Методическая разработка открытого занятия "Устройство и поверки горных теодолитов"

Наименование разделов профессионального модуля (ПМ), междисциплинарных курсов (МДК) и тем

Содержание учебного материала, лабораторные работы и практические занятия, самостоятельная работа обучающихся, курсовая работа (проект)

Объем часов

Уровень освоения

Тема 2.2. Подземные горизонтальные теодолитные съемки

Содержание

34

1

рекогносцировка и закрепление пунктов, типы

пунктов;

2.

горные теодолиты;

3.

поверки теодолитов;

4.

центрирование теодолитов и сигналов

5.

измерение горизонтальных углов; 

6.

измерение вертикальных углов;

7.

измерение длин сторон теодолитного хода;

8.

съемка подробностей;

9.

обработка результатов измерений подземного теодолитного хода

10.

правила безопасности при проведении  маркшейдерских съемок в подземных горных выработках          

Лабораторные работы

8

1.

Устройство и поверки теодолитов

2.

Измерение горизонтальных углов способом приемов

3.

Измерение горизонтальных углов способом круговых приемов

4.

Измерение вертикальных углов

Практические занятия

6

1.

Камеральная обработка  результатов измерений подземного теодолитного хода

№

урока

Тема, содержание учебного материала

Кол-во часов

Тип урока

Виды самостоятельной работы

Оснащение урока

Компетенции

Домашнее задание

Тема 2.2. Подземные горизонтальные теодолитные съемки

34

63-64

Горные теодолиты; поверки теодолитов;

2

Усвоение новых знаний, обобщение и систематизация

Устройство геодезических приборов

Теодолиты, штативы, отвесы, рейки

ПК 1,4  ОК1,3,4,9

Подготовка к лабораторной работе

Этапы занятия длительность этапа

Содержание этапов занятия, последовательное изложение учебных вопросов

Вид контроля

Действия участников урока:

преподаватель

обучающиеся

1.      Организационный момент.

(2 мин.)

Приветствие. Ребят прошу разделиться на четыре группы – маркшейдерских отдела и выбрать главных маркшейдеров, которые будут координировать действия отделов. На каждом этапе занятия ваша работа будет оценена как индивидуально, так и в целом по отделам, и в итоге выведена средняя отметка и определен лучший отдел. В этом мне поможет Татьяна Владимировна – преподаватель проф.цикла. Она будет отмечать вашу активность при собеседовании, правильность ответов. 

Проверка присутствующих.

организуются для работы

2.      Актуализация опорных знаний. Мотивация на изучение нового материала.

Сообщение темы, целей, компетенций.

(5 мин.)

Мы продолжаем изучение горизонтальной теодолитной съемки. На предыдущем уроке мы рассмотрели развитие опорного и съемочного обоснования в горных выработках. Как развиваются подземные маркшейдерские сети? Что в них измеряется? Какие приборы применяются для измерения горизонтальных и вертикальных углов? Дайте определение теодолиту.

Теодолит – это прибор, служащий для измерения горизонтальных, вертикальных углов и расстояний.

Интересным является словообразование – теодолит. Происходит оно от греческих слов: рассматриваю (thеaomai)  и длинный (dolichos). Может быть имелось в виду – смотрю в даль?

 Перед вами установлены четыре теодолита, они вам знакомы?  В профессиональном модуле ПМ.01 Выполнение геодезических работ вы уже изучали устройство, классификацию, принцип работы и поверки геодезических теодолитов.

Поскольку маркшейдер выполняет работы по обслуживанию горных разработок, можем ли мы выполнять съемки этими же теодолитами в горных условиях? Обоснуйте ответ.

Чтобы достоверно ответить на этот вопрос, сегодня мы поговорим  о горных теодолитах.

Слайд 1. Тема нашего занятия: «Устройство и поверки горных теодолитов», а значит, нам предстоит сегодня  узнать особенности устройства горных теодолитов, выполнить их поверки, научиться ориентироваться в используемых в маркшейдерии теодолитах и соблюдать правила техники безопасности при работе с ними.

 (Слайд 1). Реализация поставленных целей направлена на формирование таких профессиональных компетенций:

ПК 1. Проводить плановые, высотные и ориентирно-соединительные инструментальные съемки горных выработок;

ПК 4. Обеспечивать безопасное ведение съемочных работ.

В профессиональной деятельности с помощью теодолитов создают опорные и съемочные маркшейдерские сети, производят съемки и замеры, а значит без знания устройства теодолита, умения с ним работать вы будете не компетентными в этой области. Полученные знания вам также понадобятся при изучении профессионального модуля ПМ.05 Выполнение работ по одной или нескольким профессиям рабочих, должностям служащих (горнорабочий на маркшейдерских работах), дисциплины Организация маркшейдерских работ

восприятие,

анализ проблемы,

осознание темы, целей, компетенций

фронтальный опрос

3.      Формирование новых знаний

(45 мин.)

Смысловой блок №1. Особенности устройства горных теодолитов. Классификация горных теодолитов.

Посмотрите на горные выработки, представленные на слайде 2, какими условиями они характеризуются?

-влажностью,

-стесненными условиями,

-запыленность,

-отсутствием хорошей освещенности.

Эти условия отличаются от условий земной поверхности? Они могут повлиять на работу приборов? Значит и теодолиты, используемые для съемок в горных выработках, должны соответствовать этим условиям. Как вы думаете, какими должны быть горные теодолиты?

Горные теодолиты должны быть: (слайд 3)

-        портативными и легкими,

-        хорошо защищенными от пыли и влаги,

-        с подсветкой отсчетных устройств,

-        с возможностью визирования:

       на малые расстояния (1 – 2 метра);

под крутыми углами наклона,

-        с возможностью центрирования под точкой в подземных горных выработках,

-        с возможностью установки теодолита в крутопадающих выработках.

На что устанавливаются теодолит? Какой должен быть штатив?

Штатив горного теодолита должен быть легким и устойчивым.

Все перечисленные особенности могут быть реализованы в представленных приборах?

Для предотвращения попадания пыли и химически активных вод, швы теодолита герметизируют затиркой.

Для облегчения визирования под крутым углом наклона используют насадки на окуляры зрительной трубы и микроскопа.

Для центрирования теодолита под точкой, закрепленной в кровле выработке, используют центр на зрительной трубе, называемый керном.

Установка теодолита на штатив в крутопадающих выработках неудобна, затрудняет перемещение вокруг прибора, существует возможность падения теодолита, съемщика, или кусков породы вниз,  поэтому при прокладке ходов в крутопадающих выработках для установки теодолитов желательно использовать консоли (слайд 4), которые в зависимости от конструкции могут ввинчиваться в деревянную крепь или захватывать металлическую.

Так могут маркшейдеры использовать представленные приборы для съемок в горных выработках?

В настоящее время не выпускаются специальные теодолиты для горной промышленности, поэтому современные геодезические теодолиты приспособлены для измерений и на земной поверхности и в горных выработках.

Давайте вспомним устройство теодолитов.

 Основными части оптических теодолитов являются: зрительная труба, круглый и цилиндрический  уровни, вертикальный и горизонтальный угломерные круги.

Задание: Слайд 5. Отделам предлагаются схемы основных частей теодолита. В течение 3-5 минут необходимо разобрать  их устройство и назначение и представить ответ (Приложение 1).

Первый маркшейдерский отдел устройство зрительной трубы (представлено  на  слайде 6,7)

Второй маркшейдерский отдел (Слайд 8,9)  - сетку нитей.

Третий маркшейдерский отдел (Слайд 10,11) – угломерные  круги.

Четвертый маркшейдерский отдел (Слайд 12,13)  - уровни.

Рассмотренные отсчетные приспособления имеют свою точность взятия отсчета.

Точность измерений углов зависит от точности прибора и точности его установки.

При измерении углов вертикальная ось вращения прибора должна быть расположена над или под вершиной измеряемого угла с необходимой точностью, т.е. прибор следует центрировать. Точность установки зависит от точности центрирования. Что для этого применяют? Для центрирования применяются механические и оптические центриры (отвесы).

Давайте выясним точность представленных теодолитов. Расшифруйте их условные обозначения: (слайд 14):

2Т30М: 2 – модель, Т –  теодолит, 30 – точность отсчитывания в секундах, М – в маркшейдерском исполнении

4Т30П: 4 – модель, Т –  теодолит, 30 – точность отсчитывания в секундах, П – прямого изображения

3Т2КП: 3 – модель, Т –  теодолит, 2 – точность отсчитывания в секундах, К – компенсатор при алидаде вертикального круга, П – прямого изображения

3Т5КП: 3 – модель, Т –  теодолит, 5 – точность отсчитывания в секундах, К – компенсатор при алидаде вертикального круга, П – прямого изображения

Значит, представленные приборы имеют средние квадратические погрешности измерения углов 2", 5" и 30".

Как классифицируются геодезические теодолиты по точности? (высокоточные, точные, технические).

Поскольку горные теодолиты используются при создании опорных и съемочных сетей на земной поверхности и в горных выработках, то согласно требований Инструкции по производству маркшейдерских работ они должны обеспечивать измерение горизонтальных углов со средней квадратической погрешностью 5 – 10'' и 15 – 20''. Поэтому по точности горные теодолиты классифицируются на:

ü  Точные (ошибка измерения углов 2 - 5")

ü  Технические (ошибка измерения углов 15 - 30")

Мы рассмотрели особенности устройства горных теодолитов, вспомнили основные части, а сейчас вам предстоит выполнить следующее задание проблемного характера.

Задание: Каждому отделу нужно выполнить сравнительный анализ устройства точного и технического теодолитов, для этого необходимо изучить устройство технического теодолита 4Т30П или 2Т30М  представленного на рисунке. Запишите в таблицу назначение деталей теодолита. На рисунке найдите и подпишите номера деталей точного теодолита 3Т5КП или 2Т2, соответствующие номерам технического теодолита.   (Приложение 2). На выполнение задания – 10 минут.  Оцениваться эта работа будет следующим образом:

за полностью выполненное задание с незначительным замечанием – отлично;

при выполнении 75% задания – хорошо;

при выполнении 60% - удовлетворительно;

при выполнении менее 6о% - неудовлетворительно.

поиск способа решения проблемы,

участие в беседе, отвечают на вопросы

восприятие нового материала,

ответы у доски

беседа, отвечают на вопросы

восприятие и осмысление инструкции,

пробуют обобщить изученный материал,

обмен мнениями,

выполнение задания в группе

Фронтальный опрос

Устный ответ

Выполнение письменного задания

4.      Формирование новых знаний. Формирование умений выполнять поверки. Исследование теодолита на исправность

(25 мин)

Смысловой блок № 2. Поверки теодолитов.

Измерения углов теодолитами производятся в разнообразных условиях (разные температуры на поверхности и в подземных условиях, зимой и летом, относительной влажности до 95% и др.), поэтому приборы должны периодически исследоваться на исправность. Правильные результаты измерений могут быть обеспечены только исправным прибором. При получении теодолита следует:

-         произвести его внешний осмотр;

-         провести поверки и юстировки.

При осмотре решается вопрос о пригодности прибора. При этом выявляются возможные дефекты изготовления или наличие внешних повреждений прибора. При осмотре проверяют следующее:

-        плавность вращения всех деталей, рукояток и винтов;

-        плавность перемещения пузырьков уровней;

-        четкость изображений рассматриваемых предметов в зрительной трубе;

-        резкость изображения шкал отсчётного приспособления.

После осмотра проводят поверки прибора и, если необходимо, его юстировки.

Поверка – выявление правильности взаимного расположения отдельных частей и осей прибора, определяющих соблюдение его геометрической схемы.

Юстировка – исправление нарушенных условий взаиморасположения осей теодолита.

Как часто необходимо выполнять поверки?

 С точки зрения периодичности выполнения поверок выделяют несколько уровне:

1.      Межсезонная поверка – проводится в профилактических целях в межсезонный период.

2.      Текущая поверка – проводится перед полевыми работами.

3.      Внеочередная поверка – после длительной транспортировки в тяжелых условиях.

4.      Частичная поверка – ежедневно перед началом наблюдений (поверка цилиндрического уровня)

 Рассмотрим взаиморасположение осей теодолита, условно показанное на слайде 15.

Задание: Группам предлагается выполнить поверку теодолита по заданному геометрическому условию. Сделать вывод. Представить выполненное исследование. При работе с приборами следует помнить о правилах техники безопасности, переносить приборы так, чтобы не повредить кожный покров ножками штатива. Устанавливать теодолит аккуратно. Помнить о сохранности дорогостоящих приборов. На выполнение и представление задания выделяется 15 мин. (Приложение 3)

Оцениваться выполненное задание будет по следующим критериям:

правильно выполненная поверка и грамотно представленная – отлично;

поверка выполнена, но не представлена – хорошо;

поверка выполнена не полностью – удовлетворительно;

поверка не выполнена – неудовлетворительно.

Вы выполнили четыре поверки. А сейчас изучим еще две:

-        Ось оптического визира должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы.

Выполнение: С помощью оптического прицела произвести визирование на точку и взять отсчеты по горизонтальному и вертикальному кругам, сбить наведение и свизировать сеткой нитей на ту же точку, взять отсчеты.

Разность между соответствующими отсчетами, полученными при двух визированиях не должна быть более 30 минут.

Юстировка: исправление произвести юстировочными винтами оптического визира, добиваясь, совмещение центра прицела с точкой.

-        При перефокусировке зрительной трубы, положение визирной оси должно оставаться неизменным.

Выполнение: Снять отсчеты при нескольких изменениях резкости, отсчеты должны оставаться неизменными. Юстировка выполняется в мастерской.

            После выполнения каждой поверки сделать вывод, а при необходимости юстировку. После выполнения юстировки поверку повторить.

восприятие, усвоение,  

проведение исследования теодолита, фиксация результатов

Проверка самостоятельной практической  работы исследовательского характера

5.      Систематизация и закрепление нового материала

5 мин.

Сегодня мы что-то вспомнили, а что-то изучили новое. Мы ответили на вопрос, можем ли мы применять представленные теодолиты в маркшейдерской практике? Так представленные теодолиты все-же геодезические или горные?

Задание: Каждой группе предлагается  по 5 определений. Вам предстоит закончить их термином. Каждый правильный ответ равен одному баллу.

1 маркшейдерский отдел:

1.      Совокупность операций по устранению неисправностей теодолита (юстировка)

2.      Процесс совмещения перекрестия сетки нитей с изображением визирной цели (визирование)

3.      Метка на корпусе зрительной трубы, предназначенная для центрирования инструмента под точкой (керн)

4.      Отсчетное приспособление в угломерных инструментах (микроскоп)

5.      Круг с градусными делениями в теодолитах (лимб)

2  маркшейдерский отдел

1.      Исследование прибора, устанавливающее удовлетворяет ли он геометрическим и конструктивным требованиям (поверка)

2.      Винт, служащий для наведения резкости (кремальера)

3.      Так называется отсчетное приспособление в теодолите 2Т2 (оптический микрометр)

4.      прямая, проходящая через центр сетки нитей и оптические центры линз (визирная ось)

5.      Центрировочное устройство (отвес)

3  маркшейдерский отдел

1.      Приспособление, встроенное в угломерный инструмент для центрирования над маркшейдерской точкой (оптический центрир)

2.      Маркшейдерско-геодезический угломерный прибор, предназначенный для измерения горизонтальных и вертикальных углов (теодолит)

3.      Деталь прибора, используемая для его горизонтирования (уровень)

4.      Точка пересечения средней горизонтальной линии сетки нитей с вертикальной называется (центром сетки нитей)

5.      Принадлежность теодолита, предназначенная для его установки в крутопадающих выработках (консоль)

4 маркшейдерский отдел

1.      Так называется отсчетное приспособление в теодолите 3Т5КП (шкаловый микроскоп)

2.      Часть угломерного инструмента в виде круга, вращающаяся внутри лимба, вокруг одной с ним оси и несущая на себе наводящее, визирное и отсчетное приспособление (алидада)

3.      Часть теодолита, предназначенная  для приблизительного визирования на точку (прицел, визир)

4.      Инструмент предназначенный для установки и закрепления на нём теодолита (штатив)

5.      Какая поверка всегда выполняется перед началом измерений (поверка цилиндрического уровня)

отвечают на вопросы

Терминологический опрос

6.      Домашнее задание

1 мин

Изучить параграфы 5.7, 5.8 учебника В.И.Борщ-Копаниец Маркшейдерское дело. Выполнить задание по выбору:

-        Составьте кроссворд, используя термины;

-        Составьте конспект в такой форме:

1)      особенности устройства горных теодолитов;

2)      классификация горных теодолитов;

3)      основные поверки горных теодолитов.

Принести тетрадь для выполнения практических работ

7.      Подведение итогов урока

7 мин

Наш урок подходит к концу. Сегодня мы вспомнили устройство геодезических теодолитов, изучили особенностей горных теодолитов, сравнили устройство теодолитов разных типов, выполнили поверки теодолитов. Мне понравилось……..

Рассматриваемый на занятии материал вам понадобится на лабораторной работе, которая будет на следующем занятии. Пока мы подводим итоги, запишите домашнее задание (слайд 11)

Предлагаю вам  дать оценку своей деятельности на уроке. (Приложение 4)

Анализ полученных знаний, выводы

№

Название детали  теодолита

Назначение детали

1

кремальера

2

закрепительный винт трубы

3

объектив зрительной трубы

4

зрительная труба

5

зеркало

6

горизонтальный круг

7

подставка

8

рукоятка перевода лимба

9

закрепительный винт алидады

10

юстировочные винты уровня

11

оптический визир

12

цилиндрический уровень

13

наводящий винт алидады

14

наводящий винт трубы

15

подъемные винты

16

вертикальный круг

№

Название детали  теодолита

Назначение детали

1

кремальера

2

закрепительный винт трубы

3

объектив зрительной трубы

4

зрительная труба

5

горизонтальный круг

6

подставка

7

закрепительный винт алидады

8

юстировочные винты уровня

9

оптический визир

10

цилиндрический уровень пи алидаде

11

наводящий винт трубы

12

подъемные винты

13

вертикальный круг

14

окуляр зрительной трубы

15

закрепительный винт лимба