4.6 Примеры ориентирования горных выработок

Ориентирование через вертикальные восстающие. Ориентиро­вание съемочных сетей подэтажных горизонтов, соединенных, с основным горизонтом вертикальными восстающими, может быть выполнено:

а) через два вертикальных восстающих, соединенных выра­боткой на ориентируемом подэтаже;

б) через один вертикальный восстающий спосрбом двух отве­сов с примыканием к ним створом йли соединительным треуголь­ником;

в) оптическим способом;

г) гироскопическим способом.

Исходными пунктами для ориентирования съемочных сетей подэтажных горизонтов очистного блока должны быть пункты подземной маркшейдерской опорной сети основного горизонта или съемочной сети 1 разряда. .

Погрешность ориентирования подэтажных выработок по от­ношению к ближайшей стороне сети основного горизонта должна быть не более ±10'. Для контроля ориентирование выпрлняют не менее двух раз. Расхождение между результатами двух ориен­тирований не должно превышать 14'.

Ориентирование через два вертикальных восстающих произ­водят по схеме ориентирования через два вертикальных ствола. Углы на пунктах соединительного хода измеряют одним повторе­нием теодолитом Т15 или ему равноточным. Длина сторон хода измеряется стальной рулеткой в прягдом и обратном направлениях. При этом расхождение между результатами измерений одной' и той же стороны не должно превышать 1 : 1000 ее длины.

В процессе вычислений подсчитывают относительную невязку хода между отвесами, которая не должна превышать 1 : 300. При вычислениях координаты отвесов, определенные на основ­ном горизонте, считают"безошибочными. Если невязка допустима, то ее распределяют на все приращения соединительного хода, в противном случае ориентирование повторяют.

Ориентирование через один вертикальный восстающий по двум отвесам с примыканием к ним соединительным треугольником производят по методике, аналогичной ориентированию через один вертикальный ствол. Для спуска отвесов применяют блоки и ка­тушки облегченного типа, которые закрепляются с помощью стержня, ввинченного в деревянную крепь или специальную стойку. Погрешность проектирования точек не должна быть бо­лее ±1 мм. -

Для отвесов применяют тонкую (d =0,3 - 0,4 мм) стальную проволоку, а также латунную или полиамидную проволоку диаметром 0,5-0,7 мм) и грузы массой до 10 кг. Возможно использо­вание суровых или шелковых шнуров с грузами массой 4—5 кг.

Для обеспечения достаточной точности ориентирования соеди­нительному треугольнику необходимо придать выгодную форму. При этом расстояние между отвесами, опущенными в восстаю­щий, должно быть не менее 0,5 м.

Углы соединительных треугольниквв измеряют одним приемом или одним повторением теодолитами типа Т15. Стороны треуголь­ников измеряют стальной рулеткой дважды (расхождение между двумя измерениями не должно быть более 3 мм). Углы треуголь­ников вычисляют по формулам синусов или сторон с обязательным контрольным вычислением расстояния между отвесами. Расхождение непосредственно измеренного и вычисленного расстояний между отвесами не должно быть более 5 мм.

Ориентирование через один вертикальный восстающий способом створа двух отвесов. Примыкание к отвесам осуществляется уста­новкой теодолита в створе отвесов на основном горизонте с по­мощью специальной подставки с юстировочными винтами или на­садки с передвижной пентапризмой на объектив трубы. Для при­мыкания на ориентируемом горизонте между пунктами съемоч­ной сети А и В (рисунок 4.2) натягивают проволоку, к которой при­крепляют два отвеса, опущенных в восстающий. На основном горизонте теодолитом, установленным в створе отвесов в точке С, измеряют горизонтальный угол между направлением на извест­ную точку К и створом отвесов, а также, расстояние от точки С до отвеса а. На ориентируемом горизонте измеряют расстояние от точки А до отвеса а.

Методика выполнения угловых и линейных измерений такая же, как и в предыдущем способе. По резуль­татам измерений на основном горизонте обычным способом вычисляют дирекционный угол створа отвесов, а следовательно, и линии АВ на ориентируемом горизонте. Вычисляют горизонталь­ную проекцию расстояния от точки С до точки А как разность измеренных расстояний Са и Аа. По полученному значению и дирекционному углу линии СА (т. е. створа отвесов) вычисляют координаты точки Д.

Для контроля изменяют установку теодолита и повторяют все измерения. За окончательный результат берут среднее значение координат точки А и дирек­ционного угла А В из двух ориентирований.

Погрешность установки теодолита в створе отвесов (по данным Д. 3. Гельмана) не превышает ±3'. Применение насадки с пентапризмой по­зволяет уменьшить ее до 10—20".

Рисунок 4.2 - Ориентирование съемочной сети подэтажа способом створа двух отвесов:

а - вертикальный разрез; б - план; I - отвесы;

2 - восстающий; 3 - основной го­ризонт;

4 - ориентируемый горизонт .

Оптическое ориентирова­ние подэтажных выработок производится через верти­кальные или крутонаклонные восстающие с помощью угло­мера УТ-3.

При выполнении работ ис­пользуют одновременно два угломера с ориентирно-дальномерными рейками. Первый угломер устанавливают под восстающим в точке В (рисунок 4.3), а второй — над тем же восста­ющим в точке С. Первый угломер визируют на точку А и берут отсчет по горизонтальному кругу. Вторым угломером, установ­ленным в точке С, визируют на керн первого угломера и берут отсчет по вертикальному кругу.

По сигналу маркшейдера, работающего с верхним угломером нижний угломер вращают вокруг вертикальной оси и добиваются совмещения оси рейки с горизонтальной нитью сетки нитей верх­него угломера. По горизонтальному кругу нижнего угломера бе­рут отсчет (первое положение.) Маркшейдер с помощью" микро- метренного винта алидады верхнего угломера производит 4—5 сов­мещений горизонтальной нити с осью рейки нижнего угломера и берет соответствующие отсчеты по горизонтальному кругу. После этого поворачивают трубу нижнего угломера на 180° вокруг гори­зонтальной оси вращения, устанавливают рейку во второе поло­жение, повторяют серию совмещений и отсчетов по верхнему угло­меру. За окончательное значение отсчета по горизонтальному кругу в точке С принимают среднее арифметическое из серий отсчетов при двух положениях рейки.

С

Рисунок 4.3 - Ориентирование подэтажной вы­работки оптическим способом

По окончании этих действий верхним угломером визируют на точку!) и берут отсчет по гори­зонтальному кругу. По разностям отсчетов на основном и ориен­тируемом горизонтах вычисляют углы соответственно (ABC) и (BCD). Для передачи координат и высотной отметки рулеткой или дальномером измеряют расстояние ВС (между горизонтальными осями угломеров) и длину отвесов в точках А, В, С, D. Дирекционный угол ориентируемой стороны CD и координаты точки С вы­числяют как в обычном полигонометрическом ходе, используя известный дирекционный угол стороны АВ.

Гироскопическое ориентирование съемочных сетей подэтажных выработок производится с помощью малогабаритных гирокомпа­сов, гиронасадок и гиробуссоли МВБ-3. Описание этих приборов и методика работы с ними приведены в гл. III.

Ориентирование через наклонные восстающие. Ориентирование, съемочных сетей подэтажных выработок через наклонный восста­ющий производят:

а) проложением полигонометрического хода;

б) способом створных точек;

в) способом перемещения несвободного отвеса.

Рисунок 4.4 –

Ориентирование

сети подэтажа

способом створных то­чек

А-А

Рисунок 4.5 - Ориентирование с перемеще­нием несвободного отвеса

При проложении полигонометрического хода через наклонный восстающий часть вершин его закрепляют по возможности в местах сопряжений восстающего с подэтажными выработками.

В тех случаях, когда сквозное визирование на этаж с одной установки инструмента невозможно, для отдельных пунктов съемки укреп­ляют специальные полки. В полигонометрическом ходе измеряются горизонтальные углы, углы наклона и длина сторон.

Для угловых измерений используют теодолиты или угломеры с точностью отсчитывания по горизонтальному и вертикальному кругам не ниже 10'. Горизонтальные углы измеряют одним пол­ным повторением, вертикальные — при двух положениях трубы в одном направлении. При углах наклона восстающих свыше 50° рекомендуется применять теодолит с внецентренной трубой или выполнять работы способом створных точек.

Каждая сторона теодолитного или угломерного хода изме­ряется дважды стальной рулеткой. Расхождения между двумя измерениями не должны превышать 1 : 1000.

При углах наклона восстающих 70° и более целесообразно при­менить способ взаимного ориентирования, как было описано выше.

Координаты вершин хода вычисляют по обычным формулам. Для упрощения вычислений значения горизонтальных углов ок­ругляют до 1', вертикальных - до 10', расстояний - до 0,01 м. Теодолитные или угломерные ходы, проложенные по восстающим должны замыкаться на вентиляционных горизонтах или в подэтаж­ных выработках или же дважды прокладываться независимо. При этом относительная линейная невязка не должна превышать 1 : 300 длины хода. При способе створных точек применяется тео­долит с окулярной призмой или насадкой, позволяющей визиро­вать вверх под любым углом наклона (рисунок 4.4 ).

На основном гори­зонте 1 под точкой С устанавливают теодолит, а на ориентируе­мом горизонте 3 в точке В подвешивают визирный отвес, который наблюдают в трубу теодолита с помощью окулярной призмы или насадки. Теодолитом измеряют горизонтальный угол А С В и угол наклона, а стальной ру­леткой—длину линии СВ. После этого в восстающем 2 вы­ставляют в створе линии СВ дополнительную точку К на та­ком расстоянии, чтобы отвес на этой точке можно было наблю­дать из точки В в центральную трубу теодолита.

Теодолитом, установленным в точке В, изме­ряют угол KBF, который равен углу CBF. Координаты точек В и F вычисляют обычным спосо­бом.

Анализ результатов ориентирований в рудниках Кривого Рога показывает, что угол CBF указанным способом определяется с точ­ностью ±1—3'.

Ориентирование с перемещением несво­бодного отвеса основано на определении дирекционного угла створа двух положений несвободного отвеса (рисунок 4.5 ).

Между маркшейдерскими пунктами А и С, закрепленными соответственно на ориентируемом и исходном горизонтах, закреп­ляется тонкая проволока или жилка, которая в точке Х₁ оттягивается отвесом, образуя пересекающиеся линии СХ₁ и Х_гА, опреде­ляющие вертикальную, ориентирующую плоскость CX_tA. Между исходной стороной ЕС и ориентирующей вертикальной плос­костью СХ_гА измеряют горизонтальный угол р. После этого верхний конец проволоки из точки А перемещают в точку В, которая закрепляется в створе плоскости СХ_гА на максимально возможном удалении от точки А (при этом отвес Х_г займет поло­жение Х₂). Установка точки В в створ с вертикальной плоскостью СХ_хА производится методом приближений по командам с ниж­него горизонта, где перемещение контролируется визированием на нижнюю часть отвеса Х_г через трубу теодолита, установлен­ную под углом р к исходной стороне.

При втором положении несвободного отвеса измеряют гори­зонтальное проложение линии СХ_г — и наклоннунэ длину Х_гВ — L. Для определения горизонтального проложения л₂.В = S₂ образуют вспомогательный прямоугольный треугольник abc, обозначая метками произвольные точки а и с на наклонной про­волоке и прикрепляя в точке а легкий отвес.

В образованном треугольнике измеряют катет be = /_г и гипотенуза- TeHy3iy ас — 1_И. На верхнем горизонте непосредственно у точки В может быть образован аналогичный треугольник, в котором будут измерены Ь'с' = 1'_г и Вс — Г_и. Величину S₂ находят по формуле.

Методом геометрического или тригонометрического нивелиро­вания производится высотная привязка точки Х₂ несвободного от­веса СХ₂А.

На ориентируемом горизонте измеряют элементы треуголь­ника примыкания АВТ: стороны АВ, AT, ТВ, угол у' между сто­ронами ТА' и ТВ, а также примычные углы а' и Р'.

Вычисление ориентировки заключается в вычислении углов соединительного треугольника по теореме синусов, дирекцион­ного угла линии А В и координат точки В с последующим вычис­лением дирекционного угла ориентируемой стороны TD и коор­динат точки Т. По несложным геометрическим формулам могут быть также определены высотные координаты точки В.

При невозможности перемещения несвободного отвеса в створе ориентирующей плоскости СХ_гА на основном горизонте может быть образован вытянутый соединительный треугольник CAB. В этом случае вычисления несколько усложняются.

Рассматриваемый способ может быть использован при ориен­тировании через искривленные и ломаные восстающие при от­сутствии прямой визуальной или прямолинейной связи между ориентируемыми горизонтами. В таких случаях на несвободный отвес подвешиваются несколько грузов по его длине и несвобод- - ный отвес разбивается на несколько составляющих, для каждой из которых выполняются описанные ранее измерения.

Способ обеспечивает передачу дирекционного угла с погреш­ностью не более Г и отличается высокой Производительностью полевых и камеральных маркшейдерских работ. .

Рекомендуемая литература: [ 1-6]

Контрольные задания для СРС (8 часа ) [ 1-6]

3.Примеры ориентирования горных выработок.

4.Примыкание к отвесам соединительным четырехугольником

5. Способ с введением условного азимута.

6. Ступенчатые способы ориентирования.

Вопросы для контроля знаний:

1 Полевые работы при ориентировке через два ствола

2 Организация работ при геометрических методах ориентирования шахт и меры безопасности

3 Ориентирование через наклонные восстающие.

5 Теодолитная съемка в шахте

План:

1. Рекогносцировка. Закрепление пунктов. Установка теодолита

2. Горные теодолиты и требования к ним.

3. Измерение горизонтальных углов и углов наклона линий.

5.1 Рекогносцировка. Закрепление пунктов. Установка теодолита

Полевые работы при производстве теодолитной съемки в шахте состо­ят из рекогносцировки, закрепления опорных пунктов и маркшейдерских точек, установки над или под точкой теодолита и его центрирование, из­мерение горизонтальных и вертикальных углов, измерение длин сторон в полигонах и съемка контуров горных выработок с составлением абриса (схемы).

Под рекогносцировкой понимают осмотр участка горных работ, где будет производиться съемка, с целью:

а) отыскания пунктов съемочного обоснования для примыкания;

б) определения мест для закрепления новых пунктов (точек);

в) выбора схемы полигона.

Съемка больших участков горных работ может вестись путем про­кладки одного длинного замкнутого полигона или разбивки его на отдель­ные малые полигоны (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1- Схема к выбору полигона и органи­зации

работ при съемке

Например, в замкнутом полигоне закреплены 4 куста по­стоянных пунктов I, II, III....XI, XII. В каждом кусте по три пункта. Здесь съемку можно вести по двум вариантам:

а) прокладывая один общий полигон, связывающий сразу все опорные пункты: I, II, III....XI, XII;

б) разбив общий полигон на 4 секции: I, II, III, IV, V, VI, I; IV, V, VI, VII, VIII, IX, XI, IV и т.д.

Работы по второму варианту предпочтительны по следующим сообра­жениям:

а) в большом полигоне будет много вершин и может произойти ком­пенсация грубых ошибок;

б) сделанные ошибки (промахи) будет трудно уловить; контроль в та­ком полигоне возможен только по завершению хода;

в) в большом полигоне слабое разделение труда, практически работу выполняет одна бригада.

С разбивкой общего полигона на секции указанные недостатки исклю­чаются, но работы будет в два раза больше.

Рекогносцировка считается законченной, если составлена схема для выполнения дальнейших работ.

Закрепление опорных пунктов и маркшейдерских точек в горных выработках производится специальными знаками, которые могут быть постоянными (опорная сеть и временными (съемочные сети).

Постоянные маркшейдерские пункты - основа всех съемок в шахте. Места их закрепления обуславливаются:

проектом развития горных работ;

закладка производится кустами на каждом горизонте шахты. В кусте находится не менее 3-4 пунктов, а куст от куста располагается на расстоя­нии 300-500 м (рисунок 5.2);

пункты закладываются в крепких породах или предо­хранительных целиках, где не ожидается сильного гор­ного давления. В этих мес­тах пункты будут более со­хранными;

Рисунок 5.2 - Схема к расположению постоянных пунктов

места закладки пунктов должны быть удобными для последующих съемок и не мешать производственному процессу.

Постоянные пункты могут быть заложены в почве, кровле и стенках выработки, а также в металлическом креплении (рисунок 5.3 ).

Металлический стержень

Рисунок 5.3 - Схемы закрепления постоянных

маркшейдерских пунктов в горных вы­работках

а - к кровле; б - к почве, в - в металлическом креплении

Временные маркшейдерские точки используются для съемочных сетей 1 и 2 разрядов, для прокладки контрольных ходов, а также для ходов меж­ду кустами постоянных пунктов. Они представляют собой вырезанные из листового железа толщиной 2-3 мм треугольники с зазубринами, сделан­ными зубилом, чтобы после забивки их в деревянную крепь нельзя было вытащить. В маркшейдерской точке просверлено отверстие 1-2 мм или сделан пропил для подвески отвеса (рисунок 5.4).

Рисунок 5.4 - Схемы закрепления постоянных

маркшейдерских пунктов в горных вы­работках

а - к кровле; б - к почве; в - в металлическом креплении

Там, где выработки проходятся без крепления (крепкие скальные по­роды), точки закрепляют в деревянных пробках, забитых в шпуры, или в бетоне, наподобие «ласточкиного гнезда» (рисунок 5.4 г, д).

Для обозначения мест нахождения постоянных и временных маркшей­дерских пунктов на стойках крепления выработок закрепляются марки (знаки) с порядковым номерами (рисунок 5.5).

Рисунок 5.5 - Марки

а - постоянный пункт; б - временный

Установка теодолита для съемки мо­жет быть сделана на штативе (рисунок 5.6 , а) и на консоли (рисунок 5.6 , б).

Рисунок 5.6 - Схема установки теодолита

Конструкция консолей показана на рисунке 5.7.

Рисунок 5.7 - Консоли

Установка теодолита на консоли требует мало места, что очень важно в стесненных условиях, а для съемки кру­топадающих выработок - это единственный возможный метод установки теодолита. Консоль представляет собой ввинчивающуюся в крепь тарелку длиной 20-30 см, заменяющую головку штатива, на которой кре­пится теодолит в обычном порядке.