陀螺仪全站仪定向记录

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。

陀螺经纬仪和全站仪在思山岭铁矿联合定向的应用摘要：随着科技的发展测量仪器的精度越来越高，陀螺经纬仪和全站仪在矿山联系测量中联合应用越来广，在矿山前期平巷中段开拓联系测量之中尤为重要，为矿山早日建设投产提供便利关键词：陀螺仪定向原理投点定向误差精度1工程概况龙新矿业公司思山岭铁矿SJ3（1#回风井）井筒净径7.5m，地面井口标高+265 m，井筒全深1272.7m。

目前该井拟施工-900 m、-960 m两中段。

利用现有井筒内三层吊盘合理安排联系测量顺序和测量方法。

2陀螺经纬仪的定向原理用吊丝悬吊且重心下移的陀螺灵敏部敏感地球自转角速度的水平分量，在重力作用下，产生一个向北进动的力矩，使陀螺灵敏部主轴（即H向量）围绕子午面往复摆动，通过光电传感器将陀螺灵敏部往复摆动的光信号，转换为电信号传送给控制器。

控制系统自动跟踪陀螺灵敏部的方向摆动，并对灵敏进行加矩控制，通过复合式寻北解算出被测目标的北向方位角，控制器显示的角度N为陀螺罗盘零位相对于真北方向的夹角。

陀螺定向前测量准备工作，在地表已知边上用三测回独立测量陀螺方位置角，求得仪器常数。

3 -900m中段和-960m中段联系测量受井筒条件的限制，-900m中段和-960m中段联系测量分开分时独立进行。

先进行-900m中段联系测量，等条件具备后再进行-960m中段联系测量。

3.1 -900m中段联系测量-900m中段定向点由φ2.0mm铜焊条加工成的“U”测钉用水泥埋设，共埋设4个定向点。

-900m中段联系测量分平面定向测量和导入高程测量，分开进行，即先进行平面定向测量，平面定向测量结束后，从安全门主提升孔下放长钢尺再进行导入高程测量。

3. 1.1平面定向测量平面定向测量，拟采用单根钢丝投点联合陀螺经纬仪定向的方法进行，见图1。

（1）投点采用φ2.0mm细钢丝单重投点法。

单重投点安装系统见图1。

缠绕钢丝的2t风动绞车固定在地面井口适当位置，钢丝从地面井口下放过程中，其下端配以适当重量的小重陀，钢丝下放至-900m 时，在已塔设好的测量平台上（三层吊盘的上层盘提升喇叭孔处）放上盛满稳定液（水）的大桶，钢丝下端通过一定的方式挂上砝码式的重陀（不小于100kg），并将重陀浸入盛满稳定液的大桶，用信号圈法和主提升大桶检查钢丝以确保钢丝自由悬挂，并在钢丝适当位置通过一定方式在地面井口和-900m或-960m各固定一张反射片。

世界有色金属 2016年 12月上52陀螺仪在竖井定向测量的应用张石聪（云南驰宏锌锗股份有限公司，云南　曲靖　６５５０００）摘 要：近年来，随着公司找探矿及采矿向纵深方向延伸，竖井工程已成为公司主要的运输巷道，竖井定向的精度已成为公司测量的重点和难点工程。

在实际的工程建设过程中，联系三角形定向已很难满足超深井测量定向的精度要求，因此，只有行求更为行至有效的竖井定向方法。

目前一般采用的竖井测量方法有联系三角形法、光学投点以及陀螺定向等这几种方法。

相较这几种定向方法，为了更好地确保测量时效性，满足深井测量精度的准确性，采用陀螺仪定向是目前国内及公司竖井定向的最为行之有效方法。

本文主要分析探讨陀螺仪在竖井定向测量的应用是否满足定向要求。

关键词：竖井；陀螺仪；井下定向测量中图分类号：Ｖ２４１．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１６）２３－００５２－２Application of gyroscope in vertical shaft measurementZHANG Shi-cong（Ｙｕｎｎａｎ　Ｃｈｉｈｏｎｇ　Ｚｎ＆Ｇｅ　Ｌｉｍｉｔｅｄ　ｃｏｍｐａｎｙ，Ｑｕｊｉｎｇ　６５５０００，Ｃｈｉｎａ）Abstract:　Ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ，　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｎｙ　ｌｏｏｋｉｎｇ　ｆｏｒ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｍｉｎｉｎｇ　ｔｏ　ｅｘｔｅｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｐｔｈ，　ｔｈｅ　ｓｈａｆｔ　ｈａｓ　ｂｅｃｏｍｅ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｎｙ＇ｓ　ｍａｉｎ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ｒｏａｄｗａｙ，　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｖｅｒｔｉｃａｌ　ｓｈａｆｔ　ｈａｓ　ｂｅｃｏｍｅ　ｔｈｅ　ｆｏｃｕｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｎｙ＇ｓ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ　ｐｒｏｊｅｃｔｓ．　Ｉｎ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｔｒｉａｎｇｌｅ　ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ　ｔｏ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｕｌｔｒａ　ｄｅｅｐ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｒｅｓｕｌｔ，　ｏｎｌｙ　ｆｏｒ　ｍｏｒｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｔｏ　ｓｈａｆｔ　ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ．　Ａｔ　ｐｒｅｓｅｎｔ，　ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｓｅｖｅｒａｌ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｔｏ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｖｅｒｔｉｃａｌ　ｓｈａｆｔ，　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｔｒｉａｎｇｌｅ　ｍｅｔｈｏｄ，　ｏｐｔｉｃａｌ　ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｇｙｒｏ　ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ．　Ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅｓｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ，　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｂｅｔｔｅｒ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｔｉｍｅｌｉｎｅｓｓ　ｏｆ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，　ｔｏ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｅｐ　ｗｅｌｌ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，　ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｇｙｒｏ　ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ａｎｄ　ｃｏｒｐｏｒａｔｅ　ｖｅｒｔｉｃａｌ　ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ．　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｍａｉｎｌｙ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｇｙｒｏ　ｉｎ　ｖｅｒｔｉｃａｌ　ｓｈａｆｔ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｔｏ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ．Keywords: ｓｈａｆｔ；　ｇｙｒｏｓｃｏｐｅ；　ｄｏｗｎｈｏｌｅ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ为了进一步提高竖井定向的精度，建设单位在实际的操作过程中加强了对于竖井措施的运用，在这一过程中，为了确保竖井定向效果达到工程规范要求，相关人员加强了对于陀螺仪设备的使用。

陀螺全站仪使用培训手册烟台威远图测绘技术有限公司李伟平陀螺全站仪的操作流程陀螺连接示意图陀螺全站的具体步骤1．将全站仪三角架架设在已知控制点上，要求三角架大致水平（便于仪器水平），三角架的高度在胸口一下（将陀螺安装在全站仪上后，读数窗口正好在肉眼的高度范围之内，便于观测，不至于太累）。

2．将电池用三针线跟逆变器连接，将逆变器用五针线跟陀螺连接，（在连接的过程中，注意连接头要对准缺口，垂直插拔，不要旋转，否则容易毁坏针头）连接好后会听到“咔”的一声。

取下陀螺锁紧口（固定陀螺的黑色罩）之后将陀螺全站仪严格对中整平，要求水准气泡不要超过0.5格。

3．将指南针（指南针所指的磁北方向与陀螺北方向的差值约为5度左右）安装在陀螺仪的上方，调整指南的位置使其大致指向北方（即指南针大致在两竖线的中间或者摆动的幅度左右一样），注意安装好指南针后要将锁定指南针的旋钮打开，否则指南针不工作，收仪器后再将锁定指南针的旋钮关闭，否则在搬运过程中指南针来回震荡容易毁坏。

4．测前零位检查：此时全站仪不开机，陀螺不通电。

眼睛看着陀螺的读数窗口，沿F方向（逆时针方向）以合适的速度下放陀螺，（下放的速度不能太快也不能太慢，太快的话陀螺的摆幅太大，超过最大读数10格的范围，太慢摆幅太小，没有起到零位检查的效果。

）待下放过程中出现▲HC标志与▼标志对齐时，此时陀螺下放了一半，这时要停顿几秒钟，然后继续以合适的速度下放，直至完全下放到底。

下放结束后通过陀螺的读数窗口观察陀螺的最大摆幅是多少（要求摆幅在5-9之间是最好的，否则将陀螺托起，按照上述的方法再重新下放）观察读数窗口记下陀螺摆到最左侧L和最右侧R的读数，精确到小数点后一位即可。

如L=5.4,R=5.0;L=5.4,R=4.9(要求观测两次，且L-R的数值应小于1格值)。

零位检查完成后，一定记得将陀螺托起。

5．确定大致的陀螺北：零位检查完成后，将陀螺托起，然后陀螺仪开机，即将逆变器的开关拨到ON的位置上。

陀螺仪测量操作流程
陀螺仪测量操作流程大致如下：
1. 开启设备：首先启动陀螺仪装置，确保其正常运行并校准零点。

2. 定向设置：确定测量轴向，使陀螺仪的敏感轴对准欲测方向。

3. 数据采集：陀螺仪开始工作时，会连续输出绕各轴转动的速度信息（角速率）。

4. 实时记录：将获取到的角速率数据实时记录，通过内置算法或外部计算设备处理，可转换为角度变化量。

5. 结果分析：整合连续测量得到的数据，可以得出被测物体的绝对姿态、转速或轨迹等信息。

6. 关闭设备：测量结束后，按照规程正确关闭陀螺仪设备，并妥善保存数据。

陀螺全站仪在矿井定向测量中的应用摘要：本文介绍陀螺全站仪在矿井定向测量中的应用，简述陀螺全站仪定向过程及计算方法，结合工程实例分析陀螺定向的实际精度，为今后的测量工作提供一些经验和建议。

关键词：陀螺全站仪；矿井定向；应用一、前言鞍钢某大型露天矿山开采到－175米水平后改为井下开采。

露天转井下开采工程共有9条竖井，三条斜坡道，9个水平。

井筒最深820米，最浅420米。

除两条主井外各条竖井及东、西斜坡道在－123米水平、－213米水平、－303米水平、－321米水平相向贯通；主斜坡道从地表＋120水平向下与－123米水平及东、西斜坡道贯通；两条主井与副井在－567米水平、－633米水平、－695米水平单向贯通。

相向贯通巷道最长距离为3600米，最短距离为600米。

贯通面达60余个，超过2000米的贯通面有4条，超过1000米的贯通面有6条。

该工程前期已完成九条竖井的掘凿与混凝土衬砌工作，后续工程由三个工程队承担巷道施工任务。

我单位承担全部工程的控制测量任务。

为满足竖井定向的精度，我单位购买了一台索佳GP2X全站式陀螺仪。

该仪器由日本索佳公司生产，它结合GP2悬挂式陀螺仪、SET2X全站仪和全站仪内置的处理软件，陀螺仪工作时其摆会绕地球子午线摆动，通过GP2目镜对摆动的观察，并利用全站仪以水平角方式测定出摆幅或测定摆动的时间周期，然后依此计算出摆动中心的陀螺方位角。

相对于传统的陀螺仪，索佳全站式陀螺仪GP2X是由GP2陀螺仪和SET2X全站仪组合而成的用于测定真北方向的测量系统，并在全站仪中内置了逆转点法和中天法两种测量程序，结合GP2陀螺仪、SET2X全站仪和专用处理软件，SET2X全站仪可在观测完成后计算出真北方向，且计算出的真北方向可以很方便地设置到SET2X全站仪水平度盘上。

陀螺全站仪定向精度为±20″；测角精度为±2″。

竖井联系测量采用陀螺全站仪进行定向测量，采用钢丝投点法进行坐标传递测量。

SinoGyro陀螺测斜仪定向操作规程一、检查仪器密封圈是否都已上好并完好无缺，仪器连接丝扣处用丝扣油涂抹，连接好仪器并打紧。

二、在井上将井下仪放置在井斜20—30度之间。

三、转动井下仪，使定向引鞋的定键槽垂直向上并保持稳定。

四、开机，待仪器运转稳定后开始测量；连续测量三次以上，取最后三次稳定重力高边数值的平均值（重复性误差≤+10）作为“高边初始角”的值输入计算机。

五、重测，确认此时重力高边实测数值为零（误差≤+10）；仪器断电。

六、为了确保仪器井下顺利入键，定向接头下井之前必须与仪器引鞋进行地面入键测试，一切顺利后，定向接头方可下井。

七、仪器下井时，在定向键槽涂上铅油。

下放时下放速度≤2000米/小时；上提时≤1800米/小时。

当井下仪下放距离定向接头50米时，控制下放速度在1200-1500米/小时之间；仪器入键后，待地滑轮落地时，方可停绞车。

八、绞车停稳2分钟后，开机测量，连续测量2次，检查仪器稳定性和重复性并记录测量数据；一切正常后仪器断电，待陀螺停稳后上提30米以上，开始第二次坐键并测量；连续坐键三次，三次高边测量值误差≤+50时即可确认仪器入键。

九、仪器入键后不动，地面转动钻杆或油管至所需位置，然后上提下放钻杆或油管各三次，每次活动范围3—5米，待活动完成后开机测量定向键的位置，如果达不到要求，继续转动和活动井下工具，至定向键位置达到工艺要求为止，至此陀螺定向结束。

十、陀螺测斜仪高边转换角默认值为3度，测量过程中如果想同时观察陀螺高边和重力高边时，可在同一位置改变高边转换角的数值来实现。

十一、定向测量结束后，数据存盘，起出井下仪，进行现场资料交接。

SinoGyro陀螺测斜仪开窗侧钻定向表甲方：乙方：MDRO-021型陀螺测斜仪一、引言：MDRO-021型陀螺测斜仪是我公司新研制的第二代陀螺测斜仪。

MDRO-021型陀螺测量仪在技术上作了较大改正，使其模型更加完善，测量精度更高，测量速度更快，使其更加灵活方便。