陀螺仪定向在昆钢大红山铁矿的应用

郭军

玉溪大红山矿业有限公司云南省玉溪市653100

摘要：介绍了陀螺仪定向在昆钢大红山铁矿的应用和实测方法。对二道河矿段100万t/a采选项目辅助竖井工程与305m充填进风平巷贯通测量采用了高新技术，在二道河矿段100万t/a采选项目辅助竖井一井定向中使用高精度装备陀螺仪的实际应用进行了阐述。

关键词：一井定向；陀螺仪定向；实际应用；精度分析

昆钢大红山铁矿是昆钢集团公司的重要铁矿石原料基地，矿山位于云南省玉溪市新平戛洒镇。二道河井下采矿项目是昆钢大红山铁矿项目之一,该项目矿体为“三下开采”矿体，为保护地表建构筑物、河流、公路的安全，井下采用点柱式上向水平分层充填法采矿，充填材料用大红山铁矿二选厂分级尾砂及井下产出的掘进废石。二道河矿段100万t/a采选项目辅助竖井工程，担负二道河铁矿进风和人员、外排废石、材料、部分设备的提升任务，竖井井口标高708.000m,井底标高-53.000m，井筒断面：断面为圆形，净直径φ6.5m；深度：761m，竖井在5m集矿运输水平、－15m排废水平设主要马头门，在305m充填进风平巷水平、125m分段水平设次要马头门。为了满足二道河矿段100万t/a采选项目工程施工和设计的要求，需对305m水平进行一井定向，并在原一井几何定向的基础上进行陀螺仪定向测量，因此，进行陀螺仪定向测量是非常重要的。

一、一井几何定向测量：

（一）人员组织

一井几何定向测量人员共分两组，井口、305m马头门各一组，每组三人，负责测角量边及初步的检核计算。地面及各中段各有信号工一名，整个一井几何定向测量过程中由电话进行上下联系。

（二）操作程序

1、准备工作

（1）、制作投点所需用具，如专用钢架、大水桶、定点板

（2）、安装好投点设备，如手摇绞车、导向滑轮

（3）、下放钢丝并悬挂垂球

（4）、做好地面及井下定向水平的连接点

（5）、对测量仪器进行检校

（6）、熟悉操作程序

（7）、确定人员安排

2、投点

进行稳定投点所需的设备和安装系统如下图所示。缠绕钢丝的手摇绞车1固定在出车平台上，钢丝通过安装在井架横梁上的导向滑轮2、自定点板3的缺口挂下，定点板固定在专用钢架4上，用以稳住垂线悬挂点的平面位置，钢架放在实地上，不与井架及井盖接触，故其不受井架震动等的影响。在钢丝下端挂上垂球5，并将它放在盛有稳定液的水桶6中。

（四）角度和边长测量

1、中—1、中—2两钢丝绳悬挂重90公斤左右的垂球，分别放入装满油两个油桶中，使其保持钢丝绳稳定；

2、测量角度——在305—02号点上架设仪器，用全站仪测量出305—02的角度值，以此类推，测量出305-05角度值，得出长边305-5～305-6的方位角；

3、测量边长——在钢丝绳上贴上硬币大小的反光片，用全站仪测量出305—02～中—1与305—02～中—2，以及305-5～305-6的边长；

4、测量305—02～305—03的角度和边长（角度：153°00′31″边长：12.422）；

（五）、305—02的坐标（X:65319.846,Y:62229.275）中—1（X:65318.009,Y:62234.993）坐标的，305—02的角度值：153°00′31″可计算出305—02～305—03的方位角：260°49′08″；以此类推，计算出305-5～305-6的方位角；

（六）、高程传递

1、将钢尺垂直悬挂已报验的高程为348.800m的井壁钢钉上；

2、钢尺垂直下拉并在钢尺下端挂一5公斤的垂球，使其钢尺保持垂直；

3、用水准仪架在305—02号点上，通过水准仪读钢尺数：42.190m，钢尺头部有0.190m的空尺值；

4、量取305—02点到水准仪的垂直高度，仪高为：-2.451；

5、计算305—02点的高程，计算式：348.800-（42.190+0.190）+2.451=308.871；再用全站仪测量出305-05和305-06的高程。

（七）一井几何定向测量存在的问题

1、钢丝绳距离长，稳定性差，以及井筒涌水量大，给钢丝绳的下放及稳定带来了很大的困难；

2、占用井筒和平巷的时间多，给施工造成一定影响；

3、人员组织多，各平台和分层都需要人员紧密配合；

4、受条件限制，测量困难；

5、误差大，精度要求受限制。

二、陀螺仪定向测量：在地表已知边FZ-00～FZ-01进行了陀螺仪器常数测定，在井下305米

平巷的305-5～305-6导线边进行了陀螺经纬仪定向。

（一）、定向仪器类型

1、陀螺仪型号：GAK1（15″级）

2、经纬仪型号：WILDT2（2″级）

（二）、定向作业依据

《有色金属矿山生产技术规程》—中国有色金属工业总公司制定。

（三）、定向观测情况

1、仪器常数测定。仪器常数在地表已知边FZ-00～FZ-01上进行测定。在FZ-00点摆站，共二个测回测定仪器常数。观测时气泡偏离小于±0.5格，测前与测后零位观测变化小于±0.2格，测回较差±12.0秒，平均仪器常数为00°01′49.3″，仪器常数中误差为±6.0秒。

2、井下定向观测。井下定向在305-5～305-6导线边进行，在固定点305-5摆站,观测中仪器对中误差小于0.5毫米，气泡偏离小于±0.5格，测前与测后零位观测变化小于±0.2格，进行了二个测回观测，测回较差±24.3秒(规程允许40秒)，最终在305-5～305-6定向边上测定陀螺坐标方位角358°54′36.2″，定向中误差±13.5秒。

三、陀螺定向成果与一井几何定向测成果比较

陀螺定向成果与一井几何定向成果比较

四、陀螺仪定向与一井几何定向质量评述

1、陀螺经纬仪定向严格按照《有色金属矿山生产技术规程》进行认真操作，记录、计算正规，并进行了100％的检查校对。

2、观测过程中规程要求测回差允许±40秒，实际最大值为±24.3秒。

3、在定向长边305-5～305-6，由陀螺定向方位角与一井几何定向推算的方位角比较差00°11′14.7″，说明一井几何定向的测量成果精度超出了规程的允许值，不能满足工程要求。

4、陀螺定向中误差为±13.5秒，其方向精度可以满足2千米贯通工程的精度要求。建议用陀螺定向方位角为以后的起算值，并注重各个测量环节的复测检核，保障测量精度，采取措施杜绝错误。

五、结束语：

综上，陀螺经纬仪定向与一井几何定向比较，陀螺经纬仪定向具有操作简单，占用井筒和平巷的时间少，省时省力，测量稳定，可靠性强和精度高等优点。在实际施工测量导线传递过程中，采用一井几何定向时，加测一条陀螺经纬仪定向边测量，作为检查复核测量手段，即可发现一井几何定向测量水平的误差，从而，大大减少测角误差积累，提高了测量精度，为以后的贯通测量打下了坚实的基础，提供了可靠的技术依据，为昆钢大红山铁矿持续发展提供了保证。

参考文献

[1]张国良矿山测量学：中国矿业大学出版社，2006

[2]吴永义冶金矿山测量规范：冶金工业部出版社，1994

[3]陈步尚矿山测量技术：冶金工业出版社，2009