Маркшейдерская съемка подземных горных выработок

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 сети создаются 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:

- закрепление пунктов;

- измерение горизонтальных и вертикальных углов;

- измерение длин сторон;

- съемка подробностей;

- 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 использовались теодолиты средней точности VEGATEO – 5, характеризующиеся погрешностью 5 – 7², что удовлетворяет требованиям к точности в опорных сетях, а также технические теодолиты Т15К с погрешностью 20² 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

(73)

(74)

δ = КЛ – МО, (75)

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).

Подземная вертикальная съемка

Нивелированием называется совокупность измерений и вычислений, выполняемых для следующих целей:

-определение превышений и отметок пунктов подземной маркшейдерской сети;

- задание направлений выработкам в вертикальной плоскости и контроль уклонов откаточных путей;

- построение профилей и вертикальных разрезов выработок.

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. 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. (76)

Отсчетом по рейке называется расстояние от точки установки рейки до уровня визирования (рисунок 20). 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 (77)

для хода, пройденного в прямом и обратном направления

f_h=Sh_пр + Sh_обр (78)

для хода, пройденного между реперами с известными отметками.

(79)

L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAOeUV2L8A AADbAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbERPS2rDMBDdF3IHMYXsarlehNSxEkohkIZu4uQAgzX+ EGlkJMV2bx8tCl0+3r86LNaIiXwYHCt4z3IQxI3TA3cKbtfj2xZEiMgajWNS8EsBDvvVS4WldjNf aKpjJ1IIhxIV9DGOpZSh6cliyNxInLjWeYsxQd9J7XFO4dbIIs830uLAqaHHkb56au71wyqQ1/o4 b2vjc3cu2h/zfbq05JRavy6fOxCRlvgv/nOftIKPtD59ST9A7p8AAAD//wMAUEsBAi0AFAAGAAgA AAAhAPD3irv9AAAA4gEAABMAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54bWxQSwEC LQAUAAYACAAAACEAMd1fYdIAAACPAQAACwAAAAAAAAAAAAAAAAAuAQAAX3JlbHMvLnJlbHNQSwEC LQAUAAYACAAAACEAMy8FnkEAAAA5AAAAEAAAAAAAAAAAAAAAAAApAgAAZHJzL3NoYXBleG1sLnht bFBLAQItABQABgAIAAAAIQA55RXYvwAAANsAAAAPAAAAAAAAAAAAAAAAAJgCAABkcnMvZG93bnJl di54bWxQSwUGAAAAAAQABAD1AAAAhAMAAAAA " filled="f" stroked="f">

Рис 20. Сущность геометрического нивелирования способом из середины.

Фактическая невязка сравнивается с допустимой, вычисленной по формуле

f _{h доп} = ±50 , мм, (80)

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:

(81)

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. Тригонометрическое нивелирование производится в выработках с углом наклона более 5—8°. Для производства тригонометрического нивелирования используются шахтные теодолиты.

Рис. 21. Тригонометрическое нивелирование

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

(82)

для точек, закрепленных в кровле выработки

(83)

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 (таблица 4). 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. 22. – Съемка подробностей способ ординат.

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

Таблица 5

Требования к точности измерений в подземных плановых сетях.