一种井巷标高尺及其测量方法

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。

说明书

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。

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0.4m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：ΔH＝Δy1+ Δy2，Δy1根据相似三角形定理计算公式为：R/y1＝L/Δy1，Δy1＝(L*y1)/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，y1通过所述细线与圆弧交点上 的所述水平刻度线读取，Δy2为原点到巷道底板的高度，ΔH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＝x1/ Δx1，因此，Δx1＝(x1*L)/R，其中，Δx1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，x1通过所述细线与圆弧交点上的所述竖直刻度线读取；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y1刻度，y1 为直角三角形对应一直角边即垂高，在平距x1一定的情况下，y1是巷道坡度，根据 相似三角形定理计算公式为：y1/Δy1＝x1/Δx1，因此y1＝(x1*Δy1)/Δx1，其中， x1为定值，Δx1所需设计的掘进巷道剩余平距，Δy1所需设计的掘进巷道剩余标高 差，y1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。

附图说明

图1是本发明结构示意图

图2是图1的后视示意图

具体实施方式

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 分之一圆弧，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 圆弧边上划分出500mm水平刻度线3，同时取半径为0.4米的四分之一圆弧，按照角 度等分原理，每一等分线刻度为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100mm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(x，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，x1、y1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读取； β为水平线与细线(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ΔH＝Δ y1+Δy2，其中Δy1根据相似三角形定理计算公式为：

R/y1＝L/Δy1，Δy1＝(L*y1)/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 尺量取，也可在细线(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)y1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，Δy2为原点到巷道底板12的高度，可通过皮尺 量取，ΔH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＝x1/Δx1，因此，Δx1＝(x1*L)/R，

其中，Δx1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，x1可通过细线与圆弧交点上的竖直刻度线 5读取，精确度为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y1刻度，y1为直角三角形对应一直角边 即垂高，在平距x1一定的情况下，y1大约是巷道坡度，通过调整y1值大小，达到调 整巷道坡度的目的，达到满足坡度设计需要，根据相似三角形定理计算公式为：

y1/Δy1＝x1/Δx1即y1＝(x1*Δy1)/Δx1，

其中，x1为定值0.5米，Δx1所需设计的掘进巷道剩余平距，Δy1所需设计的 掘进巷道剩余标高差，y1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。