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专利名称：一种坑道掘进磁方位角测量放样装置

专利类型：实用新型专利

专利申请号：CN202111091958.2

专利申请（专利权）人：湖南辰州矿业有限责任公司
权利人地址：湖南省怀化市沅陵县官庄镇沃溪村

专利发明（设计）人：发明人:苏贵,姚泽春,吴琪,王永俊,李胜鹏

专利摘要：本申请涉及井下测量指向设备技术领域，提供一种坑道掘进磁方位角测量放样装置，包括：整平基座、悬挂罗盘和激光测距仪，所述悬挂罗盘转动式设于所述整平基座上，所述激光测距仪设于所述悬挂罗盘上。该坑道掘进磁方位角测量放样装置利用两点一线的原理，通过悬挂罗盘测量磁方位角，通过激光测距仪测量距离与坡度，计算得到测点的坐标与高程数据。该坑道掘进磁方位角测量放样装置仅需一名工作人员就可以完成操作，且激光线具有直和显眼的特点，使得该放样装置具有安装和操作便捷、安全，指向精度准确的优点。

主权利要求：
1.一种坑道掘进磁方位角测量放样装置，其特征在于，包括：整平基座(1)、悬挂罗盘(2)和激光测距仪(3)，所述悬挂罗盘(2)转动式设于所述整平基座(1)上，所述激光测距仪(3)设于所述悬挂罗盘(2)上；所述悬挂罗盘(2)包括半圆支架(21)和设于所述半圆支架(21)内的罗盘仪(22)，所述半圆支架(21)通过快接组件(4)转动式设于所述整平基座(1)上；
所述快接组件(4)包括一端设于所述整平基座(1)上的、另一端设有容置孔(411)的快接头(41)，以及一端与所述半圆支架(21)底部连接的、另一端转动式插接于所述容置孔(411)内的快接杆(42)；
所述快接杆(42)的一端设有U型开口(421)，所述半圆支架(21)的底部卡接于所述U型开口(421)内；在快接杆(42)上还设有连通U型开口(421)的插孔(422)，插孔(422)与U型开口(421)垂直设置，在半圆支架(21)上设有弧形导槽(211)，当半圆支架(21)卡接于U型开口(421)内后，插销(43)可以依次穿过插孔(422)、弧形导槽(211)和插孔(422)将半圆支架(21)限制在快接杆(42)上；弧形导槽(211)和半圆支架(21)的弧度为同心圆设置；
所述半圆支架(21)的两端上水平设有安置杆(5)，所述安置杆(5)上设有U型板(6)，所述激光测距仪(3)卡接于所述U型板(6)内；安置杆(5)的两端分别插接在半圆支架(21)的两端上，U型板(6)与安置杆(5)一体成型或焊接；
所述半圆支架(21)的一端上设有激光中线校准柱(7)；所述安置杆(5)、U型板(6)、激光中线校准柱(7)均为铜制件；
所述整平基座(1)为水平仪基座。
2.如权利要求1所述的坑道掘进磁方位角测量放样装置，其特征在于：所述快接杆(42)远离所述U型开口(421)的一端外周壁设有一圈凹槽(423)，所述容置孔(411)的内壁设于一圈能转动卡接于所述凹槽(423)内的凸环。
3.如权利要求2所述的坑道掘进磁方位角测量放样装置，其特征在于：还包括便携式防磁铝质三脚架(8)，所述整平基座(1)放置于所述便携式防磁铝质三脚架(8)上。 说明书 : 一种坑道掘进磁方位角测量放样装置技术领域[0001] 本申请属于井下测量指向设备技术领域，更具体地说，是涉及一种坑道掘进磁方位角测量放样装置。背景技术[0002] 现有井下测量方式中，常使用经纬仪﹑全站仪﹑悬挂罗盘仪进行坑道导线测量和坑道掘进方向放样。虽然经纬仪﹑全站仪的测量精度较高，但都不能直接定向，必须利用两个通视的已知测量点确定起始边方位，进而得出所测点的方位﹑坐标﹑高程。由于井下坑道受地压影响，布设在其内的测量点易发生位移和毁坏，因此作业面仅剩一个测量点，导致当班测量工作无法开展的情况时有发生，给生产造成一定的影响，费时费力。[0003] 其中，如图1所示，现有方案中，利用悬挂罗盘仪进行坑道掘进方向放样与导线测量，必须以一根麻线一端固定在已知测量点，另一端固定在待测点或大致放样方向上，中间悬挂罗盘观测，观测时麻线带动罗盘左右晃动，其稳定性差，磁针摆幅大，必须用手稳定罗盘，罗盘下面还要用手虚接防止因两头麻线不稳或断裂而造成罗盘掉下摔坏，待指针慢慢静止时看出大概方位，再指挥前面或后面的人左右移动麻线，直至移动到设计的方位角上，此时麻线方向即为坑道掘进方向。拿开罗盘沿麻线方向用钢尺或吊垂球将方向线投影到顶板上标记，完成坑道掘进方向放样工作。再通过皮尺和坡度规丈量斜距与坡度，计算得出待测点的坐标﹑高程，完成坑道导线测量工作。此种方式作业时需两至三人配合，且必须有一人深入垱头面拉线，存在较高的安全风险，另外罗盘仪悬挂在麻线中间晃动大，往往指针还没彻底静止，前后做牵引的人因体力原因手稳不住又松动了，定位精度不能很好保证。发明内容[0004] 本申请实施例的目的在于提供一种坑道掘进磁方位角测量放样装置，以解决现有技术中多名工作人员通过手牵麻线及悬挂罗盘的方式存在定位精度低、费时费力的技术问题。[0005] 为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种坑道掘进磁方位角测量放样装置，包括：整平基座、悬挂罗盘和激光测距仪，所述悬挂罗盘转动式设于所述整平基座上，所述激光测距仪设于所述悬挂罗盘上。[0006] 在一个实施例中，所述悬挂罗盘包括半圆支架和设于所述半圆支架内的罗盘仪，所述半圆支架通过快接组件转动式设于所述整平基座上。[0007] 在一个实施例中，所述快接组件包括一端设于所述整平基座上的、另一端设有容置孔的快接头，以及一端与所述半圆支架底部连接的、另一端转动式插接于所述容置孔内的快接杆。[0008] 在一个实施例中，所述快接杆的一端设有U型开口，所述半圆支架的底部卡接于所述U型开口内。[0009] 在一个实施例中，所述快接杆远离所述U型开口的一端外周壁设有一圈凹槽，所述容置孔的内壁设于一圈能转动卡接于所述凹槽内的凸环。[0010] 在一个实施例中，所述半圆支架的两端上水平设有安置杆，所述安置杆上设有U型板，所述激光测距仪卡接于所述U型板内。[0011] 在一个实施例中，所述半圆支架的一端上设有激光中线校准柱。[0012] 在一个实施例中，所述整平基座为水平仪基座。[0013] 在一个实施例中，该坑道掘进磁方位角测量放样装置还包括便携式防磁铝质三脚架，所述整平基座放置于所述便携式防磁铝质三脚架上。[0014] 本申请提供的坑道掘进磁方位角测量放样装置的有益效果在于：该坑道掘进磁方位角测量放样装置利用两点一线的原理，通过悬挂罗盘测量磁方位角，通过激光测距仪测量距离与坡度，计算得到测点的坐标与高程数据。该坑道掘进磁方位角测量放样装置仅需一名工作人员就可以完成操作，且激光线具有直和显眼的特点，使得该放样装置具有安装和操作便捷、安全，指向精度准确的优点。附图说明[0015] 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0016] 图1为现有技术中多名工作人员通过手牵麻线及悬挂罗盘的方式进行测量的示意图；[0017] 图2为本申请实施例提供的坑道掘进磁方位角测量放样装置的整体结构示意图；[0018] 图3为本申请实施例提供的坑道掘进磁方位角测量放样装置的爆炸结构示意图；[0019] 图4为本申请实施例提供的坑道掘进磁方位角测量放样装置快接杆的剖视结构示意图；[0020] 图5为本申请实施例提供的坑道掘进磁方位角测量放样装置在水平坑道内进行测量的示意图；[0021] 图6为本申请实施例提供的坑道掘进磁方位角测量放样装置在倾斜坑道内进行测量的示意图。[0022] 其中，图中各附图标记：[0023] 1、整平基座；2、悬挂罗盘；21、半圆支架；211、弧形导槽；22、罗盘仪；3、激光测距仪；4、快接组件；41、快接头；411、容置孔；42、快接杆；421、U型开口；422、插孔；423、凹槽；43、插销；5、安置杆；6、U型板；7、激光中线校准柱；8、便携式防磁铝质三脚架；A、已知测量点；B、激光线。具体实施方式[0024] 为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。[0025] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。[0026] 需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。[0027] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。[0028] 如图2?图6所示，现对本申请实施例提供的一种坑道掘进磁方位角测量放样装置进行说明。该坑道掘进磁方位角测量放样装置，包括整平基座1、悬挂罗盘2和激光测距仪3。其中，悬挂罗盘2转动式设于整平基座1上，激光测距仪3设于悬挂罗盘2上。该坑道掘进磁方位角测量放样装置利用两点一线的原理，通过悬挂罗盘2测量磁方位角，通过激光测距仪3测量距离与坡度，计算得到测点的坐标与高程数据。该坑道掘进磁方位角测量放样装置仅需一名工作人员就可以完成操作，且激光线B具有直和显眼的特点，使得该放样装置具有安装和操作便捷、安全，指向精度准确的优点。[0029] 在本实施例中，如图2和图3所示，悬挂罗盘2包括半圆支架21和设于半圆支架21内的罗盘仪22，半圆支架21通过快接组件4转动式设于整平基座1上，这样的目的是为了方便悬挂罗盘2和整平底座的快速安装及方便分拆收纳。[0030] 具体地，如图2和图3所示，快接组件4包括一端设于整平基座1上的、另一端设有容置孔411的快接头41，以及一端与半圆支架21底部连接的、另一端转动式插接于容置孔411内的快接杆42。快接杆42和快接头41通过插接的方式转动连接，具有安装、更换方便的优点。[0031] 在本实施例中，快接杆42的一端设有U型开口421，半圆支架21的底部卡接于U型开口421内。这样实现了快接杆42与半圆支架21的可拆卸式安装。具体地，如图3和图4所示，在快接杆42上还设有连通U型开口421的插孔422，插孔422与U型开口421垂直设置，在半圆支架21上设有弧形导槽211，当半圆支架21卡接于U型开口421内后，插销43可以依次穿过插孔422、弧形导槽211和插孔422将半圆支架21限制在快接杆42上。如图6所示，弧形导槽211的作用是可以实现半圆支架21进行角度调节，从而对罗盘仪22进行角度调节，以便对倾斜坑道进行测量。弧形导槽211和半圆支架21的弧度为同心圆设置。[0032] 在本实施例中，快接杆42远离U型开口421的一端外周壁设有一圈凹槽423，容置孔411的内壁设于一圈能转动卡接于凹槽423内的凸环(图中未示出)，这样设置的目的是保证快接杆42和快接头41转动连接的稳定性。[0033] 如图2和图3所示，在本实施例中，半圆支架21的两端上水平设有安置杆5，安置杆5上设有U型板6，激光测距仪3卡接于U型板6内。安置杆5的两端分别插接在半圆支架21的两端上，U型板6与安置杆5一体成型或焊接，U型板6的作用是快速实现激光测距仪3与悬挂罗盘2的安装和分装。[0034] 在本实施例中，半圆支架21的一端上设有激光中线校准柱7，用于校准。在本实施例中，整平基座1为水平仪基座，用于保证水平性。[0035] 在本实施例中，该坑道掘进磁方位角测量放样装置还包括便携式防磁铝质三脚架8，整平基座1放置于便携式防磁铝质三脚架8上，其目的是为了提高整平基座1的高度，以便工作人员进行站立操作，提高舒适性。在本实施例中，安置杆5、U型板6、激光中线校准柱7等均为铜制件，这样避免对罗盘仪22进行磁干扰。[0036] 在本实施例中，采用激光测距仪3进行指向，基于激光线B的单色性好、相干性好、方向性好、亮度高等优点，使得测量人员在黑暗的坑道内测量时，更加利于测量人员参照激光线B并将其精准的投影至掘进坑道顶板上。[0037] 在本实施例中，该坑道掘进磁方位角测量放样装置工作步骤简单，只需要一人在已知测量点A下操作仪器调整至坑道设计方向，再将激光线B投影至坑道顶板即可，在进行导线测量作业时也可单人作业，相较于现有通过麻线安放悬挂罗盘2测量放样方式，不需要两至三人配合拉线，节省大量的人力投入，工作步骤更加精简。[0038] 在本实施例中，该坑道掘进磁方位角测量放样装置，将激光测距仪3、悬挂罗盘2合二为一，有效的提高了工作效率，且结构简单、精小以及便于携带，有效的精简了测量人员并减轻了测量人员的劳动强度，同时也降低了测量人员在垱头、采场的安全风险。[0039] 在本实施例中该坑道掘进测量放样装置中的各零件之间配合方式简单，拆卸和安装方便，同时若部分零件损坏，可以快捷地替换损坏零件。[0040] 在本实施例中，利用该坑道掘进磁方位角测量放样装置的方法，如图5和图6所示，关于坑道施工安装该放样装置的操作过程：[0041] 步骤1：在平巷已知测量点A正下方设站，将该放样装置对中整平，利用激光中线校准柱7检查激光测距仪3所发射的激光线B与悬挂罗盘2的上南北方向线是否处于同一铅锤面。若存在偏差，进行微调，以确保在同一铅锤面。[0042] 步骤2：开启激光测距仪3，在水平方向旋转悬挂罗盘2使北针指示磁方位角与设计掘进方位一致，此时激光测距仪3发射的激光线B即为坑道设计掘进方位指示线。[0043] 步骤3：测量人员参照激光线B，用油漆将其精准的投影至掘进坑道顶板上，形成油漆线，在拆卸坑道掘进磁方位角测量放样装置后，掘进施工人员依旧能参照油漆线掘进施工。[0044] 在对倾斜坑道进行施工放样时，还应铅锤方向旋转悬挂罗盘2使激光测距仪3发射的激光束找准坑道垱头中心，便于测量人员参照激光线B，用油漆将其精准的投影至掘进坑道顶板。[0045] 坑道磁方位角导线测量安装操作过程：[0046] 步骤1：在平巷已知测量点A正下方设站，将仪器对中整平。利用激光中线校准柱7检查激光测距仪3所发射的激光线B与悬挂罗盘2的上南北方向线是否处于同一铅锤面。若存在偏差，则调整在同一铅锤面。[0047] 步骤2：开启激光测距仪3，再水平方向旋转悬挂罗盘2使激光线B照准坑道垱头面中心，再读取此时北针指示磁方位角读数并记录，此磁方位角读数即为已知测量点A与坑道垱头面中心的磁方位角；[0048] 步骤3：用激光测距仪3测量与坑道垱头面中心的斜距与坡度并记录；[0049] 步骤4：通过已知测量点A的高程﹑坐标与测得已知测量点A与坑道垱头面中心的磁方位角﹑斜距﹑坡度，利用三角函数计算得出坑道垱头面中心的高程﹑坐标；[0050] 在对倾斜坑道进行磁方位角导线测量时，还应铅锤方向旋转悬挂罗盘2使激光测距仪3发射的激光束找准坑道垱头中心，便于测量已知测量点A与坑道垱头中心的磁方位角﹑斜距﹑坡度。[0051] 利用全站仪对坑道掘进磁方位角测量放样装置指向精度进行检测，其磁方位最大指示误差在0°13′0″之内，50米最大偏差值在0.189米之内，则满足坑道掘进施工放样要求。[0052] 以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

专利地区：湖南

专利申请日期：2021-09-17

专利公开日期：2024-10-18

专利公告号：CN113804146B