CN109441431A - 一种煤矿用钻孔偏角倾角测量仪 - Google Patents

一种煤矿用钻孔偏角倾角测量仪 Download PDF

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Abstract

本发明涉及煤矿钻孔测量设备领域，具体的说是一种煤矿用钻孔偏角倾角测量仪。包括底座和设置在底座上的偏角测量机构、倾角测量机构及钻杆固定机构；偏角测量机构包括转动设置在底座上的偏角刻度盘、固定设置在底座上的环形轨道、滑动设置在环形轨道上的两个卡座以及连接在卡座上的直射光源，在卡座上设有与分布在偏角刻度盘上的第一角度刻度线配合的第一指针；倾角测量机构包括环形并垂直固定在偏角刻度盘上的倾角刻度盘，在倾角刻度盘的底部设有平衡配重块，在轨道上开设有供读取分布于倾角刻度盘外缘上的第二角度刻度线的读数窗。本发明不仅集测量偏角和倾角为一体，而且能快速的标定钻孔的设计开孔方位，实现钻孔精确定位施工。

Description

一种煤矿用钻孔偏角倾角测量仪
技术领域
本发明涉及煤矿钻孔测量设备领域，具体的说是一种煤矿用钻孔偏角倾角测量仪。
背景技术
煤矿各类钻孔的精确施工直接关系到煤矿的安全生产，特别是瓦斯治理和探放水钻孔的施工，对矿井的灾害治理起着至关重要的作用。例如60m的钻孔深度，若角度偏差1°，那么终孔位置将偏差1.05m，这将直接影响到钻孔的治理效果。
而目前国内外还没有一种在兼顾效率成本的同时能有效解决钻孔施工精度问题的一体化装置：要么是效率低下，成本较高，例如利用经纬仪、激光指向仪等仪器设备，采用这类仪器设备给钻孔定位时往往要花费大量的时间，效率不高，而且采用的仪器设备价格相对比较高昂，操作也有一定的技术要求，不能实现每部钻机都配备一台，满足不了矿井钻孔施工的需要；要么是成本虽然低廉，但定位精度不高，误差较大，例如利用挂线绳、坡度规等进行钻孔测量定位，采用这种方法为钻孔定位时精度较低，钻孔实际施工角度无法精确控制，施工效果不理想。而且，上述仪器设备和测量方法只能单独测量钻孔倾角或偏角，目前还没有一种能集测量钻孔偏角和倾角为一体的测量装置。
发明内容
本发明旨在提供一种煤矿用钻孔偏角倾角测量仪，不仅集测量偏角和倾角为一体，而且能快速的标定钻孔的设计开孔方位，实现钻孔精确定位施工。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案为：一种煤矿用钻孔偏角倾角测量仪，包括底座，在底座上设有用于测量钻杆水平方偏角的偏角测量机构、用于测量钻杆竖直倾角的倾角测量机构以及用于将底座固定在钻杆上的固定机构；偏角测量机构包括转动设置在底座上的偏角刻度盘、固定设置在底座上的环形轨道、滑动设置在环形轨道上的两个卡座以及分别对应铰接连接在两个卡座上的两个直射光源，在偏角刻度盘的盘缘上固定设有沿偏角刻度盘的直径方向分布的两根转轴，两根转轴分别可转动配合安装在底座上，环形轨道分布于偏角刻度盘的外缘且环形轨道的一条直径与两根转轴之间的连线重合设置，两个卡座在环形轨道上的夹角为180°，在两个卡座之间固定设有控制两个卡座在环形轨道上同步并同幅滑动的连接杆，在任意一个卡座上还设有与分布在偏角刻度盘上的第一角度刻度线配合的第一指针；倾角测量机构包括环形的倾角刻度盘，倾角刻度盘垂直固定在偏角刻度盘上，且倾角刻度盘在偏角刻度盘上的投影与偏角刻度盘的一条直径相重合，在倾角刻度盘的底部设有用于维持偏角刻度盘水平状态的平衡配重块，在轨道上开设有供读取分布于倾角刻度盘外缘上的第二角度刻度线的读数窗。
优选的，底座为半圆形杆，在半圆形杆的两端分别开设有供两根转轴转动配合的轴孔。
优选的，固定机构包括固定在半圆形杆的中部且相背于半圆形杆圆心一侧位置的伸缩杆和固定在伸缩杆上的钻杆固定卡扣。
优选的，连接杆为半圆形杆并间隔分布在环形轨道的外侧。
优选的，第一指针为可折叠式。
优选的，在卡座的底部设有与环形轨道截面形状对应的滑槽，在滑槽上还设有用于将卡座与环形轨道固定的紧顶螺钉。
优选的，直射光源通过销轴可转动销接在卡座上，且销轴的延长线通过环形轨道的圆心。
优选的，直射光源与销轴固定连接，销轴转动设置在开设于卡座上的销孔中，在卡座上位于销孔的外缘设有第三角度刻度线，在销轴的端部设有用于第三角度刻度线配合以读取销轴转动角度的第二指针。
优选的，直射光源为防爆矿灯。
有益效果
本发明结构简单，制作方便，成本低廉，可快速标定煤矿各类钻孔的设计开孔角度，确保各类钻孔的精确施工，并集偏角和倾角的实时测量为一体，使用十分快捷方便。
在经济效益方面，本发明原材料简单，成本远低于使用激光指向仪等设备，并且不需要配备专门操作这些设备的技术工人，降低了投入成本和人力成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中偏角测量机构和倾角测量机构部分的局部放大示意图；
图3为本发明中直射光源部分的局部放大示意图；
图4为图3中销轴部分的局部A向示意图；
图5为俯视状态下本发明中两个直射光源之间的连接关系示意图；
图中标记：1、钻杆固定卡扣，2、伸缩杆，3、平衡配重块，4、底座，5、环形轨道，6、卡座，7、直射光源，8、第一指针，9、倾角刻度盘，10、偏角刻度盘，11、连接杆，12、读数窗，13、销轴，14、紧顶螺钉，15、滑槽，16、第二指针，17、转轴。
具体实施方式
如图1至图5所示，本发明的一种煤矿用钻孔偏角倾角测量仪，包括半圆形杆状的底座4，在底座4上设有用于测量钻杆水平方偏角的偏角测量机构、用于测量钻杆竖直倾角的倾角测量机构以及用于将底座4固定在钻杆上的固定机构。
偏角测量机构包括转动设置在底座4上的偏角刻度盘10、固定设置在底座4上的环形轨道5、滑动设置在环形轨道5上的两个卡座6以及分别对应铰接连接在两个卡座6上的两个直射光源7。
偏角刻度盘10为圆形平板并在平衡配重块3的作用下可保持水平，在偏角刻度盘10的顶面上沿其轴向设有第一角度刻度线。在偏角刻度盘10的盘缘上固定设有两根转轴17，且两根转轴17沿同一条穿过偏角刻度盘10直径方向的直线分布，在底座4上分别开设有供两根转轴17转动配合的轴孔。
环形轨道5分布于偏角刻度盘10的外缘且环形轨道5的一条直径与两根转轴17之间的连线重合设置，使得环形轨道5和偏角刻度盘10同心分布。
两个卡座6在环形轨道5上的夹角为180°，即两个卡座6分别位于环形轨道5上同一条直径的两端，在两个卡座6之间固定设有控制两个卡座6在环形轨道5上同步并同幅滑动的连接杆11，连接杆11为圆弧形杆，且连接杆11间隔分布在环形轨道5的外侧，比避免两个卡座6转动过程中与环形轨道5产生干涉。在任意一个卡座6上还设有与分布在偏角刻度盘10上的第一角度刻度线配合的第一指针8，第一指针8为折叠式，如图1所示，在转动卡座6以带动直射光源7转动过程中，可将第一指针8收起，以避免第一指针8与偏角刻度盘10产生的持续摩擦。本实施例中，在卡座6的底部设有与环形轨道5截面形状对应的滑槽15，可通过滑槽15将卡座6卡扣在环形轨道5的上沿并配合滑动，在滑槽15上还设有用于将卡座6与环形轨道5固定的紧顶螺钉14。
为了适应井下作业，直射光源7选取防爆矿灯，直射光源7通过直射光源7通过销轴13可转动销接在卡座6上，且销轴13的延长线通过环形轨道5的圆心。直射光源7与销轴13固定连接，销轴13转动设置在开设于卡座6上的销孔中，在卡座6上位于销孔的外缘设有第三角度刻度线，在销轴13的端部设有用于第三角度刻度线配合以读取销轴13转动角度的第二指针16，从而在测量偏角和钻孔定位过程中精确控制直射光源7的转动角度。
倾角测量机构包括环形的倾角刻度盘9，倾角刻度盘9垂直固定在偏角刻度盘10上，且倾角刻度盘9在偏角刻度盘10上的投影与偏角刻度盘10的一条直径相重合，上述平衡配重块3设置在倾角刻度盘9的底部，在轨道上开设有供读取分布于倾角刻度盘9外缘上的第二角度刻度线的读数窗12。
固定机构包括固定在半圆形杆的中部且相背于半圆形杆圆心一侧位置的伸缩杆2和固定在伸缩杆2上的钻杆固定卡扣1。
通过本发明在进行钻孔定位时，首先根据钻孔设计倾角大小将本发明通过钻杆固定卡扣1使伸缩杆2垂直固定在钻机前钻杆的上方或下方（钻杆倾角角度较小时固定在钻杆上方，倾角角度较大时固定在钻杆下方，具体固定位置视实际空间大小而定），调节活动伸缩杆2，使测偏角刻度盘10和倾角刻度盘9升降至便于观察测量的合适位置。
然后将偏角刻度盘10两侧两个卡座6上的折叠式第一指针8放下，沿环形滑道移动其中一个直射光源7，使其对应的第一指针8指向钻孔的设计偏角，扭紧两个卡座6上的紧顶螺钉14以固定两个直射光源7在环形滑道上的位置。然后调节任一直射光源7以销轴13转动，使直射光源7发射光束照射在巷道中线上，调节另一直射官员以销轴13转动，并旋转至和照射在巷道中线的直射光源7相同的角度，调整钻机水平方向移动，使两侧直射光源7发射的光束均照射在巷道中线上，此时钻杆指向角度即为钻孔的设计偏角。
最后在读数窗12内观察倾角刻度盘9，观察角度即为现在钻机倾角，调整钻机竖直方向移动，使读数窗12内观察角度等于钻孔的设计倾角，钻杆现指向角度即为钻孔设计倾角。调整结束后取下本发明即可使钻杆指向设计偏角和设计倾角进行施工，实现了钻孔的精确定位。
通过本发明进行钻杆的偏角倾角实时测量时，在将本发明通过钻杆固定卡扣1使伸缩杆2垂直固定在钻机前钻杆上后，读数窗12内的读数即为钻杆的实时倾角。在实时偏角的过程中，首先调整一个直射光源7的转动角度，使其照射在巷道中线上，然后调整另一个直射光源7转动相同的角度，最后调整两个直射光源7在环形轨道5上的位置，使得两个直射光源7发出的光线均指向巷道中线，此时第一指针8在偏角刻度盘10上所指角度即为钻杆的实时偏角。

Claims (9)

1.一种煤矿用钻孔偏角倾角测量仪，其特征在于：包括底座（4），在底座（4）上设有用于测量钻杆水平方偏角的偏角测量机构、用于测量钻杆竖直倾角的倾角测量机构以及用于将底座（4）固定在钻杆上的固定机构；偏角测量机构包括转动设置在底座（4）上的偏角刻度盘（10）、固定设置在底座（4）上的环形轨道（5）、滑动设置在环形轨道（5）上的两个卡座（6）以及分别对应铰接连接在两个卡座（6）上的两个直射光源（7），在偏角刻度盘（10）的盘缘上固定设有沿偏角刻度盘（10）的直径方向分布的两根转轴（17），两根转轴（17）分别可转动配合安装在底座（4）上，环形轨道（5）分布于偏角刻度盘（10）的外缘且环形轨道（5）的一条直径与两根转轴（17）之间的连线重合设置，两个卡座（6）在环形轨道（5）上的夹角为180°，在两个卡座（6）之间固定设有控制两个卡座（6）在环形轨道（5）上同步并同幅滑动的连接杆（11），在任意一个卡座（6）上还设有与分布在偏角刻度盘（10）上的第一角度刻度线配合的第一指针（8）；倾角测量机构包括环形的倾角刻度盘（9），倾角刻度盘（9）垂直固定在偏角刻度盘（10）上，且倾角刻度盘（9）在偏角刻度盘（10）上的投影与偏角刻度盘（10）的一条直径相重合，在倾角刻度盘（9）的底部设有用于维持偏角刻度盘（10）水平状态的平衡配重块（3），在轨道上开设有供读取分布于倾角刻度盘（9）外缘上的第二角度刻度线的读数窗（12）。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿用钻孔偏角倾角测量仪，其特征在于：底座（4）为半圆形杆，在半圆形杆的两端分别开设有供两根转轴（17）转动配合的轴孔。
3.根据权利要求2所述的一种煤矿用钻孔偏角倾角测量仪，其特征在于：固定机构包括固定在半圆形杆的中部且相背于半圆形杆圆心一侧位置的伸缩杆（2）和固定在伸缩杆（2）上的钻杆固定卡扣（1）。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿用钻孔偏角倾角测量仪，其特征在于：连接杆（11）为半圆形杆并间隔分布在环形轨道（5）的外侧。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿用钻孔偏角倾角测量仪，其特征在于：第一指针（8）为可折叠式。
6.根据权利要求1所述的一种煤矿用钻孔偏角倾角测量仪，其特征在于：在卡座（6）的底部设有与环形轨道（5）截面形状对应的滑槽（15），在滑槽（15）上还设有用于将卡座（6）与环形轨道（5）固定的紧顶螺钉（14）。
7.根据权利要求1所述的一种煤矿用钻孔偏角倾角测量仪，其特征在于：直射光源（7）通过销轴（13）可转动销接在卡座（6）上，且销轴（13）的延长线通过环形轨道（5）的圆心。
8.根据权利要求7所述的一种煤矿用钻孔偏角倾角测量仪，其特征在于：直射光源（7）与销轴（13）固定连接，销轴（13）转动设置在开设于卡座（6）上的销孔中，在卡座（6）上位于销孔的外缘设有第三角度刻度线，在销轴（13）的端部设有用于第三角度刻度线配合以读取销轴（13）转动角度的第二指针（16）。
9.根据权利要求1所述的一种煤矿用钻孔偏角倾角测量仪，其特征在于：直射光源（7）为防爆矿灯。
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