专利名称：一种井巷标高尺及其测量方法
技术领域：
本发明涉及一种测量装置及其测量方法，特别是关于一种用于煤矿的井巷标高尺及其测量方法。
背景技术：
煤矿井下巷道掘进掌控巷道方位与标高是非常及时和严谨的，巷道标高控制出现误差将造成施工设计上的错误，将带来巨大的经济损失和安全威胁。但是目前矿井掘进现场施工标高测算都是用度尺量测的，度尺量测巷道标高存在三方面缺陷1、需三人进行测量，人员多，费人力；2、需多次分段测量，测量进度慢，费时间；3、测量精度低，多次测量误差大。由于度尺量测巷道标高存在诸多缺陷，增大了掘进迎头及时掌控巷道标高的难度，因此还是每年都存在掘进施工标高没掌握好，造成贯通等方面的失误，带来巨大的经济损失及安全威胁。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种可以使掘进能简单便捷的掌控巷道标高，避免掘进施工中发生标高失误，而且可以大大提高巷道标高测量效率和精度的井巷标高尺及其测量方法。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种井巷标高尺，其特征在于一种井巷标高尺，其特征在于它包括一块四分之一圆状的扇形本体，所述扇形本体靠近一侧的下方设置有一小孔，以所述小孔作为原点，以平行于所述扇形本体的一直角边作为水平基准，另一条直角边作为竖直基准，取半径为0.5米的四分之一圆�。此椒较蛏柚玫确挚潭认撸“刖段�0.4米的四分之一圆�。凑战嵌鹊确衷恚谠不∩仙柚贸�90度圆弧角度线，在所述圆弧角度线至所述扇形本体边缘之间，按竖直方向设置等分线刻度，在所述扇形本体的背面竖直边上按水平方向设置等分刻度线，在作为原点的所述小孔中穿设有一条测量用细线，在水平等分线最高点设置另一个小孔，该小孔中穿设一根调零用垂线，所述细线与所述扇形本体上的刻度线配合，形成一水平和竖直空间的极轴坐标系。所述水平方向设置的等分刻度线的间距为1mm。所述竖直方向设置的等分刻度线的间距为10mm。所述角度等分刻度线的等分线刻度为1度。所述设置竖直方向等分线刻度的起点为水平方向标注的0. ^!和0. 5m之间。所述的井巷标高尺的测量方法，其包括以下步骤1)测量巷道标高将所述扇形本体一侧的所述垂线调零，并将所述细线引至巷道顶板，测量点标高为ΔΗ= ΔΥ1+ΔΥ2, Ayl根据相似三角形定理计算公式为:R/yl = L/Δγ , ΔΥ1 = (L*yl)/R，其中，R为圆弧半径，L为参照点到测量点的所述细线长度，yl通过所述细线与圆弧交点上的所述水平刻度线读�。う�2为原点到巷道底板的高度，ΔΗ为参照点巷道底板至巷道测量点的相差高度； 2)计算巷道平距根据相似三角形定理计算公式为R/L = xl/Axl，因此，Δχ = (xl*L)/R，其中，Δχ 为参照点到迎头测量点的平距，L为参照点到测量点的所述细线长，xl通过所述细线与圆弧交点上的所述竖直刻度线读�。换玫髡锏榔露冉錾刃伪咎逡徊嗟乃龃瓜叩髁愫螅鱿赶咧羪l刻度，yl为直角三角形对应一直角边即垂高，在平距xl — 定的情况下，yl是巷道坡度，根据相似三角形定理计算公式为yl/ Ayl = Xl/Δ xl,因此yl =(xl*Ayl)Mxl，其中，xl为定值，Δ xl所需设计的掘进巷道剩余平距，Ayl所需设计的掘进巷道剩余标高差，yl为所需调整巷道的坡度刻度值。所述的L取值为R的整数倍。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明由于使用细线与扇形本体上的刻度线配合，形成一水平和竖直空间的极轴坐标系，不仅可以测量标高、平距，同时还可以根据施工情况及时调整巷道坡度，实现掘进现场巷道施工的综合监控，避免施工失误。2、本发明采用扇形本体和细线配合完成测量，操作简单，操作人员少，只需一人可以完成作业，与掘进现场传统的测量标高相比可以减少2人操作，并且操作时间短，可以一次测得巷道标高，无需多次分段测量。3、本发明精度高，标高测量精确到毫米，平距测量精确到厘米，坡度刻度线精确到毫米。本发明方便了掘进班队长及工程技术人员的现场技术管理，有效避免了巷道标高控制失误，施工报废巷道，减少了发生安全事故及经济损失，能为掘进安全生产工作提供技术保障。因此，本发明能广泛应用于煤矿巷道的测量中。
图1是本发明结构示意2是图1的后视示意图
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。如图1所示，本发明包括一块裁剪成四分之一圆状的有机塑料板制成的扇形本体 1，在扇形本体1靠近一侧的下方设置有一小孔2，以小孔2作为原点，以平行于扇形本体 1的一直角边作为水平基准，另一条直角边作为竖直基准，取半径为0.5米的四分之一圆�。此椒较蚧值确挚潭认撸恳坏确窒呖潭认呶�1mm，扇形本体1的圆弧边上划分出 500mm水平刻度线3，同时取半径为0.4米的四分之一圆�。凑战嵌鹊确衷恚恳坏确窒呖潭任�1度，在圆弧上划分出90度圆弧角度线4。以小孔2为原点，在水平方向取0. 4米和0.5米之间的长度，目的是能满足巷道坡度36°以内要求，井巷巷道坡度基本都小于这一坡度，以0.4米处为零点，按竖直方向划分等分线刻度，每一等分线刻度为10mm，在扇形本体1的水平边划分出IOOmm竖直刻度线5。如图2所示，在扇形本体1的背面竖直边上按水平方向划分等分刻度线，每一等分线刻度线为1mm，扇形本体1的竖直边上划分出500mm水平刻度线6。在原点的小孔2中穿设有一条细线(绳)7，细线(绳)7到扇形本体1边缘的长度即为圆的半径长度0. 5m，在水平等分线最高点设置另一个小孔8，在小孔8中穿设一根垂线9，通过垂线9可以调零。这样在扇形本体1上就建成一水平和竖直空间的极轴坐标系(χ，y, β )，其中细线(绳)7到参照点的长度为定值即半径的长度0. 5米，xUyl的值可以直接从原点引出的细线(绳)7 与圆弧相交位置的竖直刻度线5和水平刻度线3读�。沪挛较哂胂赶�(绳)7之间的夹角，当细线(绳)7方向与巷道坡度方向一致时，β值为巷道坡度值。上述实施例中，为了使用方便，可以在扇形本体1的中部设置有一持握方便的通孔10。井巷标高尺的测量方法，其包括以下步骤1、测量巷道标高如图1所示，以测量上山巷道迎头标高为例通过扇形一侧的垂线调零后，使扇形两边处于水平和垂直状况后，开始引线至迎头巷道顶板11，迎头测量点标高ΔΗ = Ayl+Ay2，其中Δ yl根据相似三角形定理计算公式为R/yl = L/Ayl, Ayl = (L*yl)/R，其中，R为圆半径0. 5米，L为参照点到测量点的细线(绳)7长度，可以通过皮尺量�。部稍谙赶�(绳)7上标上长度值，直接读取。为了读取方便，参照点到测量点的细线 (绳)7长度(由于R为定值0.5米，L 一般可取R整数倍，方便ΔH的计算，实测的测定标高对应都是真实的标高，未测的0. 5米以内的范围标高变化不大，可放在下次测量范围以内，对现场施工无影响)yl可通过细线(绳)7与圆弧交点上的水平刻度线3读取，精确度为1mm，ΔΥ2为原点到巷道底板12的高度，可通过皮尺量�。� H为参照点巷道底板至迎头测量点巷道顶板的相差高度。2、计算巷道平距根据相似三角形定理计算公式为R/L = xl/ΔχΙ，因此，Δχ = (xl*L)/R，其中，Δχ 为参照点到迎头测量点的平距，L为参照点到测量点的细线(绳)7长， 可通过皮尺量取。R为圆半径0. 5米，Xl可通过细线与圆弧交点上的竖直刻度线5读�。范任�1cm。3、调整巷道坡度如图2所示，以调整上山巷道坡度为例通过扇形一侧的垂线9调零后，使扇形两边处于水平和垂直状况后，开始引细线至yl刻度，yl为直角三角形对应一直角边即垂高， 在平距Xl —定的情况下，yl大约是巷道坡度，通过调整yl值大�。锏降髡锏榔露鹊哪康模锏铰闫露壬杓菩枰菹嗨迫切味ɡ砑扑愎轿獃l/Ayl = χ1/Δχ1 即 yl = (χ * Δ yl) / Δ xl，其中，xl为定值0.5米，Δ xl所需设计的掘进巷道剩余平距，Ayl所需设计的掘进巷道剩余标高差，yl为所需调整巷道的坡度刻度值。上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构和连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种井巷标高尺，其特征在于它包括一块四分之一圆状的扇形本体，所述扇形本体靠近一侧的下方设置有一小孔，以所述小孔作为原点，以平行于所述扇形本体的一直角边作为水平基准，另一条直角边作为竖直基准，取半径为0.5米的四分之一圆弧，按水平方向设置等分刻度线，取半径为0.4米的四分之一圆弧，按照角度等分原理，在圆弧上设置出 90度圆弧角度线，在所述圆弧角度线至所述扇形本体边缘之间，按竖直方向设置等分线刻度，在所述扇形本体的背面竖直边上按水平方向设置等分刻度线，在作为原点的所述小孔中穿设有一条测量用细线，在水平等分线最高点设置另一个小孔，该小孔中穿设一根调零用垂线，所述细线与所述扇形本体上的刻度线配合，形成一水平和竖直空间的极轴坐标系。
2.如权利要求1所述的一种井巷标高尺，其特征在于所述水平方向设置的等分刻度线的间距为1mm。
3.如权利要求1所述的一种井巷标高尺，其特征在于所述竖直方向设置的等分刻度线的间距为10mm。
4.如权利要求2所述的一种井巷标高尺，其特征在于所述竖直方向设置的等分刻度线的间距为10mm。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种井巷标高尺，其特征在于所述角度等分刻度线的等分线刻度为1度。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种井巷标高尺，其特征在于所述设置竖直方向等分线刻度的起点为水平方向标注的0. 4m和0. 5m之间。
7.如权利要求5所述的一种井巷标高尺，其特征在于所述设置竖直方向等分线刻度的起点为水平方向标注的0. 4m和0. 5m之间。
8.—种如权利要求1 7任一项所述的井巷标高尺的测量方法，其包括以下步骤1)测量巷道标高将所述扇形本体一侧的所述垂线调零，并将所述细线引至巷道顶板，测量点标高为 ΔΗ= ΔΥ1+ΔΥ2, Ayl根据相似三角形定理计算公式为R/yl = L/Δγ , Ayl = (L*yl)/R，其中，R为圆弧半径，L为参照点到测量点的所述细线长度，yl通过所述细线与圆弧交点上的所述水平刻度线读�。� y2为原点到巷道底板的高度，ΔΗ为参照点巷道底板至巷道测量点的相差高度；2)计算巷道平距根据相似三角形定理计算公式为R/L = xl/Δ xl，因此，Δχ = (xl*L)/R，其中，Δχ 为参照点到迎头测量点的平距，L为参照点到测量点的所述细线长，xl通过所述细线与圆弧交点上的所述竖直刻度线读�。�3)调整巷道坡度将所述扇形本体一侧的所述垂线调零后，引所述细线至yl刻度，yl为直角三角形对应一直角边即垂高，在平距xl —定的情况下，yl是巷道坡度，根据相似三角形定理计算公式为yl/Ayl = χ1/Δχ1,因此 yl = (xl* Δ yl) / Δ xl，其中，xl为定值，Δ xl所需设计的掘进巷道剩余平距，Ayl所需设计的掘进巷道剩余标高差，yl为所需调整巷道的坡度刻度值。
9.如权利要求8所述的一种井巷标高尺的测量方法，其特征在于，所述的L取值为R的整数倍。
全文摘要
本发明涉及一种井巷标高尺及其测量方法，它包括一块四分之一圆状的扇形本体，扇形本体靠近一侧的下方设置有一小孔，以小孔作为原点，以平行于扇形本体的一直角边作为水平基准，另一条直角边作为竖直基准，取半径为0.5米的四分之一圆�。此椒较蛏柚玫确挚潭认撸“刖段�0.4米的四分之一圆�。凑战嵌鹊确衷恚谠不∩仙柚贸�90度圆弧角度线，在圆弧角度线至扇形本体边缘之间，按竖直方向设置等分线刻度，在扇形本体的背面竖直边上按水平方向设置等分刻度线，在原点的小孔中穿设有一条测量用细线，在水平等分线最高点设置另一个小孔，在该小孔中穿设一根调零用垂线，细线与扇形本体上的刻度线配合，形成一水平和竖直空间的极轴坐标系。本发明可以广泛用于煤矿巷道的掘进现场施工中。
文档编号G01C5/00GK102269584SQ201110111679
公开日2011年12月7日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者张凤林, 张灿彪, 朱瑜伟, 汪令蕤, 潘小兵, 王少楠, 王福清, 祁明峰, 苗锋, 辛东京 申请人:安徽省皖北煤电集团有限责任公司百善煤矿
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