金属矿地质钻探轨迹测量中的误差校正方法

张 鑫

（江西有色地质勘查五队，江西 九江 332000）

随着当下经济的快速发展，金属矿行业在市场内的发展已经步入“新常态”发展阶段，金属矿的地质钻探技术成为了支撑矿产行业的关键技术[1]。金属矿地质钻探技术是进行地质结构研究、地下水位测量等致灾或开采的重要手段，结合当下钻探技术的发展，为确保监测数据或相关工作人员的安全性，施工中通常使用钻孔斜侧仪进行金属矿钻探轨迹的测量，相比传统的钻探轨迹测量方法，现代化的轨迹测量仪采用“边打孔、边检测”的方式进行钻探轨迹的测量，有效的提高了钻探设备的施工效率，同时可实时获取金属矿的地质结构。采用多位置标定的方法提升地质钻探轨迹测量的准确性，对测量中出现的误差进行有效的校正。以下将结合金属矿地址钻探轨迹测量的工作原理研究，进行其对应的误差分析，提出误差校正的方法。

1 金属矿地质钻探轨迹测量中的误差校正方法研究

以下将结合金属矿地质钻探轨迹测量设备的工作原理，进行其测量中的误差分析，构建对应的误差模型，提供正确的误差校正方法。

（1）金属矿地质钻探设备主要由方向控制器和探管两部分构成，方向控制器的核心设备为ARM方向处理器，地质钻探设备的探管中包含多轴加速度传感芯片及多轴磁性传感芯片[2]。

结合重力场提供的坐标，可得出金属矿在地质钻探轨迹测量中不同角度参数。具体公式如下所示。

如上述公式所示，为经过地质钻探设备测量后的角度参数，公式中θ为轨迹测量中设备的倾角，Ψ为方位角角度，φ为面向角度，G0为空间加速度，GX、GY、GZ分别为磁场坐标的三条空间轴线X、Y、Z上的测量点，BX、BY、BZ为磁场坐标下在X、Y、Z轴上的测量点，计算单位均为m/s2。由于设备的空间加速度受到地质结构、外界环境因素的影响较大，以下将结合钻探轨迹测量工作原理，进行其误差校正方法的研究。

（2）加速度误差分析。结合加速度对轨迹测量造成的影响，进行其误差的分析。轨迹测量的误差主要来源于零件误差、设备安装误差、信号处理误差及温度等外界环境影响产生的误差。零件误差主要由于钻探设备本身的灵敏程度较低，测量时三个空间轴线定位不准确或原点定位错误，导致整体轨迹偏移。信号处理误差是指相关工作人员记录对应数据时产生的误差，或设备反馈给工作人员的钻探轨迹出现偏差。温度等外界环境对轨迹测量造成的偏差是指由于金属矿所处地理位置较复杂、天气环境较恶劣，在测量中，磁场极易受到天气环境的影响，对测量的最终数据造成影响。

（3）构建加速度误差校正模型。随着半导体技术的快速发展，结合高性能数据处理器及精度较高的AD数据转换芯片技术，及现代化网络技术为数据提供的云计算算法，可有效的提升测量中的数据处理问题，将信号处理误差控制在可调节范围内。采用大角度（倾度角大于60°）的回转钻进及全空间测量的方式，构建对应模型。计算公式如下所示。

如上述公式4所示，为加速度校正模型的对应算法公式，公式中ax、ay、az为设备进行金属矿地质钻探轨迹测量中实地测量的探管加速数值，计算单位为m/s2；axiayi、、azi为构建的校正模型中探管加速度的理论值，计算单位为m/s2；k12、k13、k21、k23、k31、k32为空间轴线非正交非重合系数 ；k11、k22、k33为理论刻度因数数值 ；kx4、kx5、kx6、kx7（x=1、2、3）为测量轨迹非线性误差系数。

结合公式可知，在进行金属矿地质钻孔测量过程中，假设某一固定轨迹点已知并确定，便可计算设备进行轨迹测量时的实际数值，并代入上述参数公式，可求解公式中24个参数的具体数值。由于上述公式的解法较多，建议使用最小二乘法对公式进行求解，根据计算中得出的24个校正误差补偿数值进行最终轨迹点的确认，降低测量中出现的误差值，提升测量的精准度。

2 对比实验

（1）实验准备。为了验证文章设计的金属矿地质钻探轨迹测量误差校正模型的准确性，进行了如下的对比实验，实验组使用文章设计的误差校正方法对金属矿地质钻探轨迹测量中出现的误差进行校正，对照组使用传统的误差校正方法进行相同的步骤，采集4组实验数据。

（2）实验结果及分析。结合上述对实验的设计，将实验后收集的数据进行对比分析，具体数值如下表1所示。

表1 金属矿地质钻探轨迹测量的误差校正准确率

通过表1分析两种方法对于误差的校正程度，可以得出结论：在地质条件及外界因素相同的条件下，文章设计的金属矿地质钻探轨迹测量误差校正模型对于误差的校正较为精准，大约提升10%，因此应加大校正模型在地质钻探中的应用，提升轨迹测量的精准程度。

3 结语

文章开展了金属矿地质钻探轨迹测量中的误差校正方法的研究，分析金属矿地质钻探轨迹测量的工作原理，同时分析测量中易产生的误差，构建对应的误差校正模型，相比传统的误差校正方法，文章设计的误差校正方法提升钻探轨迹测量中的精准程度。未来将建立更加全面的数据库用于测量数据的管理，结合大数据对于数据的处理技术，为金属矿勘查行业提供更加优化的技术。