Министерство образования и науки Российской
Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное общеобразовательное
учреждение
высшего профессионального образования
«Магнитогорский Государственный Технический
Университет
им. Г.И. Носова»
Кафедра Маркшейдерского дела и геологии
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине:
Маркшейдерское дело
на тему: Передача высотной отметки длинной
шахтной лентой
Исполнители: Нигаматуллина
Рената Фаритовна, Фадеев Михаил Юрьевич,
студенты 3-го курса, группа ГМ-09
Руководитель: Колесатова Оксана
Сергеевна
Работа допущена к защите «_14_»_____мая___2012
г.
Работа защищена «____»____________ 2012 г. с оценкой
Магнитогорск 2012
Оглавление
Введение
Ориентирно-соединительная
съемка имеет своей целью осуществление
геометрической связи плановых съемок
на земной поверхности и в подземных горных
выработках. В результате выполнения ориентирно-соединительной
съемки должны быть получены: а) координаты х и у начального пункта подземной
опорной сети; б) дирекционный угол начальной
стороны. Нахождение координат называют
центрированием подземной опорной сети, а определение дирекционного
угла — ее ориентированием.
Получение указанных элементов
позволяет вычислять подземную опорную
сеть в системе координат, принятой на
поверхности. Благодаря этому становится
возможным совместно изображать на маркшейдерском
плане объекты поверхности и подземных
горных работ, а также совмещать в случае
необходимости планы разных пластов и
горизонтов. Это, в свою очередь, позволяет
определять положение любого участка
горных работ относительно объектов поверхности
или других участков.
Из сказанного видно, что без
надлежащего выполнения ориентирно-соединительной
съемки нельзя обеспечить правильное
и безопасное ведение горных работ. Не
зная положения горных выработок относительно
поверхности, можно подработать те или
иные сооружения или водоемы, наткнуться
на старые горные работы смежной шахты,
затопленные водой. В подобных случаях
возможен выход из строя сооружения или
прорыв в шахту больших масс воды.
Ориентирно-соединительная
съемка является также необходимой частью
ряда ответственных задач, решаемых маркшейдером
шахты. К ним относятся проведение встречными
забоями горной выработки между двумя
шахтами, проведение капитальных горных
выработок (околоствольный двор, квершлаги
и пр.) по имеющемуся проекту; согласованное
расположение подземных и поверхностных
сооружений подъемного комплекса; заложение
на поверхности земли шурфов или скважин,
которые должны пересечь горные выработки
в заданном месте.
Таким образом, при выполнении
ориентирно-соединительной съемки задача
ориентирования является главной и требует
гораздо большей тщательности, чем центрирование.
По этой причине ориентированием издавна
было принято называть весь комплекс работ
по соединительной съемке. В настоящее
время такой подход устарел, ибо с появлением
новых технических средств ориентирование
стало выполняться, как правило, независимо
от центрирования и термин «ориентирование»
приобрел вполне самостоятельное значение.
Вертикальная съёмка
Вертикальной съемкой называется
совокупность измерений и вычислений,
в результате которых определяются высоты
(координаты Z) отдельных точек.
Вертикальная съемка в шахте
производится для следующих основных
целей:
а) определения координат Z пунктов,
заложенных в горных выработках;
б) контроля уклонов основных
откаточных выработок;
в) задания направления в вертикальной
плоскости выработкам, проходимым встречными
забоями;
г) исследования и изображения
формы залегания полезного ископаемого.
Для сопоставления съемок соседних
шахт и для увязки их с земной поверхностью
все подземные вертикальные съемки должны
вестись в единой системе высот. В настоящее
время высоты всех пунктов вычисляются,
как правило, относительно нуля Кронштадтского
футштока, фиксирующего средний (за много
лет) уровень Балтийского моря. Эта система
высот называется Балтийской.
В практике маркшейдерских
работ применяются следующие способы
ориентирования подземной съемки:
1) через штольню или
наклонный шахтный ствол;
2) через вертикальный
шахтный ствол;
Определение высот пунктов
подземной вертикальной съемки слагается
из четырех этапов:
1) геометрическое нивелирование
на поверхности от репера или марки IV класса
(не ниже) государственной сети до устья
шахты;
2) передача высотной отметки
в шахту;
3) геометрическое нивелирование
в горизонтальных или наклонных (не более 5—8°) выработках;
4) тригонометрическое нивелирование
в наклонных выработках.
Геометрическое нивелирование
на поверхности осуществляется инструментами
и методами, рассмотренными в курсе геодезии.
Для развития нивелирных
сетей горных выработок используются
пункты полигонометрии или теодолитных
ходов. Данная сеть является основой для
высотных съемок в подземных горных выработках
по всему шахтному полю. Пунктами высотного
обоснования явл репера, которые закладываются
в коренных породах, в почве, кровле, в
боках горных выработок.
Реперы должны закладываться
на каждом горизонте в местах менее
подверженных влиянию очистных работ(
околоствольный двор, основные горизонтальные
выработки).
При геометрическом нивелировании
в шахтных условиях превышения определяют
способом из середины, отсчеты берутся
с точностью до 1мм.. В горизонтальных или
слабонаклонных горных выработках нивелирование
через каждые 10 или 20м. полученные точки
– пикеты. Невязка при нивелировании шахтных
путей не более 30мм*корень(L).
Передача координаты Z через
вертикальный ствол может быть осуществлена
глубиномером (дальномером) или длинной
лентой. Известен также способ передачи
координаты Z стальной проволокой. Однако
он отличается высокой трудоемкостью
и в настоящее время практически не находит
применения.
Нивелирование в шахте ведется
между реперами, постоянными пунктами
теодолитных ходов и по головке рельсов.
Реперы закладываются на каждом горизонте
горных выработок в местах, обеспечивающих
их незыблемость и сохранность. Репер
может быть заложен в почве или в боку
выработки (рис. 60), реже — в кровле выработки
или в фундаментах стационарных установок.
Через штольню или
наклонный шахтный ствол
Геометрическое нивелирование.
Геометрическое нивелирование выполняют,
используя нивелир и нивелирные рейки.
Нивелир – прибор, в котором визирный
луч приводится в горизонтальное положение.
Отсчеты берут по шкалам устанавливаемых
вертикально нивелирных реек. Оцифровка
шкал на рейках возрастает от пятки рейки
вверх. Если на пятке рейки расположен
ноль шкалы, то отсчет по рейке равен расстоянию
от пятки до луча визирования.
Геометрическое нивелирование выполняют
двумя способами - “из середины” рис.
(а) и “вперед”(б).
Нивелирование из середины – основной
способ. Для измерения превышения точки
B над точкой A (рис. 9.1 а) нивелир устанавливают
в середине между точками (как правило,
на равных расстояниях) и приводят его
визирную ось в горизонтальное положение.
На точках А и В устанавливают нивелирные
рейки. Берут отсчет a по задней рейке и
отсчет b по передней рейке. Обычно для
контроля превышение измеряют дважды
– по черным и красным сторонам реек. За
окончательный результат принимают среднее.
При нивелировании вперед (рис. 9.1 б) нивелир
устанавливают над точкой A и измеряют
(обычно с помощью рейки) высоту прибора
k. В точке B, высоту которой требуется определить,
устанавливают рейку. Приведя визирную
ось нивелира в горизонтальное положение,
берут отсчет b по черной стороне рейки.
Тригонометрическое нивелирование
Тригонометрическое нивелирование -
метод определения превышений по измеренному
теодолитом (кипрегелем, эклиметром) углу
наклона линии визирования с одной точки
на другую и расстоянию между этими точками.
Тригонометрическое нивелирование применяется
при топографической съемке и других работах.
Через вертикальный шахтный
ствол
Передача высотной отметки
длинной шахтной лентой
Сущность задачи состоит в следующем.
На поверхности имеется репер Rn, заложенный вблизи устья ствола
шахты, высотная отметка Z,, которого известна
(рис. 61). В шахте заложен другой репер Rm. Требуется определить отметку-
ZUJ репера Rm с помощью шахтной ленты.
Ленты бывают длиной 100, 200, 400 и даже 1000 м. Длина ленты, применяемой для
решения рассматриваемой задачи, должна
быть не меньше превышения репера Rn над репером Rm.
Для производства измерений
на верхней приемной площадке устраивается
временный полок, на котором устанавливается
лебедка с лентой. Лента опускается в шахту,
где па ее нижнем конце подвешивается
груз Q(, по массе равный грузу, при
котором производилось компарирование
данной ленты. На поверхности и в шахте
устанавливаются два нивелира. Каждый
нивелир устанавливается так, чтобы в
его трубу были видны лента и рейка, установленная
на соответствующем репере.
При измерениях одновременно (по сигналу)
берут в нивелиры отсчеты Na, — по ленте, а затем отсчеты ап, аш — по рейкам, установленным на реперах Rn и Rnr Кроме того, измеряют среднюю температуру
воздуха в стволе шахты.
Передача высотной отметки
длинномером
Конструктивно длинномер
ДА-2 состоит из ручной лебедки и барабана
1 с намотанной на нем проволокой. На одной
оси с барабаном находится мерный диск
2, установленный в станине 3.
Проволока направляется с
барабана на мерный диск системой роликов
4 и огибает его под углом 270 град. Барабан
лебедки жестко соединен с горизонтальной
осью прибора и вращается рукояткой 5.
Мерный диск соединен со счетчиком оборотов
6, по которому отсчитываются сотни, десятки
и единицы полных оборотов диска. Длина
окружности диска равна 1м. Поэтому по
счетчику оборотов определяют целое число
метров пути, пройденного концом проволоки.
Для получения долей оборотов окружность
одной реборды диска разделена на 100 делений,
каждое из которых равно 1 см. Десятые доли
делений (1 мм) оцениваются па глаз.
Мерный диск изготовлен из
металла с небольшим коэффициентом теплового
расширения. Для учета температуры диска
к нему прикреплен термометр 7. На нижний
конец проволоки подвешивается груз-рейка,
представляющая собой стальной цилиндр,
залитый свинцом. На поверхности цилиндра
нанесены сантиметровые деления, оцифрованные
в шахматном порядке. Такое устройство
груза-рейки и ее оцифровка позволяют
брать отсчеты даже при ее вращении. В
комплект прибора входит также контрольная,
надеваемая на проволоку на 1—2 м выше
груза-рейки. Контрольная рейка изготовлена
из алюминия и крепится на проволоке двумя
закрепительными винтами. Перед началом
измерений длиномер устанавливают на
приемной площадке; нивелиры — на поверхности
и околоствольном дворе; проволоку с грузом,
перекинутую через блок (или непосредственно
с прибора), опускают вниз. Когда груз-рейка
Г достигает горизонта
нивелира на поверхности,
спуск прекращают, и берут отсчеты: Nn—
по счетчику; nп — по грузу-рейке
и ап — по рейке,
установленной на репере Rп. Когда контрольная
рейка К займет положение груза-рейки
— отсчеты Km k„ и аа. Далее продолжают
спуск проволоки и, когда груз-рейка и
контрольная рейка последовательно
достигнут горизонта нивелира в шахте,
берут соответственно отсчеты: Nш, аш, nш и Кш, кш и аш. Этим заканчивается
первый полуприем. Второй полуприем измерений
выполняют при подъеме груза-рейки, изменив
предварительно начальное
положение груза-рейки и горизонты
нивелиров.
В начале и конце работы измеряют
температур в околоствольном дворе и на
поверхности, а также температуру мерного
диска.
Передача отметок с использованием
светодальномеров
Непосредственно у ствола устанавливается
светодальномер D. С объективом приемопередатчика
жестко связана насадка с плоским зеркалом
P, с помощью которой световой луч поворачивается
на 900 и направляется вниз. Таким образом
измеряется расстояние DPО (S)
Передачу отметок в подземные выработки
осуществляют несколько раз.
Первую передачу отметок
выполняют при сооружении руддвора,
когда появляется возможность
закрепить 2-3 репера в его обделке
(в своде , на стенах)
Вторую передачу производят
после выхода работ на трассу
основного тоннеля.
Третий раз - после проходки тоннеля протяженностью
до 500 м.
Передача высотной отметки
стальной проволокой
На поверхности вблизи ствола шахты сооружается
временный компаратор (рис. 4).
Компаратор позволяет с высокой точностью
замерять отрезок проволоки между двумя
марками, закреплёнными на уровне горизонтов
нивелиров, установленных на поверхности
и в шахте. Он состоит из прочных досок,
уложенных на деревянные подставки. Следует
обеспечить полную незыблемость компаратора.
Его длина немного больше 20 м, но можно
ограничиться компаратором любой меньшей
длины. Компаратор имеет два блока: блок 2, который направляет
проволоку, идущую с блока 1 на копре, и
блок 3, через который
осуществляется желаемое натяжение рулетки.
Последняя укладывается на компаратор;
левый конец её закрепляется неподвижно,
а правый проходит через блок 3 и натягивается
грузом Q, вес которого
равен весу груза компарирования.
На копре шахты устанавливается блок 1, направляющий проволоку
в шахту. На компараторе проволока проходит
рядом с рулеткой через блоки 2 и 3, а затем наматывается
на лебёдку.
Для измерений применяется только стальная
проволока диаметром 1,2 – 1,5 мм, не имеющая
на всём своём протяжении изгибов и соединений.
Необходимо заготовить 8 – 10 зажимов –
клемм, при помощи которых на проволоке
делается отметка требуемых точек.
Весь процесс рассматриваемых измерений
разбивается на три этапа: начало измерений; процесс измерений; конец
измерений.
Передача высотной отметки
длинной шахтной лентой через вертикальный
шахтный ствол
Цель работы: Передача высотной
отметки в подземные горные выработки
для установления единой системы высотных
отметок для съемок на земной поверхности
и в горных выработках.