Маркшейдерские работы при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом

 На пунктах 2-го разряда  допускается устанавливать вехи. Конструкции наиболее распространенных центров и знаков приведены в справочной литературе и представляют собой, как правило, забетонированный металлический штырь диаметром 25-30 мм, зазубренный или загнутый в нижней части в виде крючка. В головке штыря высверливается отверстие, наносится керн или крестообразная насечка, фиксирующие центр пункта. Допускается керн зачеканивать медной проволокой.

С учетом разнообразия маркшейдерских работ на карьере и их объемов  на территории каждого из них, в зависимости  от размеров и глубины разработки, должно быть не менее двух пунктов опорной сети, а на крупных - трех пунктов.

Создание опорных сетей проводится на стадиях разведки месторождения, проектирования и строительства карьера. В период эксплуатации, по мере развития горных работ, часть пунктов уничтожается и требуется периодическое пополнение опорной сети.

При построении опорных сетей, при  планировании работ по ее пополнению и реконструкции руководствуются следующими требованиями:

пункты должны располагаться в  таких местах, откуда видна большая часть территории, на которой ведутся горные работы;

число пунктов должно обеспечивать определение в любом месте  карьера пунктов съемочной сети;

место заложения пунктов выбирается с учетом наиболее длительного срока  их сохранности, наиболее близкого расположения от неподвижных бортов, перспектив развития горных работ и рекультивации земель;

наружные знаки пунктов, как  правило, не должны иметь редукций, чтобы не вводить поправки в измеренные направления.

Высотные опорные сети на карьерах создаются нивелированием III и IV классов, отметки которых определяются от сетей I и II классов соответственно в единой Балтийской системе высот на всей территории страны.

Сети нивелирования III и IV классов  прокладываются для высотного обеспечения маркшейдерских съемок и решения инженерных задач внутри полигонов высшего класса в виде отдельных ходов или полигонов, опирающихся на исходные реперы, или в виде систем (линий) с узловыми пунктами. Нивелирование III класса выполняется в прямом и обратном направлениях. Нивелирование IV класса производится в одном направлении. Программа и порядок наблюдений на станции проводится с соблюдением требований инструкции по нивелированию данного класса. Основные показатели нивелирования III и IV классов приведены в таблице 2.1

 

Характеристика высотных опорных  сетей, нивелирование III и IV классов

табл. 2.1.

Показатели	III класс	IV класс
Периметр полигона, длина  линий, не более, км	150	50
Допустимая невязка  в полигонах и по линиям, мм	10	20
Увеличение трубы нивелира, не менее, крат	30	25
Тип нивелира	Н3, Н3К	Н3, Н3
Тип рейки	Штриховые	Шашечные
	шашечные	3 -метровые,
	3 -метровые	двухсторонние
	двухсторонние
Длина визирного луча, м	75 - 100	100- 150
Допустимое неравенство  плеч   визирных лучей, м	2	5
Высота визирного луча над земной поверхностью, не менее, м	0,3	0,2
Допустимое расхождение  превышений αдоп ≤ hпр –ŋобр мм, где α – периметр поли гона или длина линии, км.	10	20

При решении инженерных задач на промышленных и строительных площадках  нивелирование III и IV классов проводится по особой программе. В этом случае уменьшается длина хода и увеличивается частота установки знаков. Длина линий нивелирования III класса не должна превышать 10 км на застроенных и 15 км на незастроенных участках. Длина линий нивелирования IV класса не должна превышать 4 км между пунктами высшего класса и 2 км - между узловыми точками. Периметры полигонов в сетях нивелирования IV класса в этом случае не должны превышать 12 км. Линии нивелирования закрепляются на местности постоянными знаками (грунтовыми, скальными и стенными реперами), конструкции которых выбираются в соответствии с требованиями инструкции по нивелированию. В качестве временных знаков нивелирования могут быть включены пункты плановой сети.

Опорные сети на карьерах (плановое и высотное обоснование) следует выполнять так, чтобы их результаты могли быть использованы по возможности на всех стадиях разработки месторождения. Целесообразно для выполнения этих работ привлекать специализированные организации или подразделения. Работы по созданию и реконструкции опорных сетей ведутся в соответствии с проектом, который составляется на картах масштабов 1:10000 -1:25000. Проект на эти работы согласовывается с главным маркшейдером предприятия - заказчика, который осуществляет приемку работ. Заказчику передается каталог координат и высот пунктов. Маркшейдерская служба карьера обязана вести журнал учета состояния опорной сети.

 Контроль за своевременным выполнением и качеством работ возлагается на маркшейдерскую службу вышестоящей организации. Государственный надзор осуществляют органы Госгортехнадзора.

 

1.2 Маркшейдерские съемочные сети на карьерах

 

Маркшейдерскими съемочными сетями на карьерах называют сети пунктов, равномерно расположенных на поверхности и внутри карьера, используемых для съемки горных выработок и решения различных горнотехнических задач.

 Съемочные сети создают на  основе пунктов опорных сетей. Число пунктов съемочных сетей состоит из основных пунктов и определяемых в дополнение к ним съемочных точек. Определение пунктов и точек съемочного обоснования в пространстве включает расчет плановых координат и высотных отметок. Как правило, решение этих двух независимых задач осуществляется одновременно.

Выбор способа и схемы расположения пунктов и точек съемочного обоснования  зависит от размеров, конфигурации, глубины карьера, системы разработки и рельефа местности. Количество пунктов съемочного обоснования, включая и пункты опорных сетей, на карьере может быть различным, и число их определяется исходя из методов и масштаба съемки. Количество основных пунктов определяется в процессе рекогносцировки, съемочных точек в процессе съемки, в зависимости от способа и масштаба съемки и сложности контуров, но во всех случаях должно быть обеспечено соблюдение оптимальных параметров применяемого метода съемки, например, удаленность прибора до снимаемого объекта (пикета) при тахеометрическом методе съемки.

Средние квадратические погрешности положения пунктов съемочного обоснования относительно ближайших пунктов опорных сетей не должны превышать 0,4 мм на плане в принятом масштабе съемки при определении плановых координат и 0,2 м по высоте.

Съемочная сеть на карьерах закрепляется постоянными и временными центрами. Постоянные центры (основные пункты) закрепляются в местах, обеспечивающих длительную их сохранность для многократной съемки. К таким местам относятся нерабочие уступы, старые устоявшиеся внутренние и внешние отвалы. Временные центры (съемочные точки) закрепляются в границах рабочей части карьера, в том числе на рабочих уступах и на новых отвалах, и используются для небольшого количества съемок.

 Конструкция постоянных знаков представляет собой металлический центр (труба, рельс, стержень), забетонированный в скважину или в котлован на глубину, превышающую глубину промерзания на 0,5 м, но не менее 1 м.

 Центры временных знаков - забивные из металла или деревянных кольев - в зависимости от крепости пород забиваются вровень с поверхностью земли на глубину 0,2 - 0,5 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3Определение плановых координат съемочного обоснования на карьерах методом теодолитных ходов.

 

Теодолитные ходы прокладывают от пунктов опорных сетей в виде замкнутых полигонов или между пунктами в виде разомкнутых ходов. В необходимых случаях допускается определять положение одного пункта висячим ходом из одной стороны длиной не более 400 м. На исходных пунктах измеряют примычные углы на два направления опорной сети. Их сумма не должна отличаться от значения жесткого угла больше чем на 1' (рис.2)

 

 

Схема теодолитных ходов съемочного обоснования.

 

 

 

 

рис.2

 

Предельная угловая невязка  теодолитного хода 45" , где n - число измеренных углов в ходе. Длины сторон теодолитного хода выбираются, как правило, не менее 100 м и не более 400 м. Длина теодолитного хода в целом не должна быть более 1,8; 2,5 и 6,0 км при съемке в масштабе 1:1000; 1:2000; 1:5000 . Стороны измеряются дважды с относительной ошибкой 1:1500. Допустимая линейная невязка всего хода 1:3000.

При необходимости длины сторон теодолитного хода разрешается определять косвенно или аналитически,

Данный способ определения длин линий при прокладке теодолитного хода удобен, когда применение рулетки затруднительно, а порой и невозможно при наличии на участке механизмов, транспортных средств, навалов пород и т. п. Использование светодальномеров для решения частных задач не всегда рационально, или просто они отсутствуют. Пример решения теодолитного хода (табл.2.2.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

точки		Измеренная S в, м	Приведенная S в, м	Измеренные  горизонтальные  углы B л	Дирекционные углы α	∆Х	∆У	Исправленные  У в, м	Исправленные   Х в, м
стояния	наблюдения
		угол  наклона
I	II	183,795		61  21  30	359  18 27	-160,217	-90,035	7715,277	1870,178
					240  39  57			7555,06	1780,143
	IV	-0 40 30	183,782
IV	I	325.019		201   28  30		-0,005	0,213	7233,137	1735,921
					262  08  27
	V	-1 03 00	324,964			-321,912	-44,435
V	IV	208.972		128  26  45		-0,004	0,137	7126,81	1556,17
					210  35  12
	VI	-0 32 00	208,963			-106,329	-179,888

 

Пример решения теодолитного хода.

 

 

 

 

 

табл.2.2

 

 

 

2.Геодезические засечки.

 Способ определения координат отдельных пунктов по необходимому числу измеренных угловых и линейных величин.

Основными элементами вычисления засечек  является решение треугольника. В зависимости от методики измерений и вычислений геодезические засечки называются: прямая, обратная (задача Потенота), обратная по известным пунктам и вспомогательной точке (задача Ганзена), линейная.

Расчет координат определяемых пунктов ведется из двух треугольников в прямой засечке и из двух вариантов в обратной засечке. За окончательные координаты принимаются средние их значения.

Допустимое расхождение из двух решений не должно превышать 0,6 мм на плане в масштабе съемки. Углы между линиями при определяемом пункте на исходные не должны быть менее 30° и более 150°.

Расстояния между исходными  пунктами и определяемым не должны превышать 1, 2, 3 км соответственно для  масштабов съемки 1:1000, 1:2000, 1:5000.

 

2.1 Прямая геодезическая  засечка по формуле котангенсов измеренных углов.

 

Для решения прямой геодезической  засечки необходимо в карьере  на исходных пунктах 1, 2 и 3 измерить два угла-α₁,β₁- в одном треугольнике и два угла- α₂,β₂ - во втором (рис3).

Сущность способа заключается  в том, что для определения координат пункта Р прямой засечкой достаточно решения одного треугольника по известной стороне 1,2 (Х₁ , У₁, У₂, У₂ - известны) и двум углам -α₁,β₁. 

Решение второго треугольника по известной  стороне 2,3 и двум углам- α₂,β₂ необходимо для контроля. Для повышения точности вычисления координат пункта Р дополнительно могут быть измерены углы γ₁ и γ₂.

 В этом случае имеем   α +β +γ – 180 ° = ƒ_β, где ƒ_β - угловая невязка треугольника, которая при равноточном измерении углов распределяется на все три угла с обратным знаком.

Тогда средняя квадратическая погрешность угла уравненного треугольника

m_α = m_β = m_γ = m_β = 0.82 .

 

 

Прямая засечка по формулам котангенсов и дирекционных углов.

 

 

Координаты пунктов опорной  сети (исходные данные, табл.3).

Таблица 3

Номера	Х, м	Y, м
пунктов
1	1121.113	667.026
2	1057.053	832.224
3	853.118	855.309
4	684.968	647.999