陀螺定向在核桃峪煤礦井簡裝備安裝中應(yīng)用實踐

1、陀螺定向在核桃峪煤礦井簡裝備安裝中應(yīng)用實踐摘要華能甘肅能源開發(fā)有限公司核桃峪煤礦開采深度 大，采用立井開拓，井筒深，該礦在井筒裝備安裝中，采用 陀螺定向技術(shù)進(jìn)行測量，取得了很好的效果。關(guān)鍵詞立井井筒裝備安裝；陀螺定向技術(shù)；測量方案1. 工程概況華能甘肅能源開發(fā)有限公司核桃峪礦區(qū)位于正寧縣南 部，地理坐標(biāo)范圍為東經(jīng)107。587 05108° 07 00 , 北緯 35。14 30 -35° 227 30。東西長約 15. 429km,南北寬約12. 399km。面積191. 30km2,煤炭資源量2116. 09mto該煤礦采用立井開拓方式，開采深度大，副井井筒直徑6. 0

2、m,配置1對雙層it四車罐籠（一寬一窄），采用無縫冷 彎方鋼伸縮罐道，安裝jk-215型提升機(jī)供人員上下及裝備安裝使用，利用鑿井期間使用的jz-16 / 1000型穩(wěn)車懸掛安裝吊盤（3層金屬結(jié)構(gòu)圓盤）,利用電動小絞車下線。2 測量方案選擇立井井筒裝備包括罐道、罐道梁、管路、梯子間、電纜等。罐道、罐道梁是立井井筒裝備的主要組成部分，是保證 提升容器安全運行的導(dǎo)向設(shè)施。井筒內(nèi)罐道、罐道梁的位置 及井筒內(nèi)裝備部位之間的幾何關(guān)系要保證有較高的精度，這 在設(shè)計中都有明確的規(guī)定。要達(dá)到高精度安裝的要求，除了 在安裝中安裝人員要精心施工，嚴(yán)格操作外，最重要的是測 量人員對各種裝備的結(jié)合關(guān)系要精確定位：因此，

3、測量方案 的選擇，以及施工測量基準(zhǔn)與依據(jù)的確定顯得尤為重要。井 簡裝備安裝中，測量人員的任務(wù)就是根據(jù)設(shè)計的井筒裝備幾 何位置標(biāo)定裝備安裝基線。立井井筒裝備，特別是罐道、罐 道梁的安裝測量，由于受條件限制，難度較大，同時又是最 為重要的一步，關(guān)系到整個安裝工程施工的成敗。因此，立 井井簡裝備，特別是罐道、罐道梁的安裝，必須進(jìn)行測量方 案設(shè)計和標(biāo)定。核桃峪煤礦主、副井井筒深度較大，如果采用傳統(tǒng)的幾何定向方法進(jìn)行定向，盡管可以采取一些防風(fēng)擋水措施，但 由于受到井筒內(nèi)氣流、淋水等各種因素的影響，仍不可避免 地會帶來較大的誤差，定向精度難以滿足坐標(biāo)傳遞和安裝工 程的需要。而陀螺儀觀測則不受時間和環(huán)境的限

4、制，方便高 效，能夠保證較高的定向精度，可節(jié)省人力、物力和時間: 同時配合全站儀，可以方便地對井下測量點進(jìn)行控制測量。因此，陀螺定向便成為井筒定向的首選方案。2. 1陀螺定向技術(shù)的應(yīng)用核桃峪煤礦主、副井井筒貫通后，為了進(jìn)行井下二期工程施工和井筒裝備安裝，必須對2個井筒進(jìn)行定向，以便把 地面坐標(biāo)系統(tǒng)中的平面坐標(biāo)和方位傳遞到井下。具體工作是：在地面基線上測定儀器常數(shù)，在井下定向邊上測定陀螺 方位角，求算出井下定向邊的坐標(biāo)方位：在地面測定井筒中 心坐標(biāo)（或下線點坐標(biāo)），在井下利用擺動投點測定井筒中 心（或下線點）的穩(wěn)定位置，進(jìn)而求算出井下定向基點的坐 標(biāo)和方位，見圖1。圖中：ab為陀螺定向邊；s為定

5、向基點 至待定點的水平距離；tl, t2分別代表2臺經(jīng)緯儀位置；c 點為井筒下線點。2. 2井筒垂球線的測設(shè)罐道、罐道梁的平面位置是根據(jù)懸掛在井筒內(nèi)的垂球線確定的，也稱為施工大線。垂球線數(shù)量應(yīng)在不影響施工和安 裝質(zhì)量的前提下盡可能減少，一般為2-4根，掛在離罐道或 罐道梁50-100mm處。實際施工中，共布置4根垂球線，見 圖2。圖中，1-4為井筒下線點序號。2. 2. 1地面測設(shè)地面垂球線的實地放樣，可根據(jù)井筒十字線及井筒實際 坐標(biāo)，使用全站儀，采用極坐標(biāo)法進(jìn)行。以井筒中心為坐標(biāo) 原點，井筒十字線為坐標(biāo)軸，根據(jù)假定坐標(biāo)及標(biāo)定元素進(jìn)行 放樣：最后校核各點間距，直到符合設(shè)計要求為止，并利用 小絞

6、車下放垂球線。2. 2. 2井下測設(shè)和固定地面垂球線位置確定后，確定井下馬頭門處垂球線位置并進(jìn)行固定。(1) 利用井下陀螺儀定向基點成果確定垂球線位置陀螺儀觀測不受時間和環(huán)境的限制，方便高效，能夠保 證較高的定向精度：因此，可以利用井下陀螺儀定向基點成 果確定井下垂球線位置。井下垂球線位置確定后，要乘坐吊 筒在不同標(biāo)高處進(jìn)行測量：符合要求后，用卡線板或在井底 預(yù)埋的鋼梁上固定，進(jìn)而標(biāo)定出井底平臺鋼梁和定位梁鋼架 的位置。(2) 擺動投點確定垂球線位置利用地面大線下放懸掛重鎧，并在井下進(jìn)行定位，從而 確定出井下垂球線位置。由于井筒深，垂球線受氣流、淋水 等因素的影響，擺動較大，利用單重穩(wěn)定投點幾

7、乎是不可能 實現(xiàn)的。而采用擺動投點，每根垂球線可以達(dá)到較好的定位 效果：但對于4根垂球線而言，難以實現(xiàn)良好的配合，即難 以保證垂球線間距符合設(shè)計要求。同時垂球線間距不一致， 還無法知道是哪一根產(chǎn)生了偏差：調(diào)整其中的一根，又將影 響所有垂球線間距，費時費力，且難以保證精度要求。對于 淺井來說，垂球線間距符合設(shè)計要求這一點比較容易做到。2. 3測量方案的選擇經(jīng)過方案對比，確定在地面采用全站儀依據(jù)十字基點標(biāo) 設(shè)垂球線位置，井下采用陀螺定向基點法標(biāo)設(shè)垂球線位置。 即先在地面測定地面下線點1、2、3、4點的坐標(biāo)：然后利 用井下定向基點a、：b點的坐標(biāo)及方位，采用極坐標(biāo)法直接 標(biāo)定出與地面下線點對應(yīng)的井下

8、大線定位點1、2、3、4點 的位置，并用卡線板進(jìn)行固定：接著精確測定1、2、3、4 點的間距，滿足設(shè)計要求后，在固定梁上進(jìn)行固定。中間各 層梁及罐道以此為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝。安裝前如只做了陀螺定向 邊ab,測定了邊ab的方位，而沒有求算出坐標(biāo)的話，那么 在安裝時，還要在地面井口下放其中一根大線，如線3：然 后利用圖1所示的2臺經(jīng)緯儀擺動觀測并求算出a、b點的 坐標(biāo)，再標(biāo)定出其余3根大線1、2、4線的位置。標(biāo)設(shè)示意 見圖3。圖中，1-4為井筒下線點序號。3. 結(jié)束語(1) 對于深立井井筒裝備安裝，利用井下陀螺儀定向 基點成果進(jìn)行安裝測量控制，是一種方便、快捷、精度高、 易于實施的方法。(2) 由于井筒裝備安裝施工質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到井 筒提升系統(tǒng)運行是否安全可靠，陀螺定向及坐標(biāo)成果的傳遞 實施中要精確測量。井簡裝備安裝過程中，要經(jīng)常對施工大