Устройство для съемки сечений горных камерных выработок
Владельцы патента RU 2575141:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к приборам, используемым в горной промышленности для съемки сечения выработанного пространства. Устройство для съемки сечений горных камерных выработок состоит из пластины, лазерных дальномеров, закрепленных на пластине и соединенных между собой и с механизмом регулирования, а также трубы, расположенной выше центра тяжести пластины и навешанной на горизонтальную направляющую из троса. Пластина выполнена с проемом, расположенным по ее оси, при этом к трубе прикреплена круговая угломерная шкала, с расположенной в центре шпилькой, на которую надета опора, а торцы опоры закреплены в посадочных отверстиях пластины. При этом опора выполнена с возможностью поворота вокруг оси шпильки, а пластина - с возможностью поворота вокруг оси опоры, кроме того, к трубе прикреплен электронный уровень, соединенный электрическим проводом с механизмом регулирования. Техническим результатом изобретения является повышение точности съемки сечений горных камерных выработок, а также точности построения сечений на маркшейдерской документации. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.
Изобретение относится к приборам, используемым в горной промышленности для съемки сечения выработанного пространства.
Известно устройство для съемки сечения выработанного пространства, состоящее из точечного источника света, расположенного на верхнем конце рейки, с помощью которой источник света последовательно обводится по контролируемому сечению (А.А. Трофимов и др. Фотограмметрический способ контроля поперечного сечения горных выработок больших размеров. / Сб. науч. тр. Передовые технологии и технико-экономическая политика освоения месторождений в XXI веке. - ГАЦМиЗ, Красноярск, 2000. - С. 67).
Однако данное устройство обладает достаточной точностью съемки сечений камерных выработок, так как инструментально не контролируется положение снимаемого сечения относительно продольной оси выработки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является устройство для съемки сечений камерных выработок, состоящее из пластины, лазерных дальномеров, закрепленных на пластине и соединенных между собой и с механизмом регулирования электрическим проводом, а также трубы, навешанной на горизонтальную направляющую из троса с возможностью перемещения по ней при помощи шнура (патент РФ №2529658, МПК G01C 11/02, 2014 г.).
Недостатком данного устройства является недостаточная точность съемки сечений камерных выработок, обусловленная отклонением пластины с дальномерами от вертикали по отношению к оси выработки вследствие провисания направляющей из троса, а также при размещении направляющей не параллельно оси выработки. Это приводит к ошибкам при съемке сечений и переносе их на маркшейдерские документы.
Задачей изобретения является повышение точности съемки сечений горных камерных выработок.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для съемки сечений горных камерных выработок, состоящее из пластины, лазерных дальномеров, закрепленных на пластине и соединенных между собой и с механизмом регулирования электрическим проводом, а также трубы, расположенной выше центра тяжести пластины и навешанной на горизонтальную направляющую из троса с возможностью перемещения по ней при помощи шнура, согласно изобретению, пластина выполнена с проемом, расположенным по ее оси, при этом к трубе прикреплена круговая угломерная шкала, с расположенной в центре шпилькой, на которую надета опора, а торцы опоры закреплены в посадочных отверстиях пластины, при этом опора выполнена с возможностью поворота вокруг оси шпильки, а пластина - с возможностью поворота вокруг оси опоры, кроме того, к трубе прикреплен электронный уровень, соединенный электрическим проводом с механизмом регулирования.
Посадочные отверстия пластины перпендикулярны ее оси. Опора снабжена ограничителями. Шпилька снабжена стопором.
Использование заявляемого изобретения повышает точность съемки сечений горных камерных выработок.
Это достигается следующим.
Наличие в пластине проема позволяет разместить в нем трубу, с присоединенными к трубе круговой шкалой и опорой, а также обеспечивает возможность поворота пластин в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Наличие в пластине посадочных отверстий, расположенных перпендикулярно оси пластины, обеспечивает присоединение трубы со шкалой и опорой к пластине путем размещения торцов опоры в посадочных отверстиях.
Положение проема по оси пластины обеспечивает вертикальность положения пластины под действием собственного веса, а также совпадение осей пластины и направляющей в вертикальной плоскости, что повышает точность съемки сечений выработки.
Наличие опоры, соединенной с пластиной и надетой на шпильку, с возможностью поворота опоры вокруг оси шпильки, позволяет изменять угол установки пластины, соединенной с опорой, в горизонтальной плоскости относительно оси выработки путем поворота опоры, а следовательно, и пластин вокруг оси шпильки. Этим обеспечивается расположение пластины перпендикулярно продольной оси выработки, что повышает точность съемки сечений выработки.
Соединение опоры с пластиной с возможностью поворота пластины вокруг оси опоры обеспечивает, при провисании направляющей из троса, вертикальность положения пластины под действием собственного веса пластины и помещенных на ней лазерных дальномеров. Измеряемые сечения выработки выполняются в вертикальной плоскости и параллельны друг другу, что повышает точность измерения сечений устройством и изображения сечений на маркшейдерских документах.
Наличие на опорах ограничителей обеспечивает соосность осей пластины, трубы и направляющей, что обеспечивает точность измерения сечений устройством.
По закрепленной на трубе круговой угломерной шкале осуществляется поворот пластин на известное значение угла отклонения оси направляющей от оси выработки. Это производится путем поворота пластины вокруг оси шпильки, помещенной в центре угломерной шкалы. При этом пластина устанавливается перпендикулярно к оси выработки в горизонтальной плоскости и фиксируется в этом положении стопором, что обеспечивает высокую точность съемки сечения выработки.
Наличие прикрепленного к трубе электронного уровня, соединенного электрическим проводом с механизмом регулирования, позволяет зафиксировать угол провисания направляющей из троса в вертикальной плоскости в месте съемки сечения выработки. По значению этого угла при построении сечений на маркшейдерских документах вычисляется положение точки пересечения осей дальномеров, от которой откладываются расстояния от дальномеров до контура выработки. Это обеспечивает высокую точность при построении сечений выработки на маркшейдерских документах.
В качестве лазерного дальномера можно использовать, например, лазерный дальномер Leica DISTO D210, предназначенный для измерения длины до 80 метров с точностью до 1,0 мм и обладающий встроенной памятью. В качестве электронного уровня можно использовать, например, уровень марки УЭЛ-30М REDTRACE, обладающий встроенной памятью.
В качестве механизма регулирования можно применить, например, кнопочный выключатель с нормально-разомкнутыми контактами.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 показано расположение устройства в камере (пунктирными стрелками показано перемещение троса через камеру); на фиг. 2 показан общий вид собранного устройства; на фиг. 3 показано соединение трубы с пластиной посредством опоры, присоединение к трубе круговой угломерной шкалы, а также опоры к угломерной шкале посредством шпильки; на фиг. 4 приведен общий вид собранного устройства с торца; на фиг. 5 показано подвешивание электропровода на направляющую с помощью карабинов; на фиг. 6 приведена схема расчета угла поворота устройства перпендикулярно оси выработки; на фиг. 7 приведена схема работы устройства при съемке сечения камеры в вертикальной плоскости; на фиг. 8 показана схема графического построения сечения камеры.
Устройство содержит пластину 1, в которой выполнен проем 2 с посадочными отверстиями 3. В посадочные отверстия 3 помещены торцы опоры 4, имеющей ограничители 5, с возможностью поворота пластины 1 вокруг оси опоры 4. Опора 4 надета на шпильку 6, снабженную стопором 7, с возможностью поворота опоры 1 вокруг оси шпильки 6. Шпилька 6 расположена в центре круговой угломерной шкалы 8, закрепленной на трубе 9. Через трубу 9 пропущена направляющая 10 в виде стального троса. Также к трубе 9 прикреплен электронный уровень 11, соединенный электрическим проводом 12 с механизмом регулирования 13, а также шнур 14.
На пластине 1 радиально закреплены неподвижно лазерные дальномеры 15. Электрический провод 12 подвешен на направляющую 10 с помощью карабинов 16 и соединен с ними зажимами 17.
Значение азимутального угла оси выработки 18 (Ао) устанавливается по проектной документации, а значение азимутального угла положения направляющей 10 (Ан) устройства устанавливается маркшейдерской съемкой с использованием известных приборов, например, теодолита. Работа устройства осуществляется следующим образом. Из выработки, например из подэтажной буровой, через камеру с помощью, например, спортивного арбалета пробрасывается линь - тонкая прочная веревка. Затем к линю прикрепляется трос-направляющая 10 и шнур 14 и, с помощью линя, протаскиваются через камеру в противоположную подэтажную выработку. Концы троса 10 закрепляют к анкерам, установленным в кровле, или борту выработки, и трос 10 натягивают с помощью, например, винтовых струбцин. Перед закреплением к анкерам трос 10 пропускают через трубу 9, на которой закреплена круговая угломерная шкала 8, а также посредством шпильки 6 со стопором 7 опора 4. К опоре 4 присоединяется пластина 1, для чего труба 9 размещается в проеме 2 пластины 1, а концы опоры 4 вставляются в посадочные отверстия 3 в пластине 1 и фиксируются. Ограничители 5, расположенные на опоре 4, препятствуют перемещению пластины по опоре 4, тем самым обеспечивается совпадение осей пластины 1, трубы 9 и направляющей 10. На пластине 1 закрепляют лазерные дальномеры 15, а к трубе 9 присоединяют электронный уровень 11, которые соединяют с механизмом регулирования 13 посредством электрического провода 12. При этом электрический провод 12 подвешивают на направляющую 10 с помощью карабинов 16 и фиксируют на них зажимами 17. К трубе 9 присоединяют шнур 14.
Затем устройство ориентируется относительно оси 18 выработки (камеры) таким образом, чтобы пластина была перпендикулярна этой оси. Для этого с использованием известных приборов, например теодолита, устанавливается значение азимутального угла положения направляющей 10 в выработке (Ан). Значение азимутального угла оси камеры (Ао) устанавливается по проектной маркшейдерской документации. Далее рассчитывается численное угловое значение, по которому необходимо установить пластину 1 по круговой угломерной шкале 8 по формуле
где β - угол поворота платины; Ан - азимутальный угол положения направляющей; Ао - азимутальный угол оси камеры.
После этого пластину 1 с опорой 4 поворачивают вокруг шпильки 6, пока ось опоры 4 не установится по круговой угломерной шкале 8 на численное значение, равное значению (β). Устройство в этом положении фиксируется стопором 7. Пластины установлены перпендикулярно относительно оси 18 выработки (камеры).
Определяется также численное значение высотной отметки оси направляющей 10 в исходной точке, от которой начинается съемка сечений выработки. Данное значение используется, в дальнейшем, при построении сечений камеры на маркшейдерских документах.
Устройство готово к работе.
Далее натяжением шнура 14 перемещают пластину 1 с трубой 9 по направляющей 10 в камеру на определенную длину. Затем посредством механизма регулирования 113 через электрический провод 12 активируют работу лазерных дальномеров 15 и электронного уровня 11. Значения расстояния до контура камеры автоматически фиксируются в памяти каждого лазерного дальномера, а угол наклона направляющей 10 - в памяти уровня. После этого пластину 1 перемещают с помощью шнура 14 далее по направляющей 10 и осуществляют съемку следующего сечения камеры. Если количество измеряемых сечений превышает объем памяти дальномеров и уровня, то съемку осуществляют в несколько этапов. При этом после израсходования лимита памяти дальномеров и уровня устройство, посредством натягивания электрического провода 12, возвращают в выработку, из которой начиналась съемка сечений камеры. Записывают показания с дальномеров 15 и уровня 11, стирают эти значения из ячеек памяти и возвращают устройство натяжением шнура 14 в исходную точку на направляющей 10 и проводят далее съемку сечений камеры до следующего заполнения объема памяти дальномеров и уровня.
После съемки всех сечений камеры отстраивают контуры сечений камеры в выбранном масштабе на маркшейдерских документах. Для этого по ранее выполненным натурным маркшейдерским замерам намечают по каждому отстраиваемому сечению положение центра оси направляющей 10 относительно оси камеры 18 с учетом азимутальных углов положения направляющей и оси выработки, а также значений углов наклона направляющей, замеренных электронным уровнем. Затем от осевой точки направляющей по вертикали и горизонтали устанавливают на чертеже положение точки пересечения осей дальномеров 15. От данной точки по известному положению дальномеров на пластине размечаются углы направления съемки каждым дальномером, например, от вертикальной оси пластины. На каждой линии направления съемки откладывается измеренное расстояние от соответствующего дальномера до контура камеры. При этом учитывается известная длина от каждого дальномера до точки пересечения осей дальномеров на пластине.
Также при обработке результатов измерений можно использовать компьютерные программы для построения сечений камеры и получать, кроме плоских изображений, объемную фигуру камеры.
Параметры устройства устанавливаются экспериментально: размеры пластины, диаметр троса, количество устанавливаемых лазерных дальномеров. Также экспериментально определяется число снимаемых сечений камеры.
Использование заявляемого изобретения повышает точность съемки сечений горных камерных выработок, а также точность построения сечений на маркшейдерской документации.
1. Устройство для съемки сечений горных камерных выработок, состоящее из пластины, лазерных дальномеров, закрепленных на пластине и соединенных между собой и с механизмом регулирования электрическим проводом, а также трубы, расположенной выше центра тяжести пластины и навешанной на горизонтальную направляющую из троса с возможностью перемещения по ней при помощи шнура, отличающееся тем, что пластина выполнена с проемом, расположенным по ее оси, при этом к трубе прикреплена круговая угломерная шкала, с расположенной в центре шпилькой, на которую надета опора, а торцы опоры закреплены в посадочных отверстиях пластины, при этом опора выполнена с возможностью поворота вокруг оси шпильки, а пластина - с возможностью поворота вокруг оси опоры, кроме того, к трубе прикреплен электронный уровень, соединенный электрическим проводом с механизмом регулирования.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что посадочные отверстия пластины перпендикулярны ее оси.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что опора снабжена ограничителями.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что шпилька снабжена стопором.
