专利名称：淹水沉井测径测斜仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种矿山特殊凿井施工的测量仪器，具体涉及一种淹水沉井测径 测斜仪。
背景技术：
目前，公知的淹水沉井施工测量仪器是经纬仪和水准仪，用经纬仪测量沉井下沉 后的偏斜率，用水准仪测量沉井筒的下沉深度。但是，使用经纬仪和水准仪只能测定沉井筒 上端部的情况，无法测定沉井中部和底部施工的实际情况，容易造成错误判断，导致沉井施 工失败。为了克服和弥补经纬仪和水准仪不能测量沉井施工时任意标高处的实际施工现 状的不足，需要探索一种可测量沉井在任意标高处的空间位置和偏斜率的测斜仪。
发明内容有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种淹水沉井测径测斜仪，用它不仅能够 量测淹水沉井井筒的偏斜率大小和实际偏斜方位，而且还能量测沉井在施工时任意标高处 井筒内轮廓的空间位置。本实用新型的淹水沉井测径测斜仪，包括主体管和测径组件，所述主体管上由上 至下依次设置上、中、下三个法兰盘，上法兰盘上设有提升装置，所述测径组件包括装设在 所述上法兰盘和中法兰盘间的滑道，与滑道单自由度轴向滑动配合的滑块，与滑块上端连 接的测绳，以及弦杆I和弦杆II，所述弦杆I 一端与弦杆II一端铰接，弦杆I另一端与滑块 下端铰接，弦杆II另一端与下法兰盘铰接。进一步，所述弦杆I和弦杆II长度相等，弦杆I与滑块下端的铰接点和弦杆II与 下法兰盘的铰接点之间的连线平行于主体管中心轴线；进一步，所述测径组件有两组，且相对于主体管中心轴线对称设置；进一步，所述提升装置包括固定于所述上法兰盘上的横杆和分别系于横杆两端的 两根带有刻度标记的提升绳；进一步，所述测绳上标有刻度；进一步，所述测斜仪还包括穿过所述主体管中心的准绳和与准绳一端连接的重锤。本实用新型的有益效果在于本实用新型在测量时将滑块徐徐下放，并使其两侧 弦杆连接处顶住井壁为止，此时在井口上直接量出测绳标记的下落高度，便是滑块的下落 高度；有了滑块的下落高度，便可计算出或从预先标定的曲线上找出其相应的沉井井筒的 计算半径，将测斜仪两侧的计算半径相加，即为所测标高和方位处的沉井井筒的计算直径； 将井筒分为4个方位，则沉井井筒就有4个计算直径，利用这些计算直径可画出沉井井筒的 空间轮廓，并一一投影到平面上，即可表明沉井井筒的实际偏斜方位和偏斜率；本实用新型 操作简单，可操作性强，量测准确，用它不仅能够量测淹水沉井井筒的偏斜率大小和实际偏 斜方位，而且还能量测沉井在施工时任意标高处井筒内轮廓的空间位置；该测斜仪在曲阜单家村矿副井沉井井筒进行了实测，实践证明它是一种较准确的辅助量测仪器。
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用 新型作进一步的详细描述，其中图1为本实用新型使用时的结构状态示意图；图2为沉井井筒的计算半径的计算原理图；图3为测斜仪的标定曲线。
具体实施方式
以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。图1为本实用新型使用时的结构状态示意图；如图所示，本实用新型的淹水沉井 测径测斜仪，包括主体管1和测径组件，所述主体管1上由上至下依次设置上、中、下三个法 兰盘(图中为上法兰盘11，中法兰盘12，下法兰盘13)，上法兰盘11上设有提升装置，所述 测径组件包括装设在所述上法兰盘11和中法兰盘12间的滑道21，与滑道21单自由度轴 向滑动配合的滑块22，与滑块22上端连接的测绳23，以及弦杆I M和弦杆II 25，所述弦 杆I M—端与弦杆II 25 —端铰接，弦杆I M另一端与滑块22下端铰接，弦杆II 25另一 端与下法兰盘13铰接；滑块22上、下运动由测绳23控制；本实施例中，所述主体管1为长 6m、直径为50mm的钢管，其上焊接上中下三个法兰盘，上法兰盘11直径为200mm，中下法兰 盘直径均为100mm，中法兰盘12与上法兰盘11的距离为1. 6m ；在实际应用中，各零件尺寸 根据井筒5大小灵活设置。本实施例中，所述弦杆I M和弦杆II 25长度相等，弦杆I M与滑块22下端的铰 接点和弦杆II 25与下法兰盘13的铰接点之间的连线平行于主体管1中心轴线；这样，弦杆 I 24、弦杆II 25以及两铰接点之间的连线形成一个等腰三角形，便于计算；当然，弦杆I M 和弦杆II 25长度也可以不等，两铰接点之间的连线也可以不平行于主体管1中心轴线，都 不影响测量结果，都可唯一确定相应的沉井井筒的计算半径，只是计算公式较为复杂。本实施例中，所述测径组件有两组，且相对于主体管1中心轴线对称设置；两组测 径组件可同时测出测斜仪两侧的计算半径，方便快捷；当然所述测径组件还可以为四组、八 组以上，可同时测出多个方位的计算直径、计算半径。本实施例中，所述提升装置包括固定于所述上法兰盘11上的横杆31和分别系于 横杆31两端的两根带有刻度标记的提升绳32 ；提升装置的作用是升降测斜仪，带有刻度标 记的提升绳32可保证测斜仪同步升降；当然还可以是其他升降方式。本实施例中，所述测绳23上标有刻度；标上刻度，在测量时可直接读出测绳23的 下放长度(即滑块22的下落高度)，方便快捷。本实施例中，所述测斜仪还包括穿过所述主体管1中心的准绳41和与准绳41 一 端连接的重锤42 ；准绳41与重锤42是为了使主体管1在测量时保持垂直状态。本实用新型的测量计算原理1. 沉井井筒的计算半径民的计算原理本实用新型的淹水沉井测径测斜仪设计计算原理如图2所示，(H为主体管长度，L为弦杆长度，Y为滑块的下落高度)由余弦定理可得ha2 = 2L2 (1-οο8φχ)，因为H和L均为定值，所&Rx = g(x)= f(ha) = Φ(Η-Υ)，故可作这一函数的曲线，如图3所示，只要测出不同的Y值，即可从曲线 上找出相应的Rx。2. 测径测斜原理在测量时务必使准绳41悬吊点与井筒5十字中心重合。先把滑块22提至测斜仪 上法兰盘11处，在井口作好标记，然后将滑块22徐徐下放，并使其两侧弦杆连接处顶住井 壁为止，此时在井口上直接量出测绳23标记的下落高度，便是滑块22的下落高度Y;有了 不同的Y值，就可以从标定的曲线上找出其相应的艮。将测斜仪两侧的民相加，即为所测 标高和方位处的沉井井筒的计算直径；将井筒分为4个方位，则沉井井筒就有4个计算直 径，利用这些计算直径可画出沉井井筒的空间轮廓，并一一投影到平面上，即可表明沉井井 筒的实际偏斜方位和偏斜率。3. 偏斜计算公式当沉井井筒不偏斜时，测斜仪两侧所测Rx的应等于井筒设计半径(其误差小于 IOmm)；若井筒发生偏斜，则测斜仪两侧所测的Rx不等，Rx随井筒深度和偏斜度不同而变化。 井筒断面每45度为一量测方位，沿井筒轴向每10 30m为一量测水平，选其垂直度最好的 方位为零轴，旋转90度便是最大偏斜轴方位，其偏斜值由下式计算b=Rx-R;(式中Rx_沉井 井筒的计算半径，cm ； R—沉井井筒设计半径，cm)其偏斜率由下式计算μ =b/100h。(式中μ —沉井井筒实际偏斜率；h—量测处沉 井井筒深度，m)本实用新型的安装使用方法先将井筒5 E、S、W、N用十字线定好中心，搭好量测台，安好提升梁及天轮，组装好 仪器，将准绳41穿过主体管1中心，再挂1. 5t重锤42，将重锺42慢慢下放，以其尖端插入 工作面土层200 400mm为宜；横杆31两端扎上标有数码的提升绳32，以保证测斜仪同步 升降；滑道21上的金属滑块22 —端连一根测绳23，用作测量滑块22移动距离，仪器下放 时，两根测绳22应有一定的张力，以免弦杆因碰撞井壁而损坏仪器。量测滑块22的移动距离是该测斜仪量测工作最重要的工序，分别由两人操作。当 测斜仪下放至指定水平后，慢慢下放滑块22，待准绳41紧靠十字线中心、测绳23无张力时， 再反复提升和下落滑块22，并使测绳23有一定的张力，但又不至于提动滑块22，测得滑块 22下落高度，并报告记录员记下数据。测斜仪量测完毕后，将仪器各部拆开，用绳捆扎好，以便保管和搬运；室内数据整 理、绘图，找出沉井井筒实际偏斜方位和计算出偏斜率，并作定性分析。利用本实用新型的淹水沉井测径测斜仪曾对曲阜单家村矿副井沉井井筒(当时已 下沉70. 6m)的上部30m进行了实测，实测结果，井筒东西方位偏斜率为1. 0 1. 2%。，南北 方位偏斜率为4. 0 4. 6%。。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通 过参照本实用新型的优选实施例已经对本实用新型进行了描述，但本领域的普通技术人员 应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所 限定的本实用新型的精神和范围。
权利要求1.淹水沉井测径测斜仪，其特征在于包括主体管(1)和测径组件，所述主体管(1)上 由上至下依次设置上、中、下三个法兰盘，上法兰盘(11)上设有提升装置，所述测径组件包 括装设在所述上法兰盘(11)和中法兰盘(12)间的滑道(21)，与滑道(21)单自由度轴向滑 动配合的滑块(22)，与滑块(22)上端连接的测绳(23)，以及弦杆I (24)和弦杆II (25)，所 述弦杆I (24)—端与弦杆II (25) —端铰接，弦杆I (24)另一端与滑块(22)下端铰接，弦 杆II (25)另一端与下法兰盘(13)铰接。
2.根据权利要求1所述的淹水沉井测径测斜仪，其特征在于所述弦杆I(24)和弦杆 II (25)长度相等，弦杆I (24)与滑块(22)下端的铰接点和弦杆II (25)与下法兰盘(13)的 铰接点之间的连线平行于主体管(1)中心轴线。
3.根据权利要求1或2所述的淹水沉井测径测斜仪，其特征在于所述测径组件有两 组，且相对于主体管(1)中心轴线对称设置。
4.根据权利要求1所述的淹水沉井测径测斜仪，其特征在于所述提升装置包括固定 于所述上法兰盘(11)上的横杆(31)和分别系于横杆(31)两端的两根带有刻度标记的提升 绳(32)。
5.根据权利要求1所述的淹水沉井测径测斜仪，其特征在于所述测绳(23)上标有刻度。
6.根据权利要求1所述的淹水沉井测径测斜仪，其特征在于所述测斜仪还包括穿过 所述主体管(1)中心的准绳(41)和与准绳(41) 一端连接的重锤(42 )。专利摘要本实用新型公开了一种淹水沉井测径测斜仪，包括主体管和测径组件，所述主体管上由上至下依次设置上、中、下三个法兰盘，上法兰盘上设有提升装置，所述测径组件包括装设在所述上法兰盘和中法兰盘间的滑道，与滑道单自由度轴向滑动配合的滑块，与滑块上端连接的测绳，以及弦杆Ⅰ和弦杆Ⅱ，所述弦杆Ⅰ一端与弦杆Ⅱ一端铰接，弦杆Ⅰ另一端与滑块下端铰接，弦杆Ⅱ另一端与下法兰盘铰接；本实用新型操作简单，可操作性强，量测准确，用它不仅能够量测淹水沉井井筒的偏斜率大小和实际偏斜方位，而且还能量测沉井在施工时任意标高处井筒内轮廓的空间位置。
文档编号G01C9/12GK201876260SQ201020580898
公开日2011年6月22日 申请日期2010年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者邹绍明 申请人:重庆工程职业技术学院