Общие сведения о процессе сдвижения горных пород

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Общие сведения о процессе сдвижения горных пород

1.1 Факторы, влияющие на процессы сдвижения горных пород

2. Наблюдения за сдвижениями горных пород и земной поверхности

2.1 Наблюдения за подрабатываемыми сооружениями, горными выработками и другими объектами

3. Краткая горно-геологическая характеристика

4. Конструкция реперов наблюдательной станции

5. Методика маркшейдерских наблюдений

5.1 Наблюдения с помощью электронных тахеометров

5.2 Наблюдения с помощью GPS-аппаратуры

6. Обработка результатов измерений

Заключение

Список использованной литературы

тахеометр горный сдвижение



Введение

Ведение горных работ вызывает образование в недрах земли пустот. Породы, окружающие эти пустоты, под действием силы тяжести приходят в движения, обусловливая процессы сдвижения.

Очень опасно может оказаться влияние горных разработок на горные выработки, оказавшиеся в зоне сдвижения. Так, например, в вертикальных шахтных стволах, попавших в зону сдвижения горных пород, сильно, деформируется крепь. Искривление стволов шахт создают серьезные помехи в нормальной работе подъема.

Капитальные горные выработки (наклонные стволы, квершлаги, околоствольные дворы, бремсберги, штреки, камеры и т.д.) в зоне влияния горных выработок испытывают повышенное давления, которое приводит к уменьшению сечения выработки и разрушения крепи.



1. Общие сведения о процессе сдвижения горных пород

Проведение горных работ нарушает естественное состояние массивов пород, горных пород, в результате чего последние выходят из равновесия, деформируются и перемещаются. Обычно эти процессы захватывают всю толщу массива, включая поверхность. Породы на земной поверхности также претерпевают деформации и перемещения.

Традиционно перемещение и деформирование пород в результате нарушения равновесия под влиянием горных разработок или других естественных (природных) процессов называют сдвижением горных пород и земной поверхности.

Сдвижение пород начинается обычно с прогиба кровли выработок, пройденных по пласту или залежи полезного ископаемого. По мере увеличения площади выработанного пространства прогиб пород растет, в сдвижение вовлекается всё большее число слоев, происходит сдвиг пород по плоскостям напластования, в толще появляются секущие трещины и трещины расслоения, при этом слои непосредственной кровли разбиваются обычно на отдельные блоки и обрушаются.

Под влиянием горных работ в движение приходят и породы почвы, испытывающие поднятие. Поднятие почвы и выдавливание ее в сторону выработанного пространства объясняется снятием с нее нагрузки от вышележащих пород и перераспределением напряжений в массиве пород.

В процессе сдвижения происходит изменение объема пород: в зоне повышенного (опорного) давления породы уплотняются, а в зоне обрушения разрыхляются. Разрыхленная порода, увеличиваясь в объеме, заполняет выработанное пространство и создает подпор вышележащим слоям.

Инструментальные наблюдения за сдвижением толщи горных пород и земной поверхности показывают, что изменение напряженного состояния и сдвижение породного массива, вызываемые подземными горными работами, распространяются на значительные расстояния, в несколько раз превышающие размеры выработанных пространств.

Часть породного массива, подвергшуюся сдвижению под влиянием горных разработок, принято называть областью сдвижения горных пород, а соответствующую часть земной поверхности--мульдой сдвижения. В мульде сдвижения различают полумульду сдвижения по падению пласта L1 и полумульду сдвижения по восстанию пласта L2.

Вертикальные сечения мульды по простиранию и вкрест простирания пласта, проходящие через точки с максимальным оседанием земной поверхности, называют главными сечениями мульды сдвижения (рис. 1).

Рисунок 1 Главные сечения мульды сдвижения вкрест простирания (а, в) и по простиранию (б, г) при неполной (а, б) и полной подработке (в, г).1-полезное ископаемое; 2- выработанное пространство; 3- земная поверхность до подработки; 4-мульда сдвижения; 5 участок с плоским дном

В зависимости от условий разработки деформации горных пород и земной поверхности носят плавный или же сосредоточенный характер. Концентрация деформаций на отдельных участках вызывает образование в толще пород и на земной поверхности трещин и уступов, оказывающих крайне неблагоприятное влияние на подрабатываемые объекты. Иногда на земной поверхности образуются провалы. В условиях горизонтального и пологого залегания пластов трещины, уступы и провалы возникают при отработке мощных залежей полезного ископаемого на небольших глубинах. Провалы появляются и на выходах под наносы крутопадающих пластов средней мощности.

Период, в течение которого земная поверхность над выработанным пространством находится в состоянии сдвижения, принято называть общей продолжительностью процесса сдвижения.

Из общей продолжительности процесса сдвижения обычно выделяют период опасных деформаций, т. е. период, в течение которого наиболее вероятно появление повреждений в подрабатываемых объектах. Нередко его связывают со скоростью оседании земной поверхности. Так, в ряде нормативных документов под периодом опасных деформаций понимают промежуток времени, в течение которого земная поверхность оседает со скоростью не менее 50 мм в месяц при пологом и наклонном залегании пластов или рудных тел и не менее 30 мм в месяц в условиях крутого залегания.

1.1 Факторы, влияющие на процесс сдвижения горных пород

Сдвижение толщи горных пород и земной, поверхности, вызванное подземными горными разработками, зависит от многих факторов, основными из них являются: физико-механические свойства горных пород, геологическое строение толщи, гидрогеологические условия, тектонические нарушения (сбросы, трещины, складчатость), мощность залежи, глубина разработки, система разработки (размеры очистных выработок, полнота выемки, управление кровлей), скорость подвигания очистных работ, нарушенность толщи ранее проведенными горными выработками, мощность наносов, рельеф земной поверхности. Учитывая тесную связь между отдельными факторами в характере влияния на процесс сдвижения, будем рассматривать некоторые из них совместно.

Основными физико-механическими свойствами горных пород являются: прочность, сопротив­ление деформациям растяжения, сжатия, изгиба. Песчаники, известняки, и другие горные породы, обладая этими свойствами и слагая толщу вмещающих угольные пласты пород, способствуют развитию процесса обрушения, особенно когда составляют непосредственную кровлю пласта.

Чем больше глубина разработки, тем меньше величины сдвижений и деформаций, но тем больше размеры мульды сдвижения и продолжительность процесса сдвижеиия.

Система разработки влияет на процесс сдвижения размерами очистных выработок, величиной оставляемых целиков, способов управления кровлей.



2. Наблюдения за сдвижениями горных пород и земной поверхности

Инструментальные (маркшейдерско-геодезические, фотограмметрические, аэрофотосъемка, геофизические и др.) и визуальные наблюдения за сдвижением горных пород и земной поверхности проводят на наблюдательных станциях, состоящих из систем реперов, расположенных на земной поверхности, в очистных, капитальных и подготовительных горных выработках, скважинах, охраняемых целиках и подрабатываемых объектах. В зависимости от местоположения и назначения различают следующие типы наблюдательных станций:

· наземные наблюдательные станции для определения параметров процесса сдвижения земной поверхности;

· подземные наблюдательные станции для определения характера и величин сдвижений и деформаций толщи пород;

Подземные наблюдательные станции закладывают для наблюдений за устойчивостью подработанных пород, развитием и формированием различных зон сдвижения и деформирования в подработанной толще пород. Станции закладывают при подработке охраняемых объектов, расположенных как в толще пород, так и на земной поверхности. Результаты наблюдений на станциях используют для определения характера сдвижения пород на месторождении, прогноза величин сдвижений и деформаций толщи пород и земной поверхности в районе подрабатываемых объектов и принятия в необходимых случаях своевременных мер по предупреждению опасных последствий их подработки.

В состав подземной наблюдательной станции включают рабочие и опорные реперы, заложенные в горных выработках, и глубинные реперы, заложенные в скважинах.

Рабочие реперы закладывают с интервалом 10-15 м; они должны по возможности образовывать прямые профильные линии. При необходимости сгущения реперов интервал между ними уменьшают до 3-5 м.

Конструкция реперов и способы их закладки на подземных наблюдательных станциях должны обеспечить: простоту изготовления и установки (закладки) их в горной выработке; прочную связь с массивом пород, исключающую влияние взрывных работ и локальных отслоений пород на контуре выработки; длительную сохранность; удобство проведения наблюдений.

Каждое повторное наблюдение должно состоять из одной полной или неполной серии наблюдений, выполняемых в прямом и обратном направлениях.

Периодичность повторных наблюдений устанавливают в зависимости от поставленных задач, подлежащих решению на основе результатов наблюдений, и горнотехнических условий разработки рудных тел на данном участке.

Одновременно с инструментальными наблюдениями выполняют визуальные наблюдения в очистных и подготовительных выработках, описывают в специальном журнале все видимые деформации пород, крепи и завалы выработок с указанием размеров участков деформирования, параметров видимых деформаций, времени их появления и развития видимых признаков деформирования . Для замера параметров деформаций в выработках устанавливают маяки различного типа .

2.1 Наблюдения за подрабатываемыми сооружениями, горными выработками и другими объектами

Согласно работе при подработке объектов, подлежащих охране, для определения эффективности принятых мер охраны и предупреждения ответственных лиц и организаций о появлении деформаций в этих объектах за ними устанавливают систематические наблюдения на специальных наблюдательных станциях.

Обработка и использование результатов наблюдений за сдвижением земной поверхности, толщи пород и деформированием подрабатываемых объектов

Камеральную обработку результатов наблюдений выполняют по окончании каждой серии измерений. Она включает следующие операции:

1. Проверку полевых журналов, уточнение и приведение в порядок записей визуальных наблюдений и других заметок.

2. Вычисление высотных отметок всех реперов наблюдательной станции.

3. Вычисление горизонтальных расстояний между реперами профильных линий (с введением всех поправок).

4. Вычисление ординат (если они измерялись).

5. В специальных ведомостях по каждой профильной линии проводят вычисления:

вертикальных сдвижений (оседаний) реперов;

горизонтальных сдвижений реперов вдоль профильных линий и перпендикулярно к ним (если измерялись ординаты),

вертикальных деформаций (наклонов и кривизны) мульды сдвижения;

горизонтальных деформаций (растяжений, сжатий) интервалов между реперами.

6. Составление и пополнение графических материалов (по данным камеральной обработки наблюдений и геолого-маркшейдерской документации):

совмещенных планов наблюдательных станций и горных выработок;

вертикальных геологических разрезов по каждой профильной линии с нанесением литологии пород, очистных и других горных выработок, скважин и структурных особенностей массива (тектонических нарушений, контактов слоев, диаграмм трещиноватости);

графиков вертикальных и горизонтальных сдвижений и деформаций по каждой профильной линии.

7. Составление (в случае необходимости) ведомостей и графиков скоростей вертикальных и горизонтальных сдвижений, планов земной поверхности (горизонтов) с изолиниями сдвижений и деформаций, векторов сдвижений земной поверхности и др.

Вычисление превышений и отметок реперов при геометрическом нивелировании проводят в журнале нивелирования, а уравнивание нивелирных ходов - в специальном журнале методом приближений или полигонов. Вычисление превышений и отметок реперов при тригонометрическом нивелировании выполняют в специальном журнале.

Угол сдвижения в наносах определяют по данным наблюдений при выемке рудных тел непосредственно под наносами. При отсутствии таких данных на месторождении угол . Граничные углы, углы разрывов и углы обрушения определяют без разделения толщи на наносы и коренные породы по точкам земной поверхности с деформациями. Углы, определяющие границы зон влияния очистных работ на вертикальных разрезах, показаны на рис. 1.

Рисунок 2 Углы, определяющие границы зон влияния очистных работ на вертикальных разрезах (вкрест простирания): а - при пологом и наклонном падении залежи; б - при крутом падении залежи; в - по простиранию залежи

Окончание процесса сдвижения земной поверхности устанавливают по данным нивелировки реперов последних серий.

Для прогноза развития процесса сдвижения и определения величин сдвижений и деформаций земной поверхности и подрабатываемых объектов используют скорости сдвижения грунтовых и стенных реперов, а также скорости деформаций интервалов между ними.



3. Краткая горно-геологическая характеристика

Таштагольское рудоуправление -- предприятие Министерства металлургии СССР по добыче железных руд в Кемеровской области, в 200 км к югу от г. Новокузнецк. Разрабатывает с 1941 одноимённое месторождение, открытое в 1931. В состав Таштагольского рудоуправления входят: шахта, дробильно-обогатительная фабрика и другие цехи. Административный центр -- г. Таштагол.

Рис. 3 Географическое положение

Качественный состав таштагольской руды уникален тем, что затраты на подготовку руды к металлургическому переделу минимальны. Легкообогатимые и легкоплавкие руды, не содержащие вредных для металлургического процесса примесей, снискали у металлургов добрую славу, а сравнительно невысокая цена и близость позволяют металлургам получать конкурентоспособный металл. Благодаря высокому содержанию железа (до 60 %) таштагольская руда сразу, без обогащения, шла в доменные печи КМК на изготовление броневой стали, так необходимой стране для выпуска танков в годы Великой Отечественной войны.

Минералогические находки: гейкилит; гематит; ибонит; кальцит; скарны; флюорит.

Геологическая характеристика

Таштагольское месторождение приурочено к одноимённой вулканокупольной структуре площадью 6 км. Месторождение залегает в складчатой метаморфизованной эффузивно-осадочной толще среднего кембрия, в зоне контакта с интрузивом сиенитов. Эффузивно-осадочная толща под углом 80° падает на восток.

Сиенитовый интрузив сложен крупнозернистыми кварцевыми сиенитами в центре и мелкозернистыми разностями сиенитов и сиенит-порфиров на периферии.

Рудная залежь прослежена по простиранию на поверхности на 3 км. По падению она разведана на глубину до 1,7 км. без признаков выклинивания. Главные рудные тела имеют пласто- и линзообразную форму и местами расчленяются на сближенные и соединяющиеся перемычками линзы. Размеры рудных тел по простиранию 275 м., по падению 100 м. и более при средних мощностях 18 м. Рудное поле разбито системой трещинных зон субмеридионального, северо-западного и северо-восточного простирания.

На месторождении выделяют богатые магнетитовые руды с содержанием железа более 45 %, богатые вкрапленностью скарновые руды с содержанием железа 30-45% и бедные вкрапленные скарновые руды с содержанием железа 20-30%.

Горно-техническая характеристика

Месторождение разрабатывается подземным способом. С глубины 520 м отнесено к удароопасным. Система разработки -- этажно-принудительного обрушения с отбойкой руды комплектами параллельно сближенных скважин на зажатую среду или на компенсационные камеры и зажатую среду с вибровыпуском её из блоков. Потери и разубоживание при очистной выемке 11 и 30,6% соответственно. На очистных работах применяются виброустановки, блоковые конвейеры на скользящей ленте, на проходке горных выработок -- буровые каретки и агрегаты, погрузочно-ковшовые машины.

В 1988 добыто около 2,8 млн. т сырой руды с содержанием Fe 36,2%. Обогащение руды ведётся сухой магнитной сепарацией с переочисткой хвостов обогащения. При этом из сырой руды выделяются доменный (959 тысяч т с содержанием Fe 49,6%, 1988) и первичный (1,1 млн. т с содержанием Fe 41,1%, 1988) концентраты. Извлечение железа в доменный концентрат около 92,4%, в промпродукт около 93,2%. Первый поступает на передел на Кузнецкий и Западно-Сибирский металлургические комбинаты, а промпродукт -- на Мундыбашскую обогатительно-агломерационную фабрику.



4. Прогноз сдвижения горных пород и состояние устойчивости земной поверхности при отработке рудного тела

При прогнозировании углов сдвижения на месторождениях с неизученным процессом сдвижения горных пород в соответствии с классификацией месторождений по характеру сдвижения горных пород следует различать углы.

Углы сдвижения и рассчитывают по формулам: ; принимается в расчетах при не более 60⁰, а при не более 65⁰

Таблица 3.

Значения углов сдвижения для различных условий

Тип	Группа	Под-группа	Угол падения рудного тела б, град	Углы сдвижения, град
				д	В	г	в1
		1 2 3 4	0-45 46-60 61-75 76-90			- -	- 60

На каждом горном предприятии должна быть определена зона опасного влияния горных разработок, которая наносится на план горного отвода и другие планы поверхности рудника. Зона строится от нижней проектной границы горных работ по углам сдвижения. Если нижняя граница горных работ рудника не установлена, то зона опасного влияния горных разработок строится с учетом разведанных запасов категории С₂.

Все наземные и подземные сооружения и природные объекты, попадающие в область опасного влияния горных разработок, подлежат обязательной охране. Суть этих требований заключается в том, что заранее, до подработки любого объекта, должен быть решен вопрос о его дальнейшем существовании: будет ли он охраняться предохранительным целиком или применением горных и конструктивных мер охраны, будет ли изменен характер эксплуатации объекта или же он подлежит сносу или переносу на другое место.

Рисунок 4. Построение границ зоны опасных сдвижений в толще пород над выработанным пространством слепых залежей ():а -разрез вкрест простирания и б - вертикальная проекция при угле падения ; в и г - соответственно то же для .



4.ЗАЛОЖЕНИЕ НАБЛЮДАТЕЛЬНОЙ СТАНЦИИ

Наблюдения за сдвижением земной поверхности проводят для определения параметров процесса сдвижения на месторождении и получения фактических данных для обоснованного решения вопросов охраны сооружений и выемки руды из предохранительных целиков .

Наблюдательная станция представлена профильными линиями, ориентированными по простиранию и вкрест простирания рудного тела. Для определения параметров процесса сдвижения, в условиях отработки рудного тела достаточно заложить две профильных линии: одну - по простиранию залежи через центр мульды сдвижения, другую - вкрест простирания по разрезу.

Рисунок 5 профильная линия по простиранию и по падению

Рабочие реперы закладываются по профильной линии внутри мульды, с интервалом 15-20 м. Опорные реперы располагаются за пределами мульды сдвижения по три штуки с интервалом 50 м (рис.5).

Число рабочих реперов по профильным линиям определяем длиной линии и выбранной величиной интервала между реперами, по профильной линии, располагаемой по простиранию рудного тела - 19 штук, вкрест простирания - 13 штук.

Рисунок 6 разрез рудного тела по простиранию

Рисунок 7 разрез рудного тела в крест простирания



4. Конструкция реперов наблюдательной станции

Под наблюдательной станций понимается система наблюдательных пунктов (опорных и рабочих реперов), которые закладываются на земной поверхности, в толще горных пород и в конструктивных элементах зданий и сооружений. Конструкция наблюдательной станции выбирается в зависимости от поставленных задач и горно-геологических условий.

Опорные репера располагаются вне зоны влияния горных работ и, как правило, представляют собой металлическую трубу с верхним центром, которая бетонируется в скважине диаметром 300-500 мм на глубину ниже 500 мм максимальной глубины промерзания грунта.

Рабочие репера наблюдательной станции служат основой для проведения периодических наблюдений за процессом сдвижения и деформациями массива горных пород на месторождении. Сетью рабочих реперов достаточно равномерно покрывается вся мульда сдвижения.

Рабочие репера выполняются в виде забивных металлических стержней диаметром 30-50 мм, заглубляемых в массив на глубину 2-2.5 метра. Как показывает практика, такая конструкция рабочих реперов является достаточно надежной и соответствует всем предъявляемым требованиям. В последние годы в качестве рабочих реперов наблюдательных станций используется металлическая обсадка геологоразведочных скважин. Конструкции грунтовых реперов наблюдательной станций приведены на рис. 1.

Рисунок 8 Опорные и рабочие репера

Реперы наблюдательных станций закладывают по прямым профильным линиям, ориентированным, как правило, по простиранию и вкрест простирания рудных тел. При сложном строении рудных зон с рудными телами неправильной или изометрической формы и неясно выраженных элементах залегания рудных тел профильные линии должны быть ориентированы параллельно и перпендикулярно проектным границам очистных работ



5. Методика маркшейдерских наблюдений

Инструментальные наблюдения на станции подразумевают:

- плановую и высотную привязку опорных реперов к исходным пунктам (при выносе проекта в натуру) и периодический контроль за их неподвижностью в период проведения наблюдений;

- начальные наблюдения для определения исходного положения реперов наблюдательной станции в горизонтальной и вертикальной плоскостях;

- повторные наблюдения за положением реперов наблюдательной станции для определения величин их сдвижения;

- проведение периодических съемок трещин, по мере их образования.

Привязку опорных реперов наблюдательной станции в горизонтальной плоскости осуществляют проложением замкнутых теодолитных и полигонометрических ходов от пунктов опорного обоснования, а также с помощью угловых засечек.

Наблюдения для определения исходного положения реперов наблюдательной станции проводят через семь дней при бетонированных реперах, три дня - при забивных реперах. Они состоят из двух независимых серий наблюдений, включающих: определение высотной отметки всех реперов наблюдательной станции (геометрическое или тригонометрическое нивелирование); измерение расстояний между реперами по профильным линиям; определение координат реперов.

5.1 Наблюдения с помощью электронных тахеометров

Согласно «Инструкция по наблюдениям за сдвижением горных пород….» [3] к инструментальным измерениям предъявляется следующая точность:

- углы измерять со СКО измерения одним приемом не превышающей ± 5'';

- СКО измерения расстояний 2-5 мм

- погрешность измерения высоты инструмента и сигнала - 1 мм

С помощью электронного тахеометра, который соответствует предъявляемой точности, измеряют горизонтальные и вертикальные углы, и расстояния.

Профильную линию, для уменьшения влияния рефракции, разбивают на секции длиной 120-150 м [3,7]. На опорном репере Аґ (рис.5а) устанавливают тахеометр, который визируют на седьмой рабочий репер и измеряют расстояние, горизонтальный угол и угол наклона. Затем последовательно визируют прибор на все промежуточные реперы. Тахеометр переносят на связующий репер 7, проводят измерение угла наклона и длины линии на задний (начальный) репер Аґ, а затем - на передний связующий репер 14; измеряют последовательно горизонтальные углы, углы наклона и расстояния до центров всех промежуточных реперов как в сторону начального репера (в интервале Аґ-7), так и в сторону переднего связующего репера (в интервале 7-14) и так далее до опорного репера Бґ. На опорном репере Бґ устанавливают прибор и измеряют последовательно горизонтальные углы, углы наклона и расстояния до центров всех промежуточных реперов в сторону начального репера.

Таким образом, превышение между реперами определяют дважды при визировании "вперед" и "назад".

В результате выполненных измерений получаем плановые и высотные координаты рабочих реперов.

Проведя предрасчет точности определения превышений вышеизложенным методом получили ошибку определения превышения самого дальнего репера от точки стояния прибора из двух равноточных измерений при угле наклона линии визирования 3° равную 2,84 мм, что не уступает точности определения превышения геометрическим нивелированием III и IV классов .

5.2 Наблюдения с помощью GPS-аппаратуры

Наблюдения с помощью GPS-аппаратуры рекомендуется проводить двумя приемниками. Базовый приемник в течение всего периода наблюдений располагается на пункте геодезической основы с известными координатами, ровер (второй приемник) перемещается по реперам.

Работы по определению координат реперов профильных линий выполняются в следующей последовательности:

- планирование сеансов наблюдений;

- полевые работы;

- камеральные работы

Планирования времени и продолжительности спутниковых наблюдений, а также определения оптимальной маски угла возвышения предшествуют полевым измерениям деформаций массива горных пород Такое внимание к планированию полевых работ объясняется тем, что на большинстве горных предприятий, где производятся наблюдения за сдвижениями земной поверхности и охраняемыми объектами, имеет место затрудненный или некачественный прием спутниковых радиосигналов. Основными неблагоприятными факторами в данном случае будут электрический шум, многолучевой ход радиосигнала и ограниченная видимость на спутники. Неблагоприятное воздействие электрического шума можно исключить еще на стадии проектирования наблюдательной станции, в этом случае необходимо избегать закладки рабочих и опорных реперов ближе, чем 25-50 метров от линий электропередач, трансформаторных подстанций и контактной сети электрического транспорта. По полученным в результате моделирования графиках распределения количества видимых спутников и фактора PDOP, составляются примерные маршрутные листы таким образом, чтобы собственно наблюдения велись в периоды времени с наименьшим P D O P, а в периоды, когда фактор P D O P достаточно высок, совпадали с перемещениями приемника между реперами и центрированием прибора.

На первом этапе полевых работ производится определение координат опорных реперов наблюдательной станции в статическом режиме наблюдения базовых линий (время наблюдений от 40 до 60 минут), реже, при хороших условиях наблюдений, используется быстро-статический режим наблюдений с удлиненным временем наблюдений (время наблюдений от 30 до 40 минут).

Определение координат рабочих реперов наблюдательной станции рекомендуется производить с использованием быстро-статического метода, при этом время наблюдений увеличивается на 5 минут для контроля. Также для определения координат рабочих реперов можно использовать кинематический метод, при помощи этого способа точность определения координат составит 2-3 мм. Для обеспечения этой точности необходимо выполнить ряд условий:

- при определении координат рабочих реперов применять оптическое центрирование GPS-приемников на штативах, вместо использования легких кинематических вешек;

- при производстве полевых работ производить набор данных на каждом репере в течение, как минимум, трех минут (36 спутниковых эпох). В этом случае обеспечивается не только достаточное количество данных, необходимых для определения точных координат рабочего репера, но и возможность инициализации каждого репера сети в режиме OTF (On The Fly search), что повышает точность определения координат.

- при производстве полевых работ применять разбиение профильных линий на сегменты длиной 200-300 м. В начале и в конце каждого сегмента должны быть расположены репера, координаты которых определяются статическим или быстростатическим методами.

Полученные пространственные координаты реперов наблюдательной станции, длины линий и превышения между реперами по каждой серии наблюдений подвергаются дальнейшей обработке в зависимости от конкретно поставленной задачи.



6. Обработка результатов измерений

1. произвести аналитическую обработку результатов наблюдений по профильной линии:

- вычислить оседание рабочих реперов (сдвижение в вертикальной плоскости), мм,

Где - абсолютная отметка рабочего репера соответственно из начального и конечного наблюдения;

- вычислить горизонтальные сдвижения рабочих реперов

Где - горизонтальные расстояния вдоль профильной линии от опорного репера до рабочего репера i соответственно из начального и конечного наблюдения;

- определить горизонтальное расстояния между рабочими реперами из начального и конечного наблюдений:

Где - горизонтальные расстояния от опорного до i-го и (i-1) рабочих реперов из начального наблюдения, м

- то же из конечного наблюдения, м

- определить среднюю длину интервала

- определить наклоны отдельных интервалов

,

где - оседания последующего и предыдущего репера, мм;

Ln - расстояние между реперами, м;

- вычислить кривизну отдельных интервалов

,

где - наклоны последующего и предыдущего интервалов;

- средняя длина смежных интервалов, м;

- определить горизонтальные деформации интервалов

.

Параметры процесса сдвижения земной поверхности в зависимости от вида профильной линии определяют на вертикальных разрезах вкрест простирания (граничные углы или углы сдвижения , угол максимального оседания И, углы полных сдвижений ) и по простиранию пласта (граничный угол д₀, угол сдвижения д, угол полного сдвижения ).

Расчет параметров сдвижений и деформаций для удобства рекомендуем производить в таблице (табл. 2).

5. Построить по данным аналитической обработки результатов наблюдений графики сдвижений и деформаций (рис. 1):

- оседаний;

- горизонтальных сдвижений;

- наклонов;

- кривизны;

- сжатий и растяжений.

6. На графиках деформаций в соответствии с принятым масштабом их построения нанести:

- граничные значения деформаций и определить граничные углы д₀ - на разрезе по простиранию, - на разрезе по падению;

- опасные значения деформаций () и определить углы сдвижения д - на разрезе по простиранию, - на разрезе по падению.

7. На графике оседаний установить точку максимального оседания и определить угол максимального оседания И (на разрезе по падению); установить границы плоского дна мульды сдвижения и определить угол полных сдвижений (на разрезе по простиранию).

11. Построить графики скоростей оседаний и горизонтальных сдвижений и установить точки с максимальными скоростями оседаний и горизонтальных сдвижений.

12. Сделать выводы по результатам наблюдений сдвижений земной поверхности под влиянием горных разработок.



Заключение

Были рассмотрены процессы сдвижения деформаций земной поверхности при подземной разработке месторождения. Изучены особенности и методы производства наблюдений за сдвижением за земной поверхности. В ходе выполнения работы был составлен проект наблюдательной станции и получены следующие элементы:

На земной поверхности при отработке рудного тела в пределах геологического разреза, будут отсутствовать провалы на земной поверхности. Зона влияния отработки рудного тела определена построением на плане контуром по углам сдвижения. Принимая среднее значение коэффициента крепости по породе равным 7 получим в=50є42ґ, г= 65є30ґ, д=65є30ґ.

Для определения параметров процесса сдвижения заложены 3 профильные линии: 1 по простиранию залежи через центр мульды сдвижения и 2 вкрест простирания. Опорные реперы располагаются за пределами мульды сдвижения, ограничены углами сдвижения, по 3 штуки с интервалом 50 м. рабочие реперы закладываются по профильной линии внутри мульды с интервалом 20 м. число рабочих репров по простиранию рудного тела - 19 шт, вкрест простирания - 13 шт. Определение высотной отметки всех реперов наблюдательной станции производится методом тригонометрического нивелирования. Наблюдения для определения исходного положения реперов наблюдательной станции проводят через 7 дней при опорных реперах, 3 дня - при забивных рабочих реперах. Наблюдение смещений опорных реперов производятся с помощью GPS - аппаратуры, рабочих реперов - электронным тахеометром Leica TS06 ULTRA 2. Скорость смещения реперов постоянна и составляет 1 мм / сут. Наблюдения проводят ежемесячно.



Список использованной литературы

1. Временные правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных выработок месторождений руд цветных металлов с неизученным процессом сдвижения горных пород.Л., ВНИМИ, 1986.

2. Инструкция по наблюдениям за сдвижениям горных пород и земной поверхности при подземной разработке месторождений М. 1978

3. Инструкция о порядке утверждения мер охраны зданий, сооружений и природных объектов от вредного влияния горных разработок Госгортехнадзар СССР: М.,1986

4. Инструкция по нивелированию I,II,III,IV классов.М., Недра,1966

5. Методические указания по опредлению параметров процессов сдвижения горных пород, охране сооружений и горных выработок на месторождении цветных метсллов. Л., ВНИМИ, 1974

6. Методические указания по наблюдениям за сдвижениям горных пород и за подрабатываемыми сооружениями.Л., ВНИМИ, 1986

7. Инструкция по наблюдениям за сдвижениям горных пород и земной поверхности при подземной разработке нерудных месторождений. Оглоблин Д.Н. Маркшейдерское дело: учебник. М.: изд-во Недра,1972. 584 с.

Размещено на Allbest.ru