用于巷道超前探测的水平定向法制造技术

本发明专利技术公开了一种用于巷道超前探测的水平定向法，属于地球物理领域。本发明专利技术在巷道底板上设置了两个面积较大的360°量角器，将发射线框和接收线框设于量角器的正上方，确定好0°水平方位角平面之后，同步旋转发射线框和接收线框，利用发射线框与接收线框旋转前后在量角器上的正投影之间的角度关系来确定水平方位角及其角平面。本发明专利技术操作简便、适应性强，不受外界环境的影响；施工效率高，所用工具简单，工作效率提高两倍以上；且定向精度高，消除了人为等各种因素影响，绝对误差不超过5°。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种工作面底板探测技术，属于地球物理勘探领域，特别涉及一种用于巷道超前探测的水平定向法。
技术介绍
井下巷道多方位超前探测的平面定向，一般常用经纬仪、罗盘、坡度规、几何定向等方法实现，但这些方法均存在影响因素多、施工效率低、测量误差大等诸多弊端，一直是制约巷道多方位超前探测技术发展及推广应用的一个瓶颈。经纬仪定向法准确、精度高，但操作复杂，每次探测都要配备2 3名测量人员，在实际工作中很难实现。罗盘定向法方便、快捷，在地面使用效果很好，但在煤矿井下由于巷道内管路、电缆、工字钢、锚杆等金属体较多，罗盘在接近这些金属体时指针就会随之发生偏移、摆动，导致测量误差大，有时甚至无法施工。几何定向法是按照巷道的几何形状，先在地面绘图、计算，根据井下巷道宽度，确定线框放置位置、平面方位、测线数量，其中，收、发线框前后间距固定为10 m，线框左右移动步距为O. 5 m。然后在井下测量时，采用前后移动式探测模式。这种方法定向准确、快速、简便，但探测范围相对较小、人为误差大。坡度规定向法是利用巷道中轴线及其垂直线作为相对坐标，配合坡度规确定正前方左、右两侧不同角度测线方向的一种相对方位定向法。井下采用前后固定式探测模式，首先，沿巷道中轴线拉一根测绳作为基线，收、发线框前后间距固定为10 m，均置于巷道中轴线位置。在两个线框位置，将两个坡度规0°线与基线重合，再沿顺时针(或逆时针)方向向左(或右)按一定间隔拉线确定测线方位，同步转动收、发线框，完成不同角度探测。该方法操作复杂，但探测控制范围大，可进行夹角为180°的半圆形探测。但是巷道迎头位置有风筒，风力较大，受风的影响在拉线取角度的时候误差较大定位不准确，只能是大概方向。而且在拉测绳的时候测绳较软，发射框和接收框要与测绳平行，操作起来很麻烦，需要专人拉绳子移动发射线框、接收线框，目测线框是否与绳子平行。此方法施工时间长、需要人员多，拉绳子定角度本身就存在误差，人员目测发射线框、接收线框是否与测绳平行又会存在误差。因此，这种方法定向误差大、不准确。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于巷道超前探测的水平定向法，该方法不受井下风筒、管路、电缆、工字钢、锚杆等金属体干扰，所用工具简单、用工少，可快速、准确、简便的实现巷道探测中的水平定向。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为一种用于巷道超前探测的水平定向法，包括如下步骤第一步、设置360°量角器将两个360°量角器沿巷道走向、按预定间隔水平固定放置在巷道底板上，两个360°量角器的圆心连线垂直于巷道迎头且与巷道底板的纵向中心轴线相重合或平行； 第二步、设置发射线框和接收线框将瞬变电磁仪的分体式的发射线框和接收线框分别设置到两个360°量角器的正上方，将发射线框对应的360°量角器称为发射量角器，将接收线框对应的360°量角器称为接收量角器，两线框的线框平面均垂直于各自对应的量角器平面；所述发射线框和接收线框各自在对应的量角器上的正投影的中心点与量角器的圆心重合；过发射线框线框平面中心点和接收线框线框平面中心点的直线与巷道底板平行； 第三步、确定0°水平方位角平面并探测将所述发射线框和接收线框的各自的线框平面平行于巷道迎头设置，此时，以过发射量角器和接收量角器的连线、且垂直于巷道底板的平面为0°水平方位角平面，将此时发射线框和接收线框在各自对应的量角器上的正投影对应的角度按照规则分别记为α 和α 2;然后，按照巷道超前探测方法对0°水平方位角平面进行探测； 第四步、确定非零水平方位角平面并探测以过发射量角器的圆心且垂直于巷道底板的直线为发射线框的旋转轴，以过接收量角器的圆心且垂直于巷道底板的直线为接收线框的旋转轴，将两线框沿各自的旋转轴同步顺时针或逆时针旋转，旋转过程中保持两线框的线框平面平行且垂直于巷道底板；旋转到目标位置后停止，按照上述第三步中的规则将发射线框和接收线框在各自对应的量角器上的正投影所对应的角度分别记为β 和β2，将β 与α 或β2与α2进行比较得水平方位角Θ，此时以过接收线框的旋转轴且垂直于接收线框线框平面的第一平面或过发射线框的旋转轴且垂直于发射线框线框平面的第二平面为水平方位角Θ对应的Θ水平方位角平面，或者以位于第一平面和第二平面之间的任意一个平行于第一平面或第二平面的平面为水平方位角Θ对应的Θ水平方位角平面；然后，按照巷道超前探测方法对此Θ水平方位角平面进行巷道超前探测； 第五步、按照上述第四步的方式继续同步顺时针或逆时针旋转发射线框和接收线框，实现巷道探测过程中各水平方位角的定向以及在此方位角平面进行的超前探测。两个360°量角器的0°角的连线与巷道底板的纵向中心轴线相重合。两个360°量角器的直径为lm。两个360°量角器沿巷道走向的圆心间距为10m。采用上述技术方案取得的技术进步为 (1)本专利技术操作简便、适应性强，不受外界环境如井下风筒、管路、电缆、工字钢、锚杆等各种干扰的影响； (2)本专利技术施工效率高，所用工具简单，完成一次探测定向时间仅需20分钟，而坡度规定向法及几何定向法耗时则在I小时以上，因此，本专利技术将探测的工作效率提高2倍以上，而且不需专人进行定向操作，节省用工2-3人； (3)本专利技术的定向精度高，消除了人为等各种因素影响，绝对误差不超过5°。附图说明图I为本专利技术的流程 图2为利用本专利技术对0°水平方位角平面进行探测的示意图；图3为图2沿A向的视 图4为利用本专利技术对Θ水平方位角平面进行探测的示意 其中，I、纵向中心轴线，2、巷道底板，3、发射量角器，4、巷道迎头，5、接收量角器，6、接收线框，7、发射线框。具体实施例方式由图I至图4所示可知，用于巷道超前探测的水平定向法，包括如下步骤 第一步、设置360°量角器将两个360°量角器沿巷道走向、按预定间隔水平放置在垂直于巷道迎头4的巷道底板2上，两个360°量角器的圆心连线与巷道底板2的纵向中心轴线I相重合或平行。市面上可以买到的360°量角器通常较小，并不能满足本专利技术的测量要求，所以通常情况下，工作人员需要自行制作大小适宜的360°量角器。且为了保证制作的360°量角器能够多次使用且携带方便，需要使用耐磨、防折的材料制作。制作量角器时，根据实际测量精度确定量角器的最小刻度。将两个量角器沿巷道走向一前一后的布置，且两个量角器的圆心连线平行于巷道的纵向中心轴线1，还可以位于巷道底板2的正中心，两个量角器的圆心连线垂直于巷道迎头4。通常情况下，认为巷道底板2是垂直于巷道迎头4的。为了更加方便定向，两个量角器应该同向设置，即同样的角度对应的刻度连线应当与巷道底板2的纵向中心轴线I相平行，例如，两个量角器的0°角连线与巷道底板2的纵向中心轴线I相重合或平行，或者两个量角器的90°角连线与巷道底板2的纵向中心轴线I相重合或平行。按照惯常思维方式，要将两个量角器的0°角或180°角连线与巷道底板2的纵向中心轴线I相重合或平行。第二步、设置发射线框7和接收线框6 :将瞬变电磁仪的分体式发射线框7和接收线框6分别设置到两个360°量角器的正上方，将发射线框7对应的360°量角器称为发射量角器3，将接收线框6对应的360°量角器称为接收量角器5，两线框的线框平面均垂直于各自对应的量角器；所述发射线框7和接收线框6各自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于巷道超前探测的水平定向法，其特征在于包括如下步骤：第一步、设置360°量角器：将两个360°量角器沿巷道走向、按预定间隔水平固定放置在巷道底板（2）上，两个360°量角器的圆心连线垂直于巷道迎头（4）且与巷道底板（2）的纵向中心轴线（1）相重合或平行；第二步、设置发射线框（7）和接收线框（6）：将瞬变电磁仪的分体式的发射线框（7）和接收线框（6）分别设置到两个360°量角器的正上方，将发射线框（7）对应的360°量角器称为发射量角器（3），将接收线框（6）对应的360°量角器称为接收量角器（5），两线框的线框平面均垂直于各自对应的量角器平面；所述发射线框（7）和接收线框（6）各自在对应的量角器上的正投影的中心点与量角器的圆心重合；过发射线框（7）线框平面中心点和接收线框（6）线框平面中心点的直线与巷道底板（2）平行；第三步、确定0°水平方位角平面并探测：将所述发射线框（7）和接收线框（6）的各自的线框平面平行于巷道迎头（4）设置，此时，以过发射量角器（3）和接收量角器（5）的连线、且垂直于巷道底板（2）的平面为0°水平方位角平面，将此时发射线框（7）和接收线框（6）在各自对应的量角器上的正投影对应的角度按照规则分别记为α1和α2；然后，按照巷道超前探测方法对0°水平方位角平面进行探测；第四步、确定非零水平方位角平面并探测：以过发射量角器（3）的圆心且垂直于巷道底板（2）的直线为发射线框（7）的旋转轴，以过接收量角器（5）的圆心且垂直于巷道底板（2）的直线为接收线框（6）的旋转轴，将两线框沿各自的旋转轴同步顺时针或逆时针旋转，旋转过程中保持两线框的线框平面平行且垂直于巷道底板（2）；旋转到目标位置后停止，按照上述第三步中的规则将发射线框（7）和接收线框（6）在各自对应的量角器上的正投影所对应的角度分别记为β1和β2，将β1与α1或β2与α2进行比较得水平方位角θ，此时以过接收线框（6）的旋转轴且垂直于接收线框（6）线框平面的第一平面或过发射线框（7）的旋转轴且垂直于发射线框（7）线框平面的第二平面为水平方位角θ对应的θ水平方位角平面，或者以位于第一平面和第二平面之间的任意一个平行于第一平面或第二平面的平面为水平方位角θ对应的θ水平方位角平面；然后，按照巷道超前探测方法对此θ水平方位角平面进行巷道超前探测；第五步、按照上述第四步的方式继续同步顺时针或逆时针旋转发射线框（7）和接收线框（6），实现巷道探测过程中各水平方位角的定向以及在此方位角平面进行的超前探测。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵广淼，李玉宝，孙吉益，王玺瑞，崔焕玉，赵立松，李智文，李全明，张现辉，武延辉，郭培鹏，周杰民，
申请(专利权)人：河北煤炭科学研究院，
类型：发明
国别省市：