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

119) 11) СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСК(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 гор ным работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу(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 а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса ориентирования, оно снабжено опти(51) Е 21 С 35/24; С 01 С 15 ческим 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 Е кала, вертикальные полупрозрачные экраны жестко закреплены на концах рейки перпендикулярно ее горизонтальной оси, а г 1 олупрозрачные го 4% ризонтальные экраны жестко прикреплены к кареткам.1 11Изобретение 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 подземнйх 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 5 10 15 20 25 30 над устьем ствола, В околоствольномдворе закрепляют две точки такимобразом, чтобы линия, соединяющаяих,проходила посередине сеченияствола, Действуя подъемными винтами,наклоняют визирную трубу для приведения изображения обоих сигналов всередину ее поля зрения. Затем вращают зрительную трубу проектора дотех пор, пока подвижные и неподвижные изображения не перекроют другдруга, 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 ипроизводят совмещение сигналовВпервом и втором случаях подземное направление закрепляется на поверхности двумя точками. Линия, соединяющаяих, параллельна направлению в шахте,Недостатками данного устройстваявляются несовершенство конструкции,так как необходимо многократное (до10 раз) повторение совмещений изображений для достижения необходимойточности; 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 рейкаИзвестен также проектор направлений ПНМ, 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 ПНМ, две шкалы на штативах 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 ПНМ устанавливается на штативе40 со шкалой. Для передачи направления применяется принцип взаимного дозирования двух приборов, находящихсяна разных подэтажах, После взаимного ориентирования и совмещения (5- . 6 раз) в поле зрения зрительной трубы оси рейки нижнего угломера с горизонтальной нитью сетки нитей верхнего угломера берут отсчеты по угло 5055 мерной 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 релеткай 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 снитью сетки нитей, необходимостьмногократного совмещения (4-5 раз),необходимость использования двуходнотипных приборов и дополнительного освещения реек.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяустройство для передачи направления 10подземных горных выработок с горизонта на горизонт через соединительный канал, Содержащее оптическийугломерный инструмент, установленныйна 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. 25Производство работ по передачеазимута сводится к следующему;Установив автоколлимационный теодолит и зеркала, измеряют угол между известным направлением на дневной поверхности и нормалью к первому поворотному зеркалу, Затем поворачивают первое зеркало таким образом, чтобы в поле зрения теодолитабыл виден автоколлимационный бликот второго зеркала, и измеряют уголмежду базовым направлением и нормалью второго. зеркала, После этогоповорачивают второе зеркало до техпор, пока автоколлимационный бликот отражающегося зеркала не будет виден в теодолит, и измеряют угол между базовым направлением и нормальюотражающего 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 50 необходимый угол требует дополнительных угломерных устройств, не может реализовать задачи передачи координат на ориентируемый горизонт без дополнительных операций по иэ мерению углов и расстояний дополнительными приборами. Это значительно снижает точность измерений. 4Целью 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 д(данная плоскость перпендикулярна оси вращения проекционной части) и рейки 7 со шкалой 8(фиг. 3), закрепленной с помощьютриггеров 9 на штативах 10 (фиг. 1). Устройство включает также два поворотных зеркала 11 и 12, выполненныхс воэможностью перемещения вдольрейки, и два полупрозрачных экрана13 и 14, расположенных друг от другана фиксированном расстоянии и имею-щих по одному вертикальному штриху15 (фиг. 1 и .3). Экраны служат дляобозначения световых визирных целей,например точки С и 9 . В рейке выполнена прорезь 16, в которой установлены с возможностью перемещениявдоль нее две каретки 17 и 18, с которыми жестко соединены дополнительные полупрозрачные экраны 19 и 20,Для горизонтальной установки рейкиприменяется круглый уровень 21. Дляпередачи направления и решения задачи примыкания устройство имеетотвес 22 на нижнем горизонте и теодо лит 23, устанавливаемый на верхнемгоризонте,Устройство работает следующим образом.Лизерный проектор 1 центрируютнад точкой В (дирекционный угол стороны АВ известен) и ориентируют егона точку А по средствам наведениядвух лазерных лучей б (плоскостипроектирования) на отвес 22. Вращением прибора в вертикальной и горизонтальной плоскостях устанавливают его так, чтобы оба луча 6 (плоскость проектирования) выходили наверхний горизонт А, при этом берут 30отсчеты по угломерной части 4. Такимобразом,ориентируемая плоскость имеетдирекционный угол, определяемый поФормуле(ВС) = (АВ) + 3 д ф 180 , (1)где ВС - направление ориентируемойплоскости;АВ в , известное направление;р - угол поворота ориентируемой 40лплоскостиеОриентируемая плоскость опирается иа линию СЗ - 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 карет 50 ках 17 и вращая ихвокруг 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, фикси 55 руется линия СД с дирекционным углом, определяемым по формуле (1). Далее в точке Е устанавливают теодолит 23 и, визируя на точки.С и О, решают задачу примыкания способом соединительного треугольника СРЕ, определяют дирекционный угол ОЕ или СВ, а затем ЕР.Высотная отметка (Н + Н) точек С и 0 определяется из формулыН=Ь+ +д(2)где Н - превышение точки С или Рнад точкой В;1 - высота инструмента;Й - расстояние от плоскости рейки до световых марок наэкране;Ь - расстояние от центра вращенияприбора до плоскости рейки.Расстояние Ь определяется иэ формулыгде а 1 - постоянная оптической системы коллиматор - линзовыйкомпенсатор;- расстояние от линзовогокомпенсатора до точки К нарейке;- угол наклона (берется повертикальному лимбу прибора)о)" - параллактический угол линзового компенсатора.Рассматривая треугольник О КН, определяют величину по формулеЬБо ивФ (4,310 Ыгде Ъ - расстояние между лазерными марками на рейке. Для определения величины Ь необходимо переместить обе каретки 17и 18 рейки до появления на дополнительных экранах 19 и 20 (фиг. 3) лазерных марок. Экраны 19 и 20 жесткосоединены с каретками 17 и 18 и имеют деления, совпадающие с делениямишкалы рейки, По шкалам экранов и рейки определяют расстояния между лазерными марками,Решая уравнения 2 - 4, находим высотные отметки точки С и О, Используяданные вычислений и измерений, опре,целяют координаты точек Е и Р как вобычном полигоне, Для этого необходимо вычислить координаты точек .С и В,сопределив сначала координаты точки Опо формулам известным из геодезии(КМ) = (СЭ) - 180 ф = отогда прямоугольные координаты точекС и 0 будут соответственно равны 20Х:Х +4 ХдХ =(КС) соз(ВС)Р МЭУ е +дУ дУ =(КС)э 1 п(ОС)г 5Х Х+ дХ дХ: (МЭ)соэ(ЙЭ)1 с= (к+ д 1 с д 1: (40) в 1(1Используя предлагаемое устройство,операция ориентирования в отдельныхслучаях может быть выполнена другимспособом, 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 11.Закрепив точки 1 и 11, имеем ориентированную в пространстве линию определенной длины Ь. Координаты- точек 1 и 11 определяют, аналогично используя формулы 5 - 7,Погрешность ориентирования Мо устройства составляет приблизительно 3,5" .Таким образом, используя предлага- емое 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.1138496Фиг.2аз 10 б 50/22 Тираж 482 ПЧФисц ал ППП ффПвгеатфф, г. Узгород, ул.Про