CN212614675U - 一种测定钻孔开口倾角的简易装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种测定钻孔开口倾角的简易装置。该装置包括刻度盘和环设于所述刻度盘外侧的透明环管；所述环管为空心管状结构，其内部设有浮标，所述浮标与所述环管之间的空隙由填充液填满；所述浮标悬浮于所述填充液中，并沿浮力方向运动，用于指示钻孔开口倾角对应的角度值。通过上述方式，本实用新型能够利用浮力方向始终向上的原理，使环管刻度对应的圆心与浮标的连线在任意倾角下均与水平面保持垂直，并以此作为基准线对钻孔开口倾角的大小进行测定。且本实用新型提供的测定钻孔开口倾角的简易装置结构简单、携带方便、易于操作、适用范围广，能够准确高效地确定钻孔开口倾角角度，以满足实际应用的需求，具有较高的应用价值。

Description

一种测定钻孔开口倾角的简易装置

技术领域

本实用新型涉及凿岩钻机开孔角度控制技术领域，特别是涉及一种测定钻孔开口倾角的简易装置。

背景技术

效率高、精度准、智能化的大型钻孔设备因工程规模、作业环境等多种因素的限制，与简便的小型钻孔设备相比，往往并不具有较为突出的优势。目前，气腿式凿岩机、小孔径中深孔钻机、深孔钻机等小型钻孔设备仍是矿山工程、岩土工程中使用频率最高、使用范围最广的主流钻孔设备。

但小型钻孔设备在施工过程中，由于其施工环境的复杂性和自身装备的缺点，其钻孔开口倾角容易产生偏差。例如，当气腿式或机架式凿岩机处于废石垫层上或斜倾巷道底板上时，会发生机心偏移的现象，此时利用普通量角板难以准确校正钻孔角度，从而导致钻孔开口倾角与设计角度之间产生偏差，致使钻孔施工精度下降，进而影响后续***成形、加固支护等工艺的效果，致使工程综合成本上浮。此外，在地下矿山巷道掘进过程中因周边眼外放角度偏差导致的台阶式顶板、巷道坡度偏大或偏小的问题，以及采场回采过程中平顶板、空顶高度、控顶高度偏大或偏小、采幅边界超采或欠采等问题均与钻孔开口倾角的角度问题有着莫大的关联。由此可见，钻孔开口倾角的准确性直接影响着后续施工的方方面面，准确测定钻孔开口倾角对提高小型钻孔设备钻孔开口的准确性及整体施工效果均具有重要意义。

目前，用于测定钻孔开口倾角的经纬仪、激光指向仪等设备价格昂贵、操作复杂，难以满足实际施工的需要；而利用吊线、坡度规等工具测定钻孔开口倾角时又存在精度不高、误差较大的问题。当前仍缺乏能够简单、准确地测定钻孔开口倾角的设备。为此，公开号为CN109357601A的专利提供了一种钻孔角度测量装置，该专利利用手柄上的圆形水准泡控制手柄方向，使与手柄垂直放置的刻度盘的直径保持与水平面垂直的状态，进而通过测杆对应的刻度位置读取角度。然而，在实际操作中，调整圆形水准泡使其气泡始终处于居中状态具有一定的难度，且判断气泡是否居中存在一定的主观误差，从而导致测量结果不够准确。

有鉴于此，当前仍有必要提供一种能够准确测定钻孔开口倾角的简易装置，以解决上述问题。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种测定钻孔开口倾角的简易装置。通过在刻度盘的外侧设置内含浮标与填充液的环管，利用浮力方向始终向上的原理，使环管刻度对应的圆心与浮标的连线在任意倾角下均与水平面保持垂直，并以此作为基准线对钻孔开口倾角的大小进行测定；从而克服小型钻孔设备在钻孔施工过程存在的角度偏差问题，提高施工钻孔开口的准确性，便于作业人员按照施工图中设计的倾角准确进行钻孔开口施工。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种测定钻孔开口倾角的简易装置，包括刻度盘和环设于所述刻度盘外侧的透明环管；所述环管为空心管状结构，其内部设有浮标，所述浮标与所述环管之间的空隙由填充液填满；所述浮标悬浮于所述填充液中，并沿浮力方向运动，用于指示钻孔开口倾角对应的角度值。

进一步地，所述刻度盘包括盘体、横杆和环管卡槽；所述盘体由弧形边和直线边围成，呈半圆环形或马蹄环形结构；所述弧形边上标有角度刻度值；所述直线边沿所述盘体所在的平面向外延伸形成所述横杆；所述环管卡槽设于所述横杆长度方向的两端，用于固定所述环管。

进一步地，所述弧形边上标示的角度刻度值由其中点位置的0°分别沿顺时针方向和逆时针方向增大至90°。

进一步地，所述环管的两端分别***所述环管卡槽中，并使所述环管的内侧与所述弧形边的外侧相贴合。

进一步地，所述环管上均匀设有与所述角度刻度值相对应的刻度线。

进一步地，所述浮标为内部含有空腔和配重的椭球体；所述空腔和配重分别位于所述浮标内部长轴方向的两端，使所述浮标在所述填充液内始终处于竖直悬浮状态。

进一步地，所述浮标中靠近所述空腔的顶部外侧设有有色标记。

进一步地，所述环管的断面为圆形；所述浮标的长轴长度≤所述环管断面直径的四分之三。

进一步地，所述横杆可手持或固定于小型钻孔设备上；所述小型钻孔设备为气腿式凿岩机、中深孔钻机或深孔钻机中的一种。

进一步地，所述填充液为酒精、***中的一种或两种混合。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型提供的测定钻孔开口倾角的简易装置通过在刻度盘的外侧设置内含浮标与填充液的环管，利用了浮力方向始终向上的原理，能够使环管刻度对应的圆心与浮标的连线在任意倾角下均与水平面保持垂直，从而以此为基准线实现对钻孔开口倾角大小的准确测定。使用本实用新型提供的简易装置对钻孔开口倾角进行测定，能够弥补小型钻孔设备在钻孔施工过程由于角度偏差问题导致的施工缺陷，从而提高施工钻孔开口的准确性，便于作业人员按照施工图中设计的倾角准确进行钻孔开口施工，进而提高整体施工质量及效率。

2、本实用新型通过在环管内部设置填充液和能悬浮于填充液中的浮标，并使填充液完全充满环管内部的空腔，能够使浮标在填充液中受到的浮力保持恒定；在这一恒定的竖直向上的浮力的作用下，浮标能够在填充液中浮动至环管内的最高点。同时，由于本实用新型中将环管设置为能够与刻度盘弧形边相贴合的半圆弧形，能够使环管内的最高点具有唯一性，从而保证测量结果的唯一性。此外，本实用新型通过在浮标内添加适量的配重，能够使浮标在填充液内始终保持竖直状态，从而利用浮标顶部的标记准确标示出对应刻度，便于准确读数。

3、本实用新型提供的测定钻孔开口倾角的简易装置中，其横杆既可手持也可固定于小型钻孔设备上，能够满足不同情况下的应用需求，适用范围更广，具有较高的应用价值。

4、本实用新型提供的测定钻孔开口倾角的简易装置结构简单、携带方便，且该装置设计原理简便易懂、现场操作简单易行，操作人员能够利用该装置快速确定钻孔开口倾角角度，以便作业人员按照施工图中的设计角度准确进行钻孔开口施工，并在钻孔数量较多时保持较高的检测效率。同时，该装置不受磁、电因素干扰，对使用环境要求不高、适用范围广，且其制造成本低廉、检测结果准确，能够满足实际生产与应用的需求，应用前景较好。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种测定钻孔开口倾角的简易装置的结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种测定钻孔开口倾角的简易装置中刻度盘的结构示意图；

图3是本实用新型提供的一种测定钻孔开口倾角的简易装置中环管的结构示意图；

图4是本实用新型提供的一种测定钻孔开口倾角的简易装置中浮标在各角度下的结构示意图；

图5是本实用新型提供的一种测定钻孔开口倾角的简易装置在测量角度时的结构示意图；

图6是本实用新型提供的一种测定钻孔开口倾角的简易装置作为手持式装置进行角度测量时的结构示意图；

图7是本实用新型提供的一种测定钻孔开口倾角的简易装置作为固定式装置在气腿式凿岩机上进行角度测量时的结构示意图；

图8是本实用新型提供的一种测定钻孔开口倾角的简易装置作为固定式装置在中深孔钻机或深孔钻机上进行角度测量时的结构示意图；

附图中各部件的标记如下：100、测定钻孔开口倾角的简易装置；1、刻度盘；11、盘体；12、横杆；13、环管卡槽；2、环管；21、刻度线；3、浮标；31、空腔；32、配重；4、填充液。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。

如图1～4所示，本实用新型提供了一种测定钻孔开口倾角的简易装置100，包括刻度盘1和环设于所述刻度盘1外侧的透明环管2；所述环管2为空心管状结构，其内部设有浮标3，所述浮标3与所述环管2之间的空隙由填充液4填满，使浮标3在填充液4中受到的浮力保持恒定；所述浮标3悬浮于所述填充液4中，并沿浮力方向运动，用于指示钻孔开口倾角对应的角度值。

所述刻度盘1包括盘体11、横杆12和环管卡槽13，由非透明的塑料材质制成。在本实用新型的一个实施例中，所述盘体11由一条弧形边和一条直线边围成半圆环形结构；在本实用新型的其他实施例中，所述盘体11还可以由一条弧形边和多条直线边围成马蹄环形结构。

所述弧形边上标有角度刻度值，该角度刻度值由其中点位置的0°分别沿顺时针方向和逆时针方向增大至90°，用于指示偏离中间位置的角度。

所述直线边沿所述盘体11所在的平面向外延伸形成所述横杆12，所述横杆12既可以手持也可以固定于气腿式凿岩机、中深孔钻机或深孔钻机等小型钻孔设备上，以满足不同情况下的钻孔开口倾角检测需求。

所述环管卡槽13设于所述横杆12长度方向的两端，用于固定所述环管2。

所述环管2由玻璃或透明塑料材质制成，截面呈圆形；其围成的半圆弧形与所述盘体11的弧形边一致，将所述环管2的两端分别***所述环管卡槽13中，所述环管2的内侧能够与所述弧形边的外侧相贴合，从而保证环管内的最高点具有唯一性。

所述环管2上均匀设有与所述盘体11上角度刻度值相对应的刻度线21，以便通过环管2内的浮标3指示对应的刻度线21。在本实用新型的一个实施例中，所述刻度线21的精度为1°；在本实用新型的其他实施例中，该刻度线21的精度可以根据实际需要进行调整，刻度线21可以设置得越密，其测量精度也越高。

设于所述环管2内的所述浮标3为内部含有空腔31和配重32的椭球体，所述空腔31和配重32分别位于所述浮标3内部长轴方向的两端，所述浮标3中靠近所述空腔31的顶部外侧设有有色标记。在浮力及所述配重32的作用下，所述浮标3在所述填充液4内运动时始终处于空腔31在上配重32在下的竖直悬浮状态，从而保证所述浮标3上的有色标记能够始终位于顶部，以便准确指示对应的刻度线。在本实用新型的一个实施例中，所述浮标3的长轴长度等于所述环管断面直径的四分之三；在本实用新型的其他实施例中，该长轴长度还可以小于环管断面直径的四分之三，以使浮标3能够在环管3内顺畅地浮动，保证检测结果的准确性。

在本实用新型的一个实施例中，所述填充液4由酒精和***按体积比1:1混合而成；在本实用新型的其他实施例中，所述填充液还可以是纯酒精、纯***或者以其他比例形成的酒精与***的混合物。在上述实施例中，填充液4均具有较低的粘滞系数，能够便于浮标3在填充液4中快速浮动与悬浮。

下面对本实用新型提供的一种测定钻孔开口倾角的简易装置100的工作原理进行说明。

请结合参阅图5，当本实用新型提供的测定钻孔开口倾角的简易装置100在使用时，需要将其横杆12与待测量的钻孔或钻杆的中心线保持平行，并使环管2朝上。此时，横杆12的倾斜角度与钻孔开口倾角一致，环管2内的浮标3在竖直向上的浮力作用下在填充液4内浮动，达到环管2内的最高点，使浮标3与环管2对应的圆心之间的连线与水平面保持垂直，此时浮标顶端标记处指示的刻度线21对应的刻度值即为测得的钻孔开口倾角。

由于所述横杆12既可以手持也可以固定于气腿式凿岩机、中深孔钻机或深孔钻机等小型钻孔设备上，因此，本实用新型提供的测定钻孔开口倾角的简易装置100既可以作为手持式装置使用，也可以作为固定式装置使用。

当本实用新型提供的一种测定钻孔开口倾角的简易装置100作为手持式装置进行角度测量时，其结构示意图如图6所示，其具体测量方法如下：

当钎杆钻头抵到钻孔开口位置后，扶钎人员将测定钻孔开口倾角的简易装置100的横杆12与钎杆平行握紧，使横杆12与钎杆中心线保持平行，此时浮标对应的角度即为钻孔开口倾角的角度。

将测得的角度与施工图中的设计角度对比，若二者不一致，可以通过提高或降低钻机机心或气腿对钻孔开口倾角的角度进行调整，并重复上述步骤对调整后的钻孔开口倾角进行测定，直至钻孔施工倾角角度与施工图设计角度一致即可进行施工。

当本实用新型提供的一种测定钻孔开口倾角的简易装置100作为固定式式装置在气腿式凿岩机上进行角度测量时，其结构示意图如图7所示，其具体测量方法如下：

(1)安装：使装置的横杆12与气腿式凿岩机上的钎杆中心线保持平行，将其固定安装于气腿式凿岩机上；

(2)使用：观察浮标3顶端标记处指示的刻度线21对应的刻度值，即为当前钻机钎杆推进器中心线的倾角角度。

完成角度测量后，可以按照上述调整钻孔开口倾角的方式对钻孔开口倾角进行调整，并重复检测，直至测得的倾角与施工图中的设计角度一致，即可进行施工。

当本实用新型提供的一种测定钻孔开口倾角的简易装置100作为固定式式装置在中深孔钻机或深孔钻机上进行角度测量时，需要使用两台本实用新型提供的测定钻孔开口倾角的简易装置100，其结构示意图如图8所示，其具体测量方法如下：

(1)安装：先在地表利用水平仪将钻机或台架布置水平，然后对准钻机中心线，将第一台测定钻孔开口倾角的简易装置100平行钻机安装于钻盘上，即为图8中靠近中心的位置，此时该装置平行于钻机的转动面，浮标指示刻度为0°，并与钻机的钎杆中心线平行；再将第二台测定钻孔开口倾角的简易装置100的横杆12按照平行于钎杆中心线的方向安装于推进器附近，使横杆12与钎杆角度能够联动；

(2)使用：将钻机按照排位要求进行摆放，观察第一台测定钻孔开口倾角的简易装置100中浮标3指示的角度值，利用该角度值对施工图中的设计角度进行施工校正后；再观察第二台测定钻孔开口倾角的简易装置100中浮标3指示的角度值，并以校正后的角度值作为标准设计角度，按照前述方法对钻孔开口倾角进行调整，以使第二台测定钻孔开口倾角的简易装置100中浮标3指示的角度值与标准设计角度值一致，即可进行施工。

综上所述，本实用新型公开了一种测定钻孔开口倾角的简易装置。该装置包括刻度盘和环设于所述刻度盘外侧的透明环管；所述环管为空心管状结构，其内部设有浮标，所述浮标与所述环管之间的空隙由填充液填满；所述浮标悬浮于所述填充液中，并沿浮力方向运动，用于指示钻孔开口倾角对应的角度值。通过上述方式，本实用新型能够利用浮力方向始终向上的原理，使环管刻度对应的圆心与浮标的连线在任意倾角下均与水平面保持垂直，并以此作为基准线对钻孔开口倾角的大小进行测定。且本实用新型提供的测定钻孔开口倾角的简易装置结构简单、携带方便、易于操作、适用范围广，能够准确高效地确定钻孔开口倾角角度，以满足实际应用的需求，具有较高的应用价值。

以上所述仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种测定钻孔开口倾角的简易装置，其特征在于：包括刻度盘(1)和环设于所述刻度盘(1)外侧的透明环管(2)；所述环管(2)为空心管状结构，其内部设有浮标(3)，所述浮标(3)与所述环管(2)之间的空隙由填充液(4)填满；所述浮标(3)悬浮于所述填充液(4)中，并沿浮力方向运动，用于指示钻孔开口倾角对应的角度值。

2.根据权利要求1所述的一种测定钻孔开口倾角的简易装置，其特征在于：所述刻度盘(1)包括盘体(11)、横杆(12)和环管卡槽(13)；所述盘体(11)由弧形边和直线边围成，呈半圆环形或马蹄环形结构；所述弧形边上标有角度刻度值；所述直线边沿所述盘体(11)所在的平面向外延伸形成所述横杆(12)；所述环管卡槽(13)设于所述横杆(12)长度方向的两端，用于固定所述环管(2)。

3.根据权利要求2所述的一种测定钻孔开口倾角的简易装置，其特征在于：所述弧形边上标示的角度刻度值由其中点位置的0°分别沿顺时针方向和逆时针方向增大至90°。

4.根据权利要求2所述的一种测定钻孔开口倾角的简易装置，其特征在于：所述环管(2)的两端分别***所述环管卡槽(13)中，并使所述环管(2)的内侧与所述弧形边的外侧相贴合。

5.根据权利要求2或3所述的一种测定钻孔开口倾角的简易装置，其特征在于：所述环管(2)上均匀设有与所述角度刻度值相对应的刻度线(21)。

6.根据权利要求1所述的一种测定钻孔开口倾角的简易装置，其特征在于：所述浮标(3)为内部含有空腔(31)和配重(32)的椭球体；所述空腔(31)和配重(32)分别位于所述浮标(3)内部长轴方向的两端，使所述浮标(3)在所述填充液(4)内始终处于竖直悬浮状态。

7.根据权利要求6所述的一种测定钻孔开口倾角的简易装置，其特征在于：所述浮标(3)中靠近所述空腔(31)的顶部外侧设有有色标记。

8.根据权利要求6所述的一种测定钻孔开口倾角的简易装置，其特征在于：所述环管(2)的断面为圆形；所述浮标(3)的长轴长度≤所述环管(2)断面直径的四分之三。

9.根据权利要求2所述的一种测定钻孔开口倾角的简易装置，其特征在于：所述横杆(12)可手持或固定于小型钻孔设备上；所述小型钻孔设备为气腿式凿岩机、中深孔钻机或深孔钻机中的一种。

10.根据权利要求1所述的一种测定钻孔开口倾角的简易装置，其特征在于：所述填充液(4)为酒精、***中的一种。

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