Маркшейдерские работы и опорные сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

РАЗДЕЛ 1. МАРКШЕЙДЕРСКИЕ РАБОТЫ

1.1 Опорная сеть поверхности шахты

В качестве исходных пунктов для построения маркшейдерской опорной геодезической сети служат пункты государственной геодезической сети и сетей сгущения.

Маркшейдерскую опорную геодезическую сеть на территории производственно-хозяйственной деятельности горного предприятия ШУ «Терновское» шахта «Западно-Донбасская» создают методами триангуляции 1 и 2 разрядов, нивелированием III и IV классов в соответствии с требованиями действующих инструкций ГУГК: "Инструкции по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500", "Инструкции по нивелированию I, II, III и IV классов".

Плотность высотной опорной сети должна быть: при съемке в масштабе 1:5000 - не менее одного репера на 10 - 15 км², при съемке в масштабе 1:2000 незастроенных территорий - не менее одного репера на 5 - 7 км², застроенных и подлежащих застройке территорий - не менее одного репера на 5 км².

Для ориентирования и центрирования подземных маркшейдерских опорных сетей в качестве подходных пунктов используют пункты триангуляции (полигонометрии) 1 разряда или опорных сетей более высокого класса точности. Подходные пункты располагают не далее 300 м от устьев шахтных стволов. Подходной пункт и не менее двух смежных с ним пунктов опорной сети закрепляют постоянными центрами.

На промышленной площадке шахты должно быть не менее трех реперов; кроме того, в надшахтном здании, в непосредственной близости от устья ствола, должно быть два стенных репера. Высоты реперов определяют нивелированием с точностью не ниже IV класса.

Пункты маркшейдерской опорной геодезической сети, используемые в качестве исходных для определения опорных реперов профильных линий наблюдательных станций при наблюдениях за деформацией земной поверхности, за устойчивостью бортов карьеров, отвалов вскрышных пород, дамб обвалования и других сооружений гидроотвалов, шламо- и хвостохранилищ, должны располагаться в местах, обеспечивающих их устойчивость на период проведения наблюдений.

Пункты маркшейдерской опорной геодезической сети закрепляют центрами, рекомендованными для местных условий инструкциями ГУГК, а также ведомственными инструктивными и методическими указаниями.

На пунктах триангуляции 1 разряда должны быть установлены наружные геодезические знаки (как правило, простые пирамиды и сигналы). На пунктах триангуляции 2 разряда допускается устанавливать вехи.

При выполнении работ по созданию (реконструкции) маркшейдерской опорной геодезической сети сторонними организациями места закладки центров и реперов согласовывают с главным маркшейдером горного предприятия. Пункты маркшейдерской опорной геодезической сети, расположенные на территории производственно-хозяйственной деятельности горного предприятия, сдают для наблюдения за сохранностью горному предприятию в порядке, предусмотренном "Инструкцией об охране геодезических пунктов" ГУГК.

Акты о приемке геодезических пунктов подписывает руководитель маркшейдерской службы горного предприятия.

1.2 Создание планового обоснования промплощадки шахты

Опорная маркшейдерская сеть промплощадки шахты необходима для решения целого ряда маркшейдерских задач, которые обеспечивают работу шахты:

- маркшейдерские работы при строительстве сооружений;

- установка или замена подъемных машин и другого оборудования и их периодическая проверка;

- проверка и, если необходимо, замена вентиляторов главного проветривания шахты или механизмов, обеспечивающих работу вентиляторов;

- работы по ориентированию подземной маркшейдерской опорной сети шахты;

- работы по восстановлению осевых пунктов главного и вспомогательного стволов;

- съемочные работы для составления различного рода планов и решения специфических задач горного производства.

Рис. 1.1 Схема полигонометрического хода на промплощадке шахты «Зап. Донбасская» блок №3

На ШУ «Терновское» шахта «Западно-Донбасская» предварительно была выполнена рекогносцировка местности с целью выбора мест закладки пунктов опорной сети, которых должно быть 3 (рис 3.1). После изучения местности, были выбраны места их закладки. Заложенные пункты П.п. №4, П.п. №5, П.п. №6 представляют собой металлическую арматуру диаметром 24мм, длиной 1.5м забетонированную в землю. Центр арматуры насверлён и зачеканен медной вставкой, в которой сделан керн. Выполнена привязка заложенных пунктов к объектам местности.

Для определения координат забетонированных пунктов опорной сети проложен замкнутый полигонометрический ход 2-го разряда, опирающийся на исходные пункты триангуляции «Свидовок», «Терновка». Этот ход предусмотрено проложить через заложенные пункты опорной сети на промплощадке П.п №4, П.п №5, П.п №6.

Полигонометрический ход проложен по трехштативной системе с автоматической перецентрировкой прибора и отражателя. Углы и длины в

полигонометрическом ходе измерялись электронным теодолитом Theo-010 и светодальномером «Блеск». Углы измерялись двумя приёмами, горизонтальные проложения измерены прямо и обратно. Среднеквадратическая погрешность измерения углов составляет соответственно 5"

1.3 Подземная маркшейдерская опорная сеть шахты

Подземная маркшейдерская опорная сеть шахты является главной геометрической основой для выполнения съемок горных выработок и решения горно-геометрических задач, связанных с разработкой угольного месторождения.

При вскрытии угольного месторождения на ШУ «Терновская» шахты «Западно-Донбасская», двумя центрально сдвоенными вертикальными стволами, исходными для построения подземной опорной сети, служат пункты, полученные в результате центрирования сети на каждом горизонте горных работ.

На ШУ «Терновское» шахта «Западно-Донбасская» подземные маркшейдерские опорные сети прокладываются по капитальным горным выработкам. Исходными служат пункты, закреплённые в околоствольных выработках вблизи вскрывающих выработок, дирекционный угол которых определен гироскопическим ориентированием, а координаты определены в результате соединительных съёмок относительно исходных пунктов на земной поверхности.

Подземные опорные сети шахты «Западно-Донбасской» состоят из полигонометрических ходов, ходов геометрического и тригонометрического нивелирования, прокладываемых по магистральным горным выработкам.

Полигоны с длиной более 2 км разделяют на секции, в каждой секции число углов не должно превышать 20. Для контроля одна из сторон в каждой секции должна быть ориентирована в пространстве гироскопическим методом. Средняя квадратическая погрешность (СКП) наиболее удалённых пунктов опорной сети относительно исходных пунктов не должна превышать 0,8 мм в масштабе плана.

Точность измерений в полигонометрических ходах характеризуется следующими показателями:

- средняя квадратическая погрешность измерения горизонтальных углов 20";

- средняя квадратическая погрешность измерения вертикальных углов 30";

- средняя квадратическая погрешность гироскопического ориентирования не более 1';

Расхождение между двумя измерениями длины линии светодальномерами должно быть не более 10 мм, стальными рулетками - 1:3000 длины стороны.

1.4 Обработка подземных опорных сетей

На ШУ «Терновское» шахта «Западно-Донбасская» в измеренную длину линий вводят поправки за компарирование, температуру и провес.

Угловая невязка в замкнутых полигонометрических ходах не превышает величины, вычисляемой по формуле:

,

где - средняя квадратичесвая погрешность измерения углов;

- число углов полигонометрического хода.

Линейная относительная невязка в замкнутых полигонах превышает 1:3000 длины хода. Расхождение между пройденными полигонометрическими ходами не более 1:2000 суммарной длины ходов.

1.5 Ориентирование и центрирование сети

В качестве исходных для центрирования сети на шахте «Западно-Донбасская» используют пункты триангуляции и полигонометрии не ниже 1-го разряда. Удаление исходного пункта от устья ствола - не более 300 м. Определение координат отвесов, опущенных в вертикальный ствол, или пунктов в устье наклонного ствола производят проложением полигонометрического хода 2-го разряда с количеством сторон не более трех

Центрирование сети выполняется дважды. Вторичное центрирование производят при измененной схеме примыкания, другими инструментами и исполнителями.

Расхождение в плановом положении начального пункта подземной опорной сети, определенном из двух независимых центрирований через вертикальный ствол должно быть не более 50 мм при глубине ствола H? 500 м и не более 0,1 H в миллиметрах при H?500 м.

Расхождение в положении пункта в устье наклонного ствола должно быть не более 1:5000 двойной длины хода от исходного пункта.

При наличии на промплощадке шахты двух вертикальных стволов центрирование сети производят путем выполнения геометрического ориентирования через два ствола.

Геометрическое ориентирование через один вертикальный ствол разрешается применять только при глубине ствола не более 500 м.

При центрировании сети с помощью одного отвеса и гироскопическом ориентировании начальной стороны разность результатов двух независимых ориентирований должна быть не более 2?.

Расхождение результатов двух независимых геометрических ориентирований или геометрического и гироскопического одной и той же стороны должно быть не более 3?.

При наличии на шахте стволов, удаленных от центральной промплощадки, центрирование сети должно быть выполнено через каждый из них.

Для определения дирекционных углов сторон подземной опорной сети следует применять маркшейдерские гирокомпасы, обеспечивающие единичное определение гироскопического азимута со средней квадратической погрешностью 30?. Допускается использовать гирокомпасы и более низкой точности (60?) при условии применения соответсвующей методики ориентирования.

В качестве исходной для определения поправки гирокомпаса следует использовать сторону триангуляции или полигонометрии не ниже 1-го разряда длиной не менее 250 м. Допускается использовать в качестве исходной специально закрепленную сторону, если ее дирекционный угол определен от стороны триангуляции 4 класса проложением полигонометрического хода 1-го разряда, содержащего не более двух углов.

Для контроля неподвижности стороны измеряют контрольный угол теодолитом, обеспечивающим среднюю квадратическую погрешность не более 5?. Разница между контрольными значениями угла и ранее измеренным должна быть не более 15?.

1.6 Передача высотных отметок с поверхности в шахту

Для передачи координаты через вертикальный ствол с поверхности в шахту прибор устанавливается над стволом или на приемной площадке. В последнем случае проволока в ствол пропускается через закрепленный в станке копра направляющий блок. К концу проволоки подвешивают рейку-груз, а на расстоянии 1-2 м закрепляют на проволоке контрольную рейку. Разматывая проволоку с барабана лебедки, опускают рейку-груз на уровень нивелира, установленного на нулевой площадке ствола, и при неподвижном положении ее берут отсчеты:

- в нивелир по рейке-грузу;

- по счетчику и делениям мерного диска дальномера;

- по рейке, установленной на репере Rп.

Затем на уровень нивелира опускается контрольная рейка и вновь берется отсчет. Сделав два цикла отсчетов по поверхности, опускают рейку-груз на уровень нивелира, установленного в околоствольном дворе, где аналогичным образом берут отсчеты при измерениях по рейке-грузу и контрольной рейке.

Второй полуприем измерений выполняется при подъеме рейки-груза, изменяя предварительно начальное положение рейки-груза и горизонты нивелиров.

В начале и конце работы измеряют температуру воздуха в околоствольном дворе и на поверхности, а также температуру мерного диска.

1.7 Измерение горизонтальных углов

При подземной теодолитной съемке измеряются левые по ходу горизонтальные углы.

В качестве сигналов используются, как правило, шнуровые отвесы, подвешиваемые к центрам маркшейдерских знаков. При визировании зрительную трубу теодолита наводят на освещаемый отвес, добиваясь совмещения биссектора сетки нитей со шнуровым отвесом.

Горизонтальные углы измеряются способом приемов, соблюдая при этом следующий порядок действий в каждом из приемов:

1) Устанавливают нуль алидады на отсчет, близкий 0°, и, вращая лимб, визируют на задний сигнал, берут отсчет б₁;

2) вращая алидаду, визируют на передний сигнал и берут отсчет б₂;

3) переводят зрительную трубу через зенит, открепляют алидаду и визируют на задний сигнал, берут отсчет б₃;

4) открепляют алидаду, визируют на передний сигнал и берут отсчет б₄;

Значение угла, полученного из одного приема, вычисляют по формуле:

,

В опорных сетях горизонтальные углы должны измеряться не менее, чем двумя приемами.

1.8 Определение высот пунктов съемочной сети

Геометрическое нивелирование. Геометрическое нивелирование в шахте «Западно-Донбасская» ШУ «Терновское» выполняется с целью определения высотных отметок, расположенных в горных выработках, превышений между ними, уклонов и профилей рельсовых путей, а также с целью решения других

горнотехнических задач (задание направления и сбойка горных выработок в вертикальной плоскости, разбивочные работы и др.). Оно выполняется в выработках, угол наклона которых не превышает 5-8⁰, горизонтальным лучом визирования методом из середины или вперед.

При нивелировании вперед превышение между двумя точками определяется по формуле:

h=i-b,

где: i - высота инструмента;

b - отчет по рейке.

При нивелировании из середины превышение находят с помощью выражения:

,

где: а и в - отчеты по рейкам соответственно задней и передней.

В отличии от поверхности точки в шахте могут располагаться как в почве выработки, так и в кровле. Независимо от места их расположения, нивелирная рейка всегда устанавливается нулем на точку. В связи с этим отчеты по рейке, которая установлена на пунктах, заложенных в кровле выработки, считают отрицательными.

Высотные отметки точки определяются из выражений:

где: H_i-1 (Z_i-1) - высотная отметка точки i-1;

ГІ - горизонт инструмента (высотная отметка визирного луча нивелира). Определение высотной отметки через горизонт инструмента осуществляют, как правило, для промежуточных точек.

Высотные отметки реперов и пунктов опорной маркшейдерской сети определяют путем проложения замкнутых, разомкнутых или висячих нивелирных ходов, пройденных дважды (в прямом и обратном направлениях). При этом нивелирование осуществляют из середины. Неравность плечей не должна превышать 5-8 м. Расстояние от нивелира до рейки не должна превышать 100 м. Отчеты по рейкам берут с точностью до миллиметра; разность в превышениях на станции, определенных по черной и красной стороне реек или при двух горизонтах инструмента, не должна превышать ±10 мм.

При использовании двусторонних реек вычисляют их «пятки», разность которых не должна быть больше 3-4 мм.

Перед проложением нового нивелирного хода необходимо удостоверится в стойкости реперов, которые используются как исходные. Для этого определяют превышение между ними. Разность между контрольным и ранее определенным превышениями между реперами должна быть не более 30 мм. Если этот допуск не выполняется, репера не могут быть использованы для выполнения нивелирования.

Геометрическое нивелирование рельсовых путей в шахте выполняют по пикетам, разбивку которых осуществляют тесьмяной рулеткой через 10-20 м. При этом нивелирование выполняют из середины станций, длины которых не должны превышать 100-150 м.

С одной установки инструмента берут отчеты на нескольких пикетах. Причем на связующих пикетах отчеты берут по черной и красной сторонам рейки, а на промежуточных - только по черной стороне. Место установки рейки на связующих пикетах отмечают мелом. На связующих пикетах (а в случае необходимости и на промежуточных) рейку устанавливают в кровлю выработки.

Камеральная обработка нивелирных ходов в шахте выполняется аналогично, как и на поверхности. Невязка ходов геометрического нивелирования в опорных маркшейдерских сетях не должны превышать ±50 мм, где L - длина хода, км. Если невязка хода не превышает допустимой, она распределяется с противоположным знаком поровну на все станции хода.

По результатам геометрического нивелирования рельсовых путей или почвы выработки строят ее профиль в масштабах: горизонтальный - от 1:2000 до 1:500, вертикальный - от 1:200 до 1:50.

Тригонометрическое нивелирование. В выработках, угол наклона которых превышает 5-8⁰ и применение геометрического нивелирования становится нецелесообразным, используется тригонометрическое нивелирование. Оно выполняется теодолитами с точностью отсчетных устройств вертикального круга не ниже 30», как правило, одновременно с созданием плановой подземной основы (полигонометрических ходов).

Вертикальные углы измеряются одним приемом в прямом и обратном направлениях. Контролем правильности измерений является устойчивость места нуля. Измерения высоты прибора i и высоты визирования v выполняются рулеткой дважды. Отчеты по рулетке берутся с точностью до 1 мм.

При выполнении тригонометрического нивелирования по пунктам полигонометрии должны выполняться следующие требования:

- разность значений места нуля не должно превышать 1,5?;

- разница в превышениях, определенных из прямого и обратного нивелирования для одной и той же стороны, не должно быть больше 1:2000 ее длины;

- разность между двумя измерениями высоты теодолита или сигналов не должно превышать 5 мм.

Если тригонометрическое нивелирование ведется по пунктам теодолитного хода, то должны выполняться такие требования:

- разность значений места нуля не должна превышать 3?;

- разность в превышениях одной и той же стороны, определенных из двух независимых определений, не должна превышать 1:1000 ее длины;

- разность между двумя определениями высоты теодолита или сигналов не должна превышать 10 мм;

- высотная невязка хода не должна превышать 120 мм, где: L - длина хода, км.

Измерение длин линий тригонометрического хода выполняется соответственно требованиям для линейных измерений в подземных полигонометрических ходах. Каждое превышение определяется дважды - из прямого и обратного ходов.

Исправление в вычислении средних превышений получают путем распределения невязки хода на каждое превышение пропорционально длинам сторон или с учетом весов превышений.

1.9 Гироскопическое ориентирование

Определение дирекционных углов гиросторон подземной опорной маркшейдерской сети ШУ «Терновское» шахты «Западно-Донбасская» выполнено маркшейдерским взрывобезопасным гирокомпосом МВТ-2, паспортная среднеквадратическая погрешность которого равна 30".

За исходную сторону на земной поверхности для определения поправки гирокомпаса принята сторона - «Лисья нора» - «Акация», находящаяся вблизи шахты ''Западно-Донбасская'' на блоке№1. Дирекционный угол этой стороны равен . Гирокомпас центрировался отцентрированный над пунктом «Акация».

Длины ориентируемых сторон в шахте превышают 50 м. Гироскопический азимут каждой ориентируемой стороны определен независимо дважды, по результатам двух независимых пусков гирокомпаса.

Перед началом второго пуска выполнялось повторное центрирование и ориентирование прибора. Для уменьшения влияния эксцентриситета алидады начальный отсчет угломерной части прибора изменялся приблизительно на 180°. Разность между двумя определениями гироскопического азимута не превышала 1,5?.

1.10 Закрепление маркшейдерских пунктов

Вершины углов теодолитных ходов в горных выработках закрепляются постоянными и временными знаками. При выборе мест закрепления пунктов ПМОС нужно обеспечить взаимную видимость смежных пунктов, наибольшее расстояние между ними, длительную сохранность пунктов, удобные и безопасные условия измерений.

Постоянные пункты закрепляются в кровле горной выработки группами по три пункта в смежных вершинах полигонометрического хода. Постоянные пункты закладываются в околоствольном дворе, в главных и участковых квершлагах, в полевых и основных откаточных штреках и в других горных выработках.

Группы постоянных пунктов закладываются через 300-500 м друг от друга, расстояние между смежными пунктами должно быть не менее 50 м.

При закладке постоянного пункта составляется эскиз его местонахождения и способа закрепления, который воспроизводится в журнале вычислений координат теодолитных ходов.

Рис. 1.2 Конструкция центров постоянных пунктов: а- бетонируемого в почве выработки; б- бетонируемого в кровле выработки; в- забиваемого в деревянной пробке.

Временным знаком закрепляются все пункты подземных теодолитных ходов кроме тех, которые избраны для закрепления постоянными знаками. Отверстие во временном знаке, предназначенное для шнура отвеса, должно быть не более 2 мм. Временный знак закрепляется на элементах металлической крепи.

Рис. 1.3 Конструкция центров временных пунктов.

Возле каждой вершины полигонометрического хода на боковой стенке выработки должен быть четко обозначен порядковый номер знака. Повторение номеров на одной и той же выработке не допускается.

1.11 Программа для автоматизированного вычисления подземных теодолитных ходов на ЭВМ

В 1996 г. в ГХК «Павлоградуголь» были начаты работы по созданию и внедрению на предприятиях компании системы автоматизации геолого-маркшейдерских работ. Основным исполнителем работ выступило предприятие АОЗТ «Лаборатория комплексных технологий». Вырабатывая концепцию будущей системы и определяя круг и приоритетность решаемых задач, разработчики поставили главной целью автоматизацию основной части расчетных и графических камеральных работ, а также создание механизма сбора, накопления и обработки геологической информации.

Последовательная разработка и проверка в условиях реальной работы различных расчетных и графических модулей, взаимная увязка информационных цепочек, выработка методик решения различных задач в конечном итоге позволила сформировать программный комплекс, получивший название САМАРА.

Основные характеристики системы:

Платформа - AutoCAD 2004, AutoCAD Map, Autodesk LDD.

Инструментальные средства разработки - С++ (ObjectARX, Microsoft Visual C++) и Delphi.

Классификация - тактическая CAD/GIS - система легкого класса.

Основное назначение - автоматизация основных повседневных операций камеральной обработки информации маркшейдерским отделом горнодобывающего предприятия.

Суть применения системы САМАРА заключается в разработке информационно-геометрической модели горного отвода предприятия, текущем ее пополнении и использовании для решения задач камеральной обработки данных: проектных, расчетных, графических. Встроенный инструментарий системы содержит модули, позволяющие производить обработку данных полевых измерений, документировать ее, на основе полученных результатов пополнять графическую часть модели, подготавливать графическую документацию различного назначения и масштабов, выполнять проектные расчеты и прорисовки. Геологическая подсистема Fata Morgana позволяет на основе разнородных данных разрабатывать, редактировать и анализировать модели геологических пластов и дневной поверхности. САМАРА как рабочий инструмент способна полностью заменить рабочие планшеты и другие виды графической документации. То, что САМАРА является приложением к AutoCAD, обеспечивает широчайшую интеграцию реализуемой ею технологии со смежными.

Среди более чем 4000 только официально зарегистрированных приложений к AutoCAD можно при желании отыскать систему, расширяющие технологию САМАРЫ в любую необходимую сторону. Это же обстоятельство обеспечивает и широкие возможности обмена графическими данными с другими графическими системами через все стандартные каналы

1.12 Методика наблюдений за сдвижением земной поверхности

Выемка угля из-под сооружений и природных объектов, рациональное размещение новых населенных пунктов и промышленных сооружений на угленосных площадях имеют большое народнохозяйственное значение. Правильное и технически обосновано решить эти вопросы нельзя без детального и всестороннего изучения процесса сдвижения горных пород и земной поверхности, возникающего под влиянием горных разработок. В последнее время значительная часть запасов угля оказалась под застроенными территориями, а условия выемки пластов весьма усложнились (увеличилась глубина разработки, участились случаи появления в пластах разрывных тектонических нарушений и т.п.). Кроме того, при охране зданий и сооружений наряду с традиционным методом - оставлением предохранительных целиков - значительное место занимает применение горных и конструктивных мер охраны. Все это требует более детального изучения характера распределения деформаций в мульде сдвижения, взаимосвязи деформаций основания и сооружений, деформаций околоствольного массива.

Методика наблюдения за сдвижением земной поверхности на ШУ «Терновское» шахта «Западно-Донбасская»:

1. Методика выполнения инструментальных наблюдений за сдвижением земной поверхности от влияния горных разработок

Инструментальные наблюдения производят с целью определения или уточнения параметров процесса сдвижения при освоении новых участков месторождений, выемке угля на больших глубинах, применении закладки выработанного пространства, наличии тектонических нарушений или складчатого залегания пластов, внедрении новых систем разработки.

Наблюдения за сдвижением земной поверхности обязательны:

1) при выемке угля под охраняемыми объектами с применением горных мер охраны;

2) когда подрабатываемые объекты расположены над выходами сместителей дизъюнктивных нарушений или над осевыми поверхностями синклинальных складок, а при допустимых деформациях для охраняемого объекта [е_д] ? 2•10-3 и над выходом под наносы разрабатываемых вышележащих пластов и пропластков угля;

3) по требованию организации (ведомства), эксплуатирующей подрабатываемый ответственный или уникальный объект;

4) когда подрабатываемые объекты - железная дорога, водные объекты, дамбы, плотины, леса, подкрановые пути, сварные трубопроводы.

Инструментальные наблюдения проводят на наблюдательных станциях, состоящих из системы реперов, закладываемых по профильным линиям.

Различают типовые и специальные наблюдательные станции.

Типовые наблюдательные станции закладывают для определения параметров процесса сдвижения, установления характера распределения сдвижений и деформаций земной поверхности в мульде сдвижения, а также характера их накопления при выемке свиты пластов или одного пласта на нескольких горизонтах. Срок существования станции - от одного до нескольких десятилетий. При выборе места закладки станции следует предусматривать возможность реконструкции ее и дозакладки или продления профильных линий по мере развития горных работ.

Специальные наблюдательные станции закладывают для изучения сдвижения земной поверхности, в частности, определения условий и мест образования сосредоточенных деформаций (трещин, уступов) над выходами пластов и нарушений под наносы, установления взаимосвязи грунта (основания) и сооружений при подработке, контроля соответствия фактических деформаций расчетным.

Закладку наблюдательной станции и наблюдения на ней производят по специальному проекту, который должен включать графическую часть и пояснительную записку. Графическая часть должна состоять из плана наблюдательной станции в масштабах 1:500, 1:1000, 1:2000 или 1:5000, геологических разрезов по профильным линиям (в том же масштабе, что и план станции) и чертежей конструкции реперов.

Расстояния между реперами l (в м) на отрезках рабочей части профильных линий типовой наблюдательной станции определяют в зависимости от глубины разработки Н/до 100м - 5; 101 - 300м. - 10; 301м. и более - 20.

Одновременно с разбивкой наблюдательной станции намечают места для закладки исходных реперов (не менее 3), от которых в дальнейшем будут определяться положения опорных реперов профильных линий по высоте и контролироваться их неподвижность.

Исходные реперы должны быть расположены в таких местах, в которых обеспечивается их неподвижность на время существования наблюдательной станции. Исходными реперами могут служить также пункты маркшейдерской опорной геодезической сети, если обеспечивается их неподвижность и они расположены на небольшом удалении от станции.

Разбивка наблюдательной станции (перенесение проекта в натуру) производится инструментально с помощью теодолита и рулетки. Места закладки реперов обозначают колышками или другими способами. Отклонение реперов от створа не должны превышать 5см.

После разбивки наблюдательной станции закладывают реперы. Конструкция реперов и способ закладки их в грунт должны обеспечивать:

а) их надежную сохранность на весь срок службы наблюдательной станции, защиту от влияния промерзания и от внешних повреждений;

б) прочную связь с грунтом при которой сдвижение грунта вызвало бы такое же сдвижение реперов;

в) удобство наблюдений за их сдвижением в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Наблюдения за сдвижением земной поверхности, а также за деформациями различных сооружений, вызванными подработкой, заключаются в инструментальном определении на разные даты положения реперов наблюдательных станций с одновременным фиксированием видимых нарушений, а также всех факторов, влияющих на величины и характер сдвижений и деформаций.

Сдвижение реперов в вертикальной плоскости (оседания) определяют из периодически проводимых нивелировок, а в горизонтальной - измерением расстояний между реперами.

Перед началом наблюдений производят привязку (определение координат X, Y, Z) опорных реперов наблюдательной станции к ближайшим пунктам маркшейдерской опорной геодезической сети.

Система координат пунктов, от которых производят привязку станции, должна соответствовать принятой на шахте для подземной съемки.

Относительная линейна невязка теодолитного хода при привязке не должна превышать 1:2000, угловая невязка не более определяемой по формуле

шахта маркшейдерский опорный сеть

где n - число углов хода.

Длины необходимо измерять стальными компарированными рулетками с натяжением 98 Н с помощью динамометра. Одновременно необходимо измерять температуру воздуха с точностью до 1°.

Высотную привязку исходных и опорных реперов наблюдательных станций производят от реперов или пунктов нивелирной сети. Высотные отметки передают сначала на исходные реперы, а от них - на опорные реперы профильных линий.

Для нивелирования можно применять нивелиры любого типа с трубой, имеющей увеличение не менее 30х, цена деления цилиндрического уровня должна быть не более 15" на 2мм, контактного - не более 30" на 2мм, применимы также нивелиры с самоустанавливающейся линией визирования.

Рейки следует применять со сферическими уровнями трехметровые двухсторонние шашечные с минимальным делением по черной стороне 1см или штриховые трехметровые односторонние с двумя шкалами, или двухсторонние с минимальными делениями шкал 0.5см. Не разрешается применять раздвижные или складные рейки.

При передаче высотных отметок на исходные и опорные репера, нивелирование производят из середины с отклонением не более 2м. Расстояние от инструмента до реек - не более 75м. Отсчеты берут по черным (основных шкал) и красным (дополнительным) сторонам реек.

В случае привязки опорных реперов профильных линий типовой станции допускается ограничиваться взятием отсчетов по средней нити. Нивелирование ведут в прямом и обратном направлениях.

Полная серия инструментальных наблюдений на станции должна состоять из следующих работ:

- нивелирования всех реперов наблюдательной станции;

- измерение расстояний между реперами по профильным линиям;

- съемки трещин, образовавшихся наземной поверхности под влиянием подземных разработок, с указанием времени их появления и величины раскрытия.

Съемка трещин производится их привязкой к реперам профильных линий. Ширина раскрытия трещин измеряется рулеткой или линейкой с точностью 2мм.

Для нивелирования реперов по профильным линиям применяют те же типы нивелиров и реек, что и привязки станции. Нивелировать можно в одном направлении замкнутыми полигонами или замкнутыми ходами (когда с обеих сторон профильных линий имеются опорные реперы), либо висячими ходами в прямом и обратном направлениях.

Нивелирование реперов типовой наблюдательной станции производится из середины между связующими реперами, по возможности в часы спокойных изображений; расстояние от инструмента до связующих реперов не должно превышать 75 м. Неравенство расстояний от нивелира до обеих реек, установленных на связующих реперах, не должно превышать 2 м. Рейки устанавливают непосредственно на реперы.

Отсчеты на промежуточные реперы берут так же, как на связующие - по двум сторонам рейки или двум шкалам, средней нити. Нивелирование ведут в следующем порядке: отсчеты по черным сторонам (основным шкалам) задней и передней реек, красным (дополнительным) передней и задней реек, черным и красным (основным и дополнительным) реек, устанавливаемых последовательно на всех промежуточных реперах, контрольный отсчет по черной стороне (основной шкале) передней рейки (он не должен отличаться от первоначального отсчета более чем на 3мм).

Расхождение в превышениях реперов, полученных по черным и красным сторонам реек (по основным и дополнительным шкалам), не должно превышать 3мм.

Перед началом работы должны быть выполнены все поверки нивелира. Особое внимание следует обращать на сведение к минимуму непараллельности визирной оси трубы и оси цилиндрического уровня (во избежание ошибок при нивелировании промежуточных реперов, расстояние до которых отличается от расстояния до связующих). Ежедневно перед началом работы проверяют параллельность указанных осей, а также уровни на рейках. Нивелировку всех реперов станции, попадающих в зону влияния горным выработок на момент повторного наблюдения, необходимо выполнять в течение 1 - 2 дней.

Расстояния между реперами профильных линий измеряют стальными компарированными рулетками. Вынос центров реперов осуществляют с помощью жестких отвесов или другими способами, позволяющих обеспечить проектирование центра с точностью 1мм. Длины измеряют с постоянным натяжением 98Н с помощью динамометра. На каждом интервале по обеим сторонам рулетки берут по три отсчета с точностью до 1мм, а также измеряют температуру воздуха с точностью до 1°. Расхождение в длине интервала не должны превышать 2мм. За измеренную длину интервала принимают среднее из трех измерений.

Расстояние между реперами измеряют в прямом и обратном направлениях. Расхождение горизонтальных расстояний между крайними реперами прямого и обратного ходов не должно превышать 1/10000 длины профильной линии.

Для контроля измерения длин профильных линий с целью исключения накопления погрешностей рекомендуется применять светодальномеры со средней квадратической погрешностью измерения, не превышающей 5мм (например МСД - 1М.)

Измерения на наблюдательной станции можно начинать не ранее чем через 7 дней после закладки бетонных и 3 дня забивных реперов.

Начальное положение реперов определяют, как среднее арифметическое из двух серий наблюдений, проводимых до подработки наблюдательной станции. Разница во времени между сериями не должна превышать 5 дней. 2.9.21 Сроки последующих наблюдений на типовых станциях устанавливают в зависимости от решаемых задач.

Однако в период опасных деформаций при отработке пологих и наклонных пластов наблюдения должны проводиться не реже двух раз в месяц, а затем - не реже одного раза в два месяца до окончания процесса сдвижения. После прекращения деформаций подрабатываемого объекта (по результатам наблюдений) проводят не менее двух контрольных нивелировок с интервалом 2 -3 месяца.

Результаты полевых наблюдений отчетливо записывают в специальных полевых журналах простым карандашом или шариковой ручкой. Журналы должны быть пронумерованы, иметь оглавление, подписи лиц. Проводивших наблюдения, даты наблюдений.

Материалы полевых наблюдений после окончания каждой серии должны быть аналитически и графически обработаны.

По материалам вычислений и геолого-маркшейдерской документации составляют и пополняют совмещенный план поверхности, наблюдательной станции и горных выработок; вертикальные геологические разрезы по каждой профильной линии; графики сдвижений и деформаций по каждой профильной линии: оседания реперов, горизонтальных сдвижений реперов, горизонтальных деформаций интервалов (растяжений и сжатий), вертикальных деформаций интервалов (наклонов и кривизны).

Размещено на Allbest.ru