Маркшейдерско-геодезическая часть

МАРКШЕЙДЕРСКО-ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1 Геодезические работы
1.1 Проект триангуляционной сети
Метод триангуляции заключается в создании на земной поверхности простых геометрических фигур - треугольников, располагаемых в определённом порядке, форма которых близка к равносторонней. В треугольниках измеряются все углы, благодаря чему осуществляется надежный контроль полевых угловых измерений. Для определения линейных размеров сторон треугольника достаточно измерить одну из сторон сети треугольников.

Государственная триангуляционная сеть подразделяется на четыре класса: 1,2,3,4. фигуры сетей предыдущего класса являются основной для развития сетей низших классов.

Вычерчиваем топографическую карту масштаба 1:25000 в полном соответствии с условными знаками. Оставляем, те геодезические пункты, по которым составляем проект, четыре пункта и две базисные стороны.

Наиболее типичным при развитии геодезической сети методом триангуляции является цепь треугольников. Проектируем одну систему триангуляции 3-го разряда. При этом соблюдаем условие прямой видимости, длины сторон треугольников находятся в пределах 1-3 км, и не должно быть углов менее 30° .

Исходными данными являются:

A₁ = 94°, A₂ = 47°, Аз = 49°, A₄= 82°;

В₁=46°, B₂=82°, B₃=84°, B₄=70°;

B₁=3875 m, B₂=3000m, S=3687,5m;

Базисные стороны B₁, B₁, S и углы А_1-4В_1-4.

Качество проектируемой сети оцениваем по величине относительной ошибки

(2.1)
Как видно из соотношения ожидаемая ошибка длины стороны V–VI удовлетворяет необходимому качеству работ.

Второй рассчитываем среднюю квадратическую ожидаемую ошибку определения дирекционного угла связующей (наиболее удаленной) стороны по формуле

, (2.2)
где, n – число углов участвующих в передаче дирекционного угла. Внашем случае дирекционный углов аз вычисляем из двух исходных данных α_аи αв и формула принимает вид
(2.3)
где, m_αА и m_αВ - средние квадратические ошибки, вычисленные от исходных дирекционных углов α_аи αв при этом mβ = 2", m_αисх=1,5" - 2",

n = 2.
И последним определяем среднюю квадратическую ожидаемую ошибку взаимного положения пунктов V и VI по формуле
m²=m²_s+m²q, (2.4)
где, m_q - поперечная ошибка конечного пункта стороны S.
, (2.5)

Относительная ошибка выражается формулой
,(2.6)

где, р = 206256".
В нашем случае можно пользоваться формулой приближенных расчетов

, (2.7)
где, m(см) - есть ошибка пункта VI относительно пункта V.
В расчетах используются данные, определенные графическим путем из проекта плановой опорной сети.

Для проектирования триангуляционной сети осуществляем рекогносцировку. Главной целью, которой является выбор окончательного положения на местности закрепленных пунктов триангуляции и уточнение

высот геодезических знаков. В процессе рекогносцировки производится также сбор сведений, необходимых для успешной организации и проведения полевых работ.

Вершины треугольников триангуляции на местности закрепляются специальными центрами, закладываемыми в грунт. Над центром устанавливается пирамидальная вышка с укрепленным наверху цилиндром, ось которого совпадает с осью центра. На этот цилиндр производится визирование при наблюдении с других точек.



Рисунок №7 - Геодезическая сеть
Мы выбираем такой центр, когда глубина промерзания почвы не превышает 1,7 м, и принимаем его на пунктах триангуляции всех классов, включая базисные пункты.

1.2 Проект полигонометрической сети
Вычерчиваем одну систему полигонометрических ходов 1 -го разряда опирающаяся на пункты III и IV триангуляции з-го класса. Ходы спроектированы с вытянутыми длинами сторон, с одной узловой точкой. Стороны ходов будут измеряться светодальномерами типа СМ-3 двумя приемами со средней квадратической ошибкой измерения стороны ms = ± 0,01, углы теодолитом 2Т2 тремя приемами со средней квадратической ошибкой измерения угла m β = ±5" или же все измерения — электронным тахеометром ЗТА5.

Измеряем общую длину сторон каждого хода (периметр-S) в масштабе карты и указываем количество пунктов:

1. Первый ход: S₁=2150м, 4 пункта;

2. Второй ход: S₂=2262м, 3пункта;

3. Третий ход: S₃=1625м, 3 пункта.

Ожидаемая средняя квадратическая ошибка каждого хода, входящего в систему рассчитывается по формуле
(2.8)
и ожидаемая предельная относительная невязка хода
,(2.9)
где,[S]- периметр хода;

n-число сторон;

р"-206265 или р" =206000.
Пункты полигонометрии закрепляются знаками разной конструкции.
Центр

Простая пирамида триангуляционного пункта


Рисунок №8 - Пункты полигонометрии

Постоянные знаки закладываем по три знака подряд, для того чтобы можно было проверять их неподвижность при привязках к ним.

Полигонометрический знак должен быть простым в изготовлении, достаточно дешевым, устойчивым и прочным. Широко распространена следующая схема закладки: кусок рельсы (швеллера и т.п.) длинной 2-2,5м с якорем на конце устанавливается в специально пробуренную скважину и заливают бетоном. В головке рельса помечается центр знака (высверливается или насекается). Верхний конец знака, для сохранности, лучше располагать ниже поверхности земли и закрывать крышкой. Такой знак может служить и грунтовым репером.

После закладки знака делаем промеры от центра знака до трех- четырех наиболее прочных местных предметов и составляют кроки. По этим крокамв последствии легче обнаружить наружный знак.

Основным способом измерения углов в полигонометрии 1 разряда является способ круговых приемов. Этим способом измеряем, углы на пунктах, где имеется более двух направлений. Если имеется только 2 направления, то производим измерения влево или вправо лежащих по ходу углов способом отдельного угла (без замыкания горизонта). Измерение углов производится, как правило, по трех штативной системе. Необходимое число приемов измерения углов для тахеометра ЗТА5 составляет 3 приема.

Для угловых измерений в полигонометрии данным проектом предлагается применение тахеометра - автомата ЗТА5. Выбор данного прибора опирается на, удовлетворяющие нас, его характеристики. ЗТА5 позволяет измерять на только направления, но и длину расстояний между пунктами. Он мобилен и достаточно прост в применении, работа на нем экономична по времени (а значит и в материальном плане) измерения не требуют объемной камеральной обработки, что также немаловажно. Таким образом, применение этого прибора наиболее целесообразным.

1.3Проект нивелирной сети
Назначение нивелирных сетей III и IV классов.Нивелирование III и IV классов производится с целью сгущения сети высотного обоснования для топографической съемки и разного рода инженерных работ. Сети III опираются на знаки нивелирных сетей I и II класса, внутри которых они прокладываются отдельными линиями или в виде схемы ходов с периметром не более 150 - 200 км, пересекающихся между собой в узловых точках.

Длина и густота нивелирных ходов III класса зависит от масштаба съемки и высоты сечения рельефа. Для топографических съемок масштаба 1:5000 и крупнее прокладываются нивелирные ходы с периметром около 60 км. На каждой нивелирной линии производится нивелирование в прямом и

обратном направлениях с ошибкой не более ±10 mm √L, где L - длина хода в километрах.

Нивелированные линии IV класса опирается на марки и репер нивелирования старших классов, и нивелирования по ним производится водном направлении с невязкой не более ±20 mm √L, где L - длина хода.

Составления проекта нивелирных работ.Проектом устанавливается перечень, объем, стоимость и порядок производства нивелирных работ. Проект должен состоять из сметы, карты с запроектированными на ней нивелирными линиями и текстовой части, в которой подробно даются сведения:

–о назначении нивелирных линий, расчеты по обоснованию выбранной схемы нивелирных ходов;

–об исходных данных и ранее исполненных работах, количестве и типе проектируемых нивелирных знаков;

– об инструментах для нивелирования;

– о способах нивелирования;

–о схемах привязки к существующим сетям и порядке обработки результатов нивелирования.

В соответствии с проектом нивелировочных работ устанавливают: объем и состав всех работ, класс точности, сроки выполнения, категории трудности местности, вид транспорта и прочие условия производства работ.

Затем посоответствующим таблицам сметных норм определяет количество дней, необходимых для выполнения каждого вида работ, причем для полевых - из расчета нормального полевого периода с последующим исправлением за условия трудности работ в данной местности, т.е. введение поправочного коэффициента.

Разработка проекта начинается со сбора имеющегося материала на ранее исполненные работы, которые можно получить в органах Государственного геодезического надзора, а затем оформления его на карте в масштабе 1:100000 или 1:200000. в необходимых случаях для обеспечения высотным обоснованием крупномасштабных топографических съемок или других каких - либо специальных целей проект составляют на карте более крупного масштаба. На карте наносят все имеющиеся на данной территории нивелирные знаки, а также пункты триангуляции и полигонометрии и намечают проектируемые нивелирные сети и линии. Сети III класса наносят в пределах полигона II класса, а сети IV класса в пределах полигона III класса. Нивелирные ходы намечают по удобным для производства работ направлениям с таким расчетом, чтобы топографическая съемка на данном участке была обеспеченна необходимым количеством высотных знаков, предусмотренным соответствующей инструкцией, и чтобы форма нивелирных ходов соответствовала расчетом.

Инструменты применяемые при нивелировании.Для нивелирования III класса применяются нивелиры с увеличением зрительной трубы не менее 30^х и ценой деления обыкновенного цилиндрического уровня не более 15" на 2 мм, а контактного - около 30". Из нивелиров рекомендуется НВ - 1 и НГ, а также могут быть применены нивелиры НПГ и НА - 1.

Для производства нивелирования можно пользоваться рейками трех типов: 1) трехметровыми двусторонними с шашечными сантиметровыми делениями на каждой стороне, красного цвета на одной стороне и черного - на другой; 2) трехметровыми двусторонними с черными сантиметровыми делениями на одной и с красными делениями, равными 11/10 см, на другой стороне; 3) трехметровыми односторонними или двусторонними штриховыми с полусантиметровыми делениями. Рейки первого типа оцифрованы в дециметрах и на черной стороне нуль совпадает с пяткой, а на красной стороне с пяткой совпадает отсчет, превышающий 40 дециметров; на одной рейке он равен 4687, а на другой комплектной 4787, отличающийся на 100 мм. Случайные ошибки дециметровых делений не должны быть больше 0,5 мм.

На черной стороне реек второго типа пятками соответствует нуль дециметровой оцифровки; на красной стороне четной рейки с пяткой совмещен нулевой отсчет, а другой нечетной - отсчет, равный 100.

Для привязок нивелирных ходов к стенным маркам пользуются подвесной реечкой, длина которой 1,2 м, с такими же делениями, что и на основной рейке[7,8,9].

Нивелирование IV класса являются по точности техническим, и для его производства применяют нивелиры с увеличением зрительной трубы не менее 25^х и ценой деления цилиндрического уровня не более 25". Из нивелиров отечественных заводов рекомендуется глухие нивелиры НГ и НВ - 1 и нивелир технический с перекладной тубой НТ, которым обычно пользуются как глухим.

Нивелирные рейки применяются шашечные такие же, что и для нивелирования III класса. Как исключение допускается применение односторонних реек трех- и четырехметровых, но при обязательном в этом случае условии нивелирования при двух горизонтах. Случайные ошибки в дециметровых делениях допускаются не более 1 мм.

Закладка и тип реперов.Грунтовые реперы могут быть разного типа. Тип репера выбирается в зависимости от особенности грунта и глубины промерзания почвы. Он состоит из металлической трубы (диаметром 60 мм), нижним концом заделанной в бетонный монолит. К верхнему концу приваривается марка с полушаровой головкой. Вместо трубки часто пользуется рельсом, верхняя часть которого срезается немного ниже головки рельса и головке придается полусферическая форма.

В районах глубокого промерзания репер закладывают на такую глубину, чтобы основание монолита его было на 1 м ниже глубины наибольшего промерзания.

В районах вечной мерзлоты трубку разделывают так, чтобы нижний конец ее находился на 2 м ниже наибольшей глубины оттаивания грунта.

На заложенные нивелирные знаки составляют описание о них расположений и кроки с указанием на них ориентиров, по которым можно найти знак, оформляют акты и соответствующие документы для их хранения.

Нивелирные работы по закрепленным трассам можно производить не ранее чем спустя сутки после закладки стенных марок и реперов и не ранее десяти дней после засыпки котлованов с заложенными в них фундаментальными и грунтовыми реперами.

Топографо-геодезические работы, выполненные геолого-маркшейдерским отделом имели своей задачей, обеспечить детальные геологоразведочные работы координацией горно-геологических выработок, надежной геодезической и топографической основами, необходимыми для подсчета запасов полезного ископаемого.

Для выполнения топографической съемки масштаба 1:1000 на участке были вычислены координаты пунктов триангуляции I и II разрядов и пунктов съемочного обоснования – упрощенным способом и ввиду незначительных абсолютных ошибок в координатах триангуляции I и II разряды, она не переуравнивалась.

Топографическая съемка масштаба 1:1000 выполнена с сечением рельефа горизонталями через 0.5 м. Разграфка планов прямоугольная - 50×50 см. Система координат – местная. Высоты даны в Балтийской системе высот. Планово-высотным обоснованием топографической съемки масштаба 1:1000, являются пункты микротриангуляции.

Пункты съемочного обоснования закреплены на долговременную

сохранность металлическими штырями длиной 0.6 м, в бетонном монолите. Наружное оформление пункта – круглая окопка (обкладка) – диаметром 2 м. Высоты пунктов микротриангуляции определены из ходов технического нивелирования. Невязки в ходах в пределах допуска, максимальная невязка 0.087 м, при допуске 0.112 м.

Наибольшая угловая невязка в треугольниках составляет 46″, средняя квадратическаяошибка измеренного угла, вычисленная по невязкам в треугольниках составляет ±9″.

Предельная относительная погрешность в координатах съемочного обоснования 1/5000, абсолютная погрешность 0.2 м.

В результате визуального просмотра топопланов и набора контрольных пикетов установлено, что рельеф изображен правильно и достаточно наглядно, пропусков в ситуации нет.

Маркшейдерская служба шахты

Маркшейдерская служба шахты обеспечивает:

– построение и развитие маркшейдерских опорных и съемочных сетей, производство съемок горных выработок и земной поверхности, составление и пополнение маркшейдерской документации, перенос в натуру геометрических элементов проектов горных выработок, технических сооружений, границ безопасного ведения горных работ и различного рода целиков;

– организацию и проведение наблюдений за сдвижением горных пород, проявлениями горного давления, деформациями зданий и сооружений;

– с участием геологической службы определение и учет объемов выполненных горных работ;

– представление в установленном порядке вышестоящей организации отчетности, обменной горной графической документации, необходимой для разработки технических проектов горных работ.