陀螺定向和GPS技术在新淮立井贯通测量中的应用
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３ ． ２ 联 测方 案
Ｇ Ｐ Ｓ测量获得是 Ｗ Ｇ ｓ ～８ ４坐标系下的空 间直角坐标 ，需将其转 换成 Ｂ Ｊ 一５ ４ 坐标系 的高斯平面直角坐标 ， 此次联测 由于周边控制点 的限制只能用测 区外的两个点来做联测点 。 其精度 满足 （ Ｇ Ｂ ／ Ｔ １ ８ ３ １ ４ ２ ０ ０ １ 、６ 、３ 、２ 、８ ）的要求 。四台机 同时观测能构成强度较好 的 构 网和 良好 的控制 。 ３ ． ３ 定位模式及构 网方案 的选择 为保证 Ｇ Ｐ Ｓ控制 网的精度和可靠性 ，Ｇ Ｐ Ｓ观测采用静态 定位模 式 ，其 同步 图形采用边连 接方 式构网，这样 的构网方式具有 良好 的 几何强度和可靠性指标及效益指标 。 ３ ． ４观测 的技术要求 采用静态 同步 环观测 ，其技术要求如下：卫星高度角 ≥ｌ ５ 。； 有效观测卫星数 ≥４ ；观测时间段长 ＞ ／４ ５分 ；数据采样间隔 ５秒 ； 设站次数 ≥乳 天线高测量 ，每时 间段在测 前和测后各量 一次仪器高，测至天 线边 ，每次测量 ３次，３次互差不得超过 ３ ｍ 。取其平均值作为天线 高，输入 Ｇ Ｐ Ｓ机 。为保证成果的可靠性，在 开机后 查看当天星历预 报在 最少 可见 ６ 颗 卫星时可以接 收。仪器操作按 ｛ Ｇ Ｐ Ｓ 规范》执行。 统一 调度开 关机时间，各测站记录仪器编号 ，开机和 关机 时间天线 高测量值如有 断电要及 时通 知其他测 站已重新开机计 算时间段。 ４ 数据处理 （ １ ） Ｇ Ｐ Ｓ网的数据处理包括 ： 基 线向量 的解算 及 Ｇ Ｐ Ｓ 网平差计 算 使用专业软件来完成 （ ２ ）外业成 果检验 外业观测成果的质量检核 ：同步边观测数据 的检核 ，重 复观测
Ｇ Ｐ Ｓ测量技 术、陀螺 定向技术 ，快速 建立 井上下控制 网，同时使 用 陀螺定 向技术代替 几何定 向技术进行码 头门的施工方 向标定 。
【 关键词 】 测量 ；陀螺定 向；Ｇ Ｐ Ｓ 技术 。
１工程概况
２ ０ ０ ５年新庄孜矿在新淮工广施 工两 个立井至一 ６ ３ ０ ｍ ，井 口十字 线是建立在 回填矸石上 ， 十分不稳定，随时需要校核 。 为了使井上、 下具备统一坐标系统 ，必须及 时进行联 测。通常我们采用经纬仪或 全站仪进行联测 ，但受地面建筑物及地 形、地貌 影响，布点困难、 导线长，测量工作量大而且精度也不 能保证 ，为了解 决以上问题， 同时考虑 到该工程是独立工程 ，我们 选用 Ｇ Ｐ Ｓ分别在新淮工广与毕 家岗三号井 口布设 Ｇ Ｐ Ｓ近井点。其优点是在地面不受建筑物影响， 劳动强度 小，而且精度 远高于导线精 度。 ２ 新淮工广 、毕井 工广 ＧＰ Ｓ网布设的技术方案和测量精度 Ｇ Ｐ Ｓ近井网布设技术方案 ：根据新井 建设需要 和现场情况并充 分考虑 联测点的位置及便于点 的长期保存 ，在 毕井灯 房上 和办公楼 布设二个 近井点 Ｊ ２ １ １ 、Ｊ ｎ１ 。在原新矿八号井采掘楼上布设二个控 制点 ８ － ３ ３ 、８ － １ １ 。在新井工广布设一个近井点 ３ ３ ３共五个点，与联
煤矿技术
陀螺定向和 Ｇ Ｐ Ｓ 技术在新淮立井贯通测量中的应用
张 文许
（ 淮南矿业集团新庄孜煤矿 ，安徽 淮 南 ２ ３ ２ ０ ７ ２）
【 摘 要】 新淮工广施工一对 立井至一 ６ ３ ０ ｍ。我们使 用先进 的
边的检核 ，同步环闭合差的检核。本 Ｇ Ｐ Ｓ网由于规模 小只进行 同步 环闭合差的检核 。 ． ５ＧＰ Ｓ测量精 度 地面控制在技术设计中用老应 山、９ ｎ 两点后镜 Ｇ Ｐ Ｓ联测发现 精度不理想后又增加了李咀孜矿煤仓 做为检 查点，提高 了精度 。 （ １ ）最终平差后 ，最弱边相对误差 １ ／ ３ 万，基线边相对误差 １ ／ １ ０ ０ 万 。平差后点位精度最大 ３ ． ５ ｍ ｍ 。满足 Ｅ级 Ｇ Ｐ Ｓ点要求 。 （ ２ ）Ｇ Ｐ Ｓ点与红外导线边长测量统计表 在测井坐标和联测导线时为了检查 Ｇ Ｐ Ｓ点间距使用红外测距仪 测了两对 ｃ － Ｐ ｓ控制点的间距。对比结果见附表 １
１ ０ 的要 求 。 ６ ． ２ 码 头 门 标 定
３ ． １ Ｇ Ｐ Ｓ接收机的选择 本次接受机是天王星 ９ ８ ０ ０ 双频接受机 ， 做静态测量两台， 平面 精度 ５ ｍ ｍ ＋ ｌ ｐ ｐ ｍ ，静态 ９ ６ ０ ０ 北极星两 台，平面精度 ５ ａ ｒ ｍ ＋ Ｉ ｐ ｐ ｍ 。以上 四台接受机于 ２ ０ ０ ２ 年在南京技术监定局 Ｇ Ｐ Ｓ 检定场进行鉴定 ， 仪器 各项指标均能满足作业要求 。
—
当立 井施 工到设计码头 门处时，通常采用一井定向拨码头 门， 但按正常测量定 向， 时 间最少 需要 １ ０ 个小时，不但工序复杂，占用 井 身时 间长 ，安全威 胁也大，严重影响正常进尺 ，耗费大量人 力、 物力和 时间，且精度低 。很难 保证 贯通精度。我们采用陀螺经 纬仪 定 向法 ，标 定码 头门中线，此 方法 的优点是不受时间限制、观 测简 单效率高 、能保证较高 的定 向精度 。 （ １ ） 井底置两 台全站仪 ， 两 台全站仪与井中的夹角尽量接近 ９ ０ 做摆动观测 ，确定井 中。 （ ２ ）井 中确定 后，将陀螺全站 仪置于井 中。本次使用的索佳陀 螺全站仪为 ｌ ５ ”仪器 ，两测 回测定井中至井壁任一固定点 Ａ的坐标 方位角， 以井中至 Ａ点的方位角为 已知方位，根据设计井中至 码头 门开切点的方位 ，标定码头门开切方 向。 （ ３ ）采 用 ２ — ２ — ２的实测方式，下井前两测 回测仪器 常数 ，井下 两测 回测井 中至 Ａ点的坐标方位角 ，上井后两测回检查仪器常数是 否变化 ，以提高井下测定方位 的可靠性。 ６ ． ３ 井下马头门高程的确定 井下 马头 门高程 的确定，常规的方法 是钢尺导入法 ，但钢尺 导 入法相 比全站仪导入法耗费大量的人力、物力 、且 占用井筒时间长 。 充分考虑新淮工广副井 、风井 淋水 小的特 点，全 站仪 导入 法又 能提 高精度，所 以井下马头 门高程 的确定用了全站仪导入法 。 利用全站仪 的测距功能 ，将全站仪 的天 顶距调至 ０ ，直接测 出 井底全 站仪至井上 口 ３ ６ ０ 。棱镜 的距离 ， 井上 口 ３ ６ ０ 。棱镜 的高程地 面用三 角高程 的方法测 得。 求出井底 待定点 Ａ点的高程为 ：Ｈ Ａ ＝ ｝ 玎 ３ ＿ Ｈ １ ＋ Ｈ ２ ＿ ｘ ７ 地面水准测量 水准测量 按设计 要求从 新庄孜单 ｗ点经 八号井测至新淮工广十 字线点后附合到毕家 岗绞点上 。按三等水准要求联测往返 闭合差 。 单ｗ 一毕绞 点 Ⅲ ｝ ｌ 一１ ５ ． ６衄 ，允许闭合差 ２ ７ ｍ 满足规程要求 。 ８ 井下导线测量及陀螺定 向 井 下导线 按设计要求从地 面 Ｇ Ｐ Ｓ ，Ｊ １ １ １后视 Ｊ ２ １ １点联测 ７ 导 线至 ｚ ９ 号 。导线总 长度 ２ ． ９ 公里 。 （ 下转第 ２ ６ ６页 ）
测 点老应 山、９ １ １ 、李咀孜 煤仓三 点一起 构成矿 井 Ｇ Ｐ Ｓ 测量控 制网。 并 保证每 个点至 少能与两个 以上的点通视 ，以便在 日常使用 时有检 核条件 。按 照 《 煤矿测量规程》对矿井地面近井点 的精度要求 点位 中误差不超过 ７ ｃ ｍ 。后视边方位角 中误差不超过＋ １ ０ 。
３ 观 测 方 法 பைடு நூலகம்
以上精度满足规范要求 。 ６新淮副井 、风井 井口十字线与码头门标定 ６ ． １井 口十字线标定 以八号井楼 ８ － １ 、８ － ３ 、新淮工广 ３ ３ ３ 点作为检查条件 ，当检查 角符合煤 矿测量 工程要 求后 在 ３ ３ ３点摆设仪器 ， 利用 ３ ３ ３点与副井 、 风井坐标 进行反 算， 标定 出副井、 风井 十字 中心并建立井 口十字线 。 十字线 标定严格按煤矿测量规程规定进行 。标定后的十字线垂直度 副井最 大误差 ３ ． ４ 、回风井最大误差 ４ ”，均小于测量规范小于
Ｇ Ｐ Ｓ测量获得是 Ｗ Ｇ ｓ ～８ ４坐标系下的空 间直角坐标 ，需将其转 换成 Ｂ Ｊ 一５ ４ 坐标系 的高斯平面直角坐标 ， 此次联测 由于周边控制点 的限制只能用测 区外的两个点来做联测点 。 其精度 满足 （ Ｇ Ｂ ／ Ｔ １ ８ ３ １ ４ ２ ０ ０ １ 、６ 、３ 、２ 、８ ）的要求 。四台机 同时观测能构成强度较好 的 构 网和 良好 的控制 。 ３ ． ３ 定位模式及构 网方案 的选择 为保证 Ｇ Ｐ Ｓ控制 网的精度和可靠性 ，Ｇ Ｐ Ｓ观测采用静态 定位模 式 ，其 同步 图形采用边连 接方 式构网，这样 的构网方式具有 良好 的 几何强度和可靠性指标及效益指标 。 ３ ． ４观测 的技术要求 采用静态 同步 环观测 ，其技术要求如下：卫星高度角 ≥ｌ ５ 。； 有效观测卫星数 ≥４ ；观测时间段长 ＞ ／４ ５分 ；数据采样间隔 ５秒 ； 设站次数 ≥乳 天线高测量 ，每时 间段在测 前和测后各量 一次仪器高，测至天 线边 ，每次测量 ３次，３次互差不得超过 ３ ｍ 。取其平均值作为天线 高，输入 Ｇ Ｐ Ｓ机 。为保证成果的可靠性，在 开机后 查看当天星历预 报在 最少 可见 ６ 颗 卫星时可以接 收。仪器操作按 ｛ Ｇ Ｐ Ｓ 规范》执行。 统一 调度开 关机时间，各测站记录仪器编号 ，开机和 关机 时间天线 高测量值如有 断电要及 时通 知其他测 站已重新开机计 算时间段。 ４ 数据处理 （ １ ） Ｇ Ｐ Ｓ网的数据处理包括 ： 基 线向量 的解算 及 Ｇ Ｐ Ｓ 网平差计 算 使用专业软件来完成 （ ２ ）外业成 果检验 外业观测成果的质量检核 ：同步边观测数据 的检核 ，重 复观测
Ｇ Ｐ Ｓ测量技 术、陀螺 定向技术 ，快速 建立 井上下控制 网，同时使 用 陀螺定 向技术代替 几何定 向技术进行码 头门的施工方 向标定 。
【 关键词 】 测量 ；陀螺定 向；Ｇ Ｐ Ｓ 技术 。
１工程概况
２ ０ ０ ５年新庄孜矿在新淮工广施 工两 个立井至一 ６ ３ ０ ｍ ，井 口十字 线是建立在 回填矸石上 ， 十分不稳定，随时需要校核 。 为了使井上、 下具备统一坐标系统 ，必须及 时进行联 测。通常我们采用经纬仪或 全站仪进行联测 ，但受地面建筑物及地 形、地貌 影响，布点困难、 导线长，测量工作量大而且精度也不 能保证 ，为了解 决以上问题， 同时考虑 到该工程是独立工程 ，我们 选用 Ｇ Ｐ Ｓ分别在新淮工广与毕 家岗三号井 口布设 Ｇ Ｐ Ｓ近井点。其优点是在地面不受建筑物影响， 劳动强度 小，而且精度 远高于导线精 度。 ２ 新淮工广 、毕井 工广 ＧＰ Ｓ网布设的技术方案和测量精度 Ｇ Ｐ Ｓ近井网布设技术方案 ：根据新井 建设需要 和现场情况并充 分考虑 联测点的位置及便于点 的长期保存 ，在 毕井灯 房上 和办公楼 布设二个 近井点 Ｊ ２ １ １ 、Ｊ ｎ１ 。在原新矿八号井采掘楼上布设二个控 制点 ８ － ３ ３ 、８ － １ １ 。在新井工广布设一个近井点 ３ ３ ３共五个点，与联
煤矿技术
陀螺定向和 Ｇ Ｐ Ｓ 技术在新淮立井贯通测量中的应用
张 文许
（ 淮南矿业集团新庄孜煤矿 ，安徽 淮 南 ２ ３ ２ ０ ７ ２）
【 摘 要】 新淮工广施工一对 立井至一 ６ ３ ０ ｍ。我们使 用先进 的
边的检核 ，同步环闭合差的检核。本 Ｇ Ｐ Ｓ网由于规模 小只进行 同步 环闭合差的检核 。 ． ５ＧＰ Ｓ测量精 度 地面控制在技术设计中用老应 山、９ ｎ 两点后镜 Ｇ Ｐ Ｓ联测发现 精度不理想后又增加了李咀孜矿煤仓 做为检 查点，提高 了精度 。 （ １ ）最终平差后 ，最弱边相对误差 １ ／ ３ 万，基线边相对误差 １ ／ １ ０ ０ 万 。平差后点位精度最大 ３ ． ５ ｍ ｍ 。满足 Ｅ级 Ｇ Ｐ Ｓ点要求 。 （ ２ ）Ｇ Ｐ Ｓ点与红外导线边长测量统计表 在测井坐标和联测导线时为了检查 Ｇ Ｐ Ｓ点间距使用红外测距仪 测了两对 ｃ － Ｐ ｓ控制点的间距。对比结果见附表 １
１ ０ 的要 求 。 ６ ． ２ 码 头 门 标 定
３ ． １ Ｇ Ｐ Ｓ接收机的选择 本次接受机是天王星 ９ ８ ０ ０ 双频接受机 ， 做静态测量两台， 平面 精度 ５ ｍ ｍ ＋ ｌ ｐ ｐ ｍ ，静态 ９ ６ ０ ０ 北极星两 台，平面精度 ５ ａ ｒ ｍ ＋ Ｉ ｐ ｐ ｍ 。以上 四台接受机于 ２ ０ ０ ２ 年在南京技术监定局 Ｇ Ｐ Ｓ 检定场进行鉴定 ， 仪器 各项指标均能满足作业要求 。
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当立 井施 工到设计码头 门处时，通常采用一井定向拨码头 门， 但按正常测量定 向， 时 间最少 需要 １ ０ 个小时，不但工序复杂，占用 井 身时 间长 ，安全威 胁也大，严重影响正常进尺 ，耗费大量人 力、 物力和 时间，且精度低 。很难 保证 贯通精度。我们采用陀螺经 纬仪 定 向法 ，标 定码 头门中线，此 方法 的优点是不受时间限制、观 测简 单效率高 、能保证较高 的定 向精度 。 （ １ ） 井底置两 台全站仪 ， 两 台全站仪与井中的夹角尽量接近 ９ ０ 做摆动观测 ，确定井 中。 （ ２ ）井 中确定 后，将陀螺全站 仪置于井 中。本次使用的索佳陀 螺全站仪为 ｌ ５ ”仪器 ，两测 回测定井中至井壁任一固定点 Ａ的坐标 方位角， 以井中至 Ａ点的方位角为 已知方位，根据设计井中至 码头 门开切点的方位 ，标定码头门开切方 向。 （ ３ ）采 用 ２ — ２ — ２的实测方式，下井前两测 回测仪器 常数 ，井下 两测 回测井 中至 Ａ点的坐标方位角 ，上井后两测回检查仪器常数是 否变化 ，以提高井下测定方位 的可靠性。 ６ ． ３ 井下马头门高程的确定 井下 马头 门高程 的确定，常规的方法 是钢尺导入法 ，但钢尺 导 入法相 比全站仪导入法耗费大量的人力、物力 、且 占用井筒时间长 。 充分考虑新淮工广副井 、风井 淋水 小的特 点，全 站仪 导入 法又 能提 高精度，所 以井下马头 门高程 的确定用了全站仪导入法 。 利用全站仪 的测距功能 ，将全站仪 的天 顶距调至 ０ ，直接测 出 井底全 站仪至井上 口 ３ ６ ０ 。棱镜 的距离 ， 井上 口 ３ ６ ０ 。棱镜 的高程地 面用三 角高程 的方法测 得。 求出井底 待定点 Ａ点的高程为 ：Ｈ Ａ ＝ ｝ 玎 ３ ＿ Ｈ １ ＋ Ｈ ２ ＿ ｘ ７ 地面水准测量 水准测量 按设计 要求从 新庄孜单 ｗ点经 八号井测至新淮工广十 字线点后附合到毕家 岗绞点上 。按三等水准要求联测往返 闭合差 。 单ｗ 一毕绞 点 Ⅲ ｝ ｌ 一１ ５ ． ６衄 ，允许闭合差 ２ ７ ｍ 满足规程要求 。 ８ 井下导线测量及陀螺定 向 井 下导线 按设计要求从地 面 Ｇ Ｐ Ｓ ，Ｊ １ １ １后视 Ｊ ２ １ １点联测 ７ 导 线至 ｚ ９ 号 。导线总 长度 ２ ． ９ 公里 。 （ 下转第 ２ ６ ６页 ）
测 点老应 山、９ １ １ 、李咀孜 煤仓三 点一起 构成矿 井 Ｇ Ｐ Ｓ 测量控 制网。 并 保证每 个点至 少能与两个 以上的点通视 ，以便在 日常使用 时有检 核条件 。按 照 《 煤矿测量规程》对矿井地面近井点 的精度要求 点位 中误差不超过 ７ ｃ ｍ 。后视边方位角 中误差不超过＋ １ ０ 。
３ 观 测 方 法 பைடு நூலகம்
以上精度满足规范要求 。 ６新淮副井 、风井 井口十字线与码头门标定 ６ ． １井 口十字线标定 以八号井楼 ８ － １ 、８ － ３ 、新淮工广 ３ ３ ３ 点作为检查条件 ，当检查 角符合煤 矿测量 工程要 求后 在 ３ ３ ３点摆设仪器 ， 利用 ３ ３ ３点与副井 、 风井坐标 进行反 算， 标定 出副井、 风井 十字 中心并建立井 口十字线 。 十字线 标定严格按煤矿测量规程规定进行 。标定后的十字线垂直度 副井最 大误差 ３ ． ４ 、回风井最大误差 ４ ”，均小于测量规范小于
