经纬仪灯光测斜方法

1、关于冻结孔偏斜测量之经纬仪灯光测斜方法刘成香（中煤矿山建设集团有限责任公司 钻井工程处）摘 要：在冻结法钻孔施工中，会出现很多因素影响冻结孔的设计位置及其垂直度，引起冻结孔的偏斜。冻结孔测斜的方法很多，本文叙述了有关经纬仪灯光测斜的方法，经纬仪灯光测斜具有设备简单、操作方便、精度可靠、直观等优点，但受钻孔深度和弯曲变化的限制，所以只适用于孔深小于150米的冻结孔测斜。文中详细叙述了的此方法的原理和操作步骤，并针对实际应用中出现的各种问题，提出了一些改进方法以减小误差。关键词：冻结；测斜；经纬仪；盖板；计算；1 前言在冻结法钻孔施工中，会出现很多因素影响冻结孔的设计位置及其垂直度，引起冻结孔的偏

2、斜，例如，地质情况、灰土盘修筑不水平、换层时操作不当、钻机安装不牢固、不水平以及施工人员技术不熟练等等。当冻结孔偏斜率超过设计要求时，可能会造成两个冻结孔的间距加大或向某一方向偏斜，这样会直接影响这两个孔的交圈时间，甚至不能交圈，或者冻结壁的厚度及强度达不到设计要求，进而影响最后井筒的掘进工作。因此在冻结孔钻进过程中，要及时而准确地测定冻结孔轴线的空间位置，以便根据情况采取有效措施，防止和纠正孔斜以保证钻孔偏斜不超过设计规定的范围。2 灯光测斜原理及步骤2.1 灯光测斜的特点冻结孔测斜的方法很多，如陀螺仪测斜、坐标法测斜等。本文所要说的经纬仪灯光测斜也是坐标法测斜中的一种，它具有设备简单、操作

3、方便、精度可靠、直观等优点，但受钻孔深度和弯曲变化的限制，所以只适用于孔深小于150米的冻结孔测斜，另外，用这种方法每次测斜时都需要提钻具下测斜管，测斜结束后再提测斜管下钻具，所以会花费较多的时间和较大的劳动强度。2.2 原理及操作步骤经纬仪灯光测斜方法是将一个灯光（选用防水手电筒）放入冻结孔的测斜管中，在孔口安置一台经纬仪，用经纬仪的光学对点器，依次在孔口盖板坐标纸上标出灯光点和水平点，根据三角型相似的原理算出所测深度处这两点间的距离，并根据这个值作出视线投影，最后分别用尺子和量角器量出轴线在测深处的偏距、偏向，进而求得偏斜率。一般每2030m要测一次，终孔再测一次。偏斜率应不超过3为好，偏

4、斜率的设计跟地层中冲积层的厚度、开孔间距有关，要保证实际终孔间距小于等于设计值，否则要打补充孔，以加强冻结。通过多次的实践，从中总结了以下操作要点及步骤：1）在测斜之前要做好各项准备工作，如校对测绳、给手电筒充电以及准备好仪器和工具等。2）钻机提钻，下放带蒙头的测斜管。蒙头的作用是防止灯光浸入泥浆中。3）将钻机转盘固定，在测斜管口安装盖板，并用水平尺找平，再用螺杆固定。4）将准备好的白纸粘在盖板上，在白纸上标出“井中方向”，即用线拉出盖板到井心的方向线，并用直尺画在白纸上。5）用线、直尺找出测斜管“管中”，在纸上画出十字，标出管中心点O点。6）架好经纬仪脚架。要求大概水平，能看到灯光为好。7）

5、安装经纬仪。从目镜中找到灯光点，调节脚螺旋将经纬仪的十字丝对准灯光点，盖上盖板，在纸上标出灯光点。8）调平经纬仪，调平时，先转动照准部，使水准管平行于任意一对脚螺旋的连线，两手同时向内或向外转动这两个脚螺旋，使气泡居中，注意气泡移动的方向始终与左手大母指移动的方向一致，然后将照准部转动90°，转动第三个脚螺旋，使水准管气泡居中，再将照准部转回原位置，检查气泡是否居中，若不居中，按上述步骤反复进行，直到水准管在任何位置气泡偏离零点不超过一格为止。此时，十字丝所在位置为“水平点”的位置，在盖板纸上标出水平点。9）量出仪高。仪高一般不得小于光学对点器的最小距离，一般为1.21.5m。10）

6、根据三角形相似原理计算所测深度处灯光点到水平点的距离，这里称作“计算值”。计算值=【(OA+AC)×AB】÷OA=【(仪高+测深)×AB】÷仪高，(如图2.2-1所示)其中AB为盖板纸上水平点与灯光点的距离。图2.2-1图2.2-211）进行投影，先将井中方向线平移至管心处，延长从水平点到灯光点的长度到计算值，连接这点到管心，这个距离即为偏距，偏距这条线与平移到管心处井中方向线之间的夹角即为偏向角。既而根据偏距和孔深求得该深度的偏斜率。举例如图2.2-2所示。12）分析偏斜数据，确定是否需要纠偏或纠偏程度和方法。此方法还可以一次测多个深度测点。测完第一个

7、，提升或下放测绳测其它深度测点，只需重复、两个步骤。测完取得每个测点的读数，进行计算。注意：因钻孔偏斜大小和方向不相同，在进行不同深度的测斜时，仪器位置可能与钻孔实际倾斜方向不相适应(如用眼睛从孔口可看见灯光，而用对点器则看不到)。为此，可移动仪器以能看到灯光为止。3 误差分析及改进方法以上测量过程中会产生一些误差，如井中方向和管心的确定以及测绳校对等等。可以在以后的测量过程中稍加改进，以减小误差。比如可以改进盖板，使其在操作中更加稳固，盖板盖子可以制做成跟测斜管口直径一般大的圆盖，并在圆盖圆心处钻针眼，使得在确定管心时既快捷又准确。还可以用毫米坐标纸代替白纸，最后可以直接从坐标纸上快速地读出数据。也可以用同心圆坐标系代替白纸上的直角坐标系，最后采用图解法算出偏距等。另外，每次测斜之前应对测绳进行校对，选购时也应该选择优质量的测绳。4 结论经纬仪灯光测斜方法简单易掌握、经济易操作、精度亦可靠。是打