陀螺仪定向在昆钢大红山铁矿的应用

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 xxBApplication of Gyro Orientation Technology in the Survey of3239Working FaceWANG Meng1, ZHAO Xiwei2(Huaibei mining Limited by Share Ltd Xutuan coal mine, AnhuiHuaibei 23500)Abstract: in Huaibei Mining Co., Ltd. Xu Tuan coal 3237 workingface through, for example, introduces the gyro orientation in holing through of mine measurement applications, as well as improvingpiercing 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。

陀螺全站仪在地下矿山的应用摘要：随着时代的不断发展，陀螺全站仪在地下矿山中应用的愈发广泛，矿业作为高危行业,生产过程往往伴随安全事故的发生,造成巨大的人员和财产损失。

因此,智能矿山建设必须将矿山安全高效生产作为根本目标,特别是要坚持以人为本、聚焦人的安全,注重从业人员的安全生产培训教育,提升安全意识和技能。

关键词：陀螺全站仪；地下矿山；应用引言传统的测量方式是通过地面上下做联系测量，通过支导线的方式向隧道掘进方向进行传递，然而随着隧道长度的增加，点位的精度会逐渐减弱，影响隧道的精确贯通。

陀螺仪定向精度不受距离和时间的影响，弥补了传统导线测量的不足。

1导线测量1.1平面控制网布网及观测隧洞内平面控制点采用地面埋设标志的形式主辅对点布设,3#支洞控制点间距为400m~500m,主洞内控制点间距为500m~600m；4#支洞直线段控制点间距为400m~500m,曲线部分为200m~300m,主洞内控制点间距为400m~500m。

导线测量网形采用交叉双导线的形式,A、B为洞外GPS点,Z1、Z2、Z3…为隧洞内平面控制网的主点,F1、F2、F3…为辅点。

进洞联系测量采用直接导线法观测,将全站仪架设在正对洞口的GPS点A上,直接观测另一GPS点B和洞口的导线点Z1和F1；洞内导线测量时,在主辅点分别架设全站仪,依次观测后视两个主辅点和前视两个主辅点,采用全圆观测法进行观测。

观测仪器采用徕卡TS60全站仪,其测角精度为0.5'',测距精度为0.6mm+1ppm,棱镜为带有激光对点器的徕卡配套标准反光棱镜。

TS60全站仪安装了徕卡“多测回测角”软件进行自动观测及自动记录数据,避免照准误差和记录错误的发生。

观测时仪器内设置的温度、气压为标准温度气压,观测过程中对干、湿温度及气压进行现场测量记录。

1.2误差影响因素分析在测量活动中,测量误差是不可避免的,造成的测量误差主要包括测量人员引起的误差、测量仪器造成的误差、外部环境以及其他一些因素等造成的测量误差,随着先进测量仪器设备的出现,很多测量误差可以得到不同程度的减弱或避免。

陀螺经纬仪定向在矿山测量中的应用应红立（中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116）摘要：简要介绍了陀螺经纬仪的定向原理，并进行了陀螺经纬仪定向精度分析；同时介绍了矿山测量的相关概念和主要任务及其作用；最后阐述了陀螺经纬仪的定向测量及其在矿山测量中的具体应用。

关键词：陀螺定向陀螺经纬仪误差分析矿山测量Abstract：This paper briefly describes the directional gyroscope principle，and carried out Gyroscope Orientation Accuracy Analysis；also introduced concepts related to mine surveying and main tasks and role；finally elaborated directional gyroscope measurement and its application in the measurement of the specific mine application.Keyword：Gyroscopic Orientation Gyrotheodolite error analysis Mine Surveying0前言陀螺经纬仪是将陀螺仪和经纬仪结合在一起用作定向的仪器，目前在矿山、建筑、测绘、铁道、森林、军事等部门得到了广泛的应用[1]。

经纬在使用时陀螺仪不受时间和环境的限制，同时观测简单方便、效率高，而且能保证较高的定向精度，所以是一种先进的定向仪器。

单就矿山测量而言，它可以完全取代国内矿山测量沿用了数百年之久的几何定向法，克服了几何定向法要占用井筒而造成的耗费大量人力、物力和时间的缺点[2]，是一种省力省工省时先进定向仪器的，因此在矿山测量中应用广泛。

1陀螺经纬仪概述陀螺经纬仪利用高速旋转的陀螺马达本身的动力学特性(定轴性、进动性)和地球自转的影响，来达到寻北的目的，它可以在地球南北经纬度75°范围内，不受地形、气候及外界磁场的影响，无论白天或夜间，都能快速地测出站点的真北来。

陀螺仪原理及其在矿山测量方面的应用概述摘要：本文主要介绍了当前矿井定向所应用的方法，陀螺全站仪在定向时的优点，概述了陀螺全站仪的定向原理，及其在矿井定向时的应用发法及其注意事项。

Abstract: This paper mainly introduces the current mine orientation method, gyro in orienteering merit, outlines the gyro directional principle, and its application in mine orientation method and matters needing attention.关键词：发表论文陀螺仪全站仪矿井定向Key words : published papers gyro total station in mine orientation引言在矿井建设及运营过程中，为了确定井下采矿巷道与地面建筑物、道路、河流及与相邻矿井之间的位置关系，需要井下和地面测量控制网采用同一坐标系统，即需要对矿井定向。

矿井定向方法可分为两类:几何定向，物理定向。

几何定向有一井定向，两井定向及通过平硐或斜井的定向；物理定有磁罗盘定向，投向仪定向及陀螺经纬仪仪定向。

陀螺仪定向与其他方法比具有很多优点，相对安全，定向精度高，定向速度快，不影响矿井生产，简单方便，不耗费大量的人力物力等。

本文主要介绍了陀螺经纬仪的基本原理及其在矿山测量方面的发展应用。

1、陀螺仪的基本原理没有任何外力作用，并具有三个自由度的陀螺仪称为自由陀螺仪。

陀螺仪具有两个特性：定轴性、进动性。

如果把自由陀螺仪的重心从中心下移，即在自由陀螺仪轴上加以悬重Q，则陀螺仪灵敏部的重心由中心O下移到O1点，此时它具有两个完全的自由度和一个不完全的自由度。

因为它的灵敏部和钟摆相似，所以称为钟摆式陀螺仪。

2、陀螺全站仪的工作原理一般在矿井用的多的定向仪器有陀螺经纬仪和陀螺全站仪。

陀螺经纬仪定向在矿井贯通联系测量中的实践尹东红【期刊名称】《《世界有色金属》》【年(卷),期】2019(000)013【总页数】2页(P15-16)【关键词】陀螺经纬仪; 定向; 实践【作者】尹东红【作者单位】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【正文语种】中文【中图分类】TD175.5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。

为了给后期的施工奠定有利基础，营造良好的施工环境，需要实现多个竖井之间的相互贯通，因此需要在竖井内进行相关的联系测量工作[1]。

为了保障测量工作的准确性，这里采用了几何定向法，通过陀螺定向进行坐标方位角的确定，这种方法的准确度比较高，同时具体工作较为简便，所以在矿井联系测量中的应用较为广泛。

1 地面控制测量与仪器常数测定的概述地面控制网可以布设GPS相应等级网，近井点与地面控制点联测工作是地面控制测量工作中的重点，可以采用全站仪进行测量，推进测回观测工作，对相关指标进行严格控制。

仪器常数测定步骤为：①在地面已知边上测定仪器常数；②在井下定向边上测定陀螺方位角；③仪器上井后重新测定仪器常数；④求算子午线收敛角；⑤求算井下定向边的坐标方位角。

2 井上下联系测量的概述首先要推进的就是投点工作，由于投点工作中的不稳定因素比较多，所以很容易出现各种误差，为了最大程度降低投点工作的误差，保障相关工作的质量，第一要关闭风机，减少不稳定气流的负面影响；第二进行小信号圈的施放，结合具体的施工工作来看，对两台经纬仪进行利用，通过两者的摆动，能够实现钢丝的准确定位；两次对中四个测回，对限差进行合理控制[2]。

3 井下陀螺经纬仪定向和精度分析工作在矿井的施工过程中，陀螺仪定向一般用逆转点法或者中天法进行，逆转点法亦称跟踪法，陀螺定向的一种传统方法，定向时使陀螺仪的照准部连续地跟踪陀螺转子轴的摆动，记录其逆转点在水平度盘上的读数，取5个～7个读数，采用舒勒平均值法，可得真北方向在度盘上的读数，若再观测某一待定向方向的角值，即可得到该方向的方向值，用照准部微动螺旋进行逆转点跟踪观测，连续读取五个逆转点位置水平度盘读数ui，相邻三个可计算一个中点位置的读数Ni：最后的数据和信息往往需要进行多次测量，才能最后确定，最值和然值是主要的参数类型，其最终平均值为：测边的陀螺方位角A=H-(N-Δα)。