Способ передачи высотной отметки в шахту Советский патент 1992 года по МПК G01C5/00 G01C3/08 

Изобретение относится к горному делу, в частности к способу передачи высотной отметки в шахту, например, при вскрытии месторождения.

Из курса маркшейдерского дела известны способы передачи высотной отметки в шахту, предусматривающие использование специальной шахтной ленты и длиномера ДА-2.

Передача высотной отметки с помощью шахтной ленты осуществляется следующим образом. Ее наматывают на барабан, который надежно закрепляют вблизи устья шахтного ствола. Над стволом укрепляют блок, через который пропускают ленту. К концу ленты подвешивают груз, масса которого обычно равна массе груза при компарирова- нии. После тогэ, как спуск ленты закончен, одновременно в шахте и на поверхности при помощи двух нивелиров берут отсчеты

по ленте ni, П2 и по рейкам а, Ь, установленным на подходном Rn и шахтном Яш реперах. Отсчеты по лейте и рейкам повторяют несколько раз. Обязательны измерения высоты нивелира и перемещения ленты перед каждым измерением. Отметка репера в шахте определяется по формуле:

2Ш Zn - (m - П2) -f a - Ь - ALi н AL.2 + At + AR

где ДЦ - поправка за удлинение ленты от массы груза (вводится только в тех случаях, когда масса груза при измерении не равна массе груза при компарировании);

- поправка за удлинение ленты от собственной массы;

At - поправка зз температуру: ДЯ - поправка за компарирование шахтной ленты.

% XJ

СП

4

Передача высоты с помощью длиномера ДА-2 осуществляется следующим образом. Длиномер укрепляют вблизи устья ствола, который состоит из ручной лебедки и барабана с намотанной на нем стальной проволокой. При движении проволоки вращается диск, один оборот которого равен 1 м пропущенной проволоки. Число полных оборотов фиксирует специальный счетчик, а неполные обороты отражаются на шкале, нанесенной на ободе мерного диска. Для измерения достаточно опустить проволоку в ствол и зафиксировать отсчеты в начале и конце измеряемого отрезка. Отметка репера в шахте вычисляется по формуле:

2Ш - Zn + пизм + All + Al2 - Д1з ь AU,

где All - поправка за диаметр проволоки;

Al2 - поправка за компарирование диска;

- поправка за тепловое расширение проволоки, вызванное разностью температур в стволе;

AU - поправка за тепловое расширение окружности диска;

Zn - отметка репера на поверхности;

Низм - измеренная высота ствола.

Описанные способы передачи высотной отметки в шахту требуют значительных затрат времени и трудоресурсов.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ передачи высотной отметки с поверхности в шахту при применении све- тодальномера.

Светодальномер устанавливают около устья ствола. С объективами приемно-пере- дающей системы жестко связана специальная насадка (плоское зеркало или призма), отражающая поверхность которой закреплена по отношению к осям передающей системы светодальномера под углом 45°. Световой пучок, вышедший из передающей системы, направляется под углом 90° вниз через ствол к отражателю, отражающая плоскость которого расположена горизонтально. Отразившись, луч попадает на зеркальную поверхность насадки и направляется в приемный канал дальномера. Для определения высотной отметки шахтного репера используют два нивелира. Один из них служит для определения высотной отметки центра оптических осей дальномера, другой -для передачи высотной отметки на шахтный репер Рш. Высотную отметку шахтного репера вычисляют по формуле:

ZRUI - ZRn Э2) - (S -1) + b 1 + Ь2

где ZRH - высотная отметка репера на поверхности;

ai и 32 - отсчеты по рейкам на поверхности;

S - расстояние, измеренное дальномером,

I - расстояние от центра светодальномера до центра насадки;

bi, 02 - отсчеты по рейкам в шахте.

Описанный способ имеет свои недостатки: необходимость подсветки отражателей шахтерскими лампами, т к в противном случае наведение на них приемопередающей системы осуществляется вслепую,

т.е. по индикатору, регистрирующему отраженный сигнал, что затрудняет работу по наведению светового луча на отражатель; требуется привлечение дополнительных рабочих, которые осуществляют подсветку отражателей.

На чертеже изображена схема передачи высотной отметки в шахту.

Способ передачи высотной отметки с поверхности в шахту с помощью лазерного

интерферометра заключается в следующем. Вблизи устья ствола на расстоянии 10- 15 м устанавливают лазерный интерферометр 1, например, конструкции Хабаровского филиала ВНИИ физико-технических и

радиотехнических измерений, интерферо метр горизонтируют. Затем с опорного репера на поверхности Rn способом геометрического нивелирования передают высотную отметку на интерферометр. После

этого в устье ствола устанавливают плоское зеркало 2 на верхнем горизонте и измеряют расстояние DI интерференционным способом Затем, поворачивая плоское зеркало 2 под углом 45° на верхнем горизонте и устанавливая горизонтально плоское зеркало на нижнем горизонте, измеряют расстояние DI+ + D2 Do до нижнего зеркйла; повернув затем нижнее плоское зеркало 3 под углом 45°, добиваются визирования на нивелирную рейку 4, установленную на расстоянии DI от зеркала 3, и берут отсчет Ь.

50

Высотную отметку шахтного репера 2кш рассчитывают по формуле

ZRUJ ZRn + 31 - 32 - A- Do + DI + Ь,

где Zpn - высотная отметка репера на поверхности, м; ai, 32 - Отсчеты по нивелирным рейкам на поверхности, м;

А- постоянная интерферометра - расстояние от лазерного луча до верхней части корпуса интерферометра, равная 0,05 м;

Do D i + Da - расстояние от интерферометра до нижнего плоского зеркала, м;

DI - расстояние от интерферометра до верхнего плоского зеркала, м;

b - отсчет по рейке в шахте,

Пример. Рассмотрим применение предложенного способа для передачи высотной отметки с этажа на этаж,

Для осуществления измерений лазерным интерферометром производят следую- щие операции: измеряют разность хода лучей перемещением верхнего плоского зеркала: эта разность определяет измеряемое расстояние до величины, кратной полуцелому числу длин резонатора лазера; фиксируя момент по минимальной контрастности интерференционной картины, измеряют перемещение; расстояние определяют по формуле:

Di(N + 1/2)L :tl.

где L- известная длина резонатора лазера;

I - измеренное перемещение;

N - получают из более грубых дально- мерных измерений, обеспечивающих измерение данной линии до длины резонаторов.

Аналогично определяют расстояние до нижнего плоского зеркала, предварительно повернув верхнее плоское зеркало под уг- лом, обеспечивающим вертикальное визирование. Затем поворачивают нижнее плоское зеркало, добиваясь визирования лазерного луча под углом 90° к вертикали на нивелирную рейку в шахте, установленную на расстоянии DI от зеркала 3.

По полученным для расчета данным вычисляют отметку шахтного репера:

Длина линии до верхнего зеркала, м: Di 11,0123

Длиналинии до нижнего зеркала, м: DI+ + D2 53,0015

Отсчет по рейке на поверхности, м: ai 1,543

Отсчет по рейке на корпусе интерферо- метра, м: 82 1,320

Постоянная интерферометра, м: Д 0,05

Отсчет по рейке в шахте, м: Ь 1,100

Высотная отметка репера на поверхности, м: Zn + 100

ZRU, - 100 + 1,543 - 1,320 - 0,05 53,0015 - 11, 1,1 59,2838м

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключаются в том, что использование лазерного интерферометра повышает точность передачи высотной отметки с поверхности в шахту на один порядок. Наличие видимого лазерного луча обеспечивает его быструю наводку на передающую оптическую систему, что сокращает время работ в шахте. Достаточно мощное излучение лазера не требует дополнительной подсветки передающих плоских зеркал, а это исключает привлечение дополнительных рабочих. Фиксация отсчета по нивелирной рейке в шахте по лазерному лучу исключает применение второго нивелира.

Формула изобретения Способ передачи высотной отметки в шахту, включающий установку лазерного дальномера около устья ствола шахты, определение его высотного положения относительно опорного репера, последовательное измерение расстояний от дальномера до верхнего зеркала, установленного над стволом шахты, и до нижнего зеркала, установленного в шахте, вычисление отметки нижнего зеркала с учетом разности измеренных расстояний и определение превышения между нижним зеркалом и репером, закрепленным в шахте, на который при этом устанавливают нивелирную рейку, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности, в качестве лазерного дальномера используют интерференционный дальномер, а при определении превышения между нижним з-зркалом и репером, закрепленным в шахте, направляют излучение на нивелирную рейку путем поворота зеркала на 45° и берут отсчет по ниверлирной рейке, соответствующей положению пятна лазерного излучения, при этом репер закрепляют в шахте на расстоянии от нижнего зеркала, равном измеренному расстоянию от дальномера до верхнего зеркала.

f f f/f

ч

N

V77-1

Использование1 горное дело, маркшейдерия, при привязке подземных съемок. Сущность изобретения: при передаче отметки в шахту от опорного репера используют лазерный интерферометр, который устанавливают около устья ствола шахты, в котором укрепляют два плоских зеркала, производят измерения расстояний интерференционным способом от интерферометра до верхнего плоского зеркала, затем до нижнего, берут отсчет по нивелирной рейке в шахте и на поверхности, после чего вычисляют отметку шахтного репера. Причем репер закрепляют в шахте на расстоянии от нижнего зеркала, равном измеренному рас- стоянию от лазерного интерференционного дальномера до верхнего зеркала. 1 ил

//////////77v/7777 7/7,

/У/ /w