Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЗАЛОЖЕНИЯ НИСХОДЯЩИХ НАКЛОННЫХ СКВАЖИН И ШПУРОВ

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения пространственного положения нисходящих скважин и шпуров.

Известно устройство для определения направления шпуров, содержащее основание в виде плиты, телескопическую штангу, соединенную с шаровым шарниром, и угломерную шкалу (а.с. №232883, МПК Е21В 47/02,1968 г.).

Недостатком данного устройства является невозможность определения численных значений углов наклона нисходящих шпуров и скважин.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является устройство для определения параметров заложения нисходящих наклонных шпуров и скважин, содержащее основание с размещенными на нем круговым уровнем и угломерной шкалой в виде двухкоординатной сетки, присоединенный к основанию шаровой шарнир, штангу с ограничителем, расположенную по направлению скважины и снабженную отвесом со световым точечным прибором, а также распорную трубку с упором (Патент РФ №2503809, МПК Е21В 47/02, 2012 г.).

Недостатками данного устройства являются использование визуального ориентирования устройства относительно оси выработки, а также сложность совмещения в вертикальной плоскости оси отвеса и оси штанги, что предопределяет несоответствие численных значений фактических углов заложения нисходящих скважин и шпуров.

Задачей изобретения является точность определения численных значений углов наклона нисходящих наклонных скважин и шпуров.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для определения параметров заложения нисходящих наклонных скважин и шпуров содержит основание с размещенными на нем круговым уровнем и угломерной шкалой в виде двухкоординатной сетки, присоединенный к основанию шаровой шарнир, штангу с ограничителем, расположенную по направлению скважины и снабженную отвесом со световым точечным прибором, а также распорную трубку с упором, также устройство дополнительно снабжено буссолью, муфтой и цилиндрическим уровнем, при этом буссоль расположена на основании, муфта выполнена в форме стакана и надета на верхнюю часть штанги с возможностью вращения вокруг штанги, цилиндрический уровень присоединен к муфте перпендикулярно ее продольной оси, а отвес закреплен на муфте по ее диаметральной оси, перпендикулярной продольной оси цилиндрического уровня, кроме того, все элементы устройства, кроме магнитной стрелки буссоли, изготовлены из немагнитного материала.

По отношению к прототипу у предлагаемого устройства имеются следующие отличительные признаки:

на основании расположена буссоль;

муфта выполнена в форме стакана и надета на верхнюю часть штанги с возможностью вращения вокруг штанги;

цилиндрический уровень присоединен к муфте перпендикулярно ее продольной оси;

отвес закреплен на муфте по ее диаметральной оси перпендикулярно продольной оси цилиндрического уровня;

все элементы устройства, кроме магнитной стрелки буссоли, изготовлены из немагнитного материала.

Наличие буссоли, размещенной на основании, позволяет, при известном значении азимутального угла оси выработки, устанавливать угломерную шкалу параллельно направлению оси выработки с высокой точностью. Это обеспечивает точность измерения углов заложения скважин и шпуров.

Выполнение муфты в форме стакана позволяет надеть ее на верхнюю часть штанги с возможностью вращения вокруг штанги, а также присоединить к ней цилиндрический уровень и отвес.

Наличие на муфте цилиндрического уровня, размещенного перпендикулярно к ее продольной оси, и отвеса, прикрепленного к муфте по ее диаметральной оси перпендикулярно продольной оси цилиндрического уровня, позволяет при повороте муфты вокруг оси штанги совместить в вертикальной плоскости отвес и продольную ось штанги при различных углах и направлениях наклона штанги. Это положение соответствует горизонтальному положению цилиндрического уровня. Тем самым обеспечивается достоверность установления углов наклона штанги и, как следствие, точность измерения углов заложения скважин и шпуров.

Изготовление элементов устройства, кроме магнитной стрелки буссоли, из немагнитного материала обеспечивает определение азимутальных углов без искажения показаний буссоли за счет влияния магнитных материалов.

Устройство поясняется чертежами. На фиг. 1 показан общий вид устройства и его закрепление в скважине; на фиг. 2 - вид устройства при измерении углов; на фиг. 3 показано размещение муфты на штанге и цилиндрического уровня на муфте, а также закрепление на муфте отвеса; на фиг. 4 - то же вид А; на фиг. 5 - то же вид сверху (вид Б); на фиг. 6 приведена схема ориентации устройства в горной выработке.

Устройство содержит основание 1, на которое нанесена угломерная шкала 2, размещен круговой уровень 3, а также буссоль 4. Основание 1 присоединено к шаровому шарниру 5, свободно надетому на верхнюю часть штанги 6, снабженную ограничителем 7, определяющим длину выступающего над основанием верхнего конца штанги, на величину которой рассчитана двухкоординатная угломерная шкала 2. На верхний конец штанги 6 надета муфта 8, на которой закреплен цилиндрический уровень 9 и отвес 10, находящийся под углом 90° к оси цилиндрического уровня 9. На конце отвеса 10 подвешен световой точечный прибор 11.

К нижней части штанги 6 присоединена посредством стоек 12 и шарниров 13 распорная трубка 14, снабженная упором 15. Муфта 8 снабжена зажимом 16. Нижняя часть штанги 6 расположена в скважине 17.

Значение азимутального угла (А_M) оси 18 выработки устанавливается по проектной документации.

Ось буссоли 0°-180° размещают отметкой 0° по маркшейдерскому направлению съемки. Длину штанги 6 принимают экспериментально, исходя из удобства проведения измерений. В качестве светового точечного прибора 11 можно использовать, например, лазерную указку.

Устройство работает следующим образом. Распорную трубку 14 продвигают в направлении нижнего конца штанги 6 посредством стоек 12 и шарниров 13. При этом внешнее расстояние между распорной трубкой 14 и штангой 6 становится меньше диаметра скважины. Затем нижний конец штанги 6 вставляют в скважину 17. Упор 15 распорной трубки 14 упирается в породу в устье скважины 17, штангу 6 продвигают далее по длине скважины, при этом стойки 12 поворачиваются посредством шарниров 13, вследствие чего штанга 6 и распорная трубка 14 распираются между стенками скважины 17. На верхний конец штанги 6 до ограничителя 7 надевают, посредством шарового шарнира 5, основание 1. Основание 1 с размещенной на основании угломерной шкалой 2 с помощью кругового уровня 3 устанавливают в горизонтальном положении, а по буссоли 4 угломерную шкалу 2 ориентируют по оси 18 выработки.

Это осуществляется следующим образом. Устройство поворачивают вокруг шарового шарнира 5 и по магнитной стрелке буссоли 4 устанавливают значение азимутального угла (А_M) направления оси 18 выработки. При этом угломерная шкала 2 устанавливается параллельно направлению продольной оси 18 выработки.

Затем на верхний конец штанги 6 надевают муфту 8, снабженную цилиндрическим уровнем 9 и отвесом 10 с присоединенным к нему световым точечным прибором 11. Далее муфту 8 поворачивают вокруг оси штанги 6, пока воздушный пузырек уровня 9 не покажет горизонтальное положение уровня. При этом совмещаются в вертикальной плоскости отвес 10 со световым прибором 11 и продольная ось штанги 6. В этом положении муфта 8 фиксируется на штанге 6 зажимом 16.

Включают световой точечный прибор 11. Световой луч прибора 11 укажет точку на угломерной шкале 2, по которой производится считывание значений углов наклона скважины в вертикальных плоскостях относительно выбранного направления. Значения углов записаны на пересечениях координатных линий шкалы 2.

Если световая точка не указывает точно на пересечение координатных линий, то значение углов устанавливается с использованием интерполяции ближайших значений углов. Погрешность определения зависит от принятого шага значений углов при построении угломерной двухкоординатной шкалы.

Использование данного устройства позволяет определить численные значения углов наклона нисходящих наклонных скважин и шпуров с высокой точностью за счет обеспечения ориентирования устройства параллельно оси выработки, а также совмещения в вертикальной плоскости осей отвеса и штанги.