Горизонтальная соединительная съемка через два вертикальных ствола. Гироскопическое ориентирование

6. Дата выдачи задания "________"__________________20_____года.

^{Календарный план}

Студент _________Ерохина Д.О.

Руководитель проекта ________ Подкур И.А.

Ориентирование через два вертикальных ствола

Рисунок

Введение

Различают горизонтальную и вертикальную соединительные съемки.

Горизонтальная соединительная съемка решает две задачи:

- ориентирование подземных съёмок, т.е. определение дирекционных углов исходных сторон подземной маркшейдерской сети.

- Центрирование подземных съёмок, т.е. определение координат х, у исходных пунктов подземной маркшейдерской сети.

При вертикальной съёмке земной поверхности в шахту передается высотная отметка.

Соединительные съёмки, в зависимости от способа вскрытия месторождения, могут быть выполнены через горизонтальные , наклонные или вертикальные горные выработки.

Соединительную съёмку через горизонтальные и наклонные выработки выполняют, прокладывая по выработкам полигонометрические ходы, ходы геометрического или тригонометрического нивелирования.

Ориентирование через вертикальные горные выработки производят специальными способами, которые подразделяют на геометрические и физические.

В настоящее время на практике используют в основном следующие способы ориентирования:

- гироскопический;

- геометрический (через один или два вертикальных ствола).

В геометрических способах для ориентирования подземных съёмок используют отвесы, опущенные в вертикальные стволы шахты. Координаты отвесов и дирекционные углы направлений между ними определяют в результате измерений на земной поверхности.

В гироскопическом способе ориентирования используются свойства оси маятникового гироскопа совершать гармонические колебания около положения равновесия, совпадающего с плоскостью астрономического меридиана точки, в которой установлен прибор. Способ ориентирования с применением гирокомпаса получил распространение как наиболее точный и наименее трудоёмкий.

Ориентирование подземной маркшейдерской опорной сети должно производиться независимо дважды (одним или разными методами). Расхождение в результатах ориентирования одной и той же стороны не должно превышать 3ґ. За окончательное значение дирекционного угла принимают среднее взвешенное значение.

В данном курсовом проекте рассматриваются 2 способа ориентирования:

- через два вертикальных ствола;

- гироскопический.

1. Ориентирование через два вертикальных ствола

1.1 Сущность способа

При ориентирования через 2 вертикальных ствола угловая погрешность проектирования имеет второстепенные значения , поскольку значительно увеличивается расстояние между отвесами, и поэтому съёмка через два вертикальных ствола является наиболее точной и надёжной из всех видов геометрического нивелирования.

Сущность способа заключается в следующем:

В каждый ствол опускается по одному отвесу, к каждому отвесу прокладывается ход. Определяются координаты отвесов в шахте, между отвесами прокладываются ходы и путём расчётов передают в шахту систему координат, принятую на поверхности.

1.2 Выбор оборудования

Для осуществления проектирования с помощью отвесов необходимо следующее оборудование:

1. Проволока - бывает двух типов : повышенной прочности (П) и высокой прочности(в), диаметр проволоки выбирают в зависимости от глубины ствола. При глубине до 300 м рекомендуется применять тонкую проволоку диаметром до 1 мм. При большей глубине применяется проволока диаметром 1-2 мм. проволока, предназначенная для проектирования, не должна иметь изгибов и повреждений. Сращивание её из отдельных кусков не допускается. Особое внимание следует уделять навивке проволоки на барабан после окончания работ. Небрежная навивка может стать причиной большого числа изгибов, что сделает проволоку не пригодной для работы.

В данном курсовом проекте глубина ствола: Н1=620 м, поэтому выбираем проволоку диаметром d=2vv повышенной прочности.

2. Грузы для шахтных отвесов могут быть литыми и составными. Литой груз применяется при глубине ствола до 100 м. При больших глубинах применяются составные грузы.

Рисунок №1

1-штанга

2-комплект дисков

Комплект груза должен состоять из набора чугунных или свинцовых пластин, и имеющих форму дисков с одним радиальным вырезом или с двумя диаметрально противоположными вырезами, и штанг, на которые насаживаться диски. Вес рабочего груза должен быть не менее 60% предела прочности стали на разрыв. Вес рабочего груза выбирается в зависимости от типа проволоки и диаметра.

В данном курсовом проекте для проволоки "П" и диаметром d=2мм вес груза 202 кг.

Лебедки для спуска- подъема отвесов служат для навивки проволоки. Лебёдки должны иметь два храповика с собачками, а все её детали должны выдерживать трёхкратную максимальную нагрузку. Диаметр барабана должен быть не менее 250 мм. При меньшем диаметре стольная проволока получит нежелательные деформации и даже после подвешивания груза сохранит спиралеобразный вид. На барабане должен помещаться 3-х кратный запас проволоки.

Центрировочные пластины - предназначены для быстрого успокоения отвесов в стволе.

Направляющие блоки служат для направления проволоки от лебёдки в ствол. По оводу блок имеет выемку для проволоки. Диаметр 200 мм.

Успокоители - это баки с водой или вязком жидкостью, предназначенный для создания дополнительного трения рабочего груза с жидкостью, в результате чего, отвесы быстро успокаиваются.

1.3 Задачи, решаемые при ориентировании

Ориентирно-соединительная съёмка через 2 вертикальных ствола слагается из следующих задач:

а) проектирование точек с поверхности на горизонт горных работ;

б) примыкание к отвесам на поверхности с целью определения их координат х и у;

в) примыкание к отвесам в шахте.

Проектирование точек осуществляется для передачи линии из поверхности в шахту с помощью свободновисящих неподвижных отвесов. Лишь при расстоянии между отвесами менее 50 м следует для повышения точности проектирования производить наблюдение с применением центрированных тарелок.

Примыкание на поверхности осуществляется с целью передачи системы координат в шахту.

1.4 Решение задач примыкания

Примыкание на поверхности осуществляется с целью определения координат отвесов. Примыкание в шахте осуществляется с целью передачи системы прямоугольных координат в шахту.

Рисунок №3. Примыкание на поверхности

Существует несколько схем примыканий, которые зависят от расстояний между отвесами.

В данном курсовом проекте примыкание осуществляется от одного подходного пункта к отвесам. От подходного пункта С к отвесам А и В проложен полигонометрический ход 2 разряда.

В полигонометрическом ходе 2 разряда длины измеряются дважды стальной прокомпарированной рулеткой. Относительная ошибка измерения длин

Измеряются горизонтальные углы 1,2 теодолитом 2Т5К, двумя приёмами:

В точке устанавливаем теодолит в рабочие положение. Совмещаем "0" алидады примерно с "0" лимба.

Рисунок №4

Алидаду закрепляют и лимбом визируем на точку С - берём отсчёт. Открепляем алидаду, визирцем на переднюю точку 2 - берём отсчёт. Снова визируем лимбом на переднюю точку с и алидадой на заднюю точку 2. Преводим трубу через зенит. Открепляют алидаду визируем на переднюю точку с - берём отсчёт. Открепляют алидада, визируем на переднюю точку 2 - берём отсчёт. Снова визируем на точку с и точку 2.

(3)

(4)

(5)

Расхождение между измеренным и вычисленным значением не должно превышать

СКО измеренного угла 5-10ґґ

В ходе от подходного пункта С к отвесу В, измеряются длины: С-III, III-IV, IV-V, V-B.

Рисунок №5. Примыкание в шахте

1.5 Способ проектирования

Если расстояние между отвесами менее 50 м проектирование надлежит выполнять с применением центральных тарелочек; если расстояние между отвесами более 50 м проектирование выполняется неподвижными отвесами.

В данном курсовом проекте расстояние между отвесами 353,550 м, что больше 50 м, значит, проектирование будет выполняться не подвижными отвесами.

1.6 Расположение оборудования в стволе

На копре закрепляются направляющие блоки и центрировочные пластины. Проволока от лебёдки передаётся через направляющий блок и центрировочную пластину, и подается на нулевую площадку; на нулевой площадке к проволоке прицеливается малый груз (5-10 кг)

Проволока опускается в шахту.

На ориентируемом горизонте с учётом удлинения проволоки, проволока нагружается рабочим грузом и помещается в успокоитель так, что бы рабочий груз не касался боков и не сел. На дно бочки.

1.7 Расчёт удлинения проволоки

Расчёт удлинения проволоки делается перед началом ориентировки для того, что бы знать из какой высоты в околоствольном дворе надо начинать нагрузку проволоки рабочим грузом.

Проволока при нагрузке рабочим грузом растягивается. Если не учитывать растяжение проволоки, ГПУ может оказаться на дне успокоителя. Удлинение проволоки определяют по формуле:

(1)

где, К - удлинение одного метра проволоки при нагрузке в 1 кг, к=0,0028 м.;

l - длина проволоки равная глубине ствола;

р - вес рабочего груза, 202 кг.

cм

cм

1.8 Измерение углов и длин, требование "Инструкции.."

Ход должен соответствовать опорным маркшейдерским сетям, это значит, что углы измеряются одним приёмом( одним повторением). СКО±20ґґ. Длины измеряются стальными проволоками и рулетками дважды. Относительная ошибка При съёмке измеряеться температура в выработке, натяжение рулетки контролируется динамометром. В длины линий вводятся поправки за разность температур при измерении и компарировании рулетки, за провес. Точки закрепляются в кровле.

Возле отвеса А точки 1,2,3 и возле отвеса В точки 8,9,10 закрепляются постоянными знаками. Остальные точки временными.

Центр, закладываемый к кровле выработки, представляет собой отверстие, просверленное в нижней части стержня; стержень бетонируют или забивают в пробку.

1.9 Организация работ

На время выполнения съёмки останавливается всякое движение подъёмных сосудов в стволе, что нарушает нормальный производственный процесс шахты. Поэтому маркшейдер обязан заранее тщательно продумать организацию и методику выполнения работ, чтобы свести вынужденную остановку подъёма к минимуму.

Все работы по съёмке разделяют на два вида:

- Подготовительные;

- Основные;

К подготовительным работам относят:

А - выбор схемы ориентирно-соединительной съёмки;

Б - подготовка и проверка инструментов необходимых для производства работ.

В - Закрепление точек примыкания к отвесам и их привязка к подходным пунктам на поверхности и к пункткам подземной опорной сети.

Г - Выбор мест закрепление лебёдок, блоков, центрировачных пластинок, брусьев для шкал.

Д - Подготовка материалов для перекрытия зумпфа и устья ствола.

Основные работы осуществляются двумя группами исполнителей, одна находится на поверхности, а другая - в шахте.

Во время производства работ не допускается в нахождение в надшахтном здании и возле ствола в шахте лиц, непосредственно неучавствующих в ориентировании.

1.10 Правила безопасности

Спускают в шахту людей и оборудование, освобождают ствол от подъёмных сосудов .Перекрывают зумпф и устье ствола полками из прочных досок,

устанавливают лебёдки, блоки, центрировочные пластинки. Спускают отвесы с лёгкими грузами(3-5)кг на ориентируемый горизонт. Руководитель работ обязан проверить всю проволоку, пропустив её "через руку". По окончанию спуска подземная группа приступает к работе в стволе шахты. Об этом руководитель группы должен предупредить находящихся на поверхности. Они, в свою очередь, обязаны осторожно работать над стволом, не допуская падения в него инструментов, кусков породы и других предметов, которые могут стать причиной травмы.

На ориентируемом горизонте спускаемые грузы заменяют рабочими грузами, которые погружают в успокоитель.

Проверяют отвесы "почтой".

1.11 Камеральная обработка ориентирования

По результатам примыкания на поверхности вычисляют координаты отвесов А и В

Вычисляют дирекционный угол и длину линии, соединяющие отвесы.

(6)

=2.891919

(I четверть)

(7)

(8)

В шахте ход проложенный между отвесами, вычисляется в условной системе координат: А: у=0,000, х=0,000 и

Определяется дирекционный угол и длина линии, соединяющий отвесы в условной системе.

(9)

(IV четверть)

(10)

(11)

Вычисляют разницу между длинами на поверхности и в шахте в условной системе:

(12)

Переход к шахте от условной системе принятой на поверхности к истинной:

Находим угол поворота условной системы относительно истинной.

(13)

Находим дирекционный угол первуй стороны:

(14)

Вычисляется подземный полигон в истинной системе координат. Исходными является дирекционный угол первой стороны (А-1)=169и координаты отвесов А и В, вычисленные в первом пункте.

В шахте получается разомкнутый ход, поэтому необходимо находить невязки в приращениях координат.

(15)

(16)

Невязки распределяем на приращение координат с обратным знаком прямопропорционально длинам.

При вычислении координат за исходные принимаем координаты отеса А. Контролем служит вычисленные координаты отвеса В, которые должны бать равны координатам отвеса В на поверхности.

1.12 Погрешность ориентирования

Погрешность ориентирования вычисляется по формуле:

(17)

где,- погрешность примыкания на поверхности,

- погрешность проектирования.

Мшах - погрешность определения дирекционного угла стороны в шахте Мшах

Погрешность на поверхности:

(18)

где, - погрешность за счёт ошибок измерения углов.

Мsn- погрешность за счёт ошибок измерения длин.

(19)

(20)

Таблица 1-2 Погрешность ориентирования

,

Погрешность в шахте:

(21)

(22)

Таблица 3 Погрешность в шахте

(23)

Определяем погрешность проектирования:

(24)

Таблица 4 Погрешность проектирования

?313

Сторона 3-4 является исходной стороной для опорніх маркшейдерських сетей,так как имеет наименьшую погрешность

(25)

2. Гироскопическое ориентирование

2.1 Сущность и преимущества

На проволоку отвеса в стволе действует целый ряд факторов, которые отклоняют её от вертикали. Прежде всего это движение воздуха в стволе и околоствольных выработках и обильный капеж воды. Исследованиями установлено влияние этих фактов и получены формулы, с помощью которых можно оценить величины этих отклонений. Однако нет необходимости детального их изучения, так как создание гироскопических приборов позволяет определять дирекционные углы любой стороны в шахте с точностью 10-20ґґ. Это предопределило то, что геометрические методы ориентирования применяются редко, главным образом при строительстве новых шахт.

В действующих шахтах ориентировки повторяются с применениями гирокомпасов.

Создание гирокомпасов коренным образом изменило и упростило решение задачи определение дирекционных углов в подземельных выработках .

Практическая ценность гироскопического ориентирования заключается в том, что любом месте шахтного поля, на любом удалении от стволов можно с высокой точностью определить дирекционный угол одной или несколько сторон опорной сети.

Это вызвало широкое применение соединительной съёмки с опусканием в ствол отвесов для определения координат х, у начальной точки подземного полигона определением дирекционного угла гироскопическим способом.

2.2 Устройство гирокомпаса

Гирокомпасы МВТ2 и МВТ4- малогабаритные, относительно простые в изготовление и эксплуатации, надёжные и высокоточные маркшейдерские гирокомпасы.

Гирокомпасы типа МВТ2 предназначен для ориентирования подземной стороны и определения дирекционных углов подземных сторон при построении маркшейдерских опорных сетей. Масса гирокомпаса вместе с блоком питания и штативом- 33 кг. Время, затрачиваемое на один пуск, составляет 30 мин, точность определения дирекционного угла ориентируемой стороны- 20-30ґґ. Установка гирокомпаса МВТ2 осуществляется с помощью трегера, имеющего поворотный корпус, способный вращаться вокруг вертикальной оси с помощью бесконечного микрометренного винта. На верхней части поворотного корпуса вставлена угломерная часть, представляющая собой оптический теодолит, с низу - гироприставка, в нутрии которой на торсионе подвешен чувствительный элемент с гиромотором.

Питание гирокомпаса осуществляется с помощью аккумуляторной батареи, заключённых во взрывобезопасном корпусе.

Торсион выполнен из трёх лент, соединенных плоскими сторонами, что позволяет иметь небольшой удельный момент кручения. Колебание оси с ЧЭ вокруг плоскости меридиана наблюдается при помощи зеркала, жестко связанного с осью и установленного в верхней части ЧЭ.

В стойке теодолита смонтирован автоколлиматор, с помощью которого осуществляется наблюдение за колебанием зеркала ЧЭ. ЧЭ в нерабочем состоянии закрепляется ориентиром.

2.3 Работа с гирокомпасом на станции

На поверхности гирокомпас устанавливаем на линии с .

При установки в рабочее положение ориентируем гирокомпас окуляром коллематорной трубки на запад с отключением 20. За тем приводим уровни в о-пункт.

Центрируем гирокомпас. Открепляем ЧЭ и наблюдаем свободные и несвободные колебания .

При свободных колебаниях берут отсчёт по шкале: п1, п2, п3, п4.

Включают питания и через некоторое время наблюдают не свободные колебания ЧЭ.

Открепляют ГК теодолита и в точках реверсии поворотам ГК теодолита совмещают не подвижный штрих коллематорной трубки с подвижным штрихом ЧЭ. Берут отсчёты по ГК: N1 N2 N3 N4.

Между 2 и 3 отсчётом и 3 и 4 в среднем положении берут отсчёты по ГК:

Гирокомпас отключают теодолитом при двух положения трубы визируют на 2 точку линии берут отсчёт по ГК: Nґ Nґґ

2.4 Полевые наблюдения

При гироскопическом ориентировании одной стороны производят четыре пуска гирокомпаса, из которых первый и четвертый - на поверхности на одной и той же стороне с известным дирекционным углом, второй и третий пуски в шахте - на ориентируемой стороне. Первый пуск перед спуском в шахту, четвёртый- после производства наблюдений в шахте, осуществляется с целью определений поправки гирокомпаса.

Гироскопические азимуты сторон на поверхности и в шахте определяются не зависимо дважды. Разность двух определений не должна превышать 2ґ.

Определение примычного направление № на поверхности или подземной стороны производится при двух положениях вертикального круга дважды- в начале и в конце пуска. Разность двух измерений не должна превышать 30ґґ

2.5 Камеральная обработка журналов пусков

Вычисляю нуль торсиона

По отсчетам n1, n2, n3, n4 нахожу средние промежуточные отсчеты:

(26)

(27)

Расхождение между ними не должно превышать 1. Тогда нуль торсиона будет равен:

(28)

Положение равновесия ЧЭ определяется по отсчетам N1, N2, N3, N4 взятым по лимбу. Нахожу средние промежуточные отсчеты:

(29)

(30)

Расхождение не должно превышать ±45Ѕ. Тогда положение равновесия ЧЭ:

(31)

Поправка за закручивание торсиона и подвеса. Нуль подвеса торсиона:

(32)

где t - цена деления окулярной шкалы автоколлиматора. Для гирокомпаса МВТ2 t = 52Ѕ. Для гирокомпаса МВТ4 t = 1ґ.

- отсчет по шкале автоколлимационной трубы, соответствующий положению неподвижного биссектора при определении нуля подвеса. Поправка - определяется по формуле:

(33)

где - отсчет по лимбу равный среднему значению ориентирного направления, сек.

- положение равновесия ЧЭ, сек.

Поправка за закручивание торсиона и подвеса:

(34)

где D - добротность гирокомпаса, дается в паспорте и зависит от штроты местности.

Вычисление гироскопического азимута стороны в пуске:

(35)

где Н - среднее значение примычного направления.

- положение равновесия ЧЭ.

Аналогично выполняют полевые журналы всех четырех пусков.

2.6 Определение дирекционного угла стороны в шахте

Вычисляют среднее арифметическое значение гироскопического азимута стороны на поверхности:

(36)

где - гироскопический азимут в пуске 1

- гироскопический азимут в пуске 4

Расхождение не должно превышать ±2ґ.

Определяется поправка гирокомпаса:

(37)

Среднее арифметическое значение гироскопического азимута в шахте:

(38)

где Гґ - гироскопический азимут в пуске 2, градусы.

ГЅ - гироскопический азимут в пуске 3, градусы.

Расхождение не должно превышать ±2ґ.

Вычисление поправки за сближение меридианов:

(39)

где - коэффициент, зависящий от географического положения пункта.

- ордината пункта, в которой устанавливали гирокомпас на поверхности.

- ордината пункта установки гирокомпаса в шахте.

Дирекционный угол стороны в шахте:

(40)

2.7 Погрешность ориентирования

Средняя квадратическая погрешность ориентирования находится по формуле:

(41)

(42)

(43)

Вывод: согласно маркшейдерской инструкции допустимая погрешность ориентирования составляет 45Ѕ. Полученная погрешность 8Ѕ, значит гироскопическое ориентирование выполнено с достаточной точностью.

(44)

Координаты первого пункта подземной съемки вычисляют по формуле:

(45)

(46)

Для контроля центрирования сети изменяют положение отвеса в стволе и все выполняют еще раз. Снова определяют координаты точки 1 в шахте. Расхождение в координатах не должно превышать ±5 см при глубине ствола 500 м или 0,01Н ствола при глубине ствола более 500 м.

2.8 Сравнение результатов двух способов

В данном курсовом проекте, ориентирование подземной маркшейдерской сети было произведено двумя способами: ориентирование через два ствола и гироскопическим ориентированием.

При ориентировании через два вертикальных ствола дирекционный угол стороны 3-4 в шахте равен 208?26ґ19Ѕ. При гироскопическом ориентировании дирекционный угол стороны 3-4 равняется 208?25ґ57Ѕ. Расхождение между дирекционными углами при двух способах составляет 22Ѕ, что не превышает допуск, установленный инструкцией ±3ґ.

Следовательно, можно считать, что ориентирование подземной маркшейдерской сети было произведено с достаточной точностью, а сторона 3-4 может быть использована для распространения плановой опорной маркшейдерской сети.

Вывод: В результате ориентирования через два вертикальных ствола в шахту была передана система координат принатой на поверхности. Общая погрешность не должна превышать . В нашем случае погрешность равна ±20ґґ, что не превышает допустимую.

Общие выводы

В данном курсовом проекте по результатам двух ориентировок делаем сравнение: при решении задачи через два вертикальных ствола получили . Расхождение между ними не должно превышать

В данном курсовом проекте расхождение между ними 0 01 15, что не превышает допустимое. Эта сторона 3-4 может являться исходной для опорных маркшейдерских сетей.

Перечень источников

1. "Инструкция по производству маркшейдерских работ", Москва, Недра 1987 г

2. "Справочник по маркшейдерскому делу", Москва, Недра, 1979 г.

3. В.И. Борщ-Компониец "Маркшейдерское дела", Москва, Недра, 1985 г.

4. Д.Н. Оглоблин "Маркшейдерское дело", М, Недра.

5. "Техническая инструкция по производству маркшейдерских работ", М, Недра, Ленинград 1971 г.

6. Конспект лекций по маркшейдерскому делу.

Приложения

Приложение 1

Пуск №1

Пуск №2

Приложение 3

Пуск №3

Приложение 4

Пуск №4

Размещено на Allbest.ru