Вертикальная и горизонтальная соединительные съемки.

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

а) координаты х и у исходного пункта;

б) дирекционный угол исходного направления.

Полученные в результате ориентирования эти данные исходны для создания плановой опорной и съемочной сетей на всех горизонтах. Без надлежащего решения этой ответственной маркшейдерской задачи невозможно правильное и безопасное ведение подземных горных работ.

Из двух элементов, определяемых при ориентировании подземной съемки, более важным является дирекционный угол исходной стороны.

Горизонтальные соединительные съемки должны выполняться с высокой точностью и с применением методики и организации работ, исключающих просчеты. Учитывая это обстоятельство, техническая инструкция по производству маркшейдерских работ требует, чтобы разность дирекционного угла исходной стороны опорной сети, вычисленная по двум независимым ориентировкам, не превышала ± 3 ' .

Определение дирекционного угла исходной стороны подземной съемки осуществляется геометрическими или физическими способами. К последним относится магнитное и гироскопическое ориентирование. Однако магнитное ориентирование в настоящее время утратило свое практическое значение из-зa присущих ему недостатков.

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

1) через штольню или наклонный ствол;

2) через один вертикальный ствол;

3) через два вертикальных ствола, соединенных подземными выработками.

При ориентировании подземных горизонтов исходными являются пункты опорной маркшейдерской сети на земной поверхности вблизи устья выработки, через которую должна производиться ориентировка.

Горизонтальная соединительная съемка обеспечивает связь поверхности с подземными горными выработками только в горизонтальной плоскости (в плане), что недостаточно для решения многих горнотехнических задач. Необходимым условием пространственной увязки является надежная связь поверхности с подземными выработками и по высоте. Эта задача решается вертикальной соединительной съемкой.

Исходными для построения подземной высотной сети являются реперы государственного нивелирования I I I и IV классов на поверхности шахты или подходные реперы вблизи нее.

Способ передачи высотной отметки в подземные выработки зависит от типа вскрывающих выработок. Если горные выработки сообщаются с земной поверхностью штольней, то передача высотной отметки осуществляется геометрическим нивелированием в прямом и обратном направлениях. Расхождение в сумме_превышений при этом не должно превышать величины ±50 √L мм, где L — длина хода, км.

При вскрытии месторождения наклонным шахтным стволом передача высот осуществляется тригонометрическим нивелированием.

Разность высот между прямым и обратным нивелированием не 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 на земной поверхности через вертикальный шахтный ствол в подземную выработку, производят способами, изложенными ниже. Разность передачи высот при двух независимых измерениях не должна превышать величины (10 + 0,2 Н) мм, где Н —глубина шахтного 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 на рабочий, 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 непосредственного компарирования 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_cР — 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:

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

В маркшейдерской практике принято измерять левые по ходу горизонтальные углы между сторонами полигонометрического или теодолитного хода. Средняя квадратическая погрешность измерения горизонтальных углов в ходах опорной сети не должна превышать ±20". Для этой цели используются теодолиты с точностью отсчетных приспособлений не менее 30". При этом центрирование теодолита осуществляют следующими способами:

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

б) при длине сторон более 20 м — однократным центрированием теодолита.

В горных выработках с углом наклона сторон менее 30° горизонтальные углы измеряют одним полным повторением. Разность между одинарным значением угла (контрольным углом рк ) и окончательным (средним) его значением не должна превышать 45".

При углах наклона сторон более 30° горизонтальные углы измеряют способом приемов (не менее двух) с применением накладного уровня для приведения оси вращения трубы теодолита в горизонтальное положение.

Средняя квадратическая погрешность измерения углов в теодолитных ходах съемочной сети 1-го разряда не должна превышать ±45". Погрешность центрирования теодолита и визирных сигналов не должна превышать 1 : 10 000 меньшей стороны измеряемого угла.

Методика измерения горизонтальных углов такая же, как описано выше. Однако разность между контрольным и окончательным значениями угла при этом допускается до 60".

Горизонтальные углы в съемочных сетях 2-го разряда разрешается измерять инструментами более низкой точности, например угломером УТ-3 и др. При этом средняя квадратическая погрешность измерения горизонтальных углов может достигать до ± 3 ' . В связи с этим допустимая погрешность центрирования теодолита составляет ± 5 мм. Углы измеряют одним повторением или приемом с допустимым расхождением между контрольным и окончательным значениями угла до 5'. В наклонных выработках кроме горизонтальных углов измеряются также углы наклона линий.

При измерении в опорных сетях длин рулетками стороны разбивают на интервалы, несколько меньшие, чем длина мерного прибора. Натяжение рулетки при этом должно быть равным натяжению при ее компарировании. Каждый интервал измеряют не менее двух раз, второе и последующие измерения выполняют при смещении мерного прибора. Расхождение между измерениями длин интервалов не должно превышать 5 мм.

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

Измерение линий в съемочных ходах 1-го разряда также выполняется в основном компарированной рулеткой в прямом и обратном направлениях. Расхождение между двумя измерениями одной и той же стороны не должно превышать 1 : 1000 измеряемой длины.

В ходах съемочной сети 2-го разряда длины сторон измеряют стальными или тесьмяными рулетками в прямом и обратном направлениях. Расхождение между двумя измерениями не должно превышать 1 :200 длины измеряемой линии.

Измерения длин сторон полигонометрических и теодолитных ходов производят непосредственно после измерений углов.

Результаты всех этих измерений записывают в соответствующих графах журнала измерения углов.

После повторного измерения длины стороны теодолитного хода на каждой точке стояния теодолита посредством тесьмяной или желобчатой рулетки измеряют площадь сечения выработки в свету.

С этой целью от центра теодолита измеряют расстояние влево, вправо, вверх и вниз. Замеры записывают в журнале измерения углов в следующем виде

2,05 (0,65/1,30) 1,45 м.

Кроме того, производят съемку контуров горной выработки относительно вершин и сторон теодолитного хода в основном методом перпендикуляров, а иногда и полярным методом. Расстояние между снимаемыми контурными точками зависит от сложности конфигурации контуров и масштаба составляемого плана.

Кроме контуров горных выработок съемке подлежат другие объекты 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 заключается в проверке записей в журналах и вычислений средних значений 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 разомкнутых несвободных 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 измеренных углов хода.

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

Распределив фактические угловые невязки с обратным знаком между 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 последовательно вычисляют дирекционные углы сторон ходов.

В измеренные длины сторон теодолитных ходов 2-го разряда не вводятся поправки за компарированйе рулетки, за ее провес и за температуру воздуха, так как точность самих измерений невысокая.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: