电子地质罗盘仪在矿井地质工作的应用

电子地质罗盘仪在矿井地质工作的应用

秦广俊

淮南矿业集团谢桥煤矿地质测量科，安徽 ·颍上 236221

【摘要】传统机械地质罗盘仪在井下进行地质调查存在误差大、效率低等问题，且地质人员需深入掘进迎头、采煤工作面煤壁利用尺子和罗盘手工测绘，存在极大的安全隐患，而且费时费力，影响掘进进尺和采煤。因此，采用先进的电子地质罗盘仪成为井下地质调查的趋势，现对YHL90/360J矿用本安型电子地质罗盘仪在谢桥矿的应用情况进行介绍。

The traditional mechanical geological compass instrument has the problems of large error and low efficiency in the geological survey of underground, and the geologists need to go deep into the driving head and the coal wall of the working face to use the ruler and compass for manual mapping, which has a great potential safety hazard, and it is time-consuming and laborious, affecting the driving footage and coal mining. Therefore, the use of advanced electronic geological compass has become the trend of underground geological survey. This paper introduces the application of yhl90 / 360j mine intrinsic safety electronic geological compass in Xieqiao mine.

【关键词】罗盘仪；矿井；地质工作

compass instrument; mine; geological work

1 仪器简介

YHL90/360J矿用本安型电子地质罗盘仪具有便携、高效、简单测量的优点，利用MEMS传感器得到具备优秀的静态性能和动态性能的测量结果（方位角、倾角、面角），采用相位调制方法进行激光测距解算获得测量距离，具有测量精度高、性能稳定的特点。

1.1 使用环境和应用范围

YHL90/360J矿用本安型电子地质罗盘仪属于本质安全型防爆产品，适合于有瓦斯、煤尘的矿井环境。可用于日常地质产状测量，如方位角测量、倾角测量、断层面角测量、距离测量。

2 工作原理

YHL90/360J电子地质罗盘仪是利用数字传感器芯片（包括三轴磁传感器、三轴加速度传感器、三轴陀螺仪传感器）检测地球磁场、重力加速度、机体运动的角速度，以解算出方位角、倾角、工具面角数据，以上三类传感器输出同一个坐标系下的数值信息。

传统机械罗盘在测量方位角的时候保持水平才能得到较为准确的信息，电子地质罗盘仪利用倾角补偿、硬铁校正、软铁校正、高精度方位角工装进一步标定等方法解算方位角，再根据各地的磁偏角信息更进一步补偿磁北方位角，如此可得到可靠的方位信息。

传统机械罗盘利用内部集成的量角器测量倾角机械误差较大，电子地质罗盘仪通过检测重力的三轴分量解算倾角与工具面角，灵敏度和精度极高。

陀螺仪得到的角速度信息可用于判断当前机体的姿态和运动状态，这些信息可以补偿方位角、倾角和工具面角的动态性能，即机体处于非静止状态下也能得到较为稳定和准确的方位角、倾角和工具面角。

以上三类传感器数据相互补偿、校正，使得该仪器具备优秀的静态性能和动态性能，在地质勘探、编录过程中减少不必要的误差。

3 功能简介及优点

3.1 功能

电子地质罗盘仪集成激光测距、方位角测量、激光辅助等功能。激光测距功能采用精度最高的相位调制算法解算测距距离，同时配合激光准直、激光打线等辅助功能，极大简化地质测量工作；方位角测量功能解决传统机械罗盘必须保持水平才能正确测量的限制，即使在较大倾角的情况下也可以较为准确地测出方位角；激光辅助在进行角度测量时辅以激光点和激光线的准直功能，实现非接触测量，可以省去机械罗盘挂线的麻烦，还可以实现人员难以接近或危险位置角度测量。

3.2 优点

与电子罗盘对比优点：（1）测距罗盘仪稳定性、抗干扰性好；（2）罗盘校正功能对金属或异常磁场区域实时；（3）测距罗盘仪采用先进的相位式激光测距法实现目标体 0.1-40m高精度距离探测，对迎头断面宽高安全测量、采空老顶安全测量、工作面回采时采高控制的安全测量；（4）激光辅助功能可实现断面面积、规则体体积、水流速流量的测量；（5）数据存储：实现测量数据存储，方便现场应用。

与机械罗盘对比优点：（1）快速产状测量，内置地质产状测量算法，测量效率与测量精准度高；（2）倾斜补偿，无需要求罗盘水平放置，也可精确测量方位；（3）非接触式倾角、走向测量，激光准直、激光打线配合倾角测量，实现非接触倾角测量，避免地质测量中靠近危险地带，进行安全测量；（4）测距功能,可以用于对很多使用皮尺无法进行测量的位置进行测量。

4 操作方法及实用情况

4.1 罗盘校正

该仪器通过地球磁场实现方位角测量，地磁场微弱，易受仪器自身及周围环境干扰，测量前须一次校正，确保方位角准确。按功能键开始校正，按图1所示箭头方向依次沿三个方向旋转仪器正、反各三圈，最后按功能键完成校正保存。

图
1 校正图

4.2 测量

仪器内置0.1～40m高精度相位式激光测距传感器，实现单点测距时可同时记录其方位角、倾角值。间接测量为利用勾股定理自动计算不易达到地方的距离测量。面积、体积测量为常规规则几何面积、体积测量。

4.3 实用情况

2212（1）上顺槽揭露落差6.3m的Fs247断层，断层面清晰明显，因迎头有积水，人员不易靠近调查，过断层段巷道较高，使用常规罗盘需要登高、多人配合，存在安全隐患、且综掘机影响人员通过调查巷道两帮，调查耗时耗力，这种条件下调查断层需要将近1个小时，严重影响生产进度。并且在金属物较多的井下使用常规地质罗盘仪存在一定的误差。所以现场环境是不利于地质人员实用常规地质罗盘。

电子地质罗盘仪解决了这种难题。首先手持仪器人员在距离迎头数米开外的安全地点，选择好基准面，用激光测距测量出测点至迎头距离，再测量出两帮断层面伪倾角，最后利用间接测距在两帮断层面各选一个点测量出断层走向（倾向垂直于走向），得出断层倾向239°，伪倾角50°，与用常规罗盘校核数据一致。只用了5分钟就完成了对Fs247断层的调查，比常规地质罗盘节约了近1个小时，极大的减少了对生产的影响时间。

5 总结

使用电子地质罗盘仪进行井下地质调查，简化井下地质调查步骤，解决单人调查地质构造的困难，提高了现场调查的效率。实现了人员难以接近或危险位置地质调查及角度测量，如顶帮易片段构造调查、采空区放顶范围控制、回采工作面采高控制、回采工作面构造调查、巷道积水区范围测量等，最大程度保障工作人员的人身安全，同时确保了地质构造调查的准确性。

【参考文献】

[1]贾志峰,索伟.地质勘探中地质罗盘磁偏角的确定[J].内蒙古煤炭经济,2019(14):159-160.

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