Построение подземных опорных маркшейдерских сетей

Выберем длину визирного луча l = 30 м. Подставив данные в вышеперечисленные формулы, получаем:

n = 16000/(2*30) = 267 m0 = 40/2*267 = 1,73

V = 0,7*30/1,73 = 12,14 = 1,73/(0,0007*30) = 82'',43

По рассчитанным характеристикам выбираем нивелир: Ni007 (V = 31.5,

= 0,15'').

Вывод: Для достижения заданной точности выбираем нивелир Ni007. Количество станций 267, а длина визирного луча l = 30 м.

2.4 Определение ошибки конечного пункта по высоте

Погрешность отметки Z конечного пункта Мкz зависит от ошибки вертикальной соединительной съемки по стволу шахты Мшх и ошибок хода геометрического Мг.

Mkz = (2.7)

Учитывая, что вертикальная соединительная съемка по стволу проведена по рекомендации инструкции /1/, то:

Мшх=0,0003*Н (2.8)

где Н - глубина ствола, м.;

Мшх - в м.

Так как по горизонтальным выработкам опорную высотную сеть рекомендуется инструкцией [1] проводить техническим нивелированием, то:

Мг=50*vL/4 (2.9)

где L - длина хода, км;

Мг - ошибка хода геометрического нивелирования, мм.

При глубине ствола Н = 534,823 метров погрешность отметки Z конечного пункта Мкz:

Мшх=0,0003*524,823=0,1574 м

Мг=50*v2,5/4=0,01976 м

Mkz =±Корень(0,1574^2 + 0,01976^2)=0,1586

Погрешность отметки Z конечного пункта Мкz = ±0,1586 м.

Вывод: наибольшее влияние на погрешность отметки Z конечного пункта оказывает ошибка вертикальной соединительной съемки.

3. Предрасчет ожидаемой ошибки смыкания забоев горных выработок, проводимых встречными забоями

Проведение горных выработок встречными или догоняющими забоями сбойками - позволяет расширить фронт проходческих работ, а это, в свою очередь, способствует ускорению ввода в эксплуатацию этих выработок. Главной задачей маркшейдерского обеспечения является проведение выработок и смыкание их осей с необходимой и достаточной точностью. Требуемая точность смыкания устанавливается в зависимости от назначения выработки, технологии ее проведения, вида крепления, протяженности выработки и ее конфигурации. В каждом конкретном случае маркшейдерские задачи проведения сбоек решаются по-разному.

Техническим руководством шахты (главным маркшейдером, главным инженером и начальником технического отдела) устанавливается допуск (Мкдоп) на сбойку.

Принятые в маркшейдерской практике примерные допуски в расхождениях осей выработок, проводимых встречными забоями, указаны в табл. 3.1.

Таблица 3.1 Примерные допуски на сбойку

Наименование выработок, проводимых встречными забоями	Допустимые расхождения, м
	В горизонтальной плоскости	По высоте
1. Горизонтальные и наклонные, выработки проводимые по проводнику	0,50	0,30
2. Горизонтальные и наклонные, выработки проводимые без проводника	0,50-0,80	0,30
3. Тоннели	0,05-0,10	0,30
4. Вертикальные выработки (стволы), проводимые:
а) полным сечением	0,10	-
Б) узким сечением	0,40	-

При проведении выработок встречными забоями маркшейдерские работы ведут в следующей последовательности:

1) устанавливают место встречи выработок (точка К ) и допустимую ошибку смыкания забоев (Мкдоп), численное значение которой должно быть документально оформлено;

2) составляют проект маркшейдерских работ для планового и высотного обоснования сбойки;

3) намечают приборы и методы для выполнения необходимых измерений, устанавливают средние погрешности отдельных видов измерений;

4) рассчитывают ожидаемую ошибку смыкания осей сбиваемых выработок;

5) эту рассчитанную ожидаемую ошибку смыкания сравнивают с допустимой и в зависимости от результата сравнения намеченную методику либо принимают, либо пересматривают, корректируют; в последнем случае расчет ожидаемой ошибки смыкания повторяют с новыми параметрами точности;

6) по принятой на основе расчета методике выполняют измерения, необходимые для получения с надежным контролем координат и высотных отметок точек, используемых для задания направлений обеим встречным выработкам;

7) определяют величины, необходимые для непосредственного выноса в натуру осей проводимых выработок;

8) используя полученные величины, выносят в натуру место и направление оси сбойки и определяют его в шахте;

9) в процессе проведения выработок осуществляют оперативное маркшейдерское обеспечение: контролируют совпадение заданного направления и паспорта крепления выработок, перенос направлений, пополнение планового и высотного обоснования по мере подвигания забоев, заносят своевременное предупреждение о сближении забоев в книгу "Предписаний...";

10) после сбойки определяют фактическое расхождение осей сбитых выработок путем замыкания ходов в плане и по высоте с последующим проектированием линейной невязки на ось выработки, а перпендикулярное к ней направление.

При проведении выработок встречными забоями различают три ответственных направления:

а) направление по оси сбойки Y';

б) направление, перпендикулярное оси сбойки Х';

в) направление в вертикальной плоскости Z.

В зависимости от типа сбойки различают ответственные и неответственные (свободные) направления.

В свою очередь, сбойки бывает горизонтальные, наклонные и вертикальные и могут проводиться по проводнику и без проводника. В зависимости от этого различают пять типов сбоек:

I - горизонтальные выработки, проводимые по проводнику;

II - наклонные выработки, проводимые по проводнику;

III - горизонтальные и наклонные выработки одной шахты, проводимые без проводника;

IV - горизонтальные и наклонные выработки разных шахт без проводника;

V - вертикальные выработки.

Выбор методики выполнения всего комплекса маркшейдерских работ при проведении сбоек (вставка подходных точек на поверхности, выполнение ориентировок, передача высотной отметки в шахту, прокладывание теодолитных и нивелирных ходов в шахте и др.) производится на основании предрасчета ожидаемой ошибки смыкания забоев по ответственному направлению. За ожидаемую принимается утроенная средняя квадратическая ошибка Мож = 3М.

3.1 Предрасчет погрешности сбойки IV типа

К этому типу сбоек можно отнести проведение квершлага (штрека) между двумя шахтами. Ответственными направлениями здесь будут направления по оси x' и z'. Ориентирование стволов производилось независимо дважды.

На земной поверхности от пункта Р к стволам проложены двойные висячие ходы в соответствии с требованиями, предъявляемыми к полигонометрии первого рязряда. Высоты пунктов определены нивелированием IV класса. Ожидаемое место встречи забоев - точка К; ответственное направление: в плане - X' (перпендикулярное к оси сбойки) и по высоте Z - вертикально вверх.

При оценке точности смыкания забоев в плане общую среднеквадратичную погрешность смыкания забоев по ответственному направлению вычисляют по формуле [1]:

(3.1)

где mxo1, mxo2 - ошибка смыкания забоев вследствие погрешностей ориентировки стволов 1 и 2;

mxвш, mxвп - ошибка смыкания забоев вследствие погрешностей измерения углов в полигонометрических ходах в шахте и на поверхности;

mxsш, mxsп - ошибка смыкания забоев вследствие измерения длин в ходах в шахте и на поверхности.

Ошибку смыкания забоев вследствие ошибки ориентировки стволов определяют по следующей формуле:

mx0=1/с*МорRyol (3.2)

где Мор - средняя погрешность ориентирования дирекционного угла первой стороны полигона;

Ryoi - проекция на ось y' линии, соединяющей начальную точку хода с предполагаемой точкой К встречи забоев.

Для соблюдения требований инструкции [1], значение среднеквадратичной погрешности ориентирования шахты не должно превышать l'. Учитывая, что ориентирование через каждый ствол будет выполнено дважды, принимают:

Мор1 = Мор2 = 60"/v2 = 45" (3.3)

Среднеквадратичную погрешность смыкания забоев вследствие ошибок измерения углов в висячих полигонометрических ходах на поверхности и в шахте при двукратном выполнении измерений определяют по формуле:

(3.4)

где mв - ошибка измерения горизонтальных углов;

Ry'i - проекции на ось у' кратчайших расстояний от точки смыкания забоев до i-гo пункта хода, м.

В соответствии с п. 159 инструкция [1] ошибка в измерении горизонтальных углов в шахте не должна превышать 20"; среднюю ошибку измерения углов на поверхности принимают для I разряда mв = 5", для II разряда mв = 10".

Среднеквадратичную погрешность смыкания забоев вследствие погрешностей измерения рулеткой длины сторон в подземной опорной маркшейдерской сети при двукратном выполнении работ определяют по формуле:

(3.5)

где м, л - коэффициенты случайного и систематического влияния при линейных измерениях, м = 0,001, л = 0,00005;

S - длина стороны полигонометричесчого хода;

бi - дирекционный угол стороны полигонометрического хода относительно оси x';

Lх - проекция на ось х' замыкающего полигонометрического хода в шахте.

Среднеквадратичную погрешность смыкания забоев вследствие ошибок измерения длин светодальномером в ходах на поверхности при двукратном выполнении измерений определяют по формуле:

(3.6)

где msi - погрешность измерения длины светодалъномером (у современных светодальномеров msi = 10 мм [1]).

Найденные по вышеперечисленным формулам погрешности подставляем в основную формулу, получаем среднеквадратическую погрешность смыкания забоев.

Ожидаемую погрешность вычисляем по формуле:

Мож = 3*Мх'к ? Мдоп. (3.7)

Сравниваем ее с допустимой и делаем вывод о пригодности выбранной методике.

Данные снятые с плана и необходимые для вычислений сводим в таблицы 3.2 - 3.5.

Таблица 3.2 К предрасчету погрешности сбойки IV типа

Данные из шахты

Ry1	Ry1^2
496,56	246571,8
484,77	235002
454,83	206870,3
424,88	180523
422,46	178472,5
421,77	177889,9
420,37	176710,9
418,96	175527,5
417,56	174356,4
416,77	173697,2
411,05	168962,1
381,05	145199,1
351,05	123236,1
321,05	103073,1
291,05	84710,1
261,05	68147,1
231,05	53384,1
201,05	40421,1
171,05	29258,1
141,05	19895,1
111,05	12332,1
81,05	6569,103
51,05	2606,103
21,05	443,1025
608,95	370820,1
578,95	335183,1
548,95	301346,1
518,95	269309,1
488,95	239072,1
458,95	210635,1
428,95	183998,1
398,95	159161,1
368,95	136124,1
338,95	114887,1
308,95	95450,1
278,95	77813,1
248,95	61976,1
218,95	47939,1
188,95	35702,1
158,95	25265,1
128,95	16628,1
98,95	9791,103
У	5474959

Таблица 3.3 К предрасчету погрешности сбойки IV типа

Данные с поверхности

Ry1	Ry1^2
576,29	332110,2
423,41	179276
360,81	130183,9
221,09	48880,79
83,6	6988,96
60,98	3718,56
218,19	47606,88
363,54	132161,3
У	880926,6

Таблица 3.4 К предрасчету погрешности сбойки IV типа

Данные с поверхности

сторона	m si, мм	m si^2	дир. Угол	радианы	cos дир. Угла	cos^2 дир. Угла	m si * cos^2 дир. Угла
ствол 1 - 1	10	0,0001	299	5,2159	0,48249	0,23280	0,00002
1*2	10	0,0001	263	4,5879	-0,1242	0,01542	0,00000
2*3	10	0,0001	282	4,9193	0,20547	0,04222	0,00000
3- Р	10	0,0001	289	5,0414	0,32315	0,10443	0,00001
Р-5	10	0,0001	275	4,7972	0,08473	0,00718	0,00000
5*6	10	0,0001	251	4,3786	-0,3277	0,10737	0,00001
6*7	10	0,0001	222	3,8727	-0,7445	0,55422	0,00006
7*8	10	0,0001	250	4,3611	-0,3441	0,118	0,00001
8 - ств2	10	0,0001	190	3,3144	-0,9851	0,97042	0,00010
						У	0,00022

Таблица 3.5 К предрасчету погрешности сбойки IV типа

Данные из шахты

Номер вершины	длины линий	дир угол	Lx	Si * Cos^2б
1	29	78	284,15	1,25359086
2	35	42		19,3292481
3	60	87		0,16434314
4	60	87		0,16434314
5	6	53		2,17308793
6	7	12		6,6974091
7	60	3		59,8356569
8	60	3		59,8356569
9	60	3		59,8356569
10	34	3		33,7273653
11	17	42		9,38849194
12	60	90		2,2515E-31
13	60	90		2,2515E-31
14	60	90		2,2515E-31
15	60	90		2,2515E-31
16	60	90		2,2515E-31
17	60	90		2,2515E-31
18	60	90		2,2515E-31
19	60	90		2,2515E-31
20	60	90		2,2515E-31
21	60	90		2,2515E-31
22	60	90		2,2515E-31
23	60	90		2,2515E-31
24	60	90		2,2515E-31
25	60	90		2,2515E-31
26	60	90		2,2515E-31
27	60	90		2,2515E-31
28	60	90		2,2515E-31
29	60	90		2,2515E-31
30	60	90		2,2515E-31
31	60	90		2,2515E-31
32	60	90		2,2515E-31
33	60	90		2,2515E-31
34	60	90		2,2515E-31
35	60	90		2,2515E-31
36	60	90		2,2515E-31
37	60	90		2,2515E-31
38	60	90		2,2515E-31
39	60	90		2,2515E-31
40	60	90		2,2515E-31
41	60	90		2,2515E-31
42	60	90		2,2515E-31
43	60	90		2,2515E-31
44	60	90		2,2515E-31
45	32	90		1,2008E-31
			У	252,40485

Подставляем полученные данные в формулы 3.1 - 3.7:

mx01=

mx02=

m2xвш=

m2xвп=

m2xSш=0,000328

m2xSп=1/2*0,00022=0,00011

Mxk=v0,1082+0,1332+0,0257+0,00414+0,000328+0,00011=0,1734

Мож = 3*0,173 = 0,52 м

В данном случае ожидаемая ошибка смыкания не превосходит установленный допуск (0,5-0,8м). Следовательно нет необходимости корректировать методику.

3.2 Предрасчет погрешности сбойки IV типа с гиросторонами

В случае если ожидаемая ошибка смыкания забоев больше допустимой ошибки Мдоп, необходимо выбранную методику пересмотреть. Так же, как и при создания ОМС, наибольшую долю в погрешности несмыкания забоев дают угловые ошибки. Поэтому инструкцией [1] рекомендуется уменьшить угловые ошибки введением гиросторон, разделяя подземный полигонометрический ход на секции. Количество сторон зависит от величины ожидаемой ошибки смыкания забоев Мож, но их должно быть не менее трех.

Выбраны гиростороны (2-3), (21-22), (27-28), (43-44). От гиросторон (21-22) и (27-28) прокладываются висячие ходы до точки К встречи забоев. Угловую невязку в каждой секции распределяют поровну на все углы. Тогда при двукратном выполнении работ общая среднеквадратичная погрешность смыкания забоев:

(3.8)

где mxвr - ошибка смыкания забоев вследствие погрешностей измерения углов и определения гиросторон в полигонометрических ходах от отвесов I и 2 до точки К;

mxвn - среднеквадратичные погрешности положения подходит пунктов у стволов I и 2 вследствие погрешностей измерения углов на земной поверхности.

(3.9)

(3.10)

где Дyi - проекция на ось у' расстояний от центра тяжести хода, опирающегося на гиростороны, до каждого из пунктов этого хода;

Ryi - проекция на ось у' расстояния от каждого пункта висячего хода до точки К.

Дун - проекция на ось у' расстояния от центра тяжести хода до начального пункта хода;

Дук - проекция на ось у' расстояния от центра тяжести хода до точки К;

Ryiп - проекция на ось у' расстояния от каждого пункта хода на поверхности до последнего пункта этого хода;

mб r - средняя квадратическая погрешность определения дирекционного угла гиростороны.

Координаты центра тяжести секций определяются следующим образом

(3.11)

где х, у - координаты пунктов хода, опирающегося на гиростороны;

n - число пунктов хода.

Все вычисления приведены в таб. 3.6 - 3.9.

Таблица 3.6

К предрасчету погрешности сбойки IV типа с гиросторонами

Данные из шахты

№ пункта	Ryi, м	Ryi2, м2
23	42,1	1772,41
24	102,1	10424,41
		12196,82
25	77,9	6068,41
26	17,9	320,41
		6388,82

Таблица 3.7 К предрасчету погрешности сбойки IV типа с гиросторонами Данные из шахты

	Дуi	Дуi^2
3-x	213,08	45403,09
4-x	153,18	23464,11
5-x	148,34	22004,76
6-x	146,96	21597,24
7-x	144,3	20822,49
8-x	141,36	19982,65
9-x	138,56	19198,87
10-x	136,98	18763,52
11-x	125,54	15760,29
12-x	65,54	4295,492
13-x	5,54	30,6916
x-14	54,46	2965,892
x-15	114,46	13101,09
x-16	174,46	30436,29
x-17	234,46	54971,49
x-18	294,46	86706,69
x-19	354,46	125641,9
x-20	414,46	171777,1
x-21	474,46	225112,3	922035,9
29-у	433,2	187662,2
30-у	373,2	139278,2
31-у	313,2	98094,24
32-у	253,2	64110,24
33-у	193,2	37326,24
34-у	133,2	17742,24
35-у	73,2	5358,24
36-у	13,2	174,24
у-37	46,8	2190,24
у-38	106,8	11406,24
у-39	166,8	27822,24
у-40	226,8	51438,24
у-41	286,8	82254,24
у-42	346,8	120270,2
у-43	406,8	165486,2	1010614

Дун12 = 45403,09 м2 Дук12 = 477591,6 м2

Дун22 = 165486,2 м2 Дук12 = 485223,7 м2

Таблица 3.8 Координаты пунктов

	х	у
3	410,58	-229,58
4	387,804	-210,05
5	384,787	-209,695
6	382,044	-211,54
7	360,22	-232,12
8	338,39	-252,704
9	316,57	-273,29
10	304,265	-284,89
11	295,68	-285,54
12	274,1	-264,7
13	252,526	-243,86
14	230,945	-223,02
15	209,365	-202,182
16	187,785	-181,34
17	166,205	-160,5
18	144,625	-139,66
19	123,04	-118,82
20	101,46	-97,983
21	79,8842	-77,14
	4950,275	-3898,61
28	-71,17	68,74
29	-92,757	89,57
30	-114,34	110,415
31	-135,92	131,25
32	-157,498	152,09
33	-179,078	172,934
34	-200,66	193,77
35	-222,24	214,61
36	-243,82	235,45
37	-265,4	256,293
38	-286,98	277,133
39	-308,56	297,97
40	-330,14	318,81
41	-351,72	339,65
42	-373,3	360,492
43	-394,88	381,33
	-3728,46	3600,507

Таблица 3.9

К предрасчету погрешности сбойки IV типа с гиросторонами

Данные с поверхности

№ пункта	Ryi, м	Ryi2, м2
1	144,58	20903,376
2	301,79	91077,204
3	447,14	199934,18
сумма		311914,8
5	137,49	18903,5
6	277,22	76850,928
7	339,82	115477,63
8	492,8	242822,3
сумма	392,7	435150,8

Подставляем полученные данные в формулы 3.8 - 3.11.

m2xвr2=

m2xвr2=m2xвп2 =9,16421E-05

m2xвп2 =0,000127849

m2xSш=0,000328

m2xSп=1/2*0,00022=0,00011

Mxk=v0,02647+0,03231+9,16421E-05+0,000127849+0,000328+0,00011=0,042

Мож = 3*0,042 = 0,125 м < Мдоп = 0,8 м

3.3 Предрасчет погрешности сбойки по высоте

Общую среднеквадратичную погрешность смыкания забоев по высоте вычисляют по формуле:

Mz2=m2h ст1+ m2h ст2 + m2h п+ m2h ш1+ m2h ш2 (3.12)

где mhст.1,2 - ошибки передачи высот через вертикальные стволы шахт I и 2;

mhп, mhш.1,2 - ошибки смыкания забоев вследствие погрешностей геометрического нивелирования по поверхности и в шахте;

mhт - ошибка передачи высот тригонометрическим нивелированием по наклонным выработкам, если такие имеются.

При двукратном выполнение измерений ошибку передачи высоты через шахтный ствол (в мм) определяют по формуле:

mhст=0.0003H (3.13)

где Н - глубина ствола в м.

При двукратном выполнении работ средняя погрешность смыкания забоев вследствие погрешностей геометрического нивелирования IV класса (в мм):

mhп=20*vL/4 (3.14)

где L - длина хода, км.

Ошибку передачи высот техническим нивелированием в горных выработках при двукратном выполнении работ определяют (в мм) по следующей формуле:

mhш=(50vL1+L2)/4 (3.15)

где L1 и L2 - длины нивелирных ходов в горизонтальных выработках от шахт 1 и 2.

При глубине ствола 1 равной 534,823 метрам и ствола 2 равной 222,847 метрам вычисляем ошибки передачи высот через вертикальные стволы шахт 1и 2:

mhст = 0,0003*534,823=0,16

mhст = 0,0003*222,847 = 0,067

При двукратном выполнении работ средняя погрешность смыкания забоев вследствие погрешностей геометрического нивелирования IV класса при длине хода на поверхности L = 2,618 км:

mhп= (20v2,618)/4=8,09

Ошибку передачи высот техническим нивелированием в горных выработках при двукратном выполнении работ определяют при длинах нивелирных ходов в горизонтальных выработках от шахт 1 и 2:

mhш = (50v2,5)/4=19,76

По выше подсчитанным данным вычисляем общую среднеквадратичную погрешность смыкания забоев по высоте:

mz = v0,00020362+0,00021452+0,008092+0,019762 = 0,1747

Отсюда ожидаемая погрешность смыкания забоев по высоте:

Мож = 3Мz = 3*0,1747 = 0,524 м < Mдоп = 0,3 м

Следовательно мы можем сделать вывод о том, что выбранная методика измерения длин линий, углов является не допустимой и не обеспечивает необходимую точность.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе разработки курсового проекта были выполнены следующие задачи:

1. Произведена оценка точности линейных и угловых измерений, определена оптимальная длина опорной маркшейдерской сети, равная S = 60 метрам, запроектирована опорная маркшейдерская сеть, состоящая из 38 пунктов, длина запроектированного висячего полигона 2500 м.

2. Установлена зависимость погрешности горизонтального угла от длины стороны, которая выражается в том, что с увеличением длины стороны средняя ошибка измерения горизонтального угла уменьшается.

3. Были решены задачи по определению оценки точности ориентирования стволов № 1 и № 2 и получены следующие ошибки ориентирования:

ствол № 1: Мор = 124''92; ствол № 2: Мор = 76''41 при Мдоп = 3'.

4. Согласно действующей "Инструкции по производству маркшейдерских работ" [1] была выбрана конструкция временных и постоянных реперов, способы их закрепления, инструменты и методики проведения работ на -460 горизонте шахты Капитальная, ОАО «Челябинскуголь».

5. Была произведена оценка положения 46 - го пункта без использования гиросторон Мк = 0,849 м, с использованием гиросторон (упрощенный метод по Медянцеву) Мк = 0,22 м по полученным ошибкам сделали вывод о необходимости введения гироскопического ориентирования подземных горных выработок для повышения точности положения удаленного пункта.

6. Была произведена оценка точности вертикальных съемок положения 46 - го пункта Мкz = ±0,1586 м, выбрана методика нивелирования, а именно нивелирование из середины.

7. В процессе разработки курсового проекта был составлен проект на сбойку IV типа, рассчитаны ожидаемые ошибки несмыкания забоев горных выработок в плане и по высоте. Для четвертого типа сбойки в плане составили Мож =0,52 м, при введении гиросторон ошибка несмыкания равна Мож = 0,125 м , по высоте Мzож=0,524 м по полученным ошибкам сделали вывод о целесообразности введения гироскопического ориентирования четырех сторон подземных горных выработок для повышения точности смыкания забоев.

Список литературы

1. Инструкция по производству маркшейдерских работ. Госгортехнадзор России 2003.

2. Анализ точности маркшейдерских работ: Метод. Указания по курсовому проектированию/ Сост. А.Т. Шаманская; Перм. политех. ин-т. Пермь 1997.

3. Еремин В. В., Еремин А. В., Медянцев А. Н. Расчет погрешности положения удаленного пункта подземной ОМС по методу "эквивалентных ходов/ журнал "Маркшейдерский вестник", 1997, №4.

Размещено на Allbest.ru