陀螺全站仪在一井定向中的应用

迟百朋

（新巴尔虎右旗荣达矿业有限责任公司，内蒙古 呼伦贝尔 023100）

1 采用陀螺仪定向原因

矿区井筒断面为2.2m×2.4m二采区井筒断面为2.2m×2.8m，普遍存在井筒断面小加之风水管线电缆线都挂设在井筒壁上，还有梯子间占了井筒很大的空间[1]。受井筒断面限制，采用几何定向时c边过短很少超过两米，延伸三角形图形条件相当差；以往竖井定向都是下一中段引用上一中段控制点多次几何定向误差累积较大；而且几何定向存在投点误差随导线的延伸累积。怡盛元矿区需要竖井定向中段基本都是新下掘的中段未贯通，所以两井定向不能实施。

陀螺全站仪克服了传统几何定向占用井筒时间长的缺点，同时也克服了投点误差随导线的延伸累加的影响。HGK15型陀螺全站仪是由中国人民解放军第一○○一工厂生产的15”陀螺全站仪，（上置一台徕卡TS02 Plus全站仪）采用积分法测量原理，具有定向精度高、定向时间快、自动化、操作简便快捷、全天候的精密定向仪器，可快速实现真北方位角的测量[2]。

2 精度要求

（1）全矿区井上近井点引测只用1103：X=3945xxxx.6630 Y=54xxxx.4820 Z=743.3810及甲东：X=3944xxxx.4500 Y=540xxxx.7000 Z=765.7600（因控制点属于公司机密故隐去四位）这两个控制点，避免了控制网精度不够的问题。

（2）井上近井点严格要求按5″导线规范要求施测，井上近井点高程严格要求5″导线近井点连测垂直角观测规范要求采取对向施测，井下控制点严格要求按7秒导线规范施测。详见表1、表2。

表1 5″导线近井点连测水平角观测技术要求

表2 近井点连测垂直角观测技术要求

3 陀螺定向方法

陀螺全站仪定向采用的积分法进行观测，定向顺序为：

（1）先在地面1103后视甲东标定仪器的比例常数c。连续观测3≥测回，（当测回互差≥45″时，舍弃差值较大的数据）取平均值做为本次的仪器常数c。

（2）在井下待测边上标定陀螺方位角，作为竖井定向的起算方位角。

（3）返回地面后在控制点1103处后视甲东点复测陀螺方位角。

以此来检核仪器的稳定性和测量数据的精确性，确保陀螺定向成果的可靠。井下标定方位角计算公式：井下待测点方位角=陀螺方位角a+常数c+子午线收敛角之差。子午线收敛角计算公式：子午线收敛角之差=206265/6371000×tan纬度×（控制点Y-待测点Y）。

4 坐标传递、高程导入方法

4.1 坐标传递

采用徕卡TS02 Plus全站仪测量，一根钢丝投点；钢丝将井上坐标传到井下，然后井下全站仪将坐标测算到控制点上。要求投点完成钢丝稳定后井上下同时观测2个测回水平角。徕卡TS02 Plus全站仪测角精度为2″测距精度为2mm+2ppm。

表3 传统几何定向与陀螺仪一井定向贯通点误差对比

4.2 高程导入

采用全站仪将井上控制点甲东的高程传递到井口上，再用钢尺直接测量井深，同时井下的全站仪将井底的高程测算到控制点上。

4.3 作业流程

（1）作业设备：坐标传递，徕卡TS02 Plus全站仪测角精度为2"，测距精度为2mm+2PPm。投点设备：重垂球、钢丝、八号线、对讲机、40mm木板、马竿、手摇稳车、小垂球、水桶、卷尺、信号圈。

（2）坐标传递、高程导入操作方法：①单钢丝投点：包括钢丝下放，下放信号圈检查钢丝是否有刮帮和稳定钢丝。②坐标传递：采用徕卡TS02 Plus全站仪测量，一根钢丝投点；钢丝将井上坐标传到井下，然后井下全站仪将坐标测算到控制点上。要求投点完成钢丝稳定后井上下同时观测2个测回水平角。③高程导入：采用全站仪将井上控制点甲东的高程传递到井口上，再用钢尺直接测量井深，同时井下的全站仪将井底的高程测算到控制点上。

（3）井上下连系测量：钢丝投点后，下放信号圈，确定钢丝无刮帮后，同时用全站仪进行井上下测量，在地面用近井点架设全站仪实测钢丝的坐标及井口标高，同时在井下架设全站仪，施测钢丝与井下控制点的角度及距离。井下测站到钢丝距离采用钢尺进行量距。

至此本次陀螺全站仪一井定向完成，根据钢丝的坐标和井下陀螺标定的方位角推算井下各控制点方位角进而推算出各个控制点的坐标。

5 结语

四采区贯通后，通过陀螺全站仪定向数据与之前的几何定向数据

对比可看出在X方向上提高精度15mm，Y方向上提高精度22mm。采用陀螺全站仪一井定向可极大的提高井下控制精度和贯通质量。祥见表3。