Устройство для передачи направления подземных горных выработок с горизонта на горизонт через соединительный канал Советский патент 1985 года по МПК E21C35/24 G01C15/12 

1 Изобретение относится к области маркшейдерских измерений и может быть применено для ориентирования горных выработок при разработке месторождений нолезньгх ископаемых подземным способом, а также для дру гих работ, связанных с ориентированием при строительстве подземньк со оружений, преимущественно для ориентирования подэтажей через один вертикальный или крутонаклонный вос стающий. Известно устройство для ориентирования подземных горных выработок, содержащее два вертикальных отвеса, ручные лебедки, направляющие блоки, центрировочные тарелки и пластинки, успокоители. Отвесы размещены относительно друг друга на расстоянии н менее 0,5 м, закреплены над устьем шахты и опущены на ориентируемый го ризонт. На поверхности определяют координаты этих отвесов и направление их створа, а на нижнем (ориенти руемом) горизонте строят соединительный треугольник, при решении ко торого определяют координаты третьего угла треугольника и направление первой стороны полигона ориентируемого горизонта. Недостатком этого устройства является трудоемкость съемочных работ Кроме того, для ориентирования подэтажей этот способ неэффективен, та как небольшое сечение восстающего ограничивает расстояние между отвесами, что приводит к погрешности из меренйй. Известен также проектор направлений ПН-tM, содержаиргй зрительную трубу, на объективной части которой имеется оптический клин. Параллельно окулярной части зрительной трубы закреплена визирная трубка. Трубка имеет прямоугольную призму, которая направляет визирные лучи трубки перпендикулярно оси зрительной трубы. В комплект прибора для оптического ориентирования входит проектор направлений ПН-Ш, две шкапы на шта тивах и два сигнала, подвешиваемых на проволоку на ориентируемом гори™ зонте шахты. Для передачи направления применяется принцип двойных изображений, широко используемый в оптических дальномерах. При передаче направления прибор ПН-1М устанавливается на штативе 62 над устьем ствола В околоствольном дворе закрепляют две точки таким образом, чтобы линия, соединяющая их,проходила посередине сечения ствола. Действуя подъемными винтами, наклоняют визирную трубу для приведения изображения обоих сигналов в середину ее поля зрения. Затем вращают зрительную трубу проектора до тех пор, йЪка подвижные и неподвижные изображения не перекроют друг дру1а. В момент совмещения изобра.жений сигналов коллимационная плоскость, проходящая через оси зрительной трубы и визирной трубки проектора, устанавливается параллельно подземному направлению. Затем зрительную трубу поворачивают на 180 и производят совмещение сигналов. В первом и втором случаях подземное направление закрепляется на поверхности двумя точками. Линия, соединяющая их, параллельна направлению в шахте. Недостатками данного устройства являются несовершенство конструкции, так как необходимо многократное (до 10 раз) повторение совмещений изображений для достижения необходимой точности; невозможность передачи направления через наклонный восстающий канал. Известен также угломер - тахометр УТ-3, который содержит зрительную трубу с нитяным дальномером, угломерную часть. На трубе угломера па-. раллельно ее оси вращения прикреплена ориентирно-дальномерная рейка со шкалой. Для передачи направления применяется принцип взаимного дозирования двух приборов, находящихся на разных подэтажах. После взаимного ориентирования и совмещения (56 раз) в поле зрения зрительной трубы оси рейки нижнего угломера с горизонтальной нитью сетки нитей верхнего угломера берут отсчеты по угломерной части и вычисляют дирекционный угол ориентируемой стороны как в обычном полигоне, используя известный дирекционный угол. Для передачи координат высотой отметки проводят измерения расстояния между точками стояния приборов релеткой или дальномером. Недостатками прибора являются несовершенство конструкции, которое ведет за собой трудность в вьтолне311

ИИ точного совмещения в поле зреия зрительной трубы оси рейки с нитью сетки нитей, необходимость ногократного совмещения (4-5 раз), необходимость использования двух однотипных приборов и дополнительного освещения реек.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для передачи направления подземных горных выработок с горизонта на горизонт через соединительный канал, содержащее оптический угломерный инструмент, установленный на верхнем горизонте, и два поворотных зеркала.

В известном устройстве с помощью автоколлимационного теодолита измеряют углы между направлением на дневной поверхности и направлениями нормалей к установленным в шахте двум поворотным и одному отражающему (базовому) зеркалам, после чего, используя зенитные расстояния нормалей, вычисляют искомый азимут.

Производство работ по передаче азимута сводится к следующему.Установив автоколлимационный теодолит и зеркала, измеряют угол между известным направлением на дневной поверхности ц нормалью к первому поворотному зеркалу,Затем поворачивают первое зеркало таким образом, чтобы в поле зрения теодолита был виден автрколлимационный блик от второго зеркала, и измеряют угол между базовым направлением и нормалью второго зеркала. После этого поворачивают второе зеркало до тех пор, пока автоколлимационный блик от отражающегося зеркала не будет виден в теодолит, и измеряют угол между базовым направлением и нормалью отражающего зеркала. Измерив зенитные расстояния нормалей, вычисляют искомый азимут.

Однако при передаче азимута на большие расстояния (50-100 м) процесс наведения отраженного блика очень трудоемок, поворот зеркала на необходимый угол требует,дополнительных угломерных устройств, не может реализовать задачи передачи координат на ориентируемый горизонт без дополнительных операций по измерению углов и расстояний дополнительньми приборами. Это значительно снижает точность измерений.

84964

Целью изобретения является повышение точности передачи направления и упрощение процесса ориентирования.

Поставленная цель достигается тем, 5 что устройство для передачи направления подземных горных выработок с горизонта на горизонт через соединительный канал, содержащее оптический угломерный инструмент, установленный на верхнем горизонте, и два поворотных зеркала, снабжено оптическим проекционным узлом, установленным на нижнем горизонте, укрепленной на штативах рейкой со шкалой

2 и прорезью вдоль ее продольной оси, двумя каретками, двумя вертикальными полупрозрачными экранами с нанесенными на них вертикальными штрихами и двумя полупрозрачными.горизонтальными экранами со шкалой, деления которой равны делениям шкалы рейки, ;которая установлена горизонтально на верхнем горизонте над соединительным каналом, в прорези рейки установлены с возможностью перемещения вдоль нее каретки, на которых закреплены поворотные зеркала, вертикальные полупрозрачные экраны жестко закреплены на концах рейки перпендикулярно ее горизонтальной оси, а полупрозрачные горизонтальные экраны жестко прикреплены к кареткам. На фиг. 1 изображена схема устройства, установленного в годной выработке на горизонте В с известной ориентацией и ориентируемом горизонте Л , на фиг. 2 - устройство на ориентируемом горизонте А, вид сверху; на фиг. 3 - фрагмент устройства, аксонометрия.

Устройство состоит (фиг. 1) из оптической проекционной системы 1, содержащей лазер 2 с коллиматором 3, закрепленных на угломерной части 4,

5 линзового компенсатора 5, служащего для создания ориентируемой плоскости двумя лаз.ерными лучами 6, расходящимися под определенным параллактическим углом с(данная плоскость

0 перпендикулярна оси вращения проекционной части) и рейки 7 со шкалой 8 (фиг. 3), закрепленной с помощью триггеров 9 на штативах 10 (фиг. 1). Устройство включает также два поворотных зеркала 11 и 12, выполненных с возможностью перемещения вдоль рейки, и два полупрозрачных экрана 13 и 14, расположенных друг от друга на фиксированном расстоянии и имеющих по одному вертикальному штриху 15 (фиг. 1 и 3), Экраны служат для обозначения световых визирных целей например точки С иС. В рейке выполнена прорезь 16, в которой установлены с возможностью перемещения вдоль нее две каретки 17 и 18, с ко торыми жестко соединены дополнитель ные полупрозрачные экраны 19 и 20. Дпя горизонтальной установки рейки применяется круглый уровень 21, Дпя передачи направления и решения задачи примыкания устройство имеет отвес 22 на нижнем горизонте и теод лит 23, устанавливаемый на верхнем горизонте. Устройство работает следующим об разом. Лизерный проектор 1 центрируют над точкой В (дирекционный угол сто роны АВ известен) и ориентируют его на точку А по средствам наведения двух лазерных лучей 6 (плоскости проектирования) на отвес 22. Вращением прибора в вертикальной и горизонтальной плоскостях устанавливают его так, чтобы оба луча 6 (плосkoCTb проектирования) выходили на верхний горизонт А, при этом берут отсчеты по угломерной части 4. Таки образом ,ориентируемая плоскость име дирекционный угол, определяемый по формуле ± 180 (ВС) (АВ) + /SA где ВС - направление ориентируемой плоскости; АВ -. известное направление; Лд - угол поворота ориентируемой плоскости. Ориентируемая плоскость опирается на линию CD - дирекционный угол, ко торый равен дирекционному углу ВС. На ориентируемом горизонте закрепляют рейку 7 и устанавливают горизонтально по уровню 21, причем лазерные лучи 6 должны проходить через прорезь 16.Передвигая зеркала 11 на каретках 17 и вращая их вокруг своих осей,добиваются попадания лазерных лучей на экраны 12 и 13. Перемещением рейки 7 в горизонтальной плоскости совмещают лазерные марки со штрихами 15 эк12 и 13. Таким образом, фиксирановруется линия CD с дирекционным углом определяемым по формуле (1). Далее в точке Е устанавливают теодолит 23 изируя на точки.С и D, решают чу примыкания способом соедининого треугольника CDE, определяирекционньй угол DE или СВ, а м EF. ысотная отметка (Hg + Н) точек D определяется из формулы h + i + d превьшение точки С или D над точкой В; высота инструмента; расстояние от плоскости рейки до световых марок наэкране;расстояние от центра вращения прибора до плоскости рейки. асстояние h определяется из улы / а tЧ 1l 4eeinci-(-a5in(ot--y-j , (З) дв - постоянная оптической системы коллиматор - линзовый компенсатор; м - расстояние от линзового компенсатора до точки К на рейке; d. - угол наклона (берется по вертикальному лимбу прибора) с - параллактический угол линзового компенсатора. ассматривая треугольник OKN, деляют величину по формуле где b расстояние между лазерными марками на рейке. Для определения величины Ъ необходимо переместить обе каретки 17 и 18 рейки до появления на дополнительных экранах 19 и 20 (фиг. 3) лазерных марок. Экраны 19 и 20 жестко соединены с каретками 17 и 18 и имеют деления, совпадающие с делениями шкалы рейки. По шкалам экранов и рейки определяют расстояния между лазерными марками. Решая уравнения 2-4, находим высотные отметки точки С и D. Используя данные вычислений и измерений, определяют координаты точек Е и F как в обычном полигоне. Для этого необходимо вычислить координаты точек ,С и D, определив сначала координаты точки О по формулам, известным из геодезии Х|, Хц+дХд ЛХр :Лесо5с со5 (CD) ДЧ дгсо5оСз1п(СВ). Координаты точек К и N будут со ответственно равны ДХ o,co5(ot--7-)(Cl) к и 14 (ч Z / (.-y)sin(tD) ( cos (CD) . ) Направление (KN) равно (KN) .(CD) - 180 ot , тогда прямоугольные координаты точ С и D будут соответственно равны ДХ -(КС)cos(DC) uYj CKC)sin(DC) )cos(ND) u V ДУ (ND)sih(ND). Используя предлагаемое устройст операция ориентирования в .отдельны случаях может быть вьшолнена други способом. После наведения лазерных марок на штрихи 15 экранов 12 и 13 (фиг. 3) имеется возможность проектирования лазерных лучей посредством зеркал 11 и 12 (фиг. 2) на стенки выработки в точки, расположенные на предельно возможном удалении от рейки, например в точки 1 и II. Закрепив точки I и II, имеем ориентированную в пространстве линию определенной длины L. Координатыточек I и II определяют, аналогично используя формулы 5-7. Погрешность ориентирования Мр устройства составляет приблизительно 3,5 . Таким образом, используя предлагаемое устройство для ориентирования подземных горных выработок, можно более точно определить параметры горных выработок. Кроме того, устройство позволяет уменьшить временные затраты на производство работ по ориентированию горных выработок за счет исключения выставления зеркал по автоколлимационному теодолиту, а также исключение дополнительных угломерных измерений. Использование устройства позволит снизить потери руды или разубоживание при камерной обработке месторождения полезного ископаемого.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ НАПРАВЛЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК С ГОРИЗОНТА НА ГОРИЗОНТ ЧЕРЕЗ СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ КАНАЛ, содержащее оптический угломерный инструмент, установленный на верхнем горизонте, и .два поворотных зеркала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса ориентирования, оно снабжено оптиI ческим проекционным узлом, установленным на нижнем горизонте, укрепленной на штативах рейкой со шкалой и прорезью вдоль ее продольной оси, двумя каретками, двумя вертикальными полупрозрачными экранами с нанесенными на них вертикальными штрихами, и двумя полупрозрачными горизонтальными экранами со шкалой, деления которой равны делениям шкалы рейки, которая установлена горизонтально на верхнем горизонте над соединительным каналом, в прорези рейки установлены с возможностью перемещения вдоль нее каретки, на i которых закреплены поворотные зер- . кала, вертикальные полупрозрачные (Л экраны жестко закреплены на концах рейки перпендикулярно ее горизонтальной оси, а йолупрозрачные го- . ризонтальные экраны жестко прикреплены к кареткам.

If, Iff //j f/k f.f l/ I////i

a

7 12 гтк

Фиг2

К