陀螺全站仪在回风井联系测量中的应用

李爱民，祖立庆

（河钢矿业司家营南区矿山分公司，河北 唐山 063700）

滦南县大贾庄铁矿位于河北省滦南县北部，其井巷工程共建7条竖井和3个水平巷道，并完成多向贯通。因巷道特别长，若采用几何定向联系测量，则施测精度低且存在一定困难。

为确保大贾庄铁矿井巷工程顺利贯通，经研究决定采用陀螺全站仪和吊垂球钢丝进行联系测量，以此将地面控制点数据，精确地传递到地下巷道，使井上和井下的控制纳入到同一基准中，为地下控制测量提供可靠依据。

1 测区已有控制点情况

联系测量由以下工作组成：经竖井由地面向各个定向水平投点；地面、井下与垂球线的连接测量；井下基本控制导线起始边的陀螺全站仪定向。

已知矿井地面附近有两个近井点“2#HFJ1”、“2#HFJ2”，精度为E级GPS点，经两点边长检测，实测边长与坐标反算边长差值为11mm，相对精度约为1/8400，因此，确定使用这两个近进点的作为起算点，同时可用来测定陀螺仪的仪器常数。

2 联系测量仪器设备与精度指标

①、北京博飞GTS-1全自动陀螺仪，级别：10"；②、索佳CX-102全站仪，级别2"；③、千米钢尺绞车1台；④、25kg重砣4个；⑤、天津雄狮1000m钢卷尺，级别：Ⅰ级；

如表1所示：

表1 仪器标称精度与检定精度

3 陀螺全站仪在联系测量中的应用

3.1 定向

在定向测量中，采用“上3、下2、上3”的测回数进行井上、井下、井下的陀螺方位观测。即在地面已知点上“2#HFJ2”架设陀螺全站仪观测“2#HFJ1”点，分别测量三个测回，求得仪器常数；在井下定向边“350-2”上架设陀螺全站仪观测“350-2”点，分别测量两个测回，求得陀螺方位角；返回地面后，再在地面已知点上“2#HFJ2”架设陀螺全站仪观测“2#HFJ1”点，分别测量三个测回，求得仪器常数。GTC-1全自动陀螺仪的自摆周期和启动周期的标准值分别为39.2S和114.2S，现场测量值的误差要求分别为±0.1S和±0.3S。在每次测定前均测定陀螺仪的自摆周期和启动周期，误差值不超方可进行观测。

3.2 投点

大贾庄铁矿2#回风井井筒较深、井筒中淋水、井壁周围布设较多的排水设施及电缆，为防止钢丝与井壁及周围相碰，所以采用罐笼中心打眼下放钢丝。

井下将钢丝悬挂100kg重的重砣放在水桶中，水桶里灌满水，待钢丝基本稳定后即进行联系测量。为保证钢丝自由悬挂，测量中重砣不得与桶壁、桶底接触，在钢丝适当位置上悬挂反光片。

3.3 井上下连接测量

地面连接部分，由于2#回风井井口与近井点“2#HFJ2”通视，所以可以按照支导线的方法观测钢丝的坐标；井下连接部分，事先在2#回风井-350水平布设控制点350-1、350-2，连接测量时采用全站仪方向测回法，水平角观测两测回。

具体做法是在控制点350-1下架全站仪，测量控制点350-2与钢丝的水平夹角θ，并精确测定控制点350-1至悬挂钢丝、控制点350-2的距离D1、D2，角度和距离各测两测回。

3.4 井下定向点的计算

通过陀螺全站仪定向计算地下定向边350-1—350-2的方位角，再通过地下导线测量的角度计算出-350钢丝投点—350-1的方位角，根据钢丝投点的坐标、导线边的边长和方位角求出控制点350-1、350-2的坐标。平面测量数据处理采用可编程计算器进行计算。

3.5 高程导入

高程导入采用与钢丝下放相同的方法下放钢尺，井上、井下采用DS3水准仪测量出与仪器高度在同一水平面的悬挂钢尺上的刻度值，分两次读数并取均值。使用温度计测量出井上井下的温度。

通过尺长改正、拉力改正、温度改正并计算出钢尺在井筒中的实际长度。高程传递均分两次独立进行，两次高差较差小于3mm。

3.6 陀螺全站仪竖井定向测量技术要点

（1）温度：由于温度的变化会改变仪器内部元件的膨胀率使测量结果发生较大的变化，因此在井上测量时要给注意仪器防晒，井下观测要待仪器温度稳定之后在进行。

（2）风力：由于仪器本身为对风的阻力较大，所以在测量过程中如有较大风时，应停止进行测量。

（3）尽可能加大井下定向边的边长。

（4）每次进行联系测量时，需要对地面控制点进行常规检查，以免因地面控制点的不稳定给定西结果造成不良影响。

（5）禁止钢尺与钢丝同时下放，防止钢丝拉断打断钢尺。

4 结语

随着陀螺全站仪相关技术在大贾庄铁矿2#回风井的应用，陀螺全站仪竖井定向将推广应用于河钢矿业公司其他矿山，竖井定向工作在公司必将能够获得长足的发展和应用空间，今后竖井定向测量将不再是矿山测量瓶颈，并以此为基础促进相关效益的取得，促进公司测量事业向着更深远的方向发展。