YJTQ-1陀螺全站儀在地下測(cè)量中的應(yīng)用-以加測(cè)陀螺定向邊為例

1、

Y/JTQ-1陀螺全站儀簡(jiǎn)介Y/JTQ-1陀螺全站儀是由解放軍1001工廠和西安測(cè)繪研究所共同研制的Y/JTG系列下架式陀螺全站儀。該儀器為自主式、全天候的精密定向儀器，采用積分測(cè)量的方法快速實(shí)現(xiàn)真北方位角的測(cè)量，操作的各種程序由控制裝置執(zhí)行，定向時(shí)間約20?min。全站儀測(cè)得數(shù)據(jù)可通過(guò)數(shù)據(jù)線傳到控制裝置，測(cè)量結(jié)果的計(jì)算、輸出、顯示等由控制裝置完成。在民用上它廣泛應(yīng)用于礦山、隧道及井下的定向作業(yè)。在軍事上能為導(dǎo)彈、雷達(dá)、火炮等提供方位基準(zhǔn)。缺點(diǎn)是儀器體積較大且重，測(cè)量時(shí)對(duì)儀器的限幅較高。Y/JTQ-1陀螺全站儀主要技術(shù)指標(biāo)如下：(1)一次定向中誤差：≤7″（中緯度地區(qū)）(2)一次定向測(cè)量時(shí)間：≤20?min(3)儀器主機(jī)重量：≤17?kg(4)儀器工作環(huán)境溫度：-10～+45℃(5)供電電源：交直流兩用交流220V±10％50Hz；直流專用直流電源12V。Y/JTQ-1陀螺全站儀由儀器主機(jī)、電纜、腳架和控制裝置等組成。陀螺全站儀儀器主機(jī)由陀螺儀和全站儀組成。用于完成方向測(cè)定及目標(biāo)點(diǎn)、自準(zhǔn)直像的觀測(cè)等。2、Y/JTQ-1陀螺全站儀加測(cè)陀螺定向邊通過(guò)A礦井下大型斜坡道加測(cè)陀螺定向邊為例來(lái)說(shuō)明Y/JTQ-1陀螺儀在地下測(cè)量中的應(yīng)用。A礦井下大型斜坡道按15%的坡度設(shè)計(jì)，該斜坡道從地表通向井下-425?m水平，井下所有水平均與斜坡道連接，并且各個(gè)水平控制測(cè)量起算數(shù)據(jù)均以斜坡道的導(dǎo)線控制測(cè)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，可見(jiàn)斜坡道的控制測(cè)量是整個(gè)地下控制測(cè)量的骨干。圖1是A礦井下斜坡道的部分實(shí)測(cè)圖。圖1

A礦井下斜坡道由于斜坡道從地表到井下垂直高差460?m左右，地表斜坡道入口要位于礦區(qū)內(nèi)部，所以斜坡道從地表到井下螺旋盤繞下行，設(shè)計(jì)時(shí)斜坡道彎道較多且轉(zhuǎn)彎半徑較小。井下每一水平斜坡道開(kāi)口處為3‰的坡度，這就決定即使在斜坡道直巷道部分相鄰導(dǎo)線點(diǎn)間距也不能太長(zhǎng)，否則不通視。在轉(zhuǎn)彎處由于轉(zhuǎn)彎半徑較小也導(dǎo)致相鄰導(dǎo)線點(diǎn)間距太短，最短導(dǎo)線邊長(zhǎng)不到20m。正是這些復(fù)雜情況，導(dǎo)致斜坡道控制測(cè)量精度難以提高，為了滿足井下生產(chǎn)需要，必須要提高斜坡道導(dǎo)線的精度，加測(cè)陀螺定向邊是提高斜坡道導(dǎo)線精度的快速而有效的措施。2.1

陀螺定向邊類型及位置選擇A礦斜坡道施工是井下掘進(jìn)的前期工作，各個(gè)水平的采掘施工均在斜坡道施工后開(kāi)始，故斜坡道的控制測(cè)量也是其他各水平控制的基礎(chǔ)。斜坡道從地表和井下相向掘進(jìn)，在每個(gè)掘進(jìn)工作面只能鋪設(shè)支導(dǎo)線，由于支導(dǎo)線較長(zhǎng)滿足不了貫通的要求，故隨著支導(dǎo)線的鋪設(shè)，間隔一段距離加測(cè)陀螺定向邊。加測(cè)的陀螺定向邊分為堅(jiān)強(qiáng)陀螺定向邊和非堅(jiān)強(qiáng)陀螺定向邊。堅(jiān)強(qiáng)陀螺定向邊是指平差計(jì)算時(shí)陀螺定向邊不參與平差，方向?yàn)橐阎?，不考慮誤差，此時(shí)的方向附和導(dǎo)線的平差與附和導(dǎo)線相同。非堅(jiān)強(qiáng)陀螺定向邊是指平差計(jì)算時(shí)陀螺定向邊參與平差。當(dāng)方向附和導(dǎo)線的陀螺定向誤差和測(cè)角誤差之比小于等于1/3時(shí)，可把陀螺定向邊看作是堅(jiān)強(qiáng)邊。Y/JTQ-1陀螺全站儀一次定向中誤差小于等于7"，A礦業(yè)斜坡道支導(dǎo)線采用2"級(jí)全站儀觀測(cè)。根據(jù)忽略不計(jì)原則，如果陀螺定向的中誤差不大于支導(dǎo)線測(cè)角引起的誤差的1/3，此時(shí)可把陀螺定向邊作為堅(jiān)強(qiáng)邊來(lái)參與計(jì)算。陀螺定向邊作為堅(jiān)強(qiáng)邊需要大于110，即支導(dǎo)線邊數(shù)超過(guò)110時(shí)，陀螺定向邊才可作為堅(jiān)強(qiáng)邊。這在實(shí)際中是不可能的，故安徽開(kāi)發(fā)礦業(yè)斜坡道加測(cè)陀螺定向邊屬于非堅(jiān)強(qiáng)陀螺定向邊。具體在支導(dǎo)線的哪些部位加測(cè)陀螺定向邊可由下列因素綜合考慮確定。(1)加測(cè)陀螺定向邊的位置應(yīng)使貫通處的橫向誤差最小。(2)加測(cè)陀螺定向邊后使導(dǎo)線成了方向附和導(dǎo)線，該附和導(dǎo)線的邊數(shù)不宜超過(guò)12條。(3)加測(cè)陀螺定向邊的方向應(yīng)盡量與貫通軸線相平行。(4)加測(cè)陀螺定向邊的長(zhǎng)度應(yīng)大于50m，如條件允許，盡量選擇長(zhǎng)邊。(5)加測(cè)陀螺定向邊的位置應(yīng)考慮導(dǎo)線點(diǎn)的穩(wěn)定性及周圍環(huán)境的影響。考慮到以上情況，斜坡道陀螺定向邊加測(cè)在支導(dǎo)線的第九條邊上，如圖2所示。圖2

斜坡道支導(dǎo)線示意2.2

陀螺定向邊方位角計(jì)算及精度評(píng)定為了計(jì)算支導(dǎo)線最弱邊NX8－NX9的坐標(biāo)方位角中誤差，首先要計(jì)算每測(cè)站的測(cè)角均值中誤差，每測(cè)站兩個(gè)測(cè)回，即四個(gè)半測(cè)回，每測(cè)站的角度觀測(cè)值及計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。表1

斜坡道支導(dǎo)線角度觀測(cè)數(shù)據(jù)及計(jì)算加測(cè)陀螺定向邊需要在地表已知邊上測(cè)量陀螺方位角，并計(jì)算出陀螺儀的儀器常數(shù)，然后在井下待定邊上測(cè)量陀螺方位角，上井之后再次測(cè)量已知邊的陀螺方位角，并計(jì)算陀螺儀的儀器常數(shù)。取兩次計(jì)算的陀螺儀常數(shù)的均值作為最終的陀螺儀常數(shù)。在已知邊和待定邊測(cè)量陀螺方位角時(shí)每次至少需要測(cè)量2～3個(gè)測(cè)回，然后對(duì)測(cè)出的陀螺方位角分別進(jìn)行精度評(píng)定，精度評(píng)定指標(biāo)采用陀螺方位角均值中誤差來(lái)表示。地表已知點(diǎn)的坐標(biāo)成果如表2所示，陀螺在地表已知點(diǎn)L002設(shè)站。井上下測(cè)量陀螺方位角及計(jì)算成果如表3所示，陀螺在井下待定邊（NX8－NX9）的NX8站點(diǎn)進(jìn)行設(shè)站。表2

地表已知點(diǎn)坐標(biāo)表3

井上下陀螺定向數(shù)據(jù)及計(jì)算成果如果忽略地表已知邊L002－L003的坐標(biāo)方位角中誤差，根據(jù)已經(jīng)推導(dǎo)出的井下待測(cè)邊一次測(cè)定方位角中誤差，經(jīng)計(jì)算NX8~NX9邊的坐標(biāo)方位角中誤差等于5.6″。如果忽略井下支導(dǎo)線起算邊W1~W2的坐標(biāo)方位角中誤差，即=0，則有mαn2=7.2＂。由支導(dǎo)線計(jì)算過(guò)程可求得最弱邊NX8－NX9邊的坐標(biāo)方位角，=348°33′24″，由表1～3可求得陀螺定向邊NX8－NX9的坐標(biāo)方位角，=348°33′50″，26″。可見(jiàn)，加測(cè)陀螺定向邊能有效減少支導(dǎo)線的方位誤差積累