用于巷道超前探測的水平定向法制造技術

本發(fā)明專利技術公開了一種用于巷道超前探測的水平定向法，屬于地球物理領域。本發(fā)明專利技術在巷道底板上設置了兩個面積較大的360°量角器，將發(fā)射線框和接收線框設于量角器的正上方，確定好0°水平方位角平面之后，同步旋轉發(fā)射線框和接收線框，利用發(fā)射線框與接收線框旋轉前后在量角器上的正投影之間的角度關系來確定水平方位角及其角平面。本發(fā)明專利技術操作簡便、適應性強，不受外界環(huán)境的影響；施工效率高，所用工具簡單，工作效率提高兩倍以上；且定向精度高，消除了人為等各種因素影響，絕對誤差不超過5°。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種工作面底板探測技術，屬于地球物理勘探領域，特別涉及一種用于巷道超前探測的水平定向法。
技術介紹
井下巷道多方位超前探測的平面定向，一般常用經緯儀、羅盤、坡度規(guī)、幾何定向等方法實現，但這些方法均存在影響因素多、施工效率低、測量誤差大等諸多弊端，一直是制約巷道多方位超前探測技術發(fā)展及推廣應用的一個瓶頸。經緯儀定向法準確、精度高，但操作復雜，每次探測都要配備2 3名測量人員，在實際工作中很難實現。羅盤定向法方便、快捷，在地面使用效果很好，但在煤礦井下由于巷道內管路、電纜、工字鋼、錨桿等金屬體較多，羅盤在接近這些金屬體時指針就會隨之發(fā)生偏移、擺動，導致測量誤差大，有時甚至無法施工。幾何定向法是按照巷道的幾何形狀，先在地面繪圖、計算，根據井下巷道寬度，確定線框放置位置、平面方位、測線數量，其中，收、發(fā)線框前后間距固定為10 m，線框左右移動步距為O. 5 m。然后在井下測量時，采用前后移動式探測模式。這種方法定向準確、快速、簡便，但探測范圍相對較小、人為誤差大。坡度規(guī)定向法是利用巷道中軸線及其垂直線作為相對坐標，配合坡度規(guī)確定正前方左、右兩側不同角度測線方向的一種相對方位定向法。井下采用前后固定式探測模式，首先，沿巷道中軸線拉一根測繩作為基線，收、發(fā)線框前后間距固定為10 m，均置于巷道中軸線位置。在兩個線框位置，將兩個坡度規(guī)0°線與基線重合，再沿順時針(或逆時針)方向向左(或右)按一定間隔拉線確定測線方位，同步轉動收、發(fā)線框，完成不同角度探測。該方法操作復雜，但探測控制范圍大，可進行夾角為180°的半圓形探測。但是巷道迎頭位置有風筒，風力較大，受風的影響在拉線取角度的時候誤差較大定位不準確，只能是大概方向。而且在拉測繩的時候測繩較軟，發(fā)射框和接收框要與測繩平行，操作起來很麻煩，需要專人拉繩子移動發(fā)射線框、接收線框，目測線框是否與繩子平行。此方法施工時間長、需要人員多，拉繩子定角度本身就存在誤差，人員目測發(fā)射線框、接收線框是否與測繩平行又會存在誤差。因此，這種方法定向誤差大、不準確。
技術實現思路
本專利技術提供了一種用于巷道超前探測的水平定向法，該方法不受井下風筒、管路、電纜、工字鋼、錨桿等金屬體干擾，所用工具簡單、用工少，可快速、準確、簡便的實現巷道探測中的水平定向。為達到上述目的，本專利技術采用的技術方案為一種用于巷道超前探測的水平定向法，包括如下步驟第一步、設置360°量角器將兩個360°量角器沿巷道走向、按預定間隔水平固定放置在巷道底板上，兩個360°量角器的圓心連線垂直于巷道迎頭且與巷道底板的縱向中心軸線相重合或平行； 第二步、設置發(fā)射線框和接收線框將瞬變電磁儀的分體式的發(fā)射線框和接收線框分別設置到兩個360°量角器的正上方，將發(fā)射線框對應的360°量角器稱為發(fā)射量角器，將接收線框對應的360°量角器稱為接收量角器，兩線框的線框平面均垂直于各自對應的量角器平面；所述發(fā)射線框和接收線框各自在對應的量角器上的正投影的中心點與量角器的圓心重合；過發(fā)射線框線框平面中心點和接收線框線框平面中心點的直線與巷道底板平行； 第三步、確定0°水平方位角平面并探測將所述發(fā)射線框和接收線框的各自的線框平面平行于巷道迎頭設置，此時，以過發(fā)射量角器和接收量角器的連線、且垂直于巷道底板的平面為0°水平方位角平面，將此時發(fā)射線框和接收線框在各自對應的量角器上的正投影對應的角度按照規(guī)則分別記為α 和α 2;然后，按照巷道超前探測方法對0°水平方位角平面進行探測； 第四步、確定非零水平方位角平面并探測以過發(fā)射量角器的圓心且垂直于巷道底板的直線為發(fā)射線框的旋轉軸，以過接收量角器的圓心且垂直于巷道底板的直線為接收線框的旋轉軸，將兩線框沿各自的旋轉軸同步順時針或逆時針旋轉，旋轉過程中保持兩線框的線框平面平行且垂直于巷道底板；旋轉到目標位置后停止，按照上述第三步中的規(guī)則將發(fā)射線框和接收線框在各自對應的量角器上的正投影所對應的角度分別記為β 和β2，將β 與α 或β2與α2進行比較得水平方位角Θ，此時以過接收線框的旋轉軸且垂直于接收線框線框平面的第一平面或過發(fā)射線框的旋轉軸且垂直于發(fā)射線框線框平面的第二平面為水平方位角Θ對應的Θ水平方位角平面，或者以位于第一平面和第二平面之間的任意一個平行于第一平面或第二平面的平面為水平方位角Θ對應的Θ水平方位角平面；然后，按照巷道超前探測方法對此Θ水平方位角平面進行巷道超前探測； 第五步、按照上述第四步的方式繼續(xù)同步順時針或逆時針旋轉發(fā)射線框和接收線框，實現巷道探測過程中各水平方位角的定向以及在此方位角平面進行的超前探測。兩個360°量角器的0°角的連線與巷道底板的縱向中心軸線相重合。兩個360°量角器的直徑為lm。兩個360°量角器沿巷道走向的圓心間距為10m。采用上述技術方案取得的技術進步為 (1)本專利技術操作簡便、適應性強，不受外界環(huán)境如井下風筒、管路、電纜、工字鋼、錨桿等各種干擾的影響； (2)本專利技術施工效率高，所用工具簡單，完成一次探測定向時間僅需20分鐘，而坡度規(guī)定向法及幾何定向法耗時則在I小時以上，因此，本專利技術將探測的工作效率提高2倍以上，而且不需專人進行定向操作，節(jié)省用工2-3人； (3)本專利技術的定向精度高，消除了人為等各種因素影響，絕對誤差不超過5°。附圖說明圖I為本專利技術的流程 圖2為利用本專利技術對0°水平方位角平面進行探測的示意圖；圖3為圖2沿A向的視 圖4為利用本專利技術對Θ水平方位角平面進行探測的示意 其中，I、縱向中心軸線，2、巷道底板，3、發(fā)射量角器，4、巷道迎頭，5、接收量角器，6、接收線框，7、發(fā)射線框。具體實施例方式由圖I至圖4所示可知，用于巷道超前探測的水平定向法，包括如下步驟 第一步、設置360°量角器將兩個360°量角器沿巷道走向、按預定間隔水平放置在垂直于巷道迎頭4的巷道底板2上，兩個360°量角器的圓心連線與巷道底板2的縱向中心軸線I相重合或平行。市面上可以買到的360°量角器通常較小，并不能滿足本專利技術的測量要求，所以通常情況下，工作人員需要自行制作大小適宜的360°量角器。且為了保證制作的360°量角器能夠多次使用且攜帶方便，需要使用耐磨、防折的材料制作。制作量角器時，根據實際測量精度確定量角器的最小刻度。將兩個量角器沿巷道走向一前一后的布置，且兩個量角器的圓心連線平行于巷道的縱向中心軸線1，還可以位于巷道底板2的正中心，兩個量角器的圓心連線垂直于巷道迎頭4。通常情況下，認為巷道底板2是垂直于巷道迎頭4的。為了更加方便定向，兩個量角器應該同向設置，即同樣的角度對應的刻度連線應當與巷道底板2的縱向中心軸線I相平行，例如，兩個量角器的0°角連線與巷道底板2的縱向中心軸線I相重合或平行，或者兩個量角器的90°角連線與巷道底板2的縱向中心軸線I相重合或平行。按照慣常思維方式，要將兩個量角器的0°角或180°角連線與巷道底板2的縱向中心軸線I相重合或平行。第二步、設置發(fā)射線框7和接收線框6 :將瞬變電磁儀的分體式發(fā)射線框7和接收線框6分別設置到兩個360°量角器的正上方，將發(fā)射線框7對應的360°量角器稱為發(fā)射量角器3，將接收線框6對應的360°量角器稱為接收量角器5，兩線框的線框平面均垂直于各自對應的量角器；所述發(fā)射線框7和接收線框6各自本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于巷道超前探測的水平定向法，其特征在于包括如下步驟：第一步、設置360°量角器：將兩個360°量角器沿巷道走向、按預定間隔水平固定放置在巷道底板（2）上，兩個360°量角器的圓心連線垂直于巷道迎頭（4）且與巷道底板（2）的縱向中心軸線（1）相重合或平行；第二步、設置發(fā)射線框（7）和接收線框（6）：將瞬變電磁儀的分體式的發(fā)射線框（7）和接收線框（6）分別設置到兩個360°量角器的正上方，將發(fā)射線框（7）對應的360°量角器稱為發(fā)射量角器（3），將接收線框（6）對應的360°量角器稱為接收量角器（5），兩線框的線框平面均垂直于各自對應的量角器平面；所述發(fā)射線框（7）和接收線框（6）各自在對應的量角器上的正投影的中心點與量角器的圓心重合；過發(fā)射線框（7）線框平面中心點和接收線框（6）線框平面中心點的直線與巷道底板（2）平行；第三步、確定0°水平方位角平面并探測：將所述發(fā)射線框（7）和接收線框（6）的各自的線框平面平行于巷道迎頭（4）設置，此時，以過發(fā)射量角器（3）和接收量角器（5）的連線、且垂直于巷道底板（2）的平面為0°水平方位角平面，將此時發(fā)射線框（7）和接收線框（6）在各自對應的量角器上的正投影對應的角度按照規(guī)則分別記為α1和α2；然后，按照巷道超前探測方法對0°水平方位角平面進行探測；第四步、確定非零水平方位角平面并探測：以過發(fā)射量角器（3）的圓心且垂直于巷道底板（2）的直線為發(fā)射線框（7）的旋轉軸，以過接收量角器（5）的圓心且垂直于巷道底板（2）的直線為接收線框（6）的旋轉軸，將兩線框沿各自的旋轉軸同步順時針或逆時針旋轉，旋轉過程中保持兩線框的線框平面平行且垂直于巷道底板（2）；旋轉到目標位置后停止，按照上述第三步中的規(guī)則將發(fā)射線框（7）和接收線框（6）在各自對應的量角器上的正投影所對應的角度分別記為β1和β2，將β1與α1或β2與α2進行比較得水平方位角θ，此時以過接收線框（6）的旋轉軸且垂直于接收線框（6）線框平面的第一平面或過發(fā)射線框（7）的旋轉軸且垂直于發(fā)射線框（7）線框平面的第二平面為水平方位角θ對應的θ水平方位角平面，或者以位于第一平面和第二平面之間的任意一個平行于第一平面或第二平面的平面為水平方位角θ對應的θ水平方位角平面；然后，按照巷道超前探測方法對此θ水平方位角平面進行巷道超前探測；第五步、按照上述第四步的方式繼續(xù)同步順時針或逆時針旋轉發(fā)射線框（7）和接收線框（6），實現巷道探測過程中各水平方位角的定向以及在此方位角平面進行的超前探測。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：趙廣淼，李玉寶，孫吉益，王璽瑞，崔煥玉，趙立松，李智文，李全明，張現輝，武延輝，郭培鵬，周杰民，
申請(專利權)人：河北煤炭科學研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：