Politechnika Wrocławska Wrocław dn. 24.07.2006
Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii
Referat z przedmiotu:
Wentylacja kopalń i pożary I
„Sposoby pomiaru pola przekroju
poprzecznego wyrobisk górniczych”
Wykonał:
Jędrzej Bukowski
Nr alb. 113 989
e-mail: bukowski@magicart.pl
SPIS TREŚCI
1. Wstęp (czym jest pomiar? Po co się wykonuje pomiary pola przekroju poprzecznego?)
2. Podział metod pomiaru pola przekroju wyrobisk górniczych.
2.1. Metody proste, oparte na wzorach geometrycznych
2.1.1. Obudowa w kształcie trapezu
2.1.2. Obudowa ze sklepieniem eliptycznym
2.1.3. Obudowa ze sklepieniem półkulistym
2.2. Metody proste dla wyrobisk o skomplikowanym kształcie
2.2.1. Metoda z „linią pomiarową”
2.2.2. Metoda „z domiarem”
2.2.3. Metoda „z domiarem”przy użyciu dwóch łat
2.2.4. Sprzęt wykorzystywany przy metodach:„z linią pomiarową” i „z domiarem”
2.2.4.1. Ruletka geodezyjna
2.2.4.2. Przymiar składany
2.2.4.3. Dalmierze
2.3. Metody wykorzystujące nowoczesne przyrządy pomiarowe
2.3.1. Metoda pomiaru pola przekrojuprzy pomocy profilometru
2.3.2. Metoda pomiaru pola przekrojuprzy pomocy profilografu
2.3.2.1. Profilograf mechaniczny
2.3.2.2. Profilograf optyczny
2.3.2.4. Profilograf laserowy
2.3.3. Metoda pomiaru pola przekroju przy pomocy profilometru lub progilografu
2.4. Inne sposoby pomiaru pola przekroju poprzecznego
2.4.1. Pomiar pola przekroju przy wykorzystaniu fotogrametrii
2.4.2. Pomiar pola przekroju przy wykorzystaniu teodolitu
2.4.2.2. Wykonanie osnowy pomiarowej
3. Podsumowanie
4. Literatura
1. WSTĘP
Czym jest pomiar?:
„Pomiarem nazywa się czynność polegającą na doświadczalnym wyznaczeniu, z określoną dokładnością, miary danej wielkości. Pomiar obejmuje użycie narzędzi pomiarowych i wykonanie odpowiednich obliczeń. W wyniku pomiaru otrzymuje się liczbę, która wyraża ile razy miara wielkości fizycznej jest większa lub mniejsza od miary jednostkowej.” [1]
Istnieje wiele podziałów rodzaju pomiarów według różnych cech charakterystycznych jak np:
l „Według rodzaju wielkości mierzonej (pomiar ciśnienia, temperatury, prędkości)
l Według zależności wielkości mierzonej od czasu (pomiar statyczny, dynamiczny)
l Według przeznaczenia (naukowe, przemysłowe)
l Według warunków, w których odbywa się pomiar (wzorcowe, laboratoryjne, warsztatowe)” [1]
Jednak ogólnym podziałem pomiarów jest rozróżnienie ich na:
l „Pomiar bezpośredni
l Pomiar pośredni” [1]
„W pomiarach bezpośrednich (prostych) między szukaną wartością mierzonej wielkości y, a liczbą odczytywaną (obserwowaną) x w czasie pomiaru zachodzi zależność [1] :
Y = f(x) (1)
Do takich pomiarów możemy zaliczyć pomiary różnicy ciśnień za pomocą manometru wodnego.
W pomiarach pośrednich (złożonych) miara badanej wielkości y zależy od wartości innych wielkości x1, x2, … .xn, określanych pomiarem [1] :
Y = f(x1, x2, … .xn) (2)
W tym przypadku zależność funkcyjna f określa związek między wartościami wyznaczonymi drogą pomiaru bezpośredniego x1, x2, … .xn, a wartością wielkości poszukiwanej y.
Do takich pomiarów możemy zaliczyć pomiary oporu R wyrobiska, który zależy od zmiennych: strata naporu w oraz strumień objętości powietrza Q.” [1]
Pomiar przekroju poprzecznego wyrobisk możemy zaliczyć do pomiarów bezpośrednich
Po co wykonuje się pomiary pola przekroju poprzecznego wyrobisk górniczych?:
Głównym powodem, dla którego wykonuje się takie pomiary jest konieczność przewietrzania wyrobisk podziemnych. Znając dokładną powierzchnię pola przekroju wyrobiska można ustalić objętość powietrza, jaką trzeba wtłaczać w jednostce czasu do wyrobiska, zapewniając tym samym warunki niezbędne do prowadzenia eksploatacji. Złe, lub niedostatecznie dokładne określenie pola przekroju wyrobiska, może doprowadzić do błędnych ustaleń dot. ilości i wielkości wentylatorów pracujących pod ziemią, a w rezultacie spowodować przewietrzanie kopalni w niewystarczającym stopniu. Przepisy w tym zakresie są bardzo zaostrzone, dlatego dokładność pomiaru pola powierzchni wyrobisk podziemnych jest niezwykle istotną sprawą, przy projektowaniu rozpływów powietrza w kopalniach.
Takie pomiary należy prowadzić regularnie, ponieważ przekrój wyrobisk podziemnych jest zmienny w czasie, na co ma wpływ zaciskanie się górotworu pod wpływem ciśnienia, zwłaszcza w okresie stosowania obudów podatnych (zaciskających się).
2. METODY POMIARU POLA PRZEKROJU POPRZECZNEGO
Warunki pomiaru pola przekroju poprzecznego wyrobisk górniczych są niekiedy bardzo zmienne, a kształty wyrobisk bywają bardzo różne, dlatego nie ma jednego sposobu na określenie wszystkich potrzebnych wielkości pomiarowych. Dzisiejsza technika pozwala, na szczęście, zrealizować pomiar, bez konieczności przebywania w rejonie, niekiedy bardzo uciążliwym dla załogi, wymagającym czynności pomiarowych.
„Ogólnie, wszystkie znane sposoby pomiaru pola przekroju wyrobisk można podzielić na cztery grupy:” [3]
„1. METODY GEOMETRYCZNE OPARTE NA PODSTAWOWYCH WZORACH
(pomiar wysokości i szerokości wyrobisk o prostych kształtach zbliżonych do kształtów figur geometrycznych (tj. kwadrat, prostokąt, trójkąt))
2. METODY POMIARU DLA WYROBISK O SKOMPLIKOWANYM KSZTAŁCIE, MIERZONE PROSTYMI METODAMI
(Domiar do ociosów za pomocą łaty lub pionu)
3. METODY DLA DOWOLNYCH KSZTAŁTÓW WYROBISK, PRZY UŻYCIU SPECJALNYCH PRZYRZĄDÓW POMIAROWYCH
(Profilograf, Profilometr)
4. INNE
(metody fotograficzne oraz geodezyjne – teodolit)” [3]
2.1. Metody proste oparte na wzorach geometrycznych
Metody oparte na wzorach geometrycznych sprawdzają się wyłącznie przy obliczaniu pól przekroju wyrobisk o kształcie zbliżonym do regularnych figur geometrycznych. Wówczas należy zmierzyć wysokość i szerokość wyrobiska, a następnie podstawiając uzyskane wartości do odpowiedniego wzoru, wylicza się pole przekroju wyrobiska.
2.1.1. Obudowa w kształcie trapezu [3]
gdzie:
A – pole figury geometrycznej
a – podstawa dolna trapezu
b – podstawa górna trapezu
h – wysokość figury
Rys.1. Przekrój przez obudowę w kształcie trapezu.
2.1.2. Obudowa ze sklepieniem eliptycznym [3]
L – długość podstawy figury
Rys.2. Przekrój przez obudowę o kształcie eliptycznym.
2.1.3. Obudowa ze sklepieniem półkulistym [3]
Rys.3. Przekrój przez obudowę o kształcie półkolistym
Powyższe metody polegają na bezpośrednim pomiarze długości odcinków wychodzących od linii, lub punktu pomiarowego, do krawędzi wyrobiska. Z pomierzonych odległości wylicza się pole przekroju poprzecznego wyrobiska, poprzez zsumowanie mniejszych pól składowych. Metoda ta sprawdza się nie tylko przy przekrojach regularnych tj. elipsa, koło, kwadrat, prostokąt itd. ...
wroepo