工程師

1009-6825(2014)27-0213-02

TU198.6

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