陀螺定向技术在矿井工作面贯通测量中的应用

陀螺定向技术在矿井工作面贯通测量中的应用

王猛

（淮北矿业股份有限公司许疃煤矿，安徽 淮北 23500）

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 xxB

Application of Gyro Orientation Technology in the Survey of 3239 Working Face

WANG Meng¹, ZHAO Xiwei²

(Huaibei mining Limited by Share Ltd Xutuan coal mine, Anhui Huaibei 23500)

Abstract: in Huaibei Mining Co., Ltd. Xu Tuan coal 3237 working face through, for example, introduces the gyro orientation in holing through of mine measurement applications, as well as improving piercing 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。其中风巷与原3235机巷保持5米净垛沿空掘进，巷道压力大，整个工作面巷道起伏大，温度高，局部淋水，短边较多，给测量工作带来很大困难。同时根据施工进度，最终需在3237机巷相向贯通，贯通精度要求较高，利用传统测量手段贯通精度难以保证。

2 陀螺定向成果及精度

3237工作面具有贯通距离长、贯通精度要求高的特点。为保证工程的准确贯通，考虑到整个贯通导线网型结构，经多次讨论验证，最终确定在33采区轨道下山、3237机巷、3237风巷分别布设陀螺边三中口-二中口、J34-J36、F62-F64作为坚强边。陀螺定向以“办公楼—变电所”为起算边，使用HGG05型5″级高精度陀螺全站仪，采用逆转点法：3（测前地面测定仪器常数测回数）-2（井下测定定向边陀螺方位角测回数）-3（测后地面测定仪器常数测回数）观测程序，施测三条陀螺定向边。

因井下定向边少，观测次数少，但井上下由同一个观测者用同一台仪器相同方法观测，根据《煤炭测量规程》的规定，按定向边双次观测值求算陀螺方位角一测回测定中误差为：

M_T=± =±7.5"

则井下定向精度为：

M_ɑ井下=± =±6.4"

定向边精度符合《煤矿测量规程》的要求，3237工作面定向边坐标方位角成果见表1-1。

表1-1 井下定向边坐标方位角成果

3 机风巷导线控制测量

3.1 机巷导线复测及平差

3237工作面的导线控制测量按照7″导线进行，使用仪器为瑞士徕卡TC1202煤矿本质安全型防爆全站仪。由于陀螺边是坚强边，因此不考虑其误差 ，也即不对其改正，因此方向附合导线的角度平差与一般附合导线相同，对于单个附合导线，其角度改正数为：

1）3237机巷导线复测平差

机巷导线测量站数n_机=15，如图1示按照一般符合导线计算改正数：

图1 机巷方向符合导线

3.2

风巷导线复测及平差

1）3237风巷导线复测精度

机巷导线测量站数n_风=24，如图2示按照一般符合导线计算改正数：

图2 风巷方向符合导线

对机、风巷导线数据平差后计算得到各边方位角和各测点坐标，得到7″导线成果，据此成果指导工作面掘进方向直至贯通。

4 工作面贯通误差预计

按照7″级导线，加测陀螺定向边进行3237工作面贯通误差预计

1.由导线量边误差引起的中点K的贯通误差

式中 ml——测边中误差 ——导线边与x′之间的夹角

2.由导线测角误差引起的K点贯通误差

式中 ——各导线点至本段导线重心O的连线在Y′轴上的投影长度

Ry′——由拐—机切—F84支导线各导线点与K点连线在y′轴上的投影长度

3.由陀螺定向边的定向误差引起的K点贯通误差

贯通相遇点K在水平重要方向x′上的预计误差为

=0.333米

4. 经纬仪高程测量误差引起K点在高程上的误差预计公式：

井下三角高程测量的允许闭合差为100√L（mm），所以一次独立测量的中误差为：

M hk=±50√L（mm）

式中 L——导线长度，单位：公里

Mhk_预 =2*Mhk=±2*50 =±0.525 mm

5 工作面贯通精度

工作面贯通后进行贯通联测，最终精度评定如下：3237机巷贯通导线全长5354米，测站67站，贯通点点位误差0.2米（预计误差0.333米）、高程误差0.02（预计误差0.525米）、导线方位角闭合差6″（允许误差105″）、导线全长相对闭合差1/26300。经实测闭合差与预计误差比较，本次贯通精度达到7″级导线精度要求），完全满足机巷皮带机敷设等技术要求，整个贯通工程非常成功。

由于巷道沿煤巷顶板掘进，其高程闭合差对于贯通工程没有影响，因此本文并未考虑在导线平差时高程闭合差分配。

6结语

1）陀螺经纬仪定向用于井下长距离、高精度的贯通测量工程既检核导线边方位的正确性，并控制水平角误差的传播和积累。对于大型长距离贯通，具有非常好的应用前景。

2）矿井长期生产活动过程中对井下测量控制系统破坏较大，各采区测量控制点均遭到不同程度破坏，造成采区间测量系统误差较大，不能满足正常生产需要，建议采用高精度陀螺定向技术恢复完善煤矿井下测量控制系统。

3）通过对陀螺定向边坐标方位角和井下实测导线边方位角的比较，可以对井下导线复测资料进行校核，进一步排除测量粗差的存在。

参考文献：

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[2] 张国良，朱家钰，顾和和． 矿山测量学[M]． 徐州： 中国矿业大学出版社， 2008．10， 249～260

[3] 张国庆．论大型贯通测量导线加测陀螺定向边的最佳位置．龙岩师专学报，2002，3

[4] 中华人民共和国能源部． 煤矿测量规程[M]． 北京： 煤炭工业出版社， 2010．20～25

王猛（1989.12）男，汉族，工程师，现任淮北矿业股份有限公司许疃煤矿生产技术部测量主管，Tel：18705610110，E-mail：294164490@qq.com。