Wyznaczanie pola przekroju poprzecznego wyrobisk górniczych

Pole przekroju poprzecznego można wyznaczyć metodami geometrycznymi oraz odpowiednimi przyrządami zwanymi potocznie profilometrami lub profilografami. Metody geometryczne można podzielić na:

1) z linią pomiarową (np. pion), do której domierza się długości od punktów charakterystycznych obwodu wyrobiska (rys. 8.41a),

2) biegunowe (rys. 8.41b),

3) dwubiegunowe (rys. 8.41c).

Rys.8.41. Metody pomiaru pola powierzchni wyrobiska

a - geometryczna z domiarem, b - biegunowa, c - dwubiegunowa

W praktyce przekrój poprzeczny wyrobiska mierzy się taśmą (ruletką) z dokładnością do 1 cm. W wyrobiskach o przekroju prostokątnym w obudowie metalowej lub drewnianej do wyznaczenia przekroju poprzecznego wystarczy zmierzyć wysokość i szerokość wyrobiska. Określając przekrój poprzeczny wyrobisk o nieregularnych kształtach i dużej ilości wyposażenia (lutniociągów, rurociągów, kabli itp.) zaleca się stosować jedną z następujących metod.

Jeśli wyrobisko nie jest szerokie, to ustawiamy w jego środku rozsuwaną łatę mierniczą cechowaną co 20-25 cm i dokonujemy ruletką domiary do ociosów (rys. 53).

Rys.53. Pomiar pola przekroju poprzecznego wyrobiska za pomocą łaty mierniczej i domiarów do ociosów

Wykreślamy następnie w skali poprzeczny przekrój wyrobiska i planimetrem mierzymy jego pole. Jeśli nie dysponujemy planimetrem, to można przekrój poprzeczny wyrobiska wykreślić na papierze milimetrowym i odczytać, uwzględniając skalę oraz jego pole.

Jeżeli wyrobisko jest szerokie, to można ustawić dwie łaty możliwie blisko ociosów i analogicznie wykonać pomiar pola przekroju poprzecznego tego wyrobiska.

Do pomiaru pola przekroju poprzecznego wyrobisk górniczych wykorzystuje się również przyrządy zwane profilometrami i profilografami.

Zasada działania profilometru opiera się na metodzie biegunowej (rys. 8.42a). Zasadniczą częścią przyrządu jest kątomierz i taśma miernicza. Profilometr, który oparty jest na metodzie dwubiegunowej (rys. 8.41c), może mieć dwa kątomierze rozstawione na podstawie lub dwie taśmy miernicze wychodzące z biegunów. Pole powierzchni można określić analitycznie lub używając odpowiedniej siatki biegunowej (rys. 8.42b), na której powierzchnię odwzorowuje się w skali i planimetruje.

Rys.8.42. Profilometr biegunowy

a - profilometr, b - siatka biegunowa

Na rys. 54 pokazano profilograf, przeznaczony do zdejmowania całego konturu przekroju wyrobiska. Wodząc po ścianach wyrobiska ramieniem 1, zakończonym rolką, pisak kreśli na arkuszu papieru w założonej skali kontur mierzonego przekroju wyrobiska.

Dane techniczne tego przyrządu przedstawiają się następująco:

- skala 1 : 10 i 1 : 20,

- mierzony przekrój wyrobiska, m² 4 ÷ 20,

- dokładność pomiaru, cm 1,

- czas jednego pomiaru, min 3 ÷ 5,

- wymiary arkusza, mm 400 × 400,

- masa przyrządu, kg 5.6.

Rys.54. Profilograf do zdejmowania konturu przekroju wyrobiska

1- ramię, 2 - oś, 3 - zębatka, 4 - przekładnia zmniejszająca, 5 - ramię

zakończone pisakiem, 6 - łożysko, 7 - rysownica, 8 - statyw

Przykład profilografu mechanicznego pokazano na rys. 8.43a. Składa się on z wysięgnika teleskopowego, do końca którego zamocowano linkę napędzającą pantograf. Układ pantografu umieszczony jest w walizce, którą stawia się na spągu

chodnika. Końcem wysięgnika przesuwa się po obwodzie przekroju poprzecznego, pantograf kreśli na papierze w odpowiedniej skali obrys wyrobiska (rys. 8.43b,c). Pole wyznacza się planimetrując powierzchnię lub licząc kratki, jeżeli obrys wykonano na papierze milimetrowym.

Rys.8.43. Zasada działania profilografu mechanicznego

a - zdejmowanie profilu, b - mechanizm, c - siatka

Do zdejmowania konturów wyrobisk stosuje się również profilografy optyczne. Zasada działania profilografów optycznych (rys. 8.44) polega na projekcji wiązki światła 6, np. z lampy górniczej 3 i 4, umieszczonej na stojaku 1.

Rys.8.44. Zasada działania profilografu optycznego

Wiązkę światła przesuwa się za pomocą korby 2 po ociosach chodnika w miejscu, w którym chce się zarejestrować profil 9 przekroju poprzecznego. Do stojaka zamocowane są znaki 5 oświetlone wiązką. Wyznaczają one trójkąt o znanym polu powierzchni K. W celu identyfikacji przekroju na tablicy 8 zaznacza się odpowiednie cechy. Profil przekroju wyrobiska rejestruje się aparatem fotograficznym 7. W przypadku wiązki skupionej wymaga się odpowiedniego czasu naświetlania. W celu wyznaczenia pola przekroju planimetruje się zarówno powierzchnię trójkąta o znanym polu K odczytując wartość F_k, jak i powierzchnię obrysowaną profilem wyrobiska otrzymując F. Na fotografiach (rys. 8.45a) można łatwo zidentyfikować przewody,

Rys. 8.45. Opracowanie profilogramu optycznego

a - profil wyrobiska, b - wykonanie powiększenia,

c - planimetrowanie

lutniociągi, których pole powierzchni można również splanimetrować i odjąć od powierzchni całkowitej.

Pole przekroju poprzecznego wyrobiska jest równe

Wykorzystując rzutnik można narysować ołówkiem profil na kalce i dokonać pomiaru planimetrem (rys. 8.45b).

Do pomiaru pola przekroju poprzecznego wyrobiska można również wyrzystać typ profilografu optycznego pokazany na rys. 55.

Rys. 55. Profilograf optyczny do zdejmowania konturu wyrobiska

1 - rączka, 2 - rurka metalowa (ew. teleskopowa), 3 - baterie, 4,5 - lampki,

6 - kółko wodzące

Zbudowany jest on z metalowej rurki 2, na której umocowane są dwie lampki 4 i 5 w odległości 0.5 m jedna od drugiej. Rozstawienie tych lampek jest konieczne dla wyznaczenia rzeczywistej skali zdjętego profilu wyrobiska. Rurka zakończona jest kółkiem 6, umożliwiającym płynne obwodzenie mierzonego przekroju. W rączce 1 oświetlacza umieszczone są baterie 3 oraz trójpozycyjny przełącznik. Pomiar pola przekroju poprzecznego wyrobiska za pomocą oświetlacza wykonuje się następująco. Lampki ustawia się w odległości od obwodu kółka wodzącego przewyższającej nierówności ścian wyrobiska. Naprzeciw mierzonego przekroju ustawia się aparat fotograficzny na statywie. Mierzący przekrój wyrobiska włącza lampkę 5 i z odpowiednią do czasu ekspozycji prędkością przemieszcza oświetlacz po obwodzie wyrobiska. Drugą lampkę 4 włącza w czterech miejscach w osiach wyrobiska. Pozwala to ustrzec się od zniekształceń, które mogą pojawić się przy nieprostopadłym położeniu osi optycznej w stosunku do zdejmowanego przekroju. W rezultacie na błonie fotograficznej otrzymuje się kontur wyrobiska w postaci cienkiej i wyraźnej linii, a w pewnej odległości od niej otrzymujemy drugą przerywaną linię, służącą do określania skali (rys.56).

Rys. 56. Kontur wyrobiska na błonie fotograficznej

Cały pomiar trwa 2-3 minuty. Uzyskanie wyników zależne jest od czasu wykonania negatywu i następnie pozytywu. W przypadku gdy chcemy wyznaczyć pole przekroju poprzecznego wyrobiska górniczego, z dokładnością wystarczającą dla pomiarów ruchowych, można zastosować jeden z poniższych wzorów:

- dla obudowy w kształcie trapezu

- dla obudowy ze sklepieniem półkolistym

- dla obudowy ze sklepieniem eliptycznym

gdzie:

L - szerokość wyrobiska, m,

H - wysokość wyrobiska, m,

H₁ - wysokość wyrobiska od spągu do sklepienia, m,

a,b - podstawy trapezu, m.

---