Устройство для передачи направления подземных горных выработок с горизонта на горизонт через соединительный канал

 

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.

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н asTOPCHOMV СВИДВТЕПЬСтВУ 1 э

) ) I (21) 3644628/22-03 (22) 14. 09.83 (46) 07.02.85. Бюл. У 5 (72) В.Я.. Аницибор, В.С. Малеванный, О.С. Исаченко и В.Г. Путинцев (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, специальным горным работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу (53) 528.484.322(088.8) (54)(57) 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, о т л и ч аю щ е .е с я тем, что, с целью повы шения точности и упрощения процесса ориентирования, оно снабжено опти4(51) Е 21 С 35/24; G 01 С 15/12,÷åñêèì проекционным узлом, установленным на нижнем горизонте, укрепленной на штативах рейкой со шкалой и прорезью вдоль ее прбдольной 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 зер- i Е кала, вертикальные полупрозрачные экраны жестко закреплены на концах рейки перпендикулярно ее горизонтальной оси, а Полупрозрачные год ризонтальные экраны жестко прикреп- Я лены к кареткам.

1 11

Изобретение относится к области маркшейдерских измерений и может быть применено для ориентирования горных выработок при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом, а также для других работ, связанных с ориентированием при строительстве полземных сооружений, преимущественно для ориентирования подэтажей через один вертикальный или крутонаклонный восстающий.

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 не менее 0,5 м, закреплены над устьем шахты и опущены на ориентируемый горизонт. На поверхности определяют координаты этих отвесов и направление их створа,.а на нижнем {ориентируемом) горизонте строят соединительный треугольник, при решении которого 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, так как ьебольшое сечение восстающего ограничивает расстояние между отвесами, что приводит к погрешности из-. мерений.

38496

f0

30 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, пока подвижные и неподвижные изображения не перекроют друг друга. 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 — тахаметр

УТ-З, который содержит зрительную трубу с нитяным дальномером, угломерную часть. На трубе угломера параллельно ее оси вращения прикреплена ориентирно-дальномерная рейка

Известен также проектор направлений ПН-1И, содержащий 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 оптичес- кого ориентирования входит проектор направлений ПН-IN, две шкалы на штативах и два сигнала, подвешиваемых на проволоку на ориентируемом горизонте шахты. Для передачи направления .применяется принцип двойных изображений, широко используемй в оптических дальномерах.

При передаче направления прибор

ПН-1М устанавливается на штативе со шкалой. Для передачи направления применяется принцип взаимного дозирования двух приборов, находящихся на разных подэтажах, После взаимного ориентирования и совмещения (5. 6 раз) в поле зрения зрительной трубы оси рейки нижнего угломера с roризонтальной 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 выполне1138496

35 нии точного совмещения в поле зрения зрительной трубы оси рейки с нитью сетки нитей, необходимость многократного 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 )p 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 изме-. ряют 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. 25

Производство работ по передаче азимута сводится к следующему;

Установив автоколлимационный теодолит и зеркала, измеряют угол между известным направлением на днев. ной поверхности и нормалью к первому поворотному зеркалу. Затем поворачивают первое зеркало таким образом, чтобы в поле зрения теодолита был виден автоколлимационный блик от второго зеркала, и измеряют угол между базовым направлением и нор1 малью 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, вычисля ют искомый азимут.

Однако при передаче азимута на большие расстояния (50-100 м) процесс наведения отраженного блика очень трудоемок, поворот зеркала на О необходимый угол требует дополнительных угломерных устройств, не может реализовать задачи передачи координат на ориентируемый горизонт без дополнительных операций по иэ- 55 мерению углов и расстояний дополнительными приборами. Это значительно снижает точность измерений.

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

Поставленная цель достигается тем, 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 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 горной выработке на горизонте В с известной ориентацией и ориентируемом горизонте А; 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, линзового компенсатора 5, служащего для создания ориентируемой плоскости двумя лазерными лучами 6, расходящимися под определенным параллактическим углом d"(äàííàÿ плоскость 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 воэможностью перемещения вдоль рейки, и два полупрозрачных экрана

13 и 14, расположенных друг от друга

1138496 на фиксированном расстоянии и имею- щих по одному вертикальному штриху

15 (фиг. 1 и .3). Экраны служат для обозначения световых визирных целей, например точки С и )). .В рейке вы- 5 полнена прорезь 16, в которой установлены с возможностью перемещения вдоль нее две каретки 17 и 18, с которыми жестко соединены дополнительные полупрозрачные экраны 19 и 20.

Для горизонтальной установки рейки применяется круглый уровень 21. Для передачи направления и решения задачи примыкания устройство имеет отвес 22 на нижнем горизонте и теодо- 5 лит 23, устанавливаемый на верхнем горизонте, Устройство работает следующим образом.

Лизерный проектор 1 центрируют над точкой В (дирекционный угол стороны AS известен) и ориентируют его на точку А по средствам наведения двух лазерных лучей б (плоскости проектирования) на отвес 22. Вращением прибора в вертикальной и горизонтальной плоскостях устанавливают его так, чтобы оба луча 6 (плосk0cTb проектирования) выходили на верхний горизонт А, при этом берут ЗО отсчеты по угломерной части 4. Таким образом,ориентируемая плоскость имеет дирекционный угол, определяемый по формуле (ВС) = (АВ) + (Ь т 180, (1) где ВС вЂ” направление ориентируемой плоскости;

А †. известное направление; р — угол поворота ориентируемой 40 -л плоскости

Ориентируемая плоскость опирается иа линию СЗ вЂ” дирекционный угол, который равен дирекционному углу ВС, 45

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 карет50 ках 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 экранов 12 и 13. Таким образом, фикси55 руется линия QQ с дирекционным углом, определяемым по формуле (1). Далее в точке Е устанавливают теодолит 23 и, визируя на точки.С и D, решают задачу примыкания способом соединительного треугольника CDE, определяют дирекционный угол DE или СВ, а затем EF.

Высотная отметка (Н + Н} точек

С и D определяется из формулы

H=h+ i+ (2) где Н вЂ” превышение точки С или D над точкой В; — высота инструмента;

d — - расстояние от плоскости рейки до световых марок на экране;

h — - расстояние от центра вращения прибора до плоскости рейки.

Расстояние h определяется иэ формулы

%=5Rsind+a s

2 где а0 — постоянная оптической системы коллиматор — линзовый компенсатор; — расстояние от линзового компенсатора до точки К на рейке; — угол наклона (берется по вертикальному лимбу прибора) о — параллактический угол линзового компенсатора.

Рассматривая треугольник 0 KN, определяют величину по формуле

bein е(.+—

С(- {4, .311 С( где Ъ вЂ” 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 О. Используя данные вычислений и измерений, опре,целяют координаты точек Е и Р как в обычном полигоне. Для этого необходимо вычислить координаты точек С и D с определив сначала координаты точки 0 по формулам„ известным из геодезии

1138496

Х = Х +й Х и Х =Buncos e(cos (Cg) (5)

Y =Чв+ Y Yo=htcosd (CD) .

Координаты точек К и N будут со- ответственно равны

Х =X +ВХ дХ =acos(o/,- — !соз(СЯ

I ./ d 1 к О к к-, 2!

= сб& д-- — /sin (С3)

I / с 1 к о к к 2/

l0 (61

= Х + X а Х = ccgs о/,+ — ) cos (С1))

Y = (+д / а / =ссОэ с л — (sin (С3) (/ сР1

N o N N 2

Направление (KN) равно (KN) = (CD) — 180 = с/,, тогда прямоугольные координаты точек

С и D будут соответственно равны 20

Х =Х +4Х дХ =(КС) cos(DC)

D N Д

Y = Y +ЬУ DY =(KC) sin(DC)

Х Х +ЛХ dX (ND)cos(ND) (с.- к+ У Y,= (ND) si (ND), Используя предлагаемое устройство, операция ориентирования в отдельных случаях может быть выполнена другим 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 I u II.

Закрепив точки I u II имеем ориентированную в пространстве линию определенной длины L. Координатыточек I u II определяют, аналогично используя формулы 5 — 7.

Погрешность ориентирования м 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.

1138496

ЗНИИПИ Заказ 10б50/22 Тираж 482 По1 ш с ое

Филиал ППП "Петези", г. Узгород, Ул.Проектная,4