Задачи геодезических работ на промышленных площадках шахт и карьеров
При строительстве горного предприятия 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, составление планов и разрезов фактического положения вновь построенных сооружений и пройденных в недрах горных выработок.
При строительстве шахт и при реконструкции горных предприятий маркшейдерской службе приходится выполнять разнообразные сложные работы на промплощадке шахты. Эти работы связаны с планировкой площадки и возведением на ней различного рода промышленных сооружений.
Основные элементы разбивочных работ (подготовительные работы, перенесение горизонтального угла, расстояния, вынос осей, восстановление репера)
7.1.1 Проектная документация строительства шахт.
Строительство шахт производится на основе утвержденного комплексного проекта разработки месторождения.
Различают три стадии проектирования шахты: составление проектного задания, технического проекта шахты и рабочих чертежей.
На первой стадии составляется проектное задание, которое содержит обоснование технической возможности и экономической целесообразности предполагаемого строительства, решение основных его моментов. Проектное задание состоит из пояснительной записки и прилагаемых к ней графических материалов (ситуационного плана месторождения, топографического плана территории шахты с указанием границ шахтного поля, геологической карты и разрезов, таблиц подсчета запасов, утвержденных схем вскрытия шахтного поля, разрезов по скважинам, схемы околоствольного двора, планов и разрезов технологического комплекса поверхности, плана и профиля подъездных путей, генерального плана поверхности).
После утверждения проектного задания приступают к разработке технического проекта шахты. При составлении технического проекта разрабатывают и уточняют принятые в проектном задании решения. Одним из основных документов технического проекта является генеральный план строительства, разрабатываемый на основе дополнительных изысканий и исследований. На этом плане указывают плановое положение и отметки всех зданий и сооружений, данные привязки разбивочной сети плана к топографической основе.
Завершающей стадией является разработка рабочих чертежей будущей шахты. По ним осуществляют все строительные и монтажные работы. Рабочие чертежи являются основой всех маркшейдерских работ при строительстве шахты.
7.1.2 Подготовительные работы к перенесению в натуру проектных данных.
Приступая к разбивке объекта в натуре, надлежит определить необходимую и достаточную точность выноски отдельных его элементов. Затем намечают методику измерений, необходимые инструменты, исходные точки и общий план работы. Исходными точками могут служить пункты государственной триангуляции I, II, III, IV класса и аналитической сети, пункты полигонометрии, осевые пункты, высотные реперы нивелирования. При сгущении сетей следует учитывать долговременность сохранности местоположения пунктов.
Перед производством разбивочных работ нужно на местности ознакомиться с условиями предстоящей разбивки.
Основные элементы разбивки
Перенесение в натуру горизонтального угла и горизонтального расстояния
В зависимости от требуемой точности могут быть рекомендованы два способа.
Первый способ применяют тогда, когда требуемая точность откладывания угла меньше точности отсчета по горизонтальному кругу теодолита.
В точке А известного в натуре направления АВ (рисунок 7.1 а) устанавливают теодолит. Закрепив лимб при круге слева, наводят трубу на точку В и берут отсчет а. Прибавив к этому отсчету значение откладываемого угла β, получают значение отсчета а1, на который устанавливают ноль алидады, предварительно открепив ее зажимной винт. По направлению визирного луча выставляют точку С1. Переводят трубу через зенит и при круге справа повторяют указанные выше действия и выставляют точку С2. За окончательное положение точки С принимают середину между точками С1 и С2. Для контроля угол ВАС должен быть измерен и сопоставлен с заданным углом β.
Второй способ применяется при более точной выноске угла. Выставив точку С1 при первом положении трубы (рисунок 7.1 б) полученный угол ВАС1 измеряют с требуемой точностью.
Сличив значение угла ВАС1 = βизм с заданным значением β0, полученную разность ∆ β = βизм – β0 сопоставляют с требуемой точностью выноски. Если ∆ β больше требуемой точности, то угол ВАС1 должен быть исправлен. Для этого, измерив расстояние АС1 =s, вычисляют линейную поправку в угол:
,
На которую необходимо сместить точку С1 , чтобы получить искомый угол β0. После закрепления точки С производят контрольное измерение угла ВАС.
Рисунок 7.1- Два способа перенесения в натуру горизонтального угла
При перенесении в натуру заданного горизонтального расстояния могут встретиться два случая.
Первый случай. Проектное расстояние l сравнительно невелико (не более длины мерного прибора), а местность представлена ровной поверхностью. Откладывание проектной длины производится следующим образом. Установив в начальной точке теодолит, провешивают заданное направление, по которому устанавливают веху, а на ней отмечают высоту инструмента. Измерив угол наклона δ, вычисляют наклонное расстояние:
которое и откладывают в натуре. Здесь l0 – проектная горизонтальная длина с учетом поправок за температуру и компарирование.
Второй случай (рисунок 7.2). Проектное расстояние велико, требуется высокая точность откладывания, а условия местности неблагоприятны.
Рисунок 7.2 – Перенесение в натуру заданного в проекте горизонтального расстояния
В этом случае поступают следующим образом:
1. Устанавливают в точке А теодолит, провешивают направление АВ, по которому надо отложить заданное расстояние. Отложив наклонное расстояние L0, вычисленное по формуле 
, закрепляют точку В. Угол наклона δ определяется приближенно.
2. Отрезок АВ разбивают на отдельные участки так. Чтобы длина их не превышала длины мерного прибора, и забивают колья.
3. Измеряют наклонные расстояния L1, L2, L3, … между целиками, забитыми в колья. При измерении рулетке придают необходимое натяжение динамометром и фиксируют температуру.
4. Посредством геометрического нивелирования определяют превышения между кольями h1, h2, h3,…
5. вычисляют горизонтальные проложения измеренных длин между смежными парами кольев
где ∆Li – суммарная поправка на наклон, температуру, компарирование и провес.
Определяют сумму измеренных горизонтальных проложений Σl.
6. Вычисляют и откладывают в натуре домер d от последнего кола (вперед или назад в зависимости от знака домера), чтобы получить заданное горизонтальное расстояние l0,
Перенесение в натуру точек по заданным их координатам
Перенесение в натуру токи Р по заданным ее координатам может быть произведено следующими способами.
Полярный способ. Если на местности закреплено направление АВ, дирекционный угол которого и координаты А, известны, то дирекционный угол линии АР будет равен:
А угол направления на точку Р:
Вычисленное значение угла β откладывают теодолитом одним из способов, рассмотренных выше. По направлению АР откладывают горизонтальное расстояние l, вычисленное по формуле:
и отмечают точку Р.
Способ угловой засечки. Если в натуре имеются две закрепленные точки А и В, координаты которых известны, то решением обратной задачи вычисляют дирекционные углы (АВ), (АР), и (ВР), а по их разности - углы βА и βВ. Затем углы βА и βВ выносят в натуру теодолитами в месте пересечения этих направлений, отмеченных точками на кольях, находят искомую точку Р по пересечению натянуты проволок.
Способ линейной засечки. Решением обратной задачи вычисляют расстояния АР= l1 и ВР= l2. Из точек А и В при двух рулеток проводят дуги с радиусами l1 и l2 и на их пересечении находят искомую точку Р. Этот способ может быть применен в том случае, если расстояния l1 и l2 не превышают длину мерного прибора и участок местности ровный.
Перенесение в натуру осей
Разбивка оси заключается в восстановлении и закреплении на местности ряда точек, проекции которых на горизонтальную плоскость совпадали бы с проектным положением оси. К такого вида разбивкам приходиться прибегать при перенесении в натуру осей ствола шахты, при трассировании подъездных путей, при прокладке линий электропередач, при трассировании траншей для укладки трубопровода и кабелей и т.п.
В зависимости от наличия исходных данных перенесение может быть произведено тремя способами:
1. В проекте ось задана точкой Р, расположенной на ней, с известными координатами хА и уР и ее дирекционным углом α. (рисунок 7.3). Кроме того, имеются точки опорной сети А (хА, уА) и В (хВ, уВ). Из решения обратной геодезической задачи по координатам точек А и Р определяют дирекционный угол (АР) и длину линии АР.
Рисунок 7.3 – Способы перенесения в натуру точек по заданным их координатам
2. В проекте ось задана геометрическими элементами полигонного хода (горизонтальными углами и длинами), которые последовательно переносят в натуру для отыскания точек поворота оси. Этот способ применяется при разбивке трасс подъездных путей, тоннелей, подземных и надземных коммуникаций.