КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
ПОДЗЕМНЫЕ МАРКШЕЙДЕРСКИЕ СЪЕМКИ
10.1 Общие сведения[1: §53; 3: §14.1]
Подземной маркшейдерской съемкой называют совокупность геометрических измерений и их обработку с целью построения маркшейдерских чертежей и решения геометрических и горнотехнических задач.
Подземные маркшейдерские съемки разделяются на следующие виды:
1. Ориентирно-соединительнаясъемка устанавливает геометрическую связь между подземными съемками и съемками на земной поверхности и дает возможность определять положения пунктов в горных выработках и на земной поверхности в единой системе плоских прямоугольных координат.
2. Подземная теодолитная съемка представляет собой комплекс угловых и линейных измерений с последующим вычислением координат х, у системы пунктов, закрепленных в горных выработках специальными знаками.
3. Подземная вертикальная съемка позволяет определять отметки (координату z) пунктов в принятой системе высот для однозначного определения положения подземных объектов в пространстве. Вертикальная подземная съемка включает: передачу отметки с земной поверхности на горизонты горных работ (вертикальная соединительная съемка), геометрическое нивелирование по горизонтальным выработкам и тригонометрическое нивелирование по наклонным.
4. Съемка нарезных и очистных выработок выполняется в стесненных условиях и, как правило, с помощью приборов пониженной точности (буссольная, угломерная съемки). Ее результаты используются для пополнения графической документации и решения некоторых горных задач.
5. Замеры горных выработок позволяют решить задачу привязки забоев и контуров горных выработок к ближайшим пунктам подземной теодолитной съемки с применением простейших приемов измерений. Результаты замеров используются для пополнения МЧ, определения объемов добычи и выполненных горных работ.
Основные принципы выполнения маркшейдерских съемок.
1. Ведение съемок от общего к частному. Это позволяет уменьшить возможность накопления неизбежных погрешностей измерений и повысить точность съемки.
В соответствии с указанным требованием при съемках на земной поверхности вначале создается опорная сеть триангуляции на большой площади, на основе которой, в зависимости от условий, развиваются сети сгущения и только после этого производится съемка рельефа и ситуации.
При подземной съемке это требование проявляется в следующем. От шахтного ствола к границам шахтного поля по капитальным и основным подготовительным выработкам создаются опорные сети, на базе которых развивается съемочное обоснование в выработках разного назначения.
2. Все измерения должны выполняться с достаточной и необходимой точностью. Недостаточная точность съемки приводит к порче горных выработок и осложнению ведения горных работ, аварийности. Избыточная точность съемки приводит к излишним затратам труда и времени, поэтому маркшейдер должен выбрать оптимальный метод измерений.
3. Маркшейдерские съемки должны производиться с обязательным контролем их выполнения и оценкой точности. Так, расстояние между двумя точками измеряется дважды, при определении горизонтальных углов берут контрольные отсчеты и т. д. Такой контроль называется полевым. Полевой контроль, будучи необходимым, не является достаточным критерием для оценки точности съемки, так как не выявляет некоторые источники погрешностей, например, влияние погрешности центрирования прибора и сигналов. Поэтому при камеральной обработке производится заключительный контроль и оценка точности. Так, контроль правильности измерений и оценка точности в замкнутом полигоне выполняются по угловым и линейным невязкам. По этим же причинам многие виды подземных съемок выполняются дважды, чаще в прямом и обратном направлениях.
10.2. Подземная теодолитная съемка [1: §54-57, 65, 66; 3: §14.2]
Подземная теодолитная съемкаявляется основным видом горизонтальных съемок подземных выработок. Она состоит из угловых и линейных измерений с последующим вычислением плановых координатпунктов, закрепленных в горных выработках. Координаты точек теодолитных ходов являются основой для составления планов и решения геометрических задач.
По точности, назначению и методике построения сети теодолитных ходов делятся на опорные, съемочные и сети специального назначения.
Опорные сетисоздаются по основным вскрывающим и магистральным подготовительным выработкам путем прокладки теодолитных ходов определенной точности.
Съемочные сети имеют более низкую точность, являются основой для съемки горных выработок. Они должны опираться на хода опорных сетей.
Сети специального назначения предназначены для решения наиболее важных задач, например, при проведении выработок встречными забоями.
Теодолитная съемка включает следующие операции:
1) закрепление пунктов; 2) измерение горизонтальных и вертикальных углов; 3) измерение длин сторон; 4) съемка подробностей; 5) камеральная обработка.
Закрепление пунктов
Вершины углов полигонов (ходов) в горных выработках закрепляются постоянными или временными знаками в зависимости от их положения и назначения.
Постоянными знаками закрепляются пункты, входящие в опорные сети. Они устанавливаются в местах, обеспечивающих полную их сохранность, обычно это горные выработки длительного срока службы.
Постоянные пункты закладываются группами по 3—4 пункта в смежных вершинах полигона, что обеспечивает возможность контроля их стабильности путем повторного измерения горизонтального угла. Группы постоянных пунктов закладываются через 300—500 м друг от друга, расстояние между смежными пунктами должно быть не менее 50 м. В случае неустойчивых пород группы постоянных пунктов закладываются по мере возможности.
Временными знаками закрепляются все пункты подземных теодолитных полигонов (ходов), кроме тех, которые избраны для закрепления постоянными.
Измерение горизонтальных и вертикальных углов
Для маркшейдерских съемок могут использоваться теодолиты средней точности Т5 (Т5К, 2Т5К), Theo020, характеризующиеся погрешностью 5 – 7”, что удовлетворяет требованиям к точности в опорных сетях, а также технические теодолиты Т15К, ТЗО (2Т30, 2Т30П), Theo080, Т60 с погрешностью 20” и более, которые в основном используются для создания съемочных сетей.
При подземной теодолитной съемке, как правило, измеряются левые по ходу горизонтальные углы.
В наклонных выработках теодолитом измеряют также вертикальный угол δ, вычисляемый по формулам
δ = КЛ – МО 
,
где КЛ, КП – отсчеты по вертикальному кругу теодолита при наведении на сигнал соответственно при «круге лево» и «круге право»;
МО – место нуля вертикального круга (отсчет по вертикальному кругу при горизонтальном положении визирной оси).
Линейные измерения – наиболее трудоемкая часть работ.
Основной инструмент для измерения длин – стальные рулетки. Могут также использоваться светодальномеры, оптические дальномерные насадки и др. устройства. При съемках пониженной точности и съемках подробностей могут использоваться тесьмяные рулетки.
В теодолитных ходах измерение длин производится «на весу» с постоянным натяжением одновременно с угловыми измерениями.
Если длина рулетки меньше измеряемой длины, то последняя разбивается на интервалы. Промежуточные точки выставляются с помощью теодолита с отклонением от створа не более 10 см.
Отсчеты берутся до 1 мм. Для контроля длины измеряют в прямом и обратном направлениях, расхождение между двумя измерениями не должно превышать точности для данного класса сети (табл. 10.1).
Cъемка подробностей выполняется обычно при повторном измерении длин сторон теодолитного хода. Она заключается в определении положения стенок выработок относительно сторон теодолитного хода.
При этом могут использоваться способы перпендикуляров (ординат), полярный способ, угловые или линейные засечки.
Рис. 10.2 – Съемка подробностей: а – абрис при способе ординат; б – схема измерений полярным способом.
Результаты измерений фиксируются в абрисах и используются для построения маркшейдерских планов.
Таблица 10.1 - Требования к точности измерений в подземных плановых сетях.
| Показатель точности | Опорная сеть | Съемочная сеть |
| СКП измерения углов, сек: горизонтальных вертикальных Допустимое расхождение между двумя измерениями сторон рулеткой | 1/3000 | 1/1000 |
Камеральная обработка теодолитной съемки
Задачей камеральной обработки является вычисление координат пунктов теодолитного хода и оценка точности их определения.
Камеральная обработка включает.
1) контроль вычисления средних значений измеренных величин.
2) Обработка линейных измерений
Исправленная наклонная длина стороны, измеренная стальной рулеткой, вычисляется путем введения в результат линейных измерений поправок, а именно:
,
где LИ — измеренная наклонная длина стороны, м;
— поправки соответственно за компарирование рулетки, температуру и провес, м.
Поправка за компарирование: 
,
где 
- поправка для всей рулетки;
LP – длина рулетки.
Поправка за температуру вычисляется по формуле
,
где 
— температура воздуха во время измерения в шахте;
. – температура при компарировании;
Е – коэффициент линейного расширения материала полотна рулетки (для углеродистой стали 1,2*10-5, для нержавеющей стали 2*10-5).
учитывается при разнице температур более 5°.
Поправка за провес рулетки при измерении длин сторон «на весу» всегда отрицательна и вычисляется для каждого интервала по формуле
,
где 
— поправка за провес для горизонтального интервала, м;
δ — угол наклона стороны;
LР — длина рулетки;
f — стрела провеса рулетки при измерении горизонтальной линии.
Горизонтальное проложение исправленных наклонных сторон вычисляется по формуле:
,
где δ — угол наклона стороны.
3) Обработка угловых измерений.
Угловая невязка: fβ = ΣβИЗМ – ΣβТЕОР
Для замкнутого полигона ΣβТЕОР= 180(n-2); n – количество углов.
Для разомкнутого полигона, пройденного между жесткими сторонами
ΣβТЕОР 
.
Фактическая угловая невязка сравнивается с допустимой.
fβ доп = 2 mβ 
- для замкнутого полигона;
- для разомкнутого полигона, пройденного между гиросторонами.
Если fβ < fβ доп , то она распределяется поровну на измеренные углы с обратным знаком.
вычисление дирекционных углов: αn = αn-1 + βЛ ± 1800.
4) вычисление приращений координат, линейной невязки и ее распределение
∆Х = 
cosα , ∆Y = sinα
Линейные невязки по осям координат для замкнутого хода:
fX = ΣΔΧ; fy = ΣΔΥ
Абсолютная линейная невязка: 
Относительная линейная невязка: fОТН= 
;
где Р– периметр хода.
Если fОТН ≤ fДОП , то fX и fY распределяют на приращения координат пропорционально длинам сторон с обратным знаком.
Поправки вычисляются по формулам:
.
Исправленные приращения координат определяются как суммы вычисленных приращений и соответствующих поправок.
5) вычисление координатточек хода:
.
10.3. Подземная вертикальная съемка (нивелирование) [1: §68; 3: §14.3-14.4]
Нивелированием называется совокупность измерений и вычислений, выполняемых для следующих целей:
1) определение превышений и отметок пунктов подземной маркшейдерской сети;
2) задание направлений выработкам в вертикальной плоскости и контроль уклонов откаточных путей;
3) построение профилей и вертикальных разрезов выработок.
Все нивелирные хода опираются на реперы с известными отметками (определенными в результате вертикальной соединительной съемки).
В выработках с углом наклона, не превышающим 5—8°, съемки производятся способом геометрического нивелирования; с большим углом наклона — тригонометрическим нивелированием.
Геометрическое нивелирование в шахте
При геометрическом нивелировании в горных выработках используют нивелиры со штативом и нивелирные рейки. При этом применяются точные (Н-3, Н-3К, Н-3КЛ, НСМ-2А) и технические (Н-10, Н-10К, Н-10КЛ) нивелиры.
Высоты реперов и точек полигонометрических ходов определяются с помощью замкнутых или пройденных в прямом и обратном направлениях висячих ходов.
Нивелирование выполняется методом из середины. Отсчеты по рейкам берут с точностью до 1 мм по черной и красной сторонам рейки. Если точка расположена в кровле выработки, отсчет по рейке считается отрицательным.
Превышение определяется как разность отсчетов по задней и передней рейке: h = ∆Z = a – b. Отсчетом по рейке называется расстояние от точки установки рейки до уровня визирования (рис. 10.3).
Рисунок 10.3. Сущность геометрического нивелирования способом из середины.
Расхождения в превышениях на станции, определяемые по черным и красным сторонам реек или при двух горизонтах прибора, не должны превышать 10 мм.
Невязки в высотных ходах определяются по формулам
- для замкнутого хода;
- для хода, пройденного в прямом и обратном направлении;
- для хода, пройденного между реперами с известными отметками.
Фактическая невязка сравнивается с допустимой, вычисленной по формуле
f h доп = 50 
, мм, L – длина хода в км.
Если фактическая невязка не превышает допустимую, то она распределяется с обратным знаком поровну на все станции нивелирного хода.
По известной отметке исходной (начальной) точки и исправленным превышениям вычисляют отметки всех нивелируемых точек по формуле
Геометрическое нивелирование рельсовых путей производится для контроля уклона, выполняется по пикетам через 20 м.
По результатам съемки вычисляются отметки пикетов и строится профиль рельсовых путей. На профиле показывают фактическое и проектное положение путей. Вычисленные попикетно уклоны ( 
) сравниваются с проектными и делаются выводы о необходимости ремонтных работ.
Тригонометрическое нивелирование
Тригонометрическое нивелирование производится в выработках с углом наклона более 5—8°. Для производства тригонометрического нивелирования используются шахтные теодолиты типа Т15, Т30. Как правило, тригонометрическое нивелирование выполняется одновременно с проложением полигонометрического хода.
Для определения превышения необходимо измерить вертикальный угол, наклонную длину, высоту прибора (расстояние по вертикали от точки установки до горизонтальной оси вращения трубы теодолита) и высоту визирования (расстояние по вертикали от точки до уровня визирования).
Угол наклона измеряют при двух положениях трубы с вычислением на каждой станции М0. Расхождение значений М0 по станциям не должно превышать 1,5'.
Измерение высоты прибора i и высоты визирования v производится рулеткой дважды с точностью до 1 мм (расхождение между двумя измерениями не должно превышать 5 мм). Наклонное расстояние измеряют стальной рулеткой по методике измерения длин сторон подземной полигонометрии.
Превышение может быть вычислено по формулам:
для точек, закрепленных в почве выработки,
для точек, закрепленных в кровле выработки.
Для контроля превышения следует вычислять дважды: в прямом и обратном направлениях. Разность превышений не должна быть более 1/2500 длины стороны, а при длине стороны менее 20 м – не более 8 мм.
Ходы тригонометрического нивелирования в шахте должны быть замкнутыми или прокладываться между пунктами, высоты которых определены методом геометрического нивелирования.
Для всего хода высотная невязка не должна быть более 75 
мм, где L — длина хода в км.
10.4. Съемка нарезных и очистных выработок [1: §72; 3: §14.5]
Съемка нарезных и очистных выработок производится путем прокладки угломерных или буссольных ходов. Угломерная и буссольная съемки характеризуются пониженной точностью и используются в нарезных и очистных горных выработках, съемка которых необходима для правильного их изображения на МЧ (планах), а также для контроля за проведением выработок, соблюдением их геометрических параметров.
Периодичность выполнения этих съемок обуславливается потребностями производства, скоростью подвигания выработок, их состоянием.
УГЛОМЕРЫ представляют собой упрощенные угломерные приборы, основанные на том же принципе действия, что и теодолиты (рис 10.5).
Применяемые угломеры (У-3, УТГ, УТБ-3) имеют металлические горизонтальный круг и вертикальный полукруг, зрительную трубу, круглый уровень, штатив или консоль. Некоторые угломеры снабжены дальномерными приспособлениями.
Рисунок 10.5. Угломер У-60.
Угломер У-60 — оптико-механический прибор, состоит из металлического горизонтального лимба 1 с градусными делениями по внешнему цилиндру. На алидадной части находится верньер 2, позволяющий снимать отсчеты до 0,1°. Для измерения вертикальных углов используют металлический полукруг 3 с ценой деления 2° и индекс 4. Для установки прибора в рабочее положение служит сферический уровень 5, цена деления которого 0,5°.
Наведение прибора в горизонтальной плоскости осуществляется специальным устройством с шестеренкой 6. Зрительная труба 7 с внутренней фокусировкой расположена эксцентренно относительно горизонтальной оси. Вертикальные углы измеряются в диапазоне ±70°.
При съемке лавы угломерный ход прокладывается вдоль забоя лавы между пунктами теодолитных ходов на откаточном и вентиляционном штреках (см. рис. 10.6). Вершины хода располагают вблизи забоя, ход должен иметь вытянутую форму с примерно равными (не менее 20 м) сторонами. Горизонтальные углы измеряют одним приемом. Отсчеты по горизонтальному кругу с помощью верньера берут с точностью до 0,1°. Наклонные длины сторон хода измеряют рабочей рулеткой дважды. Расхождение между двумя измерениями не должно превышать 1/200 измеряемой длины. Углы наклона сторон хода измеряются дважды в прямом и обратном направлениях, а угол наклона, отнесенный к центру лимба, находится как полусумма измеренных значений.
Рисунок 10.6 – Схема съемки очистного забоя.
Положение груди забоя и других деталей забоя определяют относительно точек хода замерами рулеткой с отсчитыванием до дециметров с составлением абриса в полевом журнале.
Координаты вершин угломерного хода вычисляются с точностью до 0,1 м. Уравнивание угломерного хода выполняется по обычной методике; допускается использование графического способа получения исправленных значений координат пунктов хода, исходя из предположения, что возрастание невязки пропорционально удалению точек хода от исходной точки (рис. 10.7).
Рисунок 10.7. план угломерного хода, графическое распределение невязки.
10.5. горизонтальные соединительные съемки [1: §58-62; 3: §12]
Дата добавления: 2015-02-09; просмотров: 1626; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав |