Устройство для определения залегания горных пород Советский патент 1992 года по МПК G01C17/16 

1

(21)4890588/10

(22) 13.12.90

(4fl) 07.10.92. Бюл. №37

(71)Научно-производственное объединение по осушению месторождений полезных ископаемых и специальным горным работам Виогем

(72)Ю.М.Николашин и Б.И.Воскобойников (56) Авторское свидетельство СССР

N; 577403, кл. G 01 С 17/16,1975.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ЗАЛЕГАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

(57) Изобретение относится к геофизическим приборам для определения залегания структурных элементов горных массивов. Сущность изобретения: для получения стереографических изображений элементов залегания магниточуествительных пород непосредственно при их съемке предложено устройство, в котором подвижная полая прозрачная сфера заполнена жидкостью ровно наполовину, а в качестве компаса применен автоматический радиокомпас. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к маркшейдер- ско-геофизическим приборам для определения угловых параметров (азимута и угла падения) залегания горных пород.

Известно устройство для определения залегания горных пород (авт.св. № 302595, кл. G 01 В 11 /26), которое содержит гиропо- лукомпас с преобразовательно-питающим блоком для измерения азимута залегания (горизонтальный угол) и прикрепленный на одном основании поворотный вертикальный сектор, с помощью которого измеряют угол падения (вертикальный угол). Оба замера производят последовательно, записывая значения угловых параметров в полевой журнал, после чего результаты замеров подвергают камеральной обработке.

Недостатками указанного изобретения являются следующие. Исходное направление, относительно которого определяют азимут залегания пород, удерживается постоянным за счет вращения гироскопа с высокой скоростью, составляющей десятки тысяч оборотов в минуту. Колебания параметров преобразовательно-питающего блока приводят к падению скорости вращения гироскопа, исходное направление уходит от первоначального, и точность результатов измерений уменьшается. В полевых условиях результаты замеров не могут быть получены в общепринятой форме - виде стереограмм. Их отстраивают в ходе камеральной обработки. При анализе стерео- грамм ретроспективно могут выявиться ошибки во взятии отсчетов, в выборе направления и числе замеров и т.д. Такие ошибки могут быть исправлены повторными дополнительными замерами с помощью известного устройства.

Наиболее близким техническим решением к изобретению, принятым за прототип, является горный компас (авт.св. № 577403, кл. G 01 С 17/16). Известное устройство содержит основание, на котором крепится магнитный компас и механизм регистрации результатов измерений, выполненный в виде поворотного круга, соединенного гибкой связью со шкалой компаса. Измеряя положение залегания пород, устройство прикладывают основанием на

0s

ч

СО Ы (Я

соответствующую плоскость, по показаниям компаса подводят поворотный круг, а на пересечении двух линеек фиксируют результат в виде точки на специально разграфленной сетке.

Недостатки описанного устройства следующие. Угол между плоскостями, в которых расположены компас и поворотный круг, имеет переменную величину, которая зависит от залегания пород. Соответствен- но этому измёйяется Длина гибкой связи, что ведет к непредсказуемей вариации точности замеров. Использование4 полученных таким образом результатов в научных или изыскательских целях неприемлемо. Недо- статком устройства является и то, что на нем получают графическое изображение измеренных величин в виде точечных проекций- диаграмм, которые затем необходимо перевести в стереограммы (Астафьев Ю.П., Попов Р.В.. Николашин Ю.М. Управление состоянием массива горных пород при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Киев-Донецк: Вища школа 1986, с. 44-45). Наличие камеральных работ сопряжено с рядом недостатков, описанных выше.

Целью изобретения является повышение точности за счет получения в полевых .условиях стереографических изображений залегания магниточувствительных горных пород.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем основание с прикрепленным к нему компасом, уровнем и узлом регистрации результатов измерений, последний выполнен в виде прозрачного кубического корпуса, размещенного на рабочей пластине, с жестко закрепленной внутри него прозрачной сферой,наполовину заполненной легкоподвижной жидкостью, при этом рабочая пластина закреплена, с возможностью поворота относительно горизонтальной плоскости; в вырезе основания, а на кубиче- ском корпусе со стороны, противоположной рабочей пластине, размещена съемная азимутальная плоская сетка на прозрачной основе. При этом в качестве компаса используют радиокомпас.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - устройство в работе; на фиг. 4 - стереограмма на азимутальной сетке.

Устройство состоит из основания 1, выполненного в виде прямоугольной пластины, горизонтальное положение которой устанавливают по жидкостному уровню 2 (фиг. 1). К основанию 1 крепится автоматический радиокомпас 3, снабженный стрелочным индикатором 4 азимута (фиг, 2). Шкала индикатора неподвижно закреплена и имеет оцифровку от 0 до 360° с нарастанием против часовой стрелки. В разрезе 5 с помощью цапф 6 установлен узел 7 регистрации результатов измерений, который имеет возможность вращения в вертикальной плоскости относительно горизонтально устанавливаемого основания 1. Узел 7 состоит из прозрачного кубического корпуса 8, неподвижно размещенного на рабочей пластине 9, прозрачной полой сферы 10, заполненной наполовину легкоподвижной жидкостью 11. Для улучшения визирования жидкость подкрашивают красителем. На корпусе 8 размещена съемная азимутальная плоская сетка 12 на прозрачной основе. Наружный диаметр сетки 12 равен диаметру сферы 10. Заполнение сферы 10 легкоподвижной жидкостью 11 ровно наполовину обеспечивает точное соответствие положения границы зеркала жидкости измеряемому углу наклона. Легкоподвижная жидкость, имея более тонкую границу за счет меньшего поверхностного натяжения, позволяет достичь высокой точности замеров. Сферическое выполнение элемента 10 сохраняет постоянство формы объема, занимаемой жидкостью при любом угле наклона узла 7.

Азимутальная плоская сетка 12 представляет собой проекцию полусферы на плоскость, по кругу разбита равномерно от О до 360°, а от центра к наружному диаметру круга располагаются концентрические окружности, соответствующие оцифровке углов падения от 0 до 90°. Такие сетки принято использовать для графического изображения залегания горных массивов (см., например, Рыжов П.А. Геометрия недр. М.: Недра, 1964, с. 129).

Устройство для определения залегания горных пород работает следующим образом.

До начала собственно замеров по плану определяют ориентировку исходного направления Я относительно географического меридиана. Для этого соединяют крайние точки массива с передатчиком, на который настроен радиокомпас. При большом удалении передатчика, превыщающем расстояние между крайними точками массива более чем в 30 раз, угол образуемого сектора не превышает 1°. С приемлемой для данного класса точностью измерений (до 1°) за исходное направление А .принимают положение сектора.

Если расстояние до передатчика менее 30-крагного расстояния между крайними

точками массива, сектор разбивают на подсекторы с углами ие более 1°. Границы участков, образуемых подсекторами, переносят на массив маркировкой. Замеры на разных участках, внутри которых азимут исходного направления одинаков, соответствующим образом выделяют.

Собственно замеры производят при работающем передатчике.

Для определения угловых параметров залегания массива горных пород с одновременным графическим представлением их на азимутальной сетке устройство приближают к массиву и рабочую пластину 9 совмещают с поверхностью 13 залегания массива (фиг. 3). Не отрывая рабочей плоскости 9 от массива, по ypot ю 2 устройство выставляют так, чтобы основание 1 заняло горизонтальное положение. При этом синхронно с поворотом подвижной рамки радиокомпаса 3 стрелка инДикатора 4 азимута повернется в сторону передатчика, указывая на некоторое показание б . Искомый азимут залегания в данной точке равен а А +6 (град.). Не изменяя горизонтального поло- жения основания 1, азимутальную сетку 12 поворачивают и устанавливают против визирной риски 14 значения азимута а (фиг. 4). На сетке 12 чертят криволинейную границу зеркала жидкости. Данная кривая и явля- ется искомой стереограммой, служащей графическим представлением залегания горных пород в данной точке. Необходимое число точек замеров определяется назначением работ (научные, изыскательские и др.). изменчивостью залегания, структурными особенностями конкретного массива.

Пример Необходимо определить залегание горных пород на участке западного борта карьера Южного горно-обогати- тельного комбината (Кривбасс) в маркшейдерских осях 1,0-1,2 (С-Ю)/3,2-3,6 (3-В) на глубине 200 м от земной поверхности. Морфология горного массива такова, что положение пород в каждой точке соот- ветствует пространственному расположению трещин напластования. Поэтому задача сводится к определению залегания этих трещин на данном участке борта массива.

По плану масштаба 1:2000, сориентированному по сторонам света, находят крайние точки изучаемого массива и соединяют их с точкой расположения ближайшего передатчика, удаленного на 4,1 км. Отношение этого расстояния к расстоянию между крайними точками массива (250 м) равно 16,4, для выделения одного участка это соотношение должно быть не менее 30. Поэтому намечают два участка замеров: первый шириной 130м с исходным азимутом Ai 252°, второй шириной 120м с Аг 254 , Границу между участками маркируют, а замеры выполняют обособленно. Рабочую плоскость устройства совмещают с плоскостью первого замера, основание устанавливают по уровню в горизонтальное положение. Считывают по стрелке показание индикатора

5i 48° (первое показание на первом участке) и к нему прибавляют значение Al 252°,

Азимут а 300° откладывают против визирной риски поворотом азимутальной сетки. Не отрывая устройства, чертят границу зеркала жидкости, получая на сетке стерео- грамму залегания пород с азимутом

а 300° и углом падения $ 42° для первой замерной точки (см. фиг. 3 и 4). Аналогичным образом находят стереограммы на других точках этого и второго участков, причем замеренные значения азимутов суммируют с А2 254°.

Предлагаемое устройство дает возможность повысить точность и удобство определения залегания горных пород.

Формула изобретения

Z 8Пф.

ъ л

seemt

Вид Л

(подернуто)

1Л Й/tf/

фиг. 4

ZJ