井下采用中天法进行陀螺定向的建议

摘要　作者根据多年采用中天法进行陀螺定向的实践，建议推广中天法以取代大多采用的逆转点法。
关键词　陀螺定向　中天法　逆转点法　陀螺经纬仪

引　言
　　陀螺经纬仪现已被广泛应用于煤矿测量中，无论是大型贯通工程，还是井筒定向等都离不开陀螺经纬仪，它具有快速定位、减少误差累积、检验测量中不易发现的方位粗差等优点。鉴于目前各种测绘杂志上对中天法介绍得很少，再加上现场作业中大多采用逆转点法进行陀螺定向这一事实，因此本文阐述了最近几年来淮北矿业集团公司对15″级的WILDGAK₁型陀螺仪采用中天法进行井下定向的具体情况，以便建议更多的人使用中天法进行陀螺定向。

1　中天法的操作程序
1.1　在井下利用陀螺仪一次定向按下列程序进行：
　　a　在地面已知边上采用两个测回测量陀螺方位角，求得两个仪器常数；
　　b　在井下定向边上按照观测步骤用两个测回测定陀螺方位角；
　　c　返回地面后，尽快在原已知边上再测两个测回，求取两个仪器常数。
1.2　无论在地面常数还是在井下进行定向时，一测回测量陀螺方位角的观测步骤如下：
　　a　以经纬仪两个镜位观测测线方向值—测前方向值；
　　b　粗略定向：近似陀螺北偏离陀螺子午线的偏差应小于10′（按矿提供方位计算后找北，如无方位提供，可采用四分之一周期法进行找北）；
　　c　测量悬挂零位值——测前零位；
　　d　用中天法连续读取5个中天时间，并读取4个摆幅，记录下不跟踪摆动周期T；
　　e　测量悬挂带零位值——测后零位；
　　f　以经纬仪两个镜位观测测线方向值——测后方向值。

2　中天法的优点
　　利用跟踪逆转点法进行定向，只要作到平稳、缓慢地下放陀螺，规则、均匀地跟踪，准确、及时地判别逆转点的位置，是能够达到很好效果的。但煤矿井下由于具有特殊的恶劣条件，有时噪音大、震动大、人来人往等客观条件，加之井下黑暗、潮湿、空间活动范围小等多种原因综合影响，造成井下与地面相比具有许多不利因素影响定向成果，特别是采用跟踪逆转点法按上述要求进行操作具有很大困难，要想不返工，一次获得成功、获得很好的效果是比较困难的。而采用中天法观测具有省力、眼睛不易疲劳、观测者在观测过程中可以应付外界来往人员及其它突发因素的干扰等优点。因此，中天法在井下使用与跟踪逆转点法相比具有灵活、方便、省力、精度容易保证等多种优点，所以中天法在淮北矿业集团公司得到了很好的应用。

3　中天法观测的成果分析
　　经多年的实践经验及现有成果资料表明：中天法在井下使用，特别是在条件较差的环境下进行定向，可以取得很好效果，但利用中天法进行观测时要注意中天时间t、摆幅a及陀螺近似北方向值等。基本计算公式及过程如下（见附图）

附　图

　　摆动半周期：T_E=t₂－t₁　　T_W=t₃－t₂
　　时间差：
　　摆动值：　
　　近似北偏离平衡位置的改正数为：
　　ΔN＝c^.a^.Δt
　　摆动位置在水平度盘上的读数（陀螺北方向值）为　　N_T＝N′＋ΔN＝N′＋c^.a^.Δt
　　式中　
　　以多年的实际观测资料，求取经验数据 c＝3．1″／格^.s。
　　附表为近几年来淮北地区各矿利用WILD GAK₁型陀螺仪采用中天法进行定向的部分资料。

附表（部分数据）