图1：YHZ90/360矿用本安型钻机开孔定向仪

1.2 适用范围
该仪器适用于煤矿井下高瓦斯、高粉尘、高温度环境，能够对垂直孔、水平孔、俯角孔、仰角孔、地质勘探孔、瓦斯抽放孔、探放水孔、注浆加固孔等钻孔的开孔角度精确测量。
1.3设备优势
(1)操作简单:一键式测量，用户只要将仪器放置好后打开电源键，仪器自动进入测量
状态。不需要任何形式的校准。
(2)适应性强:采用高精度三轴光纤自寻北模块，自寻北时间短、精度高。
(3)抗干扰强：该仪器核心部件采用军工级光纤陀螺，不受电磁与铁磁材料影响从而
很好保证的测量精度。
(4)读数精确：采用3.5英寸480x320真彩工业屏，数字显示测量结果、显示清晰、
精度高、无读数误差。
(5)测量灵活：正北和正南方向可以自由切换，单台钻机只需要配备一个开孔定向仪就可以满足测量需求。
(6)多功能选择：通过增配配套平板电脑，可以满足井下所有钻探监控系统直接记录开孔定向数据，不需要专人记录开孔定向信息，不需要专人给定开孔方位角和倾角，达到减人增效目的。且可以较远距离直接查看开孔定向仪角度，避免技术人员距离钻机较近发生危险。
1.4 设备精度及稳定性
(1)同位置反复寻北，仪器本身多次方位角读数偏差不超过±0.5°，倾角读数偏差不超过±0.1°
(2)测量时仅改变测量位置倾角，在倾角变化为1～5°内，反复寻北结果方位角偏差不超过±0.5°。
(3)寻北结束后，进行设备的移动、水平旋转、等动作重新回到测量位置，多次测量数据方位角偏差不超过±0.5°，倾角读数偏差不超过±0.1°。
(4)寻北结束后将仪器进行90°、180°、270°角度旋转，测量数据方位角偏差不超过±0.5°，倾角读数偏差不超过±0.1°。
2 精准度实验
在某矿的相关试用实验要求下，首先进行了此设备的操作演示，其次进行了精准度实验、抗干扰能力实验、稳定性实验等。且矿方得出以下试用评价。
备注：以下全部实验均在有磁干扰环境中测试，且在测试中会使用通话中的手机作为磁干扰源不间断的靠近设备，判断仪器是否会收到磁性干扰。
2.1 仪器操作性实验
(1)此设备轻便简洁，操作极度简单，使用过程中只需要按开机键即可。
(2)无需任何形式的校准，仅需要在接近水平的位置静置3～5分钟，等待仪器自动寻北完成即可随意拿取使用。
(3)仪器自带南北转换按键，且方向指向清晰，仪器放置在钻机的左、右两侧均可得到钻杆至钻头方向的实际方位角。
(4)测试过程中均为有磁环境，并且在增加磁性物质后方位角等数值没有变化。
(5)配置的平板电脑质量较高，拍照清晰，可以在井下作为煤矿现场拍照取证、地质编录、井下协同办公、井下应急照明、矿井安全监督执法管理等。
2.2 仪器稳定性实验
(1)沿直角边旋转测量实验：将开孔定向仪开机3分钟后开始读数，然后分别放置在办公桌沿直角边旋转测试读数。共进行了两轮实验。开孔定向仪沿办公桌直角边探测数据，读数详见表2-1。

表2-1 沿直角边旋转实验成果表

从上数据可以看出，各方向旋转90度以后方位角偏差为0.05°，0°，0.15°，0.2°。沿桌角旋转仪器方位角角度偏差为0.2°以下，精确度达到要求。
(2)精准度实验：使用矿用测量设备全站仪在地面首先确定一个非常准确的方位基准线，然后使用开孔定向仪复测给定的基准线，读取数据。
首先通过全站仪给出测量基准线，方位角为266°24′43″(266.4°)、86°24′43″(86.4°)。将仪器放置到测量给定的基准线后通过仪器测量方位角为266.9°、86.6°。误差分别为0.5°、0.2°。测试结果精准度达到要求。
(3)同位置反复寻北实验：静止不动状态下，反复开机测量，判断仪器的稳定性。
在室内有磁环境中，将仪器固定在一处位置不动，进行4次反复测量，然后对比测量结果得到一下数据：

表2-2 同位置反复寻北实验

通过4次反复测试结果表明，4次结果方位角最大偏差为0.15°，倾角最大偏差为0.1°，符合参数介绍和实际使用需求。测试通过，仪器稳定性符合要求。
(4)同位置不同倾角反复寻北实验：测量方位角位置不变，改变仪器摆放的倾角，反复开机测量，判断仪器的稳定性。
根据开孔定向仪使用原理要求，开孔定向仪寻北过程中，需要尽量保持水平，但是在井下的实际环境中，几乎不可能找到完全水平的位置，因此需要进行寻北时候非完全水平状态下寻北结果测试，本次在室内有磁环境中，将仪器固定在一处位置不动，进行4次不同倾角放置反复测量，然后对比测量结果得到一下数据：

表2-3 同位置不同倾角反复寻北实验

通过5次反复测试结果表明，5次结果方位角最大偏差为0.3°，符合参数介绍和实际使用需求。改变倾角后自动寻北数据稳定性测试通过。
(5)正常移动设备反复测量实验：仪器寻北结束后，将仪器正常携带移动，并进行旋转等较大移动后返回原位置看显示结果。
因为井下实际操作环境中，需要距离钻机较远处寻找近水平位置进行寻北等待，使用过程中是需要移动设备并放置在钻机上，因此一定要进行设备寻北完成后进行移动、旋转等操作然后将设备放置回原来固定处。鉴定设备的稳定性。通过实验得出以下数据。

表2-4 正常移动设备反复测量实验

通过4次反复测试结果表明，4次结果方位角最大偏差为0.3°，倾角最大偏差为0.1°，符合参数介绍和实际使用需求。正常移动设备到同一位置数据稳定性测试通过。
(6)地面实操测量实验：：
在某矿地面篮球场进行了地面数据实时读取实验。
使用设备沿着篮球场的互相垂直的两个边进行移动实验，读取方位角和倾角的读数。以下为读取数据的列表。

表2-5 地面实操测量实验

从上诉表格数据分析得出，5次不同地点测量的倾角最大偏差为0.15°、方位角最大偏差为0.40°。
由于在篮球场场地实测，由于地面非完全水平状态，可能对倾角的测量产生一下误差。即便如此，此设备的方位角和倾角的偏差也完全满足实际需求。
3 经济效益评价
打钻过程中使用了YHZ90/360矿用本安型钻机开孔定向仪以后，钻机施工队组可以独立完成确定开孔方位角、倾角，无需额外的测量人员和专职检查记录人员辅助工作。首先节省了大量人工成本，其次由于不需要等待测量人员测定巷道中线，节省了大量时间，连续打钻施工效率明显提升，真正达到了减人增效的目的。
对于煤矿防治水方面的探放水孔和瓦斯抽采钻孔的安全效益方面来说，是非常难以估量的。大量提升了煤矿井下钻孔的达标率，为防治矿井水害和瓦斯相关的危害，提供了强有力的保障。
4总结
经过对YHZ90/360矿用本安型钻机开孔定向仪的大量试用实验，验证了此设备的测量精度、稳定性、操作性均符合煤矿实际技术需求。且通过了周角测试、实测测试、同环境下反复寻北测量测试、不同倾角下反复寻北方位角测试、设备移动后读数测试。数据表明YHZ90/360矿用本安型钻机开孔定向仪操作简单、数据精准度高、数据稳定性很强。为煤矿安全生产提供了强有力的保障，且真正达到了减人增效的目的。