Маркшейдерские работы при проведении взрывных выработок и глубоких скважин

При некоторых системах разработки очистные работы произ­водятся с помощью массовых взрывов зарядов, помещенных в спе­циальных взрывных (минных) выработках и в глубоких взрывных скважинах.

Взрывные выработки применяют при отбойке креп­ких руд в камерах и при погашении выработанных камер путем разрушения целиков или обру­шения вмещающих пород. Эти выработки проводят согласно проекту, составленному на ос­нове маркшейдерских планов и разрезов, на которых отра­жено фактическое положение горных выработок в пределах проектируемого и соседних с ним блоков.

Центры взрывных выработок выносят в натуру полярным ме­тодом или методом ординат отно­сительно пунктов и сторон съе­мочных сетей (полигонометрических ходов). На рисунке 8.4 пока­зано положение взрывных выработок 1, отрезной щели 2, проектных границ камер 3 и межкамерного целика 4, пунктов полигонометрического хода, проложенного по ходовой вы­работке 5.

Рисунок 8.4 Расположение взрывных выработок в блоке

После проведения взрывных выработок производят их съемку указанными выше методами и нанесение на план и разрезы. На этих же графических материа­лах составляется проект массо­вого взрыва, по получении кото­рого маркшейдер намечает на земной поверхности зону опасного влияния взрыва. На время проведения взрывных работ все люди должны покинуть эту зону.

Взрывные скважины в зависимости от системы разработки про­екта взрывных работ бурят вертикально, горизонтально и на­клонно. Скважины могут быть расположены параллельно друг другу и веерообразно. Разбивку скважин и их контрольную съемку по окончании бурения выполняют от пунктов съемочных сетей, проложенных по выработкам соответствующего горизонта. В процессе съемки также измеряют глубину каждой скважины.

Вертикальные глубокие скважины применяются при системе этажного принудительного обрушения. Скважины бурят с горизонта верхней подсечки. После окончания бурения проводят съемку скважин на горизонтах верхней и нижней подсечек.

При параллельном расположении горизонтальных скважин в соответствии с проектом составляют эскиз, на котором отмечают точки пересечения осей проектируемых скважин с линией визирования (АВ) или стороной съемочной сети (рис. 6.9), а также расстояния от исходного пункта А до ближайшей проектной точки пересечения l и между всеми последующими проектными точками (1—2, 2—3, 3—4 и т. д.) Углы для задания направления скважинам (β_1, β₂, β₃ и т. д.) вычисляют по разности дирекционных углов линии визирова­ния и осей скважин.

Рисунок 8.5 - Эскиз для задания направлений горизонтальным параллельным скважинам

Рисунок 8.6 - Веерообразное расположение горизонтальных скважин в блоке

В натуре, отложив угол β от стороны съемочной сети, прове­шивают линию АВ, закрепляя точки пересечения линии визи­рования и проектных направлений осей скважин. С помощью теодолита, устанавливаемого в точках 1,2,3 и т. д., задают на­правление каждой скважине, отмечая мелом центры скважин на стенке выработки и подписывая их номера. По окончании проходки, скважин производят их контрольную съемку. Для этого в каждую скважину вставляют около 5 м буро­вых штанг, оставляя примерно 2—2,5 м снаружи. После этого инструментально (с помощью теодолита и рулетки) выполняют необходимые измерения и вычисляют координаты устья и торца штанг для каждой скважины. По координатам этих точек вычис­ляют дирекционные углы и углы наклона скважин. Как видно съемка скважин по всей глубине не производится, а также не изме­ряется искривление скважин, которое может быть значительным. В настоящее время еще не разработаны методы и приборы для быстрой и точной съемки скважин.

Веерообразно расположенные горизон­тальные скважины бурят из буровых камер, специально подготовленных на границах блоков (рисунок 8.6). Буровые камеры проходят из восстающих на определенном расстоянии по верти­кали одна от другой. Камеру располагают таким образом, чтобы ее центр А, являющийся местом установки бурового станка, на­ходился на пересечении линий, ограничивающих обрушаемый массив блока. Это позволяет крайние скважины бурить вдоль границ блока. Для соблюдения этого условия из восстающего на отмеченном уровне проходят заходку длиной 3—4м, надежно закрепляют в ней пункты 3 и 4 съемочной сети, выполняют ориен­тирование и съемку заходки. По результатам съемки составляют план заходки в масштабе 1 : 200. На план наносят проектное по­ложение буровой камеры, центральной точки А и осей скважин. По полученному чертежу определяют следующие данные, необ­ходимые для выноса точки А и осей скважин в натуру: горизон­тальный угол 4—3—А, расстояние 3—А, углы между линией А—3 и осями скважин, а также длину каждой скважины.

После проходки камеры выполняют ее съемку, фактические контуры камеры также показывают на составленном ранее плане. В кровле закрепляют центральную точку камеры А, а в арке со стороны разбуривания — деревянные брусья. Для задания на­правления скважинам в точке А устанавливают угломерный ин­струмент, ориентируя начальный отсчет на точку 3, и последо­вательно откладывают углы, соответствующие проектному на­правлению каждой скважины. Эти направления фиксируются закрепляемыми в брусьях точками, из которых опускаются от­весы. У каждой точки ставят порядковый номер скважины и ее проектную длину.

Для выполнения буровых работ составляют эскиз расположе­ния буровых скважин. Перед началом бурения колонку бурового станка устанавливают под точкой А, а штангу станка при эксцентренном ее положении направляют не по обозначенному на брусе направлению, а параллельно ему со смещением г, равным расстоянию между осью штанги и осью колонки (рисунок 8.7 ). Ве­личину смещения откладывают с помощью шаблона, состоящего из четырех пластин, соединенных в четырехугольник, две стороны которого равны r. По окончании бурения производят контроль­ную съемку и измерение глубины каждой скважины.

Задание направления наклонным скважинам. При подготовке массовых взрывов в блоках часто скважины располагают в виде наклонного веера с постоянным углом на­клона всех скважин веера. Из одной буровой камеры может быть пробурено несколько вееров.

При бурении наклонных cкважин каждой из них, кроме на­правления в горизонтальной плоскости, задают в натуре угол наклона с помощью висячего полукруга, транспортира или прибора В. Г. Факеева.

Возможно одновременное задание направления скважине в го­ризонтальной и вертикальной плоскостях. Для этого угломерный инструмент устанавливают в точке А на той же высоте, на которой при бурении будет установлена ось вращения бурового инстру­мента. Направление оси скважины в горизонтальной плоскости обозначают отвесом, закрепленным в деревянном брусе. Далее устанавливают отсчет по вертикальному кругу инструмента, рав­ный проектному углу наклона скважины, а по сетке нитей зри­тельной трубы отмечают точку на отвесе и точку на стенке вы­работки.

Измерение, глубины пробуренных сква­жин при разработке рудных месторождений позволяет уста­новить правильность подготовки блока к массовому взрыву, выявить необходимость проведения дополнительных буровых работ, произвести корректировку паспорта взрыва, своевременно принять меры по снижению уровня потерь и разубоживания, уменьшению выхода негабарита, устранить причины брака ра­бот и т. д.

Глубину вертикальных скважин измеряют с помощью рулетки или специального троса, на котором через каждый метр закреп­лены оцифрованные марки.

Глубина горизонтальной или наклонной скважины может быть измерена стальной проволокой диаметром 3—4 мм, которая проталкивается до забоя скважины, а затем измеряется рулеткой. Для этих же работ ВНИМИ разработал специальную конструк­цию желобчатой упругой рулетки длиной до 50 м и тонкостенные дюралюминиевые жезлы длиной 1—1,5 м, позволяющие при соединении их в мерный став измерить скважину глубиной до 40 м.

В 1976 г. кафедрой маркшейдерского дела ЛГИ разработан и испытан эхолокатор «Пульсар» для контроля взрывных сква­жин. Этот прибор обеспечивает автоматическое измерение глу­бины скважин в интервале 3—60 м диаметром 50—220 мм, а также одновременную регистрацию геологических нарушений, трещиноватости и вывалов в скважинах. Эхолокатором можно измерить глубину скважины в течение 15—30 с со средней квадратической относительной погрешностью ± 1 %. Прибор имеет автономное питание от внутренней батареи; общая масса с источником пита­ния составляет 6 кг.

Эхолокатор «Пульсар» состоит из приемоизлучающей головки, штанги и блока регистрации с проблесковым индикатором. При измерении оператор с помощью штанги помещает головку в устье скважины и берет отсчеты измеряемых расстояний по шкале инди­катора.

9 Задачи, решаемые маркшейдерской службой на горных предприятиях (продолжение)

План:

5. Задание направления криволинейным выработкам

6 Задание направления блоковым выработкам основного горизонта

7Задание направления наклонному и вертикальному восстающему

8 Работа на станции при задании направления горной выработке

Задание направления криволинейным выработкам

В шахтных условиях, особенно при проходке околоствольных дворов, наблюдается большое количество криволинейных выработок, взаимно связанных друг с другом. Задание направления их проходки под проект­ными радиусами закруглений может быть выполнено различными спосо­бами. Наиболее простым является способ перпендикуляров от проектных сторон подземного полигона (рисунок 9.1). Сущность этого способа заключа­ется в следующем.

Рисунок 9.1 - Задание направления для проходки

криволинейной выработки

На план горных работ крупного масштаба 1:100 –1:200 наносят по координатам точки теодолитного хода А, В, С, показывают пройденную и проектную горные выработки. На криволинейной проектной выработке разбивают проект­ный полигон и при его верши­нах В, 1, 2, ... графически оп­ределяют углы и длины сторон между точками

Проектные стороны разбивают перпендикулярами на отдельные отрезки. Расстояние между перпендикулярами зависит от радиуса кривизны выра­ботки, способа ее крепления и других факторов и обычно принимается 2-5 м. По каждому перпендикуляру графически определяют от створной ли­нии размеры - влево и вправо, а также расстояние от точки раз­бивки до данного перпендикуляра. Эти данные являются основой для про­ходки выработки.

Установив теодолит в начальной точке В, откладывают угол и по на­правлению визирного луча на точку 1 проектного полигона вывешивают три проходческих отвеса а, Ь, с. Это направление для проходки выработки между точками В-1 является постоянным. По мере проходки выработки контролируют, чтобы по заданному направлению и длине соблюдались условные размеры влево и вправо по каждому сечению согласно схеме.

Как только сделана проходка выработки на первом криволинейном участке, делают съемку и проектную точку 1 выставляют в натуру.

Дальнейшую проходку на участке 1-2 ведут по той же методике. Идя так от участка к участку, проходят всю выработку. Фактическую проходку на плане сравнивают с проектом и при надобности сразу же вносят изме­нения.

Задание направления блоковым выработкам основного горизонта

Подготовительные выработки и очистные работы в блоке про­водятся в строгом соответствии с проектом.

Для исключения возможных ошибок в проектных чертежах проектируемые горные выработки переносят на маркшейдерские планы, разрезы и проекции горных работ и сопоставляют проект­ные данные с фактическим положением существующих горных выработок. Особенно обращают внимание на соответствие запро­ектированных выработок фактическому контуру залежи и воз­можности размещения всех элементов блока в натуре по указан­ным в проекте размерам. При этом все ранее пройденные выра­ботки и контур рудного тела, подсеченный этими выработками, наносят на чертежи по данным маркшейдерской съемки и вычер­чивают тушью. Проектное положение выработок и нанесенный по данным проекта контур залежи изображают карандашом. В случае несоответствия фак­тическим данным в проект вносят необходимые исправ­ления.

9.6.1 Задание направления криволинейной части блоковой выработки

Для задания направления криволинейным блоковым выработкам в крупном масштабе составляют вспомогательный чертеж, на который наносят часть существующего штрека в пределах блока, ближайшие пункты съёмочной сети и прямолинейного участка проектируемого орта (рисунок 10). В связи с тем, что протяженность блоковых ор­тов незначительна, исходные данные для задания их на­правления в натуре с доста­точной точностью определя­ются графическим способом. Для этой цели в масштабе 1 : 100 составляют вспомога­тельный чертеж. Криволинейная часть орта проводится как дуга окружности заданного в проекте радиусом закругления R с центром в точке О, Для определения положения центра О на плане от точки пересечения осей штрека и орта откладывают отрезки АВ и AС равные:

AB = AC = R*tg ;

Рисунок 9.2 - Вспомогательный чертёж для определения

параметров закругления

В точках B и C восстанавливают перпендикуляры к осям выработок. Точка пересечения перпендикуляров является центром кривой. Из центра О вычерчивают ось криволинейной части орта и в соответствии с проектным сечением параллельно оси проводят боковые стенки орта при проходке орта.

Пересечение с боковой стенкой штрека определяют точки 1 и 2 рассечки орта. Обычно при рассечке орта вначале вынимают нишу 2, 3, 4, 5, а затем разбуривают и проводят сопряжение полным сечением (рисунок 9.3).

Дальнейшая проходка криволинейной части орта ведётся по геометрическим элементам определяемым графически. С целью повседневного контроля за проходкой маркшейдер составляет эскиз, на котором указаны необходимые элементы закругления. После проходки части орта A-С, задают новое направление C-D и т.д. При задании каждого нового направления производят съёмку пройденной части орта и наносят её на маркшейдерские планы.

Рисунок 9.3 - Вспомогательный чертеж для задания направления криволинейной части орта

Задание направления наклонному и вертикальному восстающему

Рисунок 9.4 Задание направления наклонному восстающему

Направление наклонному восстающему между двумя ранее пройденными горизонтами производят от пунктов 2 и 3 съёмочных сетей (рисунок 9.4).

Пункт 3 закрепляют как можно ближе к устью восстающего на оси последнего так, чтобы с него можно было задать требуемое направление.

По координатам полученным в результате съёмки, на план наносят точки 2 и 3, а так же части горизонтальных выработок, между которыми проходится восстающий. На этот же план наносится его дирекционный угол. Горизонтальный угол β для задания направления восстающему в горизонтальной плоскости определяется как разность дирекционных углов оси восстающего и линии 3 - 2.

Для определения угла наклона восстающего по его оси строят вертикальный разрез. При этом горизонтальное расстояние между штреками берут с плана, а вертикальное вычисляют, как разность высотных отметок ближайших к оси съёмочных пунктов обоих горизонтов.

Задание направления восстающему в натуре производят теодолитом по углам β и δ.

Для проведения вертикального восстающего в орте основного горизонта задают лишь положение центра его сечения.

По мере проведения наклонных и вертикальных восстающих, производят их съёмку и уточняют их дальнейшее направление.

9.7.1 Направление для проходки наклонных выработокзадают отвесами (рисунок 9.5) и методом стенных реперов (рисунок 9.6).

Рисунок 9.5 Рисунок 9.6

Методика задания направления отвесами аналогична вышерассмот­ренной. Дополнительным здесь является то, что отвесы а, Ь, с вывешива­ют на одинаковой высоте от кровли. Проектируя их створ в забой, при проходке стараются выдержать эту «скобку» вверх.

Сущность метода стенных реперов (створных линий или визирок) со­стоит в следующем.

Установив нивелир, если проектный уклон выработки i незначитель­ный, или теодолит, когда нивелир уже использовать затруднительно, и приведя визирную ось зрительной трубы в горизонтальное положение, на обеих стенках выработки забивают по визирному лучу, принимаемому за условный горизонт инструмента, вспомогательные точки (гвозди) 1, 2, 3 ...., но не менее трех. Измеряют расстояние . .... Задавшись высотой створных линий S - расстоянием от кровли или почвы выработки, вычис­ляют величины h₂,h₃

по формулам h₂ = і, h₃= і от временных точек 2',3'..... величины h₂, h₃.., забивают в крепление по обеим сторонам выработки стенные реперы 2, 3.......Репер 1 в данном примере принят как временная точка, от нее ведется расчет по закреплению других постоянных створных реперов.

Проходку выработки ведут по створу реперов (штырей) по одной или другой стенке выработки или же по створу шнуров, протянутых между одноименными реперами поперек выработки. Эти шнуры образуют плос­кость, наклоненную к горизонту под проектным уклоном i. Визируя створ этих шнуров на забой, контролируют правильность проходки выработки в вертикальной плоскости.

Для задания направления выработкам в наклонной плоскости могут быть также использованы ЛУН-7 и светоуказатель.