Подземная вертикальная съемка

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. (28)

Отсчетом по рейке называется расстояние от точки установки рейки до уровня визирования (рис. 11).

Рис 11. 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

f_h=Σ h_изм (29)

для хода, пройденного в прямом и обратном направления

f_h=Sh_пр + Sh_обр (30)

для хода, пройденного между реперами с известными отметками.

(31)

Фактическая невязка сравнивается с допустимой, вычисленной по формуле

f _{h доп} = ±50 , мм, (32)

где

L – длина хода в км

f _{h доп} = ±50 = 25мм

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:

(33)

По результатам съемки вычисляются отметки пикетов и строится профиль спирального съезда. На профиле показывают фактическое и проектное положение почвы выработки. Вычисленные попикетные уклоны () сравниваются с проектными и делаются выводы о необходимости ремонтных работ.

Рис. 12. 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

(34)

для точек, закрепленных в кровле выработки

(35)

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.

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.1).

Съемка 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. 13. – Съемка подробностей: а – абрис при способе ординат; б – схема измерений полярным способом.

Результаты измерений фиксируются в абрисах и используются для построения маркшейдерских планов.

Таблица 1

Требования к точности измерений в подземных плановых сетях.