Вертикальная и горизонтальная соединительные съемки.

Ориентировать подземный горизонт горных выработок —значит, в принятой для съемки земной поверхности системе координатна каждом горизонте определить:

а) координаты х иу исходного пункта;

б) дирекционный угол исходного направления.

Полученные в результате ориентирования эти данныеисходны для создания плановой опорной и съемочной сетей навсех горизонтах. Без надлежащего решения этой ответственноймаркшейдерской задачи невозможно правильное и безопасноеведение подземных горных работ.

Из двух элементов, определяемых при ориентировании подземнойсъемки, более важным является дирекционный угол исходнойстороны.

Горизонтальные соединительные съемки должны выполнятьсяс высокой точностью и с применением методики и организацииработ, исключающих просчеты. Учитывая это обстоятельство,техническая инструкция по производству маркшейдерскихработ требует, чтобы разность дирекционного углаисходной стороны опорной сети, вычисленная по двум независимымориентировкам, не превышала ± 3 '.

Определение дирекционного угла исходной стороны подземнойсъемки осуществляется геометрическими или физическимиспособами. К последним относится магнитное и гироскопическое ориентирование. Однако магнитное ориентирование в настоящеевремя утратило свое практическое значение из-зa присущихему недостатков.

В зависимости от способа вскрытия месторождения различаюттри основных случая ориентирования подземных горизонтов:

1) через штольню или наклонный ствол;

2) через одинвертикальный ствол;

3) через два вертикальных ствола, соединенныхподземными выработками.

При ориентировании подземных горизонтов исходными являются пункты опорной маркшейдерской сети на земной поверхностивблизи устья выработки, через которую должна производитьсяориентировка.

Горизонтальная соединительная съемка обеспечивает связьповерхности с подземными горными выработками только в горизонтальнойплоскости (в плане), что недостаточно для решениямногих горнотехнических задач. Необходимым условиемпространственной увязки является надежная связь поверхностис подземными выработками и по высоте. Эта задача решаетсявертикальной соединительной съемкой.

Исходными для построения подземной высотной сети являютсяреперы государственного нивелирования I II и IV классовна поверхности шахты или подходные реперы вблизи нее.

Способ передачи высотной отметки в подземные выработкизависит от типа вскрывающих выработок. Если горные выработкисообщаются с земной поверхностью штольней, то передачавысотной отметки осуществляется геометрическим нивелированиемв прямом и обратном направлениях. Расхождениев сумме_превышений при этом не должно превышать величины±50 √L мм, где L — длина хода, км.

При вскрытии месторождения наклонным шахтным стволомпередача высот осуществляется тригонометрическим нивелированием.

Разность высот между прямым и обратным нивелированиемне должна превышать ± 10√п₁+п₂ мм, где п₁ и п₂ число сторон прямого и обратного хода.

Передачу высотной отметки, т. е. координаты z от репера наземной поверхности через вертикальный шахтный ствол в подземнуювыработку, производят способами, изложенными ниже.Разность передачи высот при двух независимых измерениях недолжна превышать величины (10 + 0,2 Н) мм, где Н—глубинашахтного ствола, м.

Передача высотной отметки при помощи длинной ленты

Шахтные ленты, изготовляемые из высококачественной стали, имеют длину 100, 200, 400 и даже 1000 м. Ленту, намотанную на барабан лебедки, свободным концом с нулевым делением, перекидывают через направляющий блок и с малым грузом (до 5 кг) опускают в ствол. На горизонте околоствольного двора малый груз заменяют нарабочий, создающий натяжение равное или близкое ее натяжению при компарировании. На поверхности и околоствольном дворе устанавливают нивелиры технической точности, а на реперах Rп и Rш — нивелирные рейки. Затем, прикладывая к ленте миллиметровые линейки, берут отсчеты (Nп) и (Nш) по целым делениям ленты и (nп) и (nш)—по линейке.

Линейки прикладывают к ленте, совмещая их нулевые деления с ниже расположенным целым делением ленты; тогда отсчеты, соответствующие горизонтам инструментов, будут Nп + nп и Nш + nш. Отсчеты по рейкам (ап) и (аш) берут обычным способом. Для исключения влияния возможного смещения ленты, визирование на нее на поверхности и в околостволъном дворе следует производить в один и тот же момент времени (по сигналу или сверенным часам). Одновременно с этим замеряется температура воздуха на поверхности tп и на горизонте околоствольного двора tш. Высотная отметка zш репера Rш в шахте определяется по формулам:

Zш = Zп - ΔZ;

ΔZ = (Nп+nп) - (Nш + nш)+(aш - ап) + Δl1+Δl2+Δl3+Δl4

где Δl1— поправка за компарирование ленты; Δl2 — поправка за тепловое расширение ленты; Δlз — поправка за удлинение ленты от разности масс грузов, принятых при измерении и компарировании; Δl4— поправка за удлинение ленты вследствие собственной массы.

Рис. Схема передачи высоты длинной лентой

Необходимость введения поправок вызвана тем, что деления на ленте наносятся при определенной температуре и натяжении, при отсутствии действия собственной массы ленты. При этих же условиях производится компарирование ленты. На ленту, опущенную в горную выработку, действует другое натяжение и температура, изменяющие ее длину.

Поправка Δl1 за компарирование ленты принимается по паспорту или по данным непосредственногокомпарирования на местном компараторе.

Поправка Δl2 (в мм) за тепловое расширение ленты определяется по формуле

Δl2 = al(t - t₀),

где а — температурный коэффициент линейного расширения ленты (для стали а = 0,00001); l = Nп - Nш - участок ленты, на котором производятся измерения, м; t = 0,5 (tп + tш) - средняя температура воздуха в стволе, °С; t0 — температура компарирования ленты, °С.

Поправка Δl3 (в м) определяется по известной формуле Гука:

где Q — масса рабочего груза, кг; Q₀ — масса груза (по паспорту ленты) при компарировании, кг; F—площадь поперечного сечения ленты по паспорту или измеряется см².

Поправка Δl4 за удлинение ленты вследствие собственной массы может быть определена так же как Δl3 по формуле, если вместо

Q — Q₀ подставить Q_c Р — среднее натяжение ленты под действием ее массы. Натяжение Q ' под действием собственной массы на поверхности равно массе части ленты, опущенной в шахтный ствол, а на уровне подвешенного груза равно нулю. Таким образом, среднее натяжение

Выразив площадь F в дм², l — в дм и приняв γ = 7,8 кг/дм², получим Q_ср (в кг):

Подставив Q_cp (вместо Q — Qo) в формулу, будем иметь:

или после сокращений

Измерения и вспомогательные работы при передаче высоты выполняются бригадой из шести человек (инженер-маркшейдер, техник и четверо рабочих), двое рабочих должны находиться на поверхности, а другие - в околоствольном дворе. Руководит всей работой инженер-маркшейдер, который с двумя рабочими находится на поверхности.

Передача высоты длиномером ДА-2

Конструктивно длиномер ДА-2 состоит из ручной лебедки и барабана 1 с намотанной на нем проволокой. На одной оси с барабаном находится мерный диск 2, установленный в станине 3.

Проволока направляется с барабана на мерный диск системой роликов 4 и огибает его под углом 270°. Барабан лебедки жестко соединен с горизонтальной осью прибора и вращается рукояткой 5. Мерный диск соединен со счетчиком оборотов 6, по которому отсчитываются сотни, десятки и единицы полных оборотов диска.

Длина окружности диска равна 1 м. Поэтому по счетчику оборотов определяют целое число метров пути, пройденного концом проволоки.

Для получения долей оборотов окружность одной реборды диска разделена на 100 делений, каждое из которых равно 1 см. Десятые доли делений (1 мм) оцениваются на глаз.

Мерный диск изготовлен из металла с небольшим коэффициентом теплового расширения. Для учета температуры диска к нему прикреплен термометр 7. На нижний конец проволоки подвешивается груз-рейка (рис. а), представляющая собой стальной цилиндр, залитый свинцом. На поверхности цилиндра нанесены сантиметровые деления, оцифрованные в шахматном порядке. Такое устройство груза-рейки и ее оцифровка позволяют брать отсчеты даже при ее вращении.

В комплект прибора входит также контрольная рейка (б), надеваемая на проволоку на 1—2 м выше груза-рейки. Контрольная рейка изготовлена из алюминия и крепится на проволоке двумя закрепительными винтами.

Рис. Рейки к длиномеру ДА-2 Рис. Длиномер ДА-2

Перед началом измерений длиномер устанавливают на приемной площадке; нивелиры — на поверхности и околоствольном дворе; проволоку с грузом, перекинутую через блок (или непосредственно с прибора), опускают вниз (рис. 58). Когда груз-рейка (Г) достигает горизонта нивелира на поверхности, спуск прекращают, и берут отсчеты:

(Nп)—по счетчику; (nп)—по грузу-рейке и (ап)—по рейке, установленной на репере Rп. Когда контрольная рейка (К) займет положение груза-рейки — отсчеты (Кп), (Rп) и (ап). Далее продолжают спуск проволоки и, когда груз- рейка и контрольная рейка последовательно достигнут горизонта нивелира в шахте, берут соответственно отсчеты: Nш, аш, nш и Кш, Rш и аш. Этим заканчивается первый полуприем.

Второй полуприем измерений выполняют при подъеме груза-рейки, изменив предварительно начальное положение груза-рейки и горизонты нивелиров. В начале и конце работы измеряют температуру воздуха в околоствольном дворе и на поверхности, а также температуру мерного диска. Высоту в каждом полу приеме вычисляют по формуле:

где ΔZ - в каждом полуприеме определяют из выражений:

Если расхождения значений Дг, полученных в первом и во втором полуприемах, не превышают допустимого, то вычисляют среднее арифметическое и вводят в него поправки (в м): за диаметр проволоки

где d — диаметр проволоки, мм;

за тепловое расширение проволоки, вызванное разностью температуры на поверхности и в шахте

где (а_п) коэффициент линейного расширения металла проволоки (для стали а_п = 0,0000115); tп, tш — температура воздуха соответственно на поверхности и в околоствольном дворе;

за тепловое расширение окружности диска, вызванное разностью температуры диска при компарировании и момент измерений

где αд — коэффициент линейного расширения металла диска; tд, t0— температура диска соответственно при измерении и компарировании;

за компарирование диска

где l— длина окружности мерного диска по паспорту завода, м.

Окончательно высоту репера Rш вычисляют по формуле:

Полевые измерения и камеральная обработка их результатов при создании плановых опорных и съемочных сетей

В маркшейдерской практике принято измерять левые походу горизонтальные углы между сторонами полигонометрического или теодолитного хода. Средняя квадратическая погрешностьизмерения горизонтальных углов в ходах опорной сетине должна превышать ±20". Для этой цели используются теодолитыс точностью отсчетных приспособлений не менее 30".При этом центрирование теодолита осуществляют следующимиспособами:

а) при длине сторон 10—20 м — двухкратным центрированиемтеодолита с измерением угла при каждой центрировке;

б) при длине сторон более 20 м — однократным центрированиемтеодолита.

В горных выработках с углом наклона сторон менее 30° горизонтальныеуглы измеряют одним полным повторением. Разностьмежду одинарным значением угла (контрольным угломрк) и окончательным (средним) его значением не должна превышать45".

При углах наклона сторон более 30° горизонтальные углыизмеряют способом приемов (не менее двух) с применениемнакладного уровня для приведения оси вращения трубы теодолитав горизонтальное положение.

Средняя квадратическая погрешность измерения углов в теодолитныхходах съемочной сети 1-го разряда не должна превышать±45". Погрешность центрирования теодолита и визирныхсигналов не должна превышать 1: 10 000 меньшей стороныизмеряемого угла.

Методика измерения горизонтальных углов такая же, какописано выше. Однако разность между контрольным и окончательнымзначениями угла при этом допускается до 60".

Горизонтальные углы в съемочных сетях 2-го разряда разрешаетсяизмерять инструментами более низкой точности,например угломером УТ-3 и др. При этом средняя квадратическаяпогрешность измерения горизонтальных углов может достигатьдо ± 3 '. В связи с этим допустимая погрешность центрированиятеодолита составляет ± 5 мм. Углы измеряют однимповторением или приемом с допустимым расхождениеммежду контрольным и окончательным значениями угла до 5'.В наклонных выработках кроме горизонтальных углов измеряютсятакже углы наклона линий.

При измерении в опорных сетях длин рулетками стороныразбивают на интервалы, несколько меньшие, чем длина мерногоприбора. Натяжение рулетки при этом должно быть равнымнатяжению при ее компарировании. Каждый интервал измеряютне менее двух раз, второе и последующие измерениявыполняют при смещении мерного прибора. Расхождение междуизмерениями длин интервалов не должно превышать 5 мм.

Каждая сторона хода должна быть измерена дважды —в прямом и обратном направлениях. Расхождение между нимине должно превышать 1:3000 длины измеряемой стороны.

Измерение линий в съемочных ходах 1-го разряда такжевыполняется в основном компарированной рулеткой в прямоми обратном направлениях. Расхождение между двумя измерениямиодной и той же стороны не должно превышать 1: 1000измеряемой длины.

В ходах съемочной сети 2-го разряда длины сторон измеряютстальными или тесьмяными рулетками в прямом и обратномнаправлениях. Расхождение между двумя измерениями недолжно превышать 1:200 длины измеряемой линии.

Измерения длин сторон полигонометрических и теодолитныхходов производят непосредственно после измерений углов.

Результаты всех этих измерений записывают в соответствующихграфах журнала измерения углов.

После повторного измерения длины стороны теодолитногохода на каждой точке стояния теодолита посредством тесьмяной или желобчатой рулетки измеряют площадь сечения выработкив свету.

С этой целью от центра теодолита измеряют расстояниевлево, вправо, вверх и вниз. Замеры записывают в журналеизмерения углов в следующем виде

2,05 (0,65/1,30) 1,45 м.

Кроме того, производят съемку контуров горной выработки относительновершин и сторон теодолитного хода в основном методомперпендикуляров, а иногда и полярным методом. Расстояниемежду снимаемыми контурными точками зависит отсложности конфигурации контуров и масштаба составляемогоплана.

Кроме контуров горных выработок съемке подлежат другиеобъекты в горных выработках, а также места взятия проб,тектонические нарушения и объекты геологических наблюдений.

Результаты этих измерений записывают в абрисах съемки.

Предварительная обработка измеренных углов и длин заключаетсяв проверке записей в журналах и вычислений среднихзначений измеренных углов и длин сторон.

Угловая невязка в полигонах вычисляется по формулам:

для замкнутых ходов

f_β = Σβ_изм - 180°(п-2)

где Σβ_изм — сумма измеренных внутренних углов хода;

для разомкнутыхнесвободных ходов

f_β = Σβ_изм+ а _н - а _к + п - 180 °

где Σβ_изм —сумма левых по ходу измеренных углов;

а_н и а_к —известные дирекционные углы соответственно начального и конечного

направлений разомкнутого хода;

п — число измеренныхуглов хода.

Полученные угловые невязки не должны превышать величин, в табл.1.

Распределив фактические угловые невязки с обратным знакоммежду измеренными углами, получают уравненные углы.

п₁ и п₂ — число углов хода соответственно в прямом и обратном направлениях.

Затем по известному дирекционному углу начального (исходного)направления и левым по ходу уравненным углам последовательновычисляют дирекционные углы сторон ходов.

В измеренные длины сторон теодолитных ходов 2-го разрядане вводятся поправки за компарированйе рулетки, за ее провеси за температуру воздуха, так как точность самих измеренийневысокая.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: