Центрирование теодолитов и сигналов
|
При прокладке теодолитного хода в горных выработках перед началом измерений угловых и линейных величин необходимо в каждой точке установить теодолит в рабочее положение, т. е. произвести центрирование, нивелирование и фокусирование зрительной трубы для визирования по глазу наблюдателя. На точках визирования подвешиваются шнуровые отвесы или устанавливаются сигналы (визирные марки). Под центрированием понимается точная установка теодолита или сигналов в такое положение, когда их вертикальные оси совмещены с отвесной линией, проходящей через центр маркшейдерского знака. Для центрирования теодолита в основном используются шнуровые или оптические отвесы. На горных предприятиях обычно применяются следующие виды шнуровых отвесов.  Простой центрировочный отвес (рис. IV.21, а) представляет собой металлический корпус 3, заточенный в нижней части. Конус заканчивается стальным наконечником 4. Отвес подвешивается на шнуре 1, который закрепляется в отверстии металлической пробки 2, ввинчивающейся в верхнюю часть корпуса отвеса. Конструкция отвеса предусматривает, чтобы шнур и острие стального наконечника находились на одной вертикальной линии. Отвес с подвижной иглой (рис. IV.2I, б) — отвес Ф. Ф. Павлова отличается от простого отвеса тем, что игла 1 может выдвигаться или убираться в корпус отвеса 2 при вращении головки 3. Регулируемые отвесы с наружным (рис. IV.21, в) и внутренним (рис. IV.21, г) блоками. У этих конструкций отвесов шнур наматывается на блок при его вращении. Верхняя часть шнура, закрепленная в центре маркшейдерского знака, остается неподвижной. Наиболее удобными в работе являются регулируемые отвесы типа ОР-2 (рис. IV.21, д), выпускаемые в настоящее время нашей промышленностью. Эти отвесы позволяют наиболее быстро устанавливать центрировочную иглу 6 на необходимой высоте, так как путем нажатия на верхнюю часть втулки 1 можно свободно разматывать шнур отвеса на требуемое расстояние. Для того чтобы поднять или опустить отвес на незначительную величину, необходимо одной рукой придерживать корпус отвеса 4, а другой вращать втулку. При этом в зависимости от направления вращения втулки шнур наматывается на катушку или сматывается с нее. Чтобы заправить шнур в отвес необходимо вынуть втулку, предварительно свинтив гайку 2, продеть один конец шнура в прорезь бурта катушки 3 и завязать узелок. Другой конец шнура следует продеть через два боковых и одно центральное отверстие втулки и собрать отвес. По окончании работы необходимо иглу при помощи поводка 5 ввернуть в корпус отвеса. При съемке в подземных горных выработках также применяются светящиеся центрировочные отвесы. В корпусе этих отвесов кроме механизма для намотки шнура расположены сухой элемент, электролампочка и прозрачный колпачок конической формы. При изготовлении шнуровых отвесов завод-изготовитель гарантирует отклонение иглы по отношению к оси отверстия для шнура не более 0,5 мм. Для проверки этого условия подвешивают шнуровой отвес, а на расстоянии 5—7 м от него устанавливают два теодолита так, чтобы их визирные лучи при отвесе составляли угол около 90° Зрительные трубы теодолитов наводят на отвес и добиваются такого положения, чтобы шнур отвеса и его острие попали в биссектор сетки нитей. Если изображение острия отвеса выходит за пределы биссектора сетки нитей одного из теодолитов, то поверяемый отвес подлежит ремонту в мастерской. Шнуровые отвесы помимо центрирования теодолита над или под центром знака применяются в качестве сигналов при измерении углов в горных выработках, а также при задании направления горным выработкам. В современных конструкциях теодолитов и сигналов для их более точного центрирования предусмотрены оптические отвесы и оптические центриры. Отвесы такой конструкции вмонтированы в инструменты. Центриры представляют собой самостоятельные съемные приборы. Оптические отвесы и центриры могут быть односторонними и двусторонними. Односторонние оптические отвесы позволяют производить центрирование вертикального луча визирования только вверх или вниз, а двусторонние — и вверх и вниз. На рис. IV.22 приведена схема оптического отвеса для центрирования над маркшейдерским знаком. Переводя трубу через зенит, можно центрировать теодолит и под маркшейдерским знаком.  В маркшейдерской практике при прокладке теодолитных ходов как на поверхности, так и в шахте (в выработках с интенсивным движением струи воздуха) иногда применяется жесткий отвес. Он представляет собой телескопическую штангу, состоящую из двух раздвижных металлических трубок. На нижней трубке прикреплен круглый уровень с ценой деления, равной 10'. На выдвижной трубке нанесены сантиметровые деления, с помощью которых можно определить высоту инструмента. Применение жесткого отвеса позволяет центрировать теодолит над центром знака с точностью :±0,5 мм. Жесткий отвес не нашел широкого применения при съемке в горных выработках, так как маркшейдерские знаки в большинстве случаев закладываются в кровле выработки, а жесткий отвес предназначен для центрирования инструмента только над точкой. При прокладке теодолитных ходов в горных выработках теодолит, дисковые сигналы и визирные марки могут устанавливаться на штативе, консоли или распорной стоике. В маркшейдерской практике наиболее часто теодолит устанавливается на штативе, но при прокладке теодолитных ходов по крутым выработкам и выработкам с интенсивным движением подземного транспорта его применение неудобно. В этих случаях применяют консоли различных конструкций. При теодолитных съемках находят применение выпускаемые ранее Харьковским заводом маркшейдерских инструментов теодолитно-консольные комплекты TK-1 и ТК-5. Комплект TK-1 (рис. IV.23) состоит из пяти консолей, пяти подставок, двух центриков (вкладышей) для центрирования под точкой, трех круглых уровней, одного шнурового отвеса и двух рукояток для завинчивания консолей в деревянные стойки или пробки, закрепленные в шпурах.  Комплект консолей ТК-5 (рис. IV.24) рассчитан на применение его в горных выработках, закрепленных деревянной, металлической или железобетонной крепью. Комплект ТК-5 позволяет производить автоматическое центрирование теодолитов ТГ5 и ОМТ30 и может быть приспособлен для оптических теодолитов Т5. Theo020, ТЕ-Д4 путем замены платформы. Кроме консолей, входящих в комплекты TK-1 и ТК-5, существуют другие типы консолей, например универсальная консоль, которая имеет обхватное устройство для крепления ее к стойкам деревянной, металлической или железобетонной крепи. Этот тип консолей удобен для центрирования теодолита над и под маркшейдерским знаком, так как платформу консоли можно перемещать в значительных пределах. Они применяются в случаях, когда предусматриваются установка промежуточных точек или примыкание к ранее закрепленным маркшейдерским пунктам.  При производстве съемок в выработках, ограниченных по высоте, крутых, а также незакрепленных, вместо штативов и консолей применяются распорные колонки (стойки). При измерении горизонтального угла с требуемой точностью для правильного наведения трубы теодолита на центр маркшейдерского знака в качестве сигналов применяют шнуровые отвесы. Иногда при съемке на консолях закрепление вершин съемочного полигона не производят, визирование осуществляется на специальные дисковые сигналы (рис. IV.25), световые сигналы (рис. IV.26, а) или визирные марки (рис. IV.26, б). При этом применяются автоцентрирующие подставки, позволяющие установить теодолит точно в той точке, где раньше был установлен сигнал.  При использовании дисковых сигналов и визирных марок следует убедиться, совпадает ли центр диска сигнала или ось симметрии марки с вертикальной осью вращения. Поверку дискового сигнала выполняют в следующей последовательности: - устанавливают сигнал в 3—5 м от теодолита и приводят его ось в вертикальное положение; - с помощью визира, установленного на диске сигнала, добиваются такого положения, чтобы плоскость диска была перпендикулярна линии визирования; - наводят перекрестие сетки нитей на центр диска и берут отсчет по горизонтальному кругу; - поворачивают диск сигнала вокруг горизонтальной оси и изменяют положение сигнала на 180°, вращая его вокруг вертикальной оси. Снова визируют на центр диска и берут отсчет по горизонтальному кругу; - определив средний отсчет и установив его на горизонтальном круге, перемещают диск сигнала до положения, когда его центр совпадает с перекрестием сетки нитей. Эксцентриситет дисковых сигналов, у которых отсутствуют винты для перемещения диска в полевых условиях, исправляется в мастерской. Поверку совпадения оси симметрии визирной марки с вертикальной осью ее вращения выполняют аналогичным образом. При прокладке теодолитных ходов в зависимости от места закрепления маркшейдерского знака теодолит и сигналы центрируют над или под центром знака. Центрирование теодолита и сигналов должно выполняться с возможно большей точностью (особенно при наличии коротких сторон в съемочном полигоне). В связи с этим для достижения требуемой точности угловых измерений согласно Технической инструкции по производству маркшейдерских работ выбирают методику центрирования теодолитов и сигналов. Центрирование, как отмечалось ранее, может осуществляться с помощью шнурового, жесткого или оптического отвесов, а также автоматическим способом. При этом теодолит и сигналы устанавливаются на штативы или консоли над или под съемочной точкой. Центрирование теодолита на штативе под маркшейдерским знаком с помощью шнурового отвеса производится следующим образом: закрепляют шнуровой отвес в центре маркшейдерского знака; устанавливают штатив так, чтобы отвес располагался примерно в середине отверстия головки штатива, а сама головка была приблизительно горизонтальна. При таком положении штатива закрепляют ножки в почве выработки и завинчивают винты, скрепляющие ножки штатива; устанавливают теодолит на штативе и прикрепляют его с помощью станового винта; приводят теодолит в рабочее положение, т. е. оси установочных уровней и зрительной трубы устанавливают в горизонтальное положение (при этом ось теодолита должна быть вертикальна); совмещают центр зрительной трубы с острием шнурового отвеса, которое является проекцией центра маркшейдерского знака. Точное центрирование достигается при условии, если верхний центр (керн) теодолита совпадает с вертикальной осью его вращения. При центрировании теодолита или сигнала на консоли предварительно производится установка консоли под центром знака. Консоль завинчивают в деревянную стойку до тех пор, пока центр отверстия верхней площадки консоли не окажется против острия отвеса, опущенного из центра маркшейдерского знака. При этом необходимо следить, чтобы положение консоли было устойчивым, а ее площадка примерно горизонтальна. Для более удобного и точного центрирования в условиях применения консолей на площадке устанавливается подставка, во втулку которой вставляется центрировочный целик. Подставка с целиком (см. рис. IV.23, а) устанавливается в таком положении, чтобы острие целика совпадало с острием отвеса. Подставка состоит из трехлопастной пластины с втулкой. Вертикальность оси втулки контролируется с помощью круглого уровня. При центрировании подставки над точкой, когда маркшейдерский знак заложен в почве выработки, шнуровой отвес подвешивают на поводок центрика. Подставку перемещают и фиксируют в таком положении, чтобы острие отвеса проектировалось в центр знака. В условиях крепления выработок металлическими или железобетонными стойками, а также для случаев, когда крепь отсутствует, применяются другие виды консолей или устанавливаются специальные распорки для ввинчивания консолей. После установки консолей на них закрепляется теодолит или сигнал. Для более точного центрирования теодолитов применяют оптические отвесы, позволяющие осуществлять оптическое центрирование под или над маркшейдерским знаком с точностью 0,3—0,5 мм. Центрирование производится следующим образом. Теодолит и зрительную трубу приводят в горизонтальное положение, после чего, наблюдая в трубу оптического отвеса, теодолит передвигают в пределах отверстия штатива или консоли до совмещения изображения центра маркшейдерского знака с пересечением сетки нитей в трубке оптического отвеса. Для центрирования над центром знака некоторые теодолиты снабжаются оптическими отвесами, скрепляемыми с нижней поверхностью подставки инструмента. Оптическое центрирование может быть выполнено также оптическими центрирами. В этих целях оптический центрир в зависимости от его конструкции ставится на подставку теодолита или вставляется во втулку треножника теодолита, установленного на штативе или консоли. После приведения центрира в горизонтальное положение он перемещается вместе с подставкой или треножником теодолита до совмещения наблюдаемого в трубе изображения центра знака и перекрестия сетки нитей. После этого центрир снимается с подставки (или вынимается из треножника), а взамен его устанавливается теодолит. Аналогичным путем устанавливают и центрируют сигналы на пунктах визирования. В настоящее время при прокладке контрольных ходов и выполнении других видов съемок, когда нет необходимости производить закрепление промежуточных вершин полигона, широко применяется автоматическое центрирование теодолитов и сигналов. Сущность автоматического центрирования теодолита и сигналов заключается в том, что специальные приспособления позволяют устанавливать теодолит в точках, где ранее находился сигнал. Это позволяет автоматически восстанавливать геометрическое положение вертикальной оси устанавливаемых инструментов, проходящей через центр маркшейдерского знака. Взаимозаменяемость теодолита и сигналов осуществляется без их дополнительного центрирования. Порядок съемки при автоматическом центрировании теодолита и сигналов следующий. Пусть между двумя группами опорных маркшейдерских пунктов А, Б, В и Г, Д, E (рис. IV.27) требуется проложить контрольный теодолитный ход.  Для этого в точках Б и В устанавливают штативы или консоли, на которые крепят подставки, а во втулки подставок вставляют центрировочные целики, которые центрируют с помощью отвеса. Окончив центрирование, вынимают целик, во втулку в точке Б ставят теодолит, а в точке В — сигнал. В точке А вешают шнуровой отвес, измеряют контрольный угол А—Б—В. По ходу съемки в выработке выбирают точку 1 и устанавливают штатив или ввинчивают (закрепляют) консоль. На штативе (консоли) в произвольном месте устанавливают подставку и на ней закрепляют сигнал. Затем снимают с подставки в точке Б теодолит и переносят его на подставку в точке В. Сигнал, стоящий в точке В, переносят в точку Б. При этом соблюдают определенную осторожность, чтобы не сдвинуть подставки на штативе (консоли). После перестановки теодолита и сигнала дополнительного центрирования не производят. Сигнал устанавливают на место теодолита в точке В, а теодолит — на место сигнала в точке 1. В произвольно выбранной точке устанавливают штатив (консоль), на который крепят подставку и второй сигнал, после чего теодолитом измеряют угол при точке 1. В такой последовательности углы измеряют до тех пор, пока не потребуется установить штатив (консоль) под закрепленными постоянными пунктами Г, Д и Е. В этих точках должно быть произведено центрирование подставок с помощью целика и отвеса. В процессе съемки для измерения длин сторон в подставки на место теодолита и сигналов вставляются целики. Из приведенного примера видно, что вершины хода 1, ..., 15 не закрепляются маркшейдерскими знаками и они не могут быть восстановлены. Поэтому такую съемку называют трехштативной (трехконсольной) — съемкой с потерянными точками. По результатам многократных исследований точности центрирования теодолита различными способами можно указать примерные значения линейных погрешностей:  |
