CN102061909B

CN102061909B - 圆盘刻度定方位角的工艺方法

Info

Publication number: CN102061909B
Application number: CN 201010586255
Authority: CN
Inventors: 张庆松; 韩伟伟; 李术才; 李海燕; 刘人太; 张霄; 张伟杰; 张兵; 李志鹏; 恵冰
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2010-12-14
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2030-12-14
Also published as: CN102061909A

Abstract

本发明涉及一种圆盘刻度定方位角的工艺方法，包括在钻机的底盘上设置圆形刻度；通过放线，确定圆盘基线的方位角；将钻机放置到底盘上，以钻机矩形底边中切割圆形刻度的一条边作为基准边，通过基准边与圆形刻度的交点的两个度数，计算出基准边与基线的夹角角度值；通过圆盘基线的方位角和基准边与基线的夹角推算钻机基准边的方位角，进而推算钻孔的方位角。本发明采用直线与圆盘刻度两个交点读数的方法确定直线与基线的夹角的方法，具有普遍性，以实现钻机在随机摆放，明显降低定方位角的过程中的误差累计。本发明通过圆盘周边刻度精确实现的角度由长度的确定测量，角度的确定得到极大的提高，避免了多次放线的的角度误差。

Description

圆盘刻度定方位角的工艺方法

技术领域

本发明涉及一种钻探注浆领域中钻孔方位角的确定技术，尤其是一种圆盘刻度定方位角的工艺方法。

背景技术

注浆工程是岩土工程的重要分支，在矿山地下水治理方面具有巨大的应用价值。在较大的地下水治理过程中，经常出现在同一地点施工3个以上方位角的注浆钻孔的情况，很多情况钻孔的方位角参数需要较高的精度要求，施工过程中钻探设备方位角的调整就成为一个必须要解决的问题。

目前常用的定方位角的方法有两种：罗盘定方位角法和挂线定方位角法。罗盘定方位角法具有操作简便的优点。但罗盘法精度不高，在磁铁矿矿山无法使用。挂线法精度相对较高，但操作非常复杂，并且随着倒角次数的增加误差逐渐积累。因此，在高精度要求的注浆钻孔施工过程中，尤其是在磁铁矿矿山，这两种方位角定位方法的应用受到的极大的限制。发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种制作简单、操作方便、减少钻机调整误差、价格低廉、不受磁铁矿的影响的圆盘刻度定方位角的工艺方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种圆盘刻度定方位角的工艺方法，包括以下步骤：

1）.首先，在钻机的底盘上设置圆形刻度；

2）.通过测量仪器放线，做一条已知方位角并且经过底盘的直线；通过这条直线的方位角和直线与步骤1）中圆形刻度的圆周的两个交点处的圆形刻度读数，确定圆盘基线的方位角；将过0°和180°的直径作为基线，以180°刻度指向0°方向为正方向；

3）.将钻机放置到底盘上，以钻机矩形底边中切割圆形刻度的一条边作为基准边，通过基准边与圆形刻度的交点的两个度数，计算出基准边与基线的夹角角度值；

4）.通过圆盘基线方位角和基准边与基线的夹角推算钻机基准边方位角，基准边方位角=基线方位角±基线与基准边夹角，±由两者位置决定，基线顺时针方向以最小角度到达基准边时为+，基线为逆时针方向以最小角度到达基准边时为-；由于钻孔方位角与钻机基准边垂直，进而推算钻孔的方位角，钻孔方位角=基准边方位角±90°，基准边顺时针旋转90°后为钻孔方向时为+，基准边逆时针旋转90°后为钻孔方向时为-。

所述步骤1）中在钻机的底盘上设置圆形刻度具体为：在底盘上做一个以底盘中心为圆心的圆，然后在圆上进行刻度划分，5度一小格，10度一大格，最后再做一个5度的小卡尺，进行5度小格内的角度测量。

本发明采用直线与圆盘刻度两个交点读数的方法确定直线与基线的夹角的方法，具有普遍性。本发明在结合圆盘刻度和直线定方位角的确定方法的前提下，可以实现钻机在随机摆放，即钻机中心与圆盘圆心不重合的情况下确定了钻孔的方位角，这与现实情况相符合。本发明通过一次放线和圆盘刻度进行方位角的确定，可明显降低定方位角的过程中的误差累计。本发明通过圆盘周边刻度精确实现的角度由长度的确定测量，1度在圆盘上的长度超过1cm，角度的确定得到极大的提高，避免了多次放线的的角度误差。

本发明与挂线定方位角法相比，通过刻度读数计算方位角，可计算出钻机需要调整的角度，操作十分简单，大大节省了定方位角的时间。尤其是在同一地点施工3个以上不同方位角的钻孔时，由于放线定基线方位角至进行一次操作，本发明可以更快地进行方位角调整，减少定方位角的困难。同时，本发明具有高精度的特点，避免了挂线定方位角法在挂线过程中容易出现多次操作造成误差积累的缺点。本发明与罗盘定方位角法相比，不但精度较高，而且具有适用能力强的特点，不受现场条件的限制。在罗盘定方位角法无法使用的磁铁矿等金属矿山的地方，本发明不任何影响，实现快速高精度定方位角。

附图说明

图1为钻机底盘示意图；

图2为钻孔底盘圆形刻度布置图；

图3、图4为钻机底盘圆形刻度法定方位角的具体实施实例示意图；

图5是任意直线（基准边）与圆盘刻度基线夹角示意图

其中1.底盘，2. 螺栓孔，3.弧形条孔，4.刻度盘，5.基线，6.放线参考直线，8.钻机，9.基准边。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-4所示，底盘体1上有4个连接锚杆基础固定的螺栓孔2；沿底盘体1的圆周均布4个弧形条孔3，用于钻机8连接底盘1及在底盘1上旋转；底盘1上有标有刻度的刻度盘4，用于方位角的调整。

下面针对杭钻3A（B）型钻机定方位角问题提出一种定方位角的方法。杭钻3A（B）型钻机的钻孔施工程序过程为，首先将钻机底盘1（图1）通过锚杆固定，然后再将钻机8放到底盘1上并通过高强螺栓固定，通过在底盘1上布置圆周刻度盘4实现方位角定位。具体步骤如下：

1）.首先，在钻机8的底盘1上设置圆形刻度；在底盘1上做一个以底盘中心为圆心的圆，然后在圆上进行刻度划分，5度一小格，10度一大格，最后再做一个5度的小卡尺，进行5度小格内的角度测量。

2）.通过放线，做一条已知方位角并且经过底盘的放线参考直线6；通过这条放线参考直线6的方位角和放线参考直线6与步骤1）中圆形刻度的圆周的两个交点处的圆形刻度读数，确定圆盘基线5的方位角；将过0°和180°的直径作为基线5，以180°刻度指向0°方向为正方向；如图3、4所示，所放线参考直线6方位角为60°。放线参考直线6与底盘刻度交点度数为315°和110°，通过三角计算可知基线5和所放线参考直线6夹角为60°，进而可得基线方位角为120°。

3）.将钻机8放置到底盘1上，以钻机8矩形底边中切割圆形刻度的一条边作为基准边9，通过基准边9与圆形刻度盘4的交点的两个度数，计算出基准边9与基线5的夹角角度值，如图5所示，任意直线（基准边9）与圆盘刻度基线夹角计算方法：

任意直线（基准边9）与连接2个半径形成一个三角行1，三角形1的圆心顶角为∠2-∠1（360°-∠1-∠2，当∠2-∠1大于180°时），由等腰三角形性质可知，边角∠3=（180°-顶角）/2。由三角形2的性质可知，∠3=∠1+∠4，所以直线（基准边9）与基线夹角∠4=∠3-∠1。

如图3、4所示，将钻机8安放到底盘上1，选定钻机基准边9并读出其圆盘刻度，分别为260°和10°，由此的计算出基准边9和基线5的夹角为45°。

4）.通过圆盘基线5的方位角和基准边9与基线5的夹角推算钻机基准边9的方位角，基准边方位角=120°+45°=165°。由于钻孔方位角与钻机基准边垂直，进而推算钻孔的方位角。如图3、4所示，基线方位角为120°，可以推出基准边方位角为165°，进而可得钻孔方位角=165°-90°=75°。

Claims

1.一种圆盘刻度定方位角的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）.首先，在钻机的底盘上设置圆形刻度；

3）.将钻机放置到底盘上，以钻机矩形底边中切割圆形刻度的一条边作为基准边，通过基准边与圆形刻度的交点的两个圆形刻度读数，计算出基准边与基线的夹角角度值；

4）.通过圆盘基线方位角和基准边与基线的夹角推算钻机基准边方位角，基准边方位角=基线方位角±基线与基准边夹角，其中，±由两者位置决定，基线顺时针方向以最小角度到达基准边时为+，基线为逆时针方向以最小角度到达基准边时为-；由于钻孔方位角与钻机基准边垂直，进而推算钻孔的方位角，钻孔方位角=基准边方位角±90°，基准边顺时针旋转90°后为钻孔方向时为+，基准边逆时针旋转90°后为钻孔方向时为-。

2.根据权利要求1所述的圆盘刻度定方位角的工艺方法，其特征在于：所述步骤1）中在钻机的底盘上设置圆形刻度具体为：在底盘上做一个以底盘中心为圆心的圆，然后在圆上进行刻度划分，5度一小格，10度一大格，最后再做一个5度的小卡尺，进行5度小格内的角度测量。