Организация работ при геометрических методах ориентирования шахт и меры безопасности

Перед началом ориентировки должна быть продумана организация ра­бот во всех деталях. Это обусловлено тем, что работы должны быть вы­полнены в максимально короткий срок и с высокой точностью, ориентировка делается один раз в несколько лет и в отдельных случаях повторить ее не представляется возможным.

Обычно перед ориентировкой составляется программа работ, пред­ставляющая собою график организации работ при ориентировке. Такое ориентирование в данном примере требует остановки на 8,5 часов. В процессе выполнения ориентировки ответственный ее исполнитель должен непрерывно следить за выполнением графика.

Все работы разбиваются на две стадии: до остановки ствола и после его остановки. Заранее определяются способы выполнения отдельных операций, устанавливается точность измерения угловых и линейных вели­чин и делается предрасчет ожидаемого результата. Работы при ориенти­ровке ведутся одновременно на поверхности и в шахте.

4.5.1 Организация и планирование работ при ориентировании горизонтов

Установка клетей

a) Перекрытие ствола на поверхности

b) Установка блоков

c) Установка козел для шкал

d) Спуск отвесов

e) Установка шкал

f) Проверка отвесов

g) Центрирование теодолитов

h) Наблюдение качаний

i) Измерения углов на поверхности

j) Измерения углов в шахте

k) Измерение расстояний на поверхности

l) Измерение расстояний в шахте

m) Уборка аппаратуры

Весь цикл непосредственных работ по ориентировке целесообразно разделить на:

- подготовительные работы (выбор схемы ориентировки, инструмен­тов, их поверки, расположение оборудования, подвоз к стволу материала, закрепление подходных точек, прокладка полигонометрии от опорных пунктов к стволу);

- работы на поверхности (закрепление лебедок и отвесов, освобожде­ние ствола от клети (скипов), перекрытие ствола, спуск отвесов, измере­ние углов и длин при примыкании к отвесам);

- работы в шахте (прием опущенной проволоки, подвеска основных грузов, определение положения покоя отвесов, примыкание к ним).

Для производства работ необходимо 4 человека на поверхности и 3 на горизонте примыкания. Работа этих бригад должна строго согласовывать­ся.

Меры безопасности при ориентировках:

а) инструктаж всех, кто участвует в ориентировке, о соблюдении осто­рожности при производстве работ, не допускать падения предметов в ствол, при перекрытии ствола работать можно только с предохранитель­ными поясами, посторонних людей, не связанных с ориентировкой, у ствола не должно быть;

б) горный надзор о времени и сроках выполнения ориентировки дол­жен быть предупрежден письменно, график работ утверждается главным инженером шахты;

в) устье ствола и зумпф должны быть надежно перекрыты брусьями или досками, оставить лишь для пропуска отвесов отверстия 10x10 см;

г) при спуске и подъеме отвесов под стволом на горизонте примыкания людей не должно быть;

д) руководитель работ лично проверяет надежность закрепления всего оборудования, просматривает проволоку отвеса, пропуская ее «через ру­ку» проволока не должна иметь перегибов, груз подвешивается к ней из расчета обеспечения двукратной прочности на разрыв;

е) между поверхностью и шахтой должна быть надежная связь (обычно телефонная, реже - звуковая, световая); она устанавливается перед нача­лом работ;

ж) не допускать одновременного выполнения работ на поверхности и в околоствольном дворе при примыкании к отвесам.

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 отвеса основано на определении дирекционного угла створа двух положений несвободного отвеса (рисунок 4.5 ).

Между маркшейдерскими пунктами А и С, закрепленными соответственно на ориентируемом и исходном горизонтах, закреп­ляется тонкая проволока или жилка, которая в точке Х₁ оттягивается отвесом, образуя пересекающиеся линии СХ₁ и Х_гА, опреде­ляющие вертикальную, ориентирующую плоскость CX_tA. Между исходной стороной ЕС и ориентирующей вертикальной плос­костью СХ_гА измеряют горизонтальный угол р. После этого верхний конец проволоки из точки А перемещают в точку В, которая закрепляется в створе плоскости СХ_гА на максимально возможном удалении от точки А (при этом отвес Х_г займет поло­жение Х₂). Установка точки В в створ с вертикальной плоскостью СХ_хА производится методом приближений по командам с ниж­него горизонта, где перемещение контролируется визированием на нижнюю часть отвеса Х_г через трубу теодолита, установлен­ную под углом р к исходной стороне.

При втором положении несвободного отвеса измеряют гори­зонтальное проложение линии СХ_г — и наклоннунэ длину Х_гВ — L. Для определения горизонтального проложения л₂.В = S₂ образуют вспомогательный прямоугольный треугольник abc, обозначая метками произвольные точки а и с на наклонной про­волоке и прикрепляя в точке а легкий отвес.

В образованном треугольнике измеряют катет be = /_г и гипотенуза- TeHy3iy ас — 1_И. На верхнем горизонте непосредственно у точки В может быть образован аналогичный треугольник, в котором будут измерены Ь'с' = 1'_г и Вс — Г_и. Величину S₂ находят по формуле.

Методом геометрического или тригонометрического нивелиро­вания производится высотная привязка точки Х₂ несвободного от­веса СХ₂А.

На ориентируемом горизонте измеряют элементы треуголь­ника примыкания АВТ: стороны АВ, AT, ТВ, угол у' между сто­ронами ТА' и ТВ, а также примычные углы а' и Р'.

Вычисление ориентировки заключается в вычислении углов соединительного треугольника по теореме синусов, дирекцион­ного угла линии А В и координат точки В с последующим вычис­лением дирекционного угла ориентируемой стороны TD и коор­динат точки Т. По несложным геометрическим формулам могут быть также определены высотные координаты точки В.

При невозможности перемещения несвободного отвеса в створе ориентирующей плоскости СХ_гА на основном горизонте может быть образован вытянутый соединительный треугольник CAB. В этом случае вычисления несколько усложняются.

Рассматриваемый способ может быть использован при ориен­тировании через искривленные и ломаные восстающие при от­сутствии прямой визуальной или прямолинейной связи между ориентируемыми горизонтами. В таких случаях на несвободный отвес подвешиваются несколько грузов по его длине и несвобод- - ный отвес разбивается на несколько составляющих, для каждой из которых выполняются описанные ранее измерения.

Способ обеспечивает передачу дирекционного угла с погреш­ностью не более Г и отличается высокой Производительностью полевых и камеральных маркшейдерских работ. .

Рекомендуемая литература: [ 1-6]

Контрольные задания для СРС (8 часа ) [ 1-6]

3.Примеры ориентирования горных выработок.

4.Примыкание к отвесам соединительным четырехугольником

5. Способ с введением условного азимута.

6. Ступенчатые способы ориентирования.

Вопросы для контроля знаний:

1 Полевые работыпри ориентировке через два ствола

2 Организация работ при геометрических методах ориентирования шахт и меры безопасности

3 Ориентирование через наклонные восстающие.

5 Теодолитная съемка в шахте

План:

1. Рекогносцировка. Закрепление пунктов. Установка теодолита

2. Горные теодолиты и требования к ним.

3. Измерение горизонтальных углов и углов наклона линий.