Общие сведения из истории развития маркшейдерского дела

Содержание и задачи маркшейдерской службы

Название «Маркшейдерское дело» происходит от немецкого слова die Markscheidenkunst: die Mагке- граница, межа, знак, scheiden- различать, устанавливать, обозначать и die kunst- искусство. К настоящему времени название специалиста - «Маркшейдер» сохранилось в Германии, в России и странах ближнего зарубежья. В других странах этих специалистов назы­вают в большинстве случаев горными геодезистами.

Существующие в настоящее время термины «маркшейдер», «маркшейдерское дело», «маркшейдерские работы» прочно вошли в на­учно-техническую, справочную, учебную литературу и в производство, хотя их дословный перевод не отражает современного представления и требования горного производства к маркшейдерской службе.

В настоящее время маркшейдерское дело является отраслью горной науки и техники. Маркшейдерская служба участвует на всех этапах ос­воения месторождений полезных ископаемых (разведке, проектировании, строительстве, эксплуатации), вплоть до ликвидации горных предприятий и рекультивации (восстановления) нарушенных земель горными работа­ми.

При разведке месторождений полезных ископаемых маркшейдер на основе топографической съемки разведываемого участка и утвержденного проекта геологоразведочных работ производит разбивку разведочных вы­работок (скважин, шурфов, канав, штолен и т.п.), а затем выполняет съем­ку и составляет план их расположения. Вместе с геологом составляет гра­фическую документацию (планы, разрезы, зарисовки и пр.), характери­зующую форму залегания полезного ископаемого в недрах. По построен­ным планам и разрезам маркшейдер и геолог производят подсчет запасов полезного ископаемого на разведанном участке.

Геолого-маркшейдерские графические и цифровые материалы исполь­зуются при проектировании горных предприятий и в ряде случаев, сами маркшейдера осуществляют проектные разработки.

При строительстве горных предприятий основными задачами марк­шейдера являются: перенесение в натуру геометрических элементов за­проектированных сооружений и горных выработок; осуществление в про­цессе строительства сооружений и проведения горных выработок, контро­ля за соблюдением геометрических элементов проекта, маркшейдерская съемка фактически выполненных работ, составление планов и разрезов.

Каждая шахта, рудник, карьер, прииск вне зависимости от своих мас­штабов имеют маркшейдерскую службу, представленную обычно само­стоятельным производственным участком (отделом). Наличие этой специ­альной службы связано с необходимостью квалифицированного решения целого ряда важных, сложных и ответственных вопросов горного дела.

Методы и результаты маркшейдерских работ широко используются не только при производстве горных работ, но и при разведке месторождений полезных ископаемых, при проектировании и реконструкции горных предприятий, при строительстве туннелей и метрополитенов, железных и шоссейных дорог, гидротехнических и других сооружений.

При разработке месторождений полезных ископаемых основной целью маркшейдерской службы является обеспечение горного предприятия всем необходимым для осуществления рационального, бесперебойного и пер­спективного ведения горных работ.

Перечень маркшейдерских работ и решение конкретных задач во мно­гом зависят от способа разработки полезных ископаемых. Общий же круг вопросов и основные задачи, решаемые маркшейдерской службой, оста­ются практически одними и теми же. К ним относятся:

- изучение геологии месторождений, геометрии форм залегания по­лезных ископаемых в недрах и пространственного распределения их свойств;

- своевременная и полная съемка горных выработок и изображение их на планах, разрезах и других маркшейдерских чертежах;

- контроль за правильным ведением горных работ: направлением про­ходки выработок, размерами их поперечных сечений, качеством крепле­ния, профилем выработки и т.д.;

- решение различного рода горно-геометрических задач, возникающих в процессе строительства и эксплуатации горных предприятий, как пере­несение проектных данных в натуру, проходка выработок встречными забоями (сбойки) и т.д.;

- систематический контроль за полнотой извлечения полезных иско­паемых и охрана недр;

- учет и анализ движения запасов, потерь и разубоживания (засорения) полезных ископаемых при добыче;

- выполнение горно-расчетной и графической части плана при теку­щем и перспективном планировании развития горных работ;

- изучении процессов сдвижения горных пород, определение мер за­щиты подрабатываемых зданий, сооружений и природных объектов.

Указанные выше задачи маркшейдерской службы не охватывают все вопросы, с которыми маркшейдер встречается в своей практической деятельности, они являются лишь основными при разработке месторождений полезных ископаемых подземным и открытым способами.

При ликвидации горного предприятия маркшейдерская служба произ­водит съемки горных выработок, пополняет маркшейдерские планы, при­водит в надлежащий вид согласно существующей на этот счет инструкции всю первичную и вычислительную маркшейдерскую документацию и все материалы передает ликвидированной шахты (карьера) на бессрочное хранение.

При рекультивации нарушенных земель горными работами, как завер­шающем этапе горного производства маркшейдер выполняет на рекульти­вируемой территории топографо-маркшейдерские работы, геометриче­ские элементы проекта реконструкции переносит в натуру, по мере прове­дения работ контролирует их исполнение и по завершению горно­технической рекультивации производит топографическую съемку участка и на основании ее составляет топографический план.

Обязанности маркшейдерской службы рудника

К ежедневным непосредственным обязанностям маркшейдерской службы рудника относится:

1) Пополнение всех существующих разрезов( римских, арабских) в масштабе 1:500

2) Создание новых и пополнение существующих разрезов в масштабах 1:500, 1:200 по всем планируемым выработкам, камерам для наглядной видимости выработок пройденных ранее на всех высотных отметках.

3) Задание направлений на все горизонтальные, наклонные и вертикальные выработки.

4) Осуществление съемок всех горных выработок с последующим их нанесением на планшеты масштаба 1:500.

5) Ведение книги маркшейдерских указаний (показывать задание направления с чертежами, считать и указывать домеры на все выработки, указывать любые отклонения от проекта, несоответствие крепи паспорту крепления и т.д)

6) Ежемесячный учет количества пройденных метров по всем выработкам за определенный период, учет количества объемов горной массы добытой во всех выработках за период времени, учет количества закрепленных выработок рамами СВП и болтами АКЦ за определенный период времени, учет количества подаваемой закладки на все горные выработки в определенный период времени.

1.2 Взаимосвязь курса с другими дисциплинами

Курс «Маркшейдерское дело» тесно связан с рядом других научных дисциплин и прежде всего с геодезией. При маркшейдерских съемках ши­роко используются геодезические методы и инструменты. Маркшейдер­ская съемка ведется от пунктов общегосударственной сети и нивелирова­ния.

В решении многих вопросов маркшейдерского дела широко и всесто­ронне используется математика. Без знания аналитической и начертатель­ной геометрии, дифференциальных исчислений, математической стати­стики, теории вероятности и других разделов математики невозможно глубокое понимания курса маркшейдерского дела и практической реали­зации решаемых задач.

Для оценки производимых измерений маркшейдер широко использует положения теории погрешностей и методы наименьших квадратов.

Близко соприкасается с маркшейдерским делом курс «Геометрия недр», который ранее был его составной частью. В настоящее время гео­метрия недр оформилась как отдельная научная дисциплина.

Для маркшейдера обязательны глубокие знания геологии (особенно разделов «поиски и разведки полезных ископаемых) и горного дела (проведения горных выработок, систем разработки и ведения очистных работ).

Маркшейдер хорошо должен знать горное дело, особенно технологию проведения подготовительных выработок, очистных работ и системы раз­работки месторождении полезных ископаемых.

Работая с геодезическими и маркшейдерскими инструментами, марк­шейдер должен знать разделы физики, касающиеся оптики и гироскопии.

Наконец, маркшейдер должен владеть приемами технического, топо­графического и маркшейдерского черчения, без чего он не сможет соста­вить горно-маркшейдерскую документацию.

В своей практической' деятельности маркшейдер должен выработать в себе определенные навыки: быть пунктуальным, аккуратным при выпол­нении маркшейдерских работ на всех их стадиях.

Маркшейдерских чертежей

Значительную долю общего времени работы маркшейдера занимают съемки и замеры горных выработок, на основании которых составляются планы горных работ, разрезы, гипсометрические графики и другие графи­ческие материалы. Геометрическая основа всех графических материалов строится по координатам съемки, поэтому очень важно сделать правиль­ный выбор системы координат и направления координатных осей.

Правильный выбор системы координат обеспечивает качественное со­ставление маркшейдерской документации и широкое его использование при решении горно-геометрических и других задач. Неудачный же выбор ведет к обесцениванию большой и трудной работы маркшейдера.

Маркшейдерская служба на горных предприятиях выполняет разнооб­разные работы, при этом ведутся съемки и составляются чертежи различ­ного назначения. В результате съемок получают: координаты пунктов; комплект планов и карт, отражающих пространственное положение гор­ных и геологоразведочных выработок; комплект чертежей, связанных с обслуживанием строительства горного предприятия; комплект горно­геометрических графиков, отражающих геологию месторождений, свой­ства полезного ископаемого и т.д.

Все чертежи составляются по координатам точек в той или иной вы­бранной системе. От выбранной системы координат зависит их использо­вание, а без маркшейдерских чертежей не может работать ни одно горное предприятие.

Требования, предъявляемые к системе координат, должны быть сле­дующими:

а) планы поверхности, планы горных работ и другие маркшейдерские чертежи должны составляться в единой системе координат и быть долго­вечными. Такие чертежи могут быть полезными на практике даже тогда, когда горное предприятие прекратило свое существование;

б) возможность сопоставления (совмещения) по координатной сетке маркшейдерских чертежей одного масштаба друг с другом. Например, планов поверхности и планов горных работ, погоризонтных планов друг с другом, планов горных работ и горно-геометрических графиков и т.д. Такие совмещения необходимы при решении различного рода марк­шейдерских задач: сбойки, решение вопросов о подработке сооружений, взаимной увязки горных работ друг с другом и т.д.;

в) выбранная система должна согласовываться с картографической проекцией. Здесь преследуется цель использования маркшейдерских съе­мок для картографии страны:

г) переход от измеренных при съемке величин к координатам должен быть простым и удобным для массовых вычислений.

При определении положения пункта в пространстве пользуются на практике тремя взаимно перпендикулярными осями: OX, OY, OZ (рисунок 2.1).

Ось ОХ всегда направлена на север и располагается на плане вверх от читающего. Ось OY - на восток. Положение оси ОХ на плане может быть указано по направлению истинного, магнитного меридианов и осевого меридиана зоны, и это нас будет интересовать с двух точек зрения:

а) сохранности и долговечности пла­нов;

б) возможности сопоставления пла­нов друг с другом.

Выбор оси ОХ по магнитному мери­диану (рисунок 2.2) прост, а приборы, при­меняемые для съемки примитивны. Нанесенная на план поверхности или горных работ координатная сетка по направлению магнитного меридиана не обеспечивает своего постоянства во времени и пространстве.

Рисунок 2.1 - Координатные оси

Рисунок 2.2 - Выбор оси ОХ по магнитному меридиану

Величина магнитного склонения непостоянна в одной и той же точке земли вследствие суточных, вековых и внезапных изменений магнитного поля Земли.

Амплитуда суточных колебаний зависит от широты места ф . На­пример, для Донбасса она равна 10-12', для Ленинграда - 20', а для Ка­раганды и Усть – Каменногорска - 8-10', а возникающие магнитные бури отклоняют магнит­ную стрелку до 4^о .

Если ОХ принять по магнитному азимуту, то ни одно из требований, предъявляемых к системе координат, не соблюдается. Инструкцией выбор оси ОХ по этому направлению запрещен.

Выбор оси ОХ по истинному меридиану (рисунок 2.3) частично обеспечи­вает выполнение предъявляемых требований к системе координат. Истин­ный азимут постоянен во времени, но различен в пространстве для раз­личных точек земли вследствие сближения меридианов и их соединения на земных полюсах. Если представить себе два шахтных поля со стволами А и В, удаленных друг от друга на расстояние S, а планы горных работ этих шахт составлены по истинному меридиану и имеют каждый свое на­чало, то нетрудно представить, что:

Рисунок 2.3 - Выбор оси ОХ по истинному меридиану

а) сбойки горных выработок смежных шахт невозможны;

б) не обеспечива­ется безопасность горных работ;

в) планы горных работ смежных шахт не совмещаются друг с другом.

Истинный азимут постоянен во време­ни и пространстве лишь для одной точки земли или малого ее района. В этом случае планы горных работ, на которых ось ОХ проведена по истинному меридиану, могут быть использованы в течение длительного периода. Для составления сводных планов необходимо учитывать изменение сближения мери­дианов, которое вычисляется по формулам:

или , где S - расстояние между точками, км; R - радиус Земли, км; - широта места наблюдения, град.; - 36" на 1км длины по широте; Y , Y - ординаты точек, км.

Выбор оси ОХ по осевому меридиану зоны (общегосударственная сис­тема плоских прямоугольных координат 1942 года) удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к системам (рисунок 2.4).

В общегосударственной системе координат используется эллипсоид Красовского и равноугольная (конформная) поперечно-цилиндри­ческая проекция Гаусса-Крюгера. Поверхность эллипсоида разбивает­ся по долготе на зоны. Для съемок поверхности мелкого масштаба ис­пользуется шестиградусные зоны, для 'съемок масштаба 1:25000 и крупнее - трехградусные. Зоны ну­меруются с запада на восток, от гринвичского меридиана. Каждая зона образует самостоятельную систему плоских прямоугольных координат. Элементами этой системы являются т. О - начало координат; ОХ - осевой меридиан зоны; OY - линия

Рисунок 2.4 - Выбор оси ОХ по осевому меридиану зоны

экватора. Долгота от Гринвича осевого меридиана шестиградусной зоны с номе­ром N находится по формуле =6° N - 3°.

Долгота осевого меридиана трехградусной зоны с ее номером опреде­ляется по формуле =3°n.

Высотной основой геодезических и маркшейдерских съемок являются государственные нивелирные сети СССР. Отсчет высот пунктов ведется от нуля Кронштадского футштока, т.е. от уровня Балтийского моря.

В маркшейдерской практике широкое применение получила условная прямоугольная система координат, в которой начало системы, т. О, вы­брано произвольно, а ось ОХ проведена параллельно осевому меридиану зоны или повернута на некоторый угол О) (рисунок 2.5). Ось OY' перпендику­лярна ОХ¹.

Рисунок 2.5 - Условная прямоугольная сис­тема координат

Две взаимно перпендикулярные линии делят лист бумаги на четыре четверти с нумерацией по ходу ча­совой стрелки.

Пространственная и плоская по­лярные системы координат также широко используются на практике, особенно при съемке открытых гор­ных разработок, складов полезных ископаемых, отвалов и т.д.

2.2 Опорные маркшейдерско-геодезические сети на поверхности и в шахте.

В процессе практической деятельности маркшейдер производит съем­ку поверхности промышленных предприятий, делает ориентирно-соединительные съемки и измерение глубины шахт с тем, чтобы связать поверхностные и подземные съемки в единую систему, замеряет склады полезного ископаемого и т. д. Все съемки опираются на опорную геодези­ческую сеть и там, где нет этих пунктов, маркшейдерская служба обязана сама создать их путем вставки точек в существующую сеть или путем прокладки полигонных ходов.

Рисунок 2.6 - Классификация опорной геодезической сети на поверхности

Классификация опорных маркшейдерско-геодезических сетей на по­верхности характеризуется следующей схемой (рисунок 2.6).

Опорная сеть на поверхности, к которой примыкают топографические и маркшейдерские съемки, может быть создана методами триангуляции (трилатерации), полигонометрии и нивелирования.

Методы триангуляции (трилатерации) и полигонометрии (табл. 2.1 и табл. 2.2) дают плано­вое обоснование, т.е. в результате их проведения получают координаты X, Υ каждого опорного пункта.

Нивелирование же обеспечивает высотное обоснование съемок, т.е. опорный пункт получает третью координату - Ζ - высоту над уровнем моря.

Триангуляция (трилатерация), полигонометрия и нивелирование разде­ляются на государственные сети (классы) и на сети местного значения (разряды).

Триангуляция отличается от трилатерации способом определения длин сторон треугольников. При триангуляции длины вычисляются по извест­ной длине базиса и измеренным горизонтальным углом в треугольниках, в трилатерации - непосредственно измеряют, используя радио- и светодальномеры.

Геодезические сети местного значения развиваются на базе государст­венной опорной сети. Они служат обоснованием для съемок масштабов 1:500 - 1:5000 и выполнения других маркшейдерских работ.

Полигонометрия, при прокладке которой применяются наряду с традиционными приборами и инструментами также радио- и светодальномеры, выгоднее метода триангуляции при сгущении государственной опорной сети в равнинных, полузакрытых и закрытых районах, а также в городах и поселках. Полигонные ходы могут быть замкнутые и разомкнутые, опирающиеся на пункты высших классов полигонометрии или пункты триангуляции.

Таблица 2.1 - Триангуляция (трилатерация)

Таблица 2.2 - Полигонометрии

Таблица 2.3 - Геометрическое нивелирование

Полигонометрические ходы (рисунок 2.7) могут прокладываться методом траверс, при котором измеряется длина линий между пунктами, и методом парал­лактической полигонометрии, когда длина линии непосредственно не измеряется, а вычисляется по известной длине выставленного в середине этой линии базиса и измеренных горизонтальных углах между линией и направлениями с пунктов на концы базиса.

Первый метод предпочтительнее, поскольку длинные стороны могут быть измерены с высокой точностью радио- или светодальномерами.

При создании опорной сети методом полигонометрии стремятся сто­роны полигонов делать возможно большими, в этом случае результаты будут точнее, т.к. основную погрешность дают ошибки измерения углов, а не длин.

Используемые в маркшейдерско-геодезической практике инструменты и приборы позволяют вести геометрическое нивелирование с высокой точностью, поэтому без особого труда достигается точность 3 и 4 классов.

Рисунок 2.7 - Виды подземных полигонометрических ходов:

1 - твердый пункт; 2 - сторона с твер­дым дирекционным углом; 3 - сторона

Государственные геодезические опорные плановые и высотные сети должно выполнять Главное управление геодезии и картографии (ГУГ и К) РК. Остальное - ведомственные организации.

По точности, назначению и методике создания различают опорные сети, съемочные сети 1 разряда, съемочные сети 2 разряда и сети повышенной точности.

Опорные сети прокладываются по главным подготовительным выработкам от ствола к границам шахтного поля. Полигонометрические ходы опорных сетей должны быть замкнутыми, прокла­дываться между пунктами с твердыми координатами и твердыми дирекционными углами при них или в прямом и обратном направ­лениях. Если ходы в начале и конце опираются на дирекционные углы, определенные независимо гироскопическим способом, то повторные ходы разрешается не прокладывать.

Углы измеряются теодолитами с точностью отсчетных приспо­соблений не менее 30". Средняя квадратическая погрешность из­мерения углов не должна превышать 20".

Длины сторон измеряют компарированными рулетками или светодальномерами типа МСД. Каждая сторона измеряется не­зависимо в прямом и обратном направлениях. При этом разность не должна превышать 1 : 3000 длины стороны. Для приведения длин линий на горизонтальную плоскость теодолитом измеряют углы их наклона.

При размере крыла шахтного поля более 2 км полигонометрические ходы разделяются на секции с числом углов в секции не более 20. В каждой секции дирекционный угол одной стороны хода определяется гироскопическим способом.

Опорные сети пополняются через 300—500 м подвигания забоя основной подготовительной выработки. Общая протяженность отдельного хода сети не ограничивается и связана с протяжен­ностью выработок.

Методика создания опорной сети и точность угловых и линей­ных измерений должны быть такими, чтобы погрешность положе­ния наиболее удаленного пункта шахтного поля относительно исходного не превышала ±0,8 мм основного плана горных работ. Поэтому на каждой шахте должен быть специальный проект соз­дания и развития подземной маркшейдерской опорной сети с предрасчетом погрешности наиболее удаленного пункта.

Съемочные сети 1 разряда предназначены для съемки подготови­тельных выработок и для аналитического решения различных маркшейдерских задач. Они состоят из замкнутых или разомкну­тых теодолитных ходов, опирающихся в начале и конце на пункты опорной сети. Длина отдельного хода не должна превышать 2 км. Углы измеряются теодолитом с точностью отсчетных приспособле­ний не ниже 60". Средняя квадратическая погрешность измере­ния углов не должна превышать 45". Длины стороны измеряются компарированными стальными рулетками или оптическими даль­номерами в прямом и обратном направлениях. Расхождение между двумя независимыми измерениями не должно превышать 1 : 1000 измеренной длины.

Съемочные сети 2 разряда состоят из теодолитных или угло­мерных ходов длиной до 0,5 км, прокладываемых между пунктами высших разрядов по нарезным и очистным выработкам. Они предназначены для съемки нарезных и очистных выработок, а также для задания направлений второстепенным выработкам внутри нарезных блоков. Средняя квадратическая погрешность измерения углов не должна превышать 3'. Длины линий измеря­ются стальными или тесмяными рулетками с округлением отсче­тов до 1 см.

Сети повышенной точности прокладываются при выполнении работ, требующих особо высокой точности (например, при слож­ных сбойках выработок). Методика производства работ и требуемая точность измерений определяются инженерным расчетом.

Перед началом или пополнением любого теодолитного хода надлежит измерить в точках примыкания горизонтальный угол ранее выполненной съемки. Этот угол называется контрольн ы м. Разность между первоначальным (из предыдущих съемок) и измеренным значением контрольного угла не должна превышать: для полигонов опорной сети - 1', для ходов съемочной сети 1 разряда - 2'; для ходов съемочной сети 2 разряда -8'. Аналогичные измерения выполняются также при примыкании к предыдущим съемкам в конце хода. Если контрольное измерение горизонтального угла не укладывается в приведейные.выше нормы, то пункты предыду­щей съемки смещены, в таком случае теодолитный ход должен быть привязан к другим пунктам, где измеренное значение контрольно­го угла соответствует требуемым нормам. -

Теодолитная съемка состоит из следующих основных видов работ: закрепление пунктов теодолитного хода маркшейдерскими знаками; измерение горизонтальных и вертикальных углов; из­мерение длины сторон хода'; съемка контуров выработок; вычис­ление координат вершин теодолитного хода.

Примеры ориентирования горных выработок

Ориентирование через вертикальные восстающие. Ориентиро­вание съемочных сетей подэтажных горизонтов, соединенных, с основным горизонтом вертикальными восстающими, может быть выполнено:

а) через два вертикальных восстающих, соединенных выра­боткой на ориентируемом подэтаже;

б) через один вертикальный восстающий спосрбом двух отве­сов с примыканием к ним створом йли соединительным треуголь­ником;

в) оптическим способом;

г) гироскопическим способом.

Исходными пунктами для ориентирования съемочных сетей подэтажных горизонтов очистного блока должны быть пункты подземной маркшейдерской опорной сети основного горизонта или съемочной сети 1 разряда. .

Погрешность ориентирования подэтажных выработок по от­ношению к ближайшей стороне сети основного горизонта должна быть не более ±10'. Для контроля ориентирование выпрлняют не менее двух раз. Расхождение между результатами двух ориен­тирований не должно превышать 14'.

Ориентирование через два вертикальных восстающих произ­водят по схеме ориентирования через два вертикальных ствола. Углы на пунктах соединительного хода измеряют одним повторе­нием теодолитом Т15 или ему равноточным. Длина сторон хода измеряется стальной рулеткой в прягдом и обратном направлениях. При этом расхождение между результатами измерений одной' и той же стороны не должно превышать 1 : 1000 ее длины.

В процессе вычислений подсчитывают относительную невязку хода между отвесами, которая не должна превышать 1 : 300. При вычислениях координаты отвесов, определенные на основ­ном горизонте, считают"безошибочными. Если невязка допустима, то ее распределяют на все приращения соединительного хода, в противном случае ориентирование повторяют.

Ориентирование через один вертикальный восстающий по двум отвесам с примыканием к ним соединительным треугольником производят по методике, аналогичной ориентированию через один вертикальный ствол. Для спуска отвесов применяют блоки и ка­тушки облегченного типа, которые закрепляются с помощью стержня, ввинченного в деревянную крепь или специальную стойку. Погрешность проектирования точек не должна быть бо­лее ±1 мм. -

Для отвесов применяют тонкую (d =0,3 - 0,4 мм) стальную проволоку, а также латунную или полиамидную проволоку диаметром 0,5-0,7 мм) и грузы массой до 10 кг. Возможно использо­вание суровых или шелковых шнуров с грузами массой 4—5 кг.

Для обеспечения достаточной точности ориентирования соеди­нительному треугольнику необходимо придать выгодную форму. При этом расстояние между отвесами, опущенными в восстаю­щий, должно быть не менее 0,5 м.

Углы соединительных треугольниквв измеряют одним приемом или одним повторением теодолитами типа Т15. Стороны треуголь­ников измеряют стальной рулеткой дважды (расхождение между двумя измерениями не должно быть более 3 мм). Углы треуголь­ников вычисляют по формулам синусов или сторон с обязательным контрольным вычислением расстояния между отвесами. Расхождение непосредственно измеренного и вычисленного расстояний между отвесами не должно быть более 5 мм.

Ориентирование через один вертикальный восстающий способом створа двух отвесов. Примыкание к отвесам осуществляется уста­новкой теодолита в створе отвесов на основном горизонте с по­мощью специальной подставки с юстировочными винтами или на­садки с передвижной пентапризмой на объектив трубы. Для при­мыкания на ориентируемом горизонте между пунктами съемоч­ной сети А и В (рисунок 4.2) натягивают проволоку, ккоторой при­крепляют два отвеса, опущенных в восстающий. На основном горизонте теодолитом, установленным в створе отвесов в точке С, измеряют горизонтальный угол между направлением на извест­ную точку К и створом отвесов, а также, расстояние от точки С до отвеса а. На ориентируемом горизонте измеряют расстояние от точки А до отвеса а.

Методика выполнения угловых и линейных измерений такая же, как и в предыдущем способе. По резуль­татам измерений на основном горизонте обычным способом вычисляют дирекционный угол створа отвесов, а следовательно, и линии АВ на ориентируемом горизонте. Вычисляют горизонталь­ную проекцию расстояния от точки С до точки А как разность измеренных расстояний Са и Аа. По полученному значению и дирекционному углу линии СА (т. е. створа отвесов) вычисляют координаты точки Д.

Для контроля изменяют установку теодолита и повторяют все измерения. За окончательный результат берут среднее значение координат точки А и дирек­ционного угла А В из двух ориентирований.

Погрешность установки теодолита в створе отвесов (по данным Д. 3. Гельмана) не превышает ±3'. Применение насадки с пентапризмой по­зволяет уменьшить ее до 10—20".

Рисунок 4.2 - Ориентирование съемочной сети подэтажа способом створа двух отвесов: а - вертикальный разрез; б - план; I - отвесы; 2 - восстающий; 3 - основной го­ризонт; 4 - ориентируемый горизонт .

Оптическое ориентирова­ние подэтажных выработок производится через верти­кальные или крутонаклонные восстающие с помощью угло­мера УТ-3.

При выполнении работ ис­пользуют одновременно два угломера с ориентирно-дальномерными рейками. Первый угломер устанавливают под восстающим в точке В (рисунок 4.3), а второй — над тем же восста­ющим в точке С. Первый угломер визируют на точку А и берут отсчет по горизонтальному кругу. Вторым угломером, установ­ленным в точке С, визируют на керн первого угломера и берут отсчет по вертикальному кругу.

По сигналу маркшейдера, работающего с верхним угломером нижний угломер вращают вокруг вертикальной оси и добиваются совмещения оси рейки с горизонтальной нитью сетки нитей верх­него угломера. По горизонтальному кругу нижнего угломера бе­рут отсчет (первое положение.) Маркшейдер с помощью" микро- метренного винта алидады верхнего угломера производит 4—5 сов­мещений горизонтальной нити с осью рейки нижнего угломера и берет соответствующие отсчеты по горизонтальному кругу. После этого поворачивают трубу нижнего угломера на 180° вокруг гори­зонтальной оси вращения, устанавливают рейку во второе поло­жение, повторяют серию совмещений и отсчетов по верхнему угло­меру. За окончательное значение отсчета по горизонтальному кругу в точке С принимают среднее арифметическое из серий отсчетов при двух положениях рейки.

С

Рисунок 4.3 - Ориентирование подэтажной вы­работки оптическим способом

По окончании этих действий верхним угломером визируют на точку!) и берут отсчет по гори­зонтальному кругу. По разностям отсчетов на основном и ориен­тируемом горизонтах вычисляют углы соответственно (ABC) и (BCD). Для передачи координат и высотной отметки рулеткой или дальномером измеряют расстояние ВС (между горизонтальными осями угломеров) и длину отвесов в точках А, В, С, D. Дирекционный угол ориентируемой стороны CD и координаты точки С вы­числяют как в обычном полигонометрическом ходе, используя известный дирекционный угол стороны АВ.

Гироскопическое ориентирование съемочных сетей подэтажных выработок производится с помощью малогабаритных гирокомпа­сов, гиронасадок и гиробуссоли МВБ-3. Описание этих приборов и методика работы с ними приведены в гл. III.

Ориентирование через наклонные восстающие. Ориентирование, съемочных сетей подэтажных выработок через наклонный восста­ющий производят:

а) проложением полигонометрического хода;

б) способом створных точек;

в) способом перемещения несвободного отвеса.

Рисунок 4.4 –

Ориентирование

сети подэтажа

способом створных то­чек

А-А

Рисунок 4.5 - Ориентирование с перемеще­нием несвободного отвеса

При проложении полигонометрического хода через наклонный восстающий часть вершин его закрепляют по возможности в местах сопряжений восстающего с подэтажными выработками.

В тех случаях, когда сквозное визирование на этаж с одной установки инструмента невозможно, для отдельных пунктов съемки укреп­ляют специальные полки. В полигонометрическом ходе измеряются горизонтальные углы, углы наклона и длина сторон.

Для угловых измерений используют теодолиты или угломеры с точностью отсчитывания по горизонтальному и вертикальному кругам не ниже 10'. Горизонтальные углы измеряют одним пол­ным повторением, вертикальные — при двух положениях трубы в одном направлении. При углах наклона восстающих свыше 50° рекомендуется применять теодолит с внецентренной трубой или выполнять работы способом створных точек.

Каждая сторона теодолитного или угломерного хода изме­ряется дважды стальной рулеткой. Расхождения между двумя измерениями не должны превышать 1 : 1000.

При углах наклона восстающих 70° и более целесообразно при­менить способ взаимного ориентирования, как было описано выше.

Координаты вершин хода вычисляют по обычным формулам. Для упрощения вычислений значения горизонтальных углов ок­ругляют до 1', вертикальных - до 10', расстояний - до 0,01 м. Теодолитные или угломерные ходы, проложенные по восстающим должны замыкаться на вентиляционных горизонтах или в подэтаж­ных выработках или же дважды прокладываться независимо. При этом относительная линейная невязка не должна превышать 1 : 300 длины хода. При способе створных точек применяется тео­долит с окулярной призмой или насадкой, позволяющей визиро­вать вверх под любым углом наклона (рисунок 4.4 ).

На основном гори­зонте 1 под точкой С устанавливают теодолит, а на ориентируе­момгоризонте 3 в точке В подвешивают визирный отвес, который наблюдают в трубу теодолита с помощью окулярной призмы или насадки. Теодолитом измеряют горизонтальный угол А С В и угол наклона, а стальной ру­леткой—длину линии СВ. После этого в восстающем 2 вы­ставляют в створе линии СВ дополнительную точку К на та­ком расстоянии, чтобы отвес на этой точке можно было наблю­дать из точки В в центральную трубу теодолита.

Теодолитом, установленным в точке В, изме­ряют угол KBF, который равен углу CBF. Координаты точек В и F вычисляют обычным спосо­бом.

Анализ результатов ориентирований в рудниках Кривого Рога показывает, что угол CBF указанным способом определяется с точ­ностью ±1—3'.

Ориентирование с перемещением несво­бодного отвес