ГЕОДЕЗИЯ-2005. С. И. Чекалин г е оде з и я москва 2005 ббк 26. 1 Удк геодезия Учебник
 Скачать 37.56 Mb.
|
|
сооружений Геодезические работы при строительстве дорог начинают с детальной разбивки ее оси по материалам предыдущего трассирования. При этом восстанавливают утраченные пикеты, углы поворота и главные точки круговых кривых. Выполняют детальную разбивку кривых одним из известных способов. Кроме того, производят контрольное нивелирование по пикетажу и плюсовым точкам, разбивают, при необходимости, дополнительные поперечные профили. После выполнения указанных работ трассу окончательно закрепляют на местности знаками, располагаемыми вне зоны земляных работ, и сгущают сеть рабочих реперов из расчета : 1 репер на 4-5 пикетов трассы. В зависимости от условий местности и положения проектной линии трассы выполняют разбивку земляного полотна дороги для различных случаев положения проектного и поперечного профилей трассы. Разбивка земляного полотна производится с учетом обустройства проезжей части, обочин, откосов и кюветов, соблюдением проектных уклонов в продольном и поперечном направлениях. Поперечные уклоны необходимы для обеспечения отвода воды в томи другом направлениях от оси дороги, либо водном каком-либо направлении, а также для обеспечения необходимой устойчивости движущегося на закруглениях транспорта. Поперечные уклоны не должны отличаться от проектных не более, чем на Исполнительная геодезическая съемка выполняется после возведения земляного полотна и после окончательного строительства дороги. Рис. 11.6. Триангуляция. Сдвоенный геодезический четырехугольник Рис. 11.7. Трилатерация. Сдвоенная центральная система Рис. 11.8. Линейно-угловые построения Рис. 11.9. Система полигонометрических ходов Для разбивки под строительство мостовых сооружений создают плановую разбивочную сеть в виде триангуляции, трилатерации, полигонометрии, а также линейно-угловых построений с погрешностью в определении координат пунктов не более 10 мм. Указанные сети уравнивают строгими 305 способами. Разбивочная сеть создается в частной или условной системе координат. Осью абсцисс является ось мостового сооружения. В мостовых триангуляционных сетях углы измеряют с погрешностью не более 1"-2", с точностью 2-3 мм измеряют контрольные базисные стороны не менее двух сторон. На рис. 11.6 представлена схема триангуляционной сети в виде сдвоенных геодезических четырехугольников. Может быть использована схема ив виде одного геодезического четырехугольника с измерением двух базисов на противоположных берегах, например, АВ и DE. При построении трилатерационных сетей основной фигурой часто является сдвоенный геодезический четырехугольник или сдвоенные центральные системы (рис. 11.7). Стороны в указанных построениях и их диагонали измеряют светодальномером высокой точности. Линейно-угловые сети (рис. 11.8) на мостовых сооружениях позволяют обеспечить большую точность, чем триангуляционные или трилатерацион- ные сети, поскольку в них отсутствуют направления вдоль берегов, что создает одинаковые условия для измерений горизонтальных углов (ослабляется влияние боковой рефракции атмосферы. Кроме того, в линейно-угловых сетях появляется большое число избыточных измерений, что обеспечивает надежный контроль в построениях. Вообще говоря, и при построениях сетей триангуляции и трилатерации, если имеется возможность измерения хотя бы части сторон или углов, то такие измерения целесообразно выполнять. Полигонометрические сети строят в виде системы ходов в продольном по оси моста направлении (рис. 11.9). Углы в такой сети измеряют с погрешностью, а стороны – с погрешностью 5 мм. Полигонометрические сети чаще всего строят на суходольных реках в меженный период, когда береговые линии мксимально приближаются друг к другу. В систему полигонометрического хода включают точки Аи В оси моста. В результате образуется замкнутый полигонометрический ход, состоящий из разомкнутого основного хода А-1-2-3-4-5-В и контрольного В-6-7-8-9-А. В таком построении измеряют горизонтальные углы в узловых точках Аи В между линиями полигонометрического хода и осью моста. Кроме того, рекомендуется измерить светодальномером и расстояние АВ и сравнить его с вычисленным по координатам точек Аи В расстоянием. Возможны и другие геодезические построения в виде сдвоенных центральных система также сочетания линейно-угловых построений с полигонометрическими ходами. Вид построения зависит как от необходимой точности разбивочных работ, таки от условий работ. При строительстве мостовых сооружений и виадуков через ущелья и коньоны, когда опоры на берегах устанавливают уступами, строят линейно- угловые сети в вертикальной плоскости. При этом расстояния измеряют светодальномером, а вертикальные углы – теодолитом, либо используют для этих целей электронный тахеометр. Здесь следует иметь ввиду, что вертикальные углы измеряются с несколько меньшей точностью, чем горизонтальные, поэтому число измерений следует увеличивать до достижения необходимой точности Высотная геодезическая сеть представляет Рис. 11.10. Передача высот через водное препятствие собой систему реперов, высоты которых определяют с погрешностью 3-5 мм нивелированием класса. Особенностями построения высотной сети является передача отметки через водное препятствие, что часто выполняют по схеме, представленной на рис. 11.10. Применяют точное геометрическое и тригонометрическое нивелирование. В зимнее время нивелирование выполняют по льду по заранее вмороженным пикетам. На двух станциях необходимо обеспечить строгую симметрию неравных плеч L 1 = L 3 , L 2 = Створ оси моста при разбивке задают теодолитом или лазерным визиром и выносят по нему центры опор с помощью компарированных рулеток или светодальномером. На больших суходольных реках центры опор выносят способами прямой или обратной угловой засечки с пунктов разбивочной сети. Прямую угловую засечку выполняют с трех пунктов, причем одно из направлений обязательно должно совпадать с осью моста. При обратной угловой засечке решение задачи выполняют по четырем исходным пунктам сети. Центр мостовой опоры может быть смещен относительно осине более, чем на 20 мм. Детальная разбивка опоры осуществляется от ее центра относительно оси опор и перпендикулярного к ней направления – оси опоры. По окончании строительства опора затем – после монтажа пролетных строений, производят исполнительную съемку 109. Геодезические работы при планировании и застройке населенных пунктов В данном разделе будут рассмотрены некоторые вопросы, касающиеся строительства городов, отличающихся большим числом зон различного на- значения. Основным градостроительным документом является генеральный план города, который составляется примерно налет. Генеральный план города – это комплект документов, включающий в себя план существующего города по состоянию на год выпуска генерального плана основной чертеж генерального плана материалы по предполагаемой архитектурно- пространственной композиции, включая макеты отдельных архитектурных решений схемы городского и внутреннего транспорта проект первоочередного строительства схемы размещения предприятий и учреждений куль- турно-бытового обслуживания схемы природных условий, инженерного оборудования, подготовки территории пояснительную записку Генеральные планы составляют в масштабе 1:10000 с численностью населения города более 500 тыс.человек ив масштабах 1:5000 ив городах с меньшим числом жителей. Проект застройки города составляется на основе проекта детальной планировки и эскизов застройки, составляемого на ближайшие 5 лет. Он содержит графические материалы в масштабах 1:500 и 1:1000, а также в масштабах 1:2000 и 1:5000 – для ситуационных чертежей. В него входят чертежи генерального плана застройки локальной территории, макет застройки, чертежи организации рельефа, озеленения территории, инженерных сетей, чертежи индивидуальных проектов зданий и др. Геодезической подготовкой для всей градостроительной документации является составление топографических планов и карт соответствующего масштаба, в том числе – топографического плана масштаба 1:500, составляемого для строительного паспорта конкретного земельного участка. Геодезические разбивочные работы на застраиваемой территории заключаются в вынесении в натуру красных линий, осей проездов, зданий и сооружений. Красные линии и оси проездов на незастроенную территорию выносят с погрешностью не более 10 см, на участках малоэтажной застройки – с погрешностью не более 8 см и на участках многоэтажной застройки – с погрешностью не более 5 см. Полевые работы выполняют с помощью теодолита и рулетки, либо с помощью электронного тахеометра (с отражателем. Оси проездов и точки красных линий закрепляют временными знаками, либо откраской на стенах имеющихся зданий и сооружений. Закрепленные знаки привязывают к существующей ситуации и составляют на них абрис. Кроме этого, производят исполнительную съемку и составляют исполнительный чертеж, на который наносят все необходимые результаты измерений. Основные и главные оси зданий и сооружений выносят в натуру различными способами с пунктов городского геодезического обоснования или пунктов разбивочной основы. Вынесенные оси зданий по акту сдают застройщику с приложением материалов исполнительной съемки. Одним из документов проекта является схема организации рельефа, которая составляется в масштабах 1:5000 или 1:2000, а в некоторых случаях ив более крупных масштабах. Организация рельефа определяет высотное положение площадей, улиц, размещение зданий и сооружений, подземных коммуникаций, обеспечение стока ливневых и талых води канализации. На схеме организации рельефа указывают значения проектных отметок в точках пересечения разнородных склонов (разных уклонов поверхностей значения уклонов по направлениями расстояния, на которых действует данный уклон направления стоков воды. К схеме прилагают проекты поперечных профилей улиц, выполненные в масштабе 1:200 или Чаще всего рабочий проект организации рельефа составляют методом проектных горизонталей, представляющих собой прямые линии. Сечение горизонталей выбирают в пределах 0,1 – 0,5 м, однако это зависит от характера застраиваемой территории и архитектурных решений. При больших уклонах сечение может быть увеличено. Вынос в натуру проекта организации рельефа выполняют методом геометрического нивелирования, либо с помощью электронного тахеометра в соответствии со схемами выноса проектных отметок и уклонов, рассмотренными в гл. 10. При выносе проектных (высотных) точек на поверхностях с однородным уклоном удобно использовать наклонный луч геодезического прибора (теодолита, нивелира, тахеометра). Вынесенную точку (колышек) забивают в грунт до проектной высоты его верха. Часто верх колышка оставляют на произвольной высоте, большей, чем проектная, а на самом колышке выполняют откраску на проектном уровне. Вынос на местность проекта организации рельефа производится с точностью технического нивелирования 110. Геодезические работы при строительстве подземных коммуникаций Подземные коммуникации прокладывают открытыми закрытым (подземным) способом. При открытом способе коммуникации укладываются в траншеи, при закрытом – в коллекторы различной глубины заложения и диаметров, строительство которых чаще всего ведут способами щитовой проходки, либо способом продавливания грунта (проколов) специальным горным обору- дованием. Оси траншей выносят с геодезической основы, либо с точек съемочного обоснования удобными способами. При необходимости задания уклонов дно траншей зачищают с контролем зачисток с помощью нивелира или визирок. Визирки могут обеспечить точность установки коммуникаций до 2-3 см. При уклонах 0,003 и менее используют нивелир. В настоящее время при строительстве трубопроводов используют лазерные приборы, с помощью которых задают линии проектных уклонов, створы осей коммуникаций. При рытье траншеи с помощью задающей направление лазерной системы сигнал от последней поступает на управляющий механизм режущей части землеройной машины. Перед засыпкой траншеи производят исполнительную съемку, в графических материалах которой содержится топографический план масштаба 1:500 с плановым положением коммуникаций и профиль поверху труб с указанием глубины их заложения в различных частях и уклонов на однородных отрезках. При закрытых способах строительства подземных коммуникаций основным является строительство коллектора, в котором затем выполняют укладку самих коммуникаций различного назначения. В настоящее время используются автоматизированные горнопроходческие комплексы щитовой проходки, оснащенные навигационными системами ведения щита, разрабатывающего грунт в проектном направлении в 309 плане и по высоте. Программное обеспечение навигационных систем, в которое вводятся проектные параметры движения режущего органа, автоматически задают его работу в нужном направлении. За исполнением проекта следят участковые маркшейдеры (или геодезисты) прокладкой за щитом подземного полигонометрического и высотного хода. Фактическое положение щита в плане и по высоте определяется по координатам фиксированных на щите точек. При использовании для этих целей электронных тахеометров в фиксированных точках размещают специальные пленочные отражатели, либо закрепляют или используют съемные стандартные уголковые отражатели Для закрепления стенок тоннеля используют металлические или железобетонные сборные секции, которые скрепляют между собой и стыки герметизируют от проникновения воды внутрь коллектора. Съемка ранее построенных подземных коммуникаций выполняется известными методами и способами с точек съемочного геодезического обоснования. Поскольку коммуникации закрыты землей, то предварительно производят их поиска затем, в удобных местах и на углах их поворота выполняют шурфование для вскрытия коммуникаций и регистрации их определенных точек геодезическими методами. Горизонтальную съемку часто выполняют линейными засечками от точек капитальной застройки. Линейные засечки должны быть выполнены с трех точек, при этом углы в определяемой точке не должны быть менее о и более о. При съемке способом перпендикуляров длина перпендикуляра, построенного на глаз, не должна быть болеем. Приполярном способе углы измеряют одним полуприемом при расстоянии от теодолита до съемочной точки не болеем. Углы поворотов коммуникаций целесообразно снимать с двух точек съемочного обоснования, либо в сочетании с привязкой к твердым контурам имеющейся капитальной застройки 111. Геодезические работы при строительстве гидротехнических сооружений Для выполнения комплекса работ при строительстве гидротехнических сооружений разбивают плановое и высотное геодезическое обоснование. При проектировании водохранилищ съемочное обоснование строят по его периметру для выполнения разбивки по границе зоны затопления. Содержание геодезических работ определяется в основном видом гидротехнического сооружения. Основными документами при проектировании данных сооружений являются топографические планы и гидрографические продольные профили реки др. Проектные горизонтали контура водохранилища выносят на местность способом геометрического нивелирования с нивелирных ходов высотного геодезического обоснования. На крутых склонах применяют метод тригонометрического нивелирования, который легко может быть реализован при 310 использовании электронных тахеометров. Проектные линии закрепляют деревянными столбами, либо другим способом, обеспечивающим длительную сохранность точки. При строительстве гидроузлов создают специальные плановую ивы- сотную разбивочные сети, которые служат как для разбивочных работ, таки последующих исполнительных съемок, а также для наблюдений за деформациями построенного сооружения и берегов реки. Плановые сети строят в виде триангуляции, полигонометрии и линейно-угловых построений. Заданную точность построения сетей определяют расчетным путем, исходя из необходимой точности конечных результатов. Сети строят способом последовательного сгущения в две или три ступени. Сеть строят не на поверхность референц-эллипсоида (как это выполняют при построении Государственной геодезической сети, а на поверхность относимости Но = 0,5 (Н + Н, (где Ни Н – соответственно высоты основания и гребня плотины. Редуцирование на поверхность относимости рассматривается в курсе высшей геодезии. Уравнивание сетей выполняют строгими способами. Сети для детальной разбивки сооружений гидроузла строят с точностью планового положения их точек не хуже 3 – 5 мм. Данные сети являются т.н. микролокальными: микротриангуляции; микротрилатерации; короткобазис- ной полигонометрии. При строительстве геодезической разбивочной сети за ось абсцисс принимают ось плотины, а начало координат помещают в один из пунктов этой оси. Пункты сети являются долговременными, поэтому их закрепляют вне зоны производства строительных работ. Закрепляют пункты трубчатыми знаками, бетонными тумбами и др. Поскольку требования к точности построения геодезической основы для строительства гидросооружений высокие, то геодезические знаки снабжают приспособлениями для принудительного центрирования на них геодезических приборов. Дальнейшее сгущение сетей, если это необходимо, выполняют такими же способами в сочетании с засечками, створными и другими построениями. Высотные сети строят способом геометрического нивелирования внес- колько ступеней я ступень – нивелирование I или II класса сгущение (я ступень) – нивелирование III или IV класса. Сеть й ступени часто представляет собой отдельные нивелирные ходы или системы ходов. Ходы й ступени сравнительно равномерно заполняют всю территорию. Обычно это системы нивелирных ходов с несколькими узловыми точками, либо поли- гоны. Геодезические разбивочные работы заключаются в построении главных и основных осей сооружения. При монтаже – установка основных элементов сооружения и технологического оборудования. Монтажные оси разбивают чаще всего створным способом и способом створно-линейной засечки. Особые требования к геодезическим работам предъявляются при установке гидроагрегатов. Достаточно сказать, что отклонение оси вала турбины и генератора от вертикали не должно быть более 0,02 мм нам длины, ось 311 фундаментного кольца должна совпадать с осью агрегата с точностью до 2 мм и др. Особое место в процессе строительства и при эксплуатации гидротехнических сооружений занимают инженерно-геодезические работы по наблюдениям за деформациями. Указанные наблюдения выполняют как с использованием стационарных систем (гидронивелиров), таки производством натурных измерений, связанных с определением полных координат точек сооружения 112. Геодезические работы при строительстве линий электропередачи магистральных трубопроводов При изысканиях указанных сооружений геодезические работы заключаются в полевом трассировании, которое выполняется также, как и при изысканиях под дорожное строительство. Производят топографическую съемку в местах расположения подстанций, монтерских пунктов, ремонтных баз и др, в местах сооружения дюкеров для трубопроводов в местах пересечения реки оврагов и эстакад – в местах пересечения с горными дорогами и ущельями. Дюкер – сооружение в местах заглубления трубопровода ниже дна препятствия. Эстакада – несущая конструкция в виде фермы, располагаемая над препятствием. Нивелирование трассы для воздушных линий выполняют с целью составления продольного профиля, на котором проектируют положение ивы- соту опор. Точность нивелирования здесь невысокая, дом. Используется безпикетный способ трассирования, т.к. опоры устанавливают в местах, не совпадающих с пикетами. В горных районах и сильнопересеченной местности по трассе допускается прокладывать тахеометрические ходы. Разбивочные работы заключаются в выносе центров опор с относительной погрешностью не более 1:200 от проектного их положения ив разбивке фундаментов и анкерных устройств. Нивелирование трассы для трубопровода техническое, как и для изысканий под строительство дорог. При этом пикетаж разбивают по рельефу местности с целью определения длины трубопровода. Это связано стем, что трубопровод укладывают параллельно рельефу. Профиль нивелирования составляют также для наклонных расстояний. Перед строительством трубопровода восстанавливают пикетаж, углы поворота, выполняют детальную разбивку кривых, сгущают сеть рабочих реперов (через 1 км хода, производят повторное нивелирование. Дальнейшие работы связаны с разбивкой траншеи и ее съемкой, контролем установки труби т.п., аналогично строительству подземных или открытых коммуникаций. На участках вертикальных кривых установку труб выполняют с помощью нивелира, т.к. использование визирок в этом случае невозможно Глава ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ В ПОДЗЕМНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ 113 . Горные выработки. Основные понятия и определения Залежь полезного ископаемого характеризуется следующими элементами (рис. Рис. 12.1. Главные элементы залежи полезного ископаемого - поверхность висячего бока (кровля залежи) – поверхность, которая отделяет залежь от покрывающих ее пород; - поверхность лежачего бока (почва залежи) – поверхность, которая отделяет залежь от нижележащих ее пород линия простирания – горизонтальная линия, лежащая в плоскости висячего или лежачего бока залежи; - простирание в указанной точке залежи определяется дирекционным углом или азимутом направления линии простирания; - падение залежи определяется вертикальным углом, составленным линией падения с горизонтальной плоскостью азимут линии падения перпендикулярен простиранию залежи в указанной точке; - мощность залежи определяется расстоянием между поверхностями висячего и лежачего боков (расстояние между кровлей и почвой залежи) в направлении, перпендикулярном этим поверхностям; - глубина залегания является расстоянием от земной поверхности в данной ее точке до висячего бока залежи по отвесной линии Горные выработки (искусственные обнажения, открытые или подземные, позволяют открыть доступ к полезному ископаемому, а также изучить полезное ископаемое в качественном и количественном отношении. По пространственному положению различают вертикальные, горизонтальные и наклонные горные выработки (рис. Рис. 12.2. Виды горных выработок К вертикальным горным выработкам относят шурфы, стволы шахт, гезенки. Шурф представляет собой горную выработку малого сечения и небольшой глубины. Они проходятся с поверхности земли. Шурфы круглого сечения называют дудками. Ствол шахты имеет непосредственный выход на поверхность земли. Он используется для детального изучения полезного ископаемого с помощью других выработок, транспортировки людей и оборудования в шахту, а также транспортировки пустой породы и руды. Гезенк не имеет выход на поверхность земли. Он служит для транспортировки грузов внутри шахты с одного горизонта на другой грузоподъемные, грузоспускные, вентиляционные и др.). К группе горизонтальных горных выработок относят штольни, штреки, орты и квершлаги. Штольня представляет собой горизонтальную или наклонную горную выработку, которая выходит на поверхность земли. Обычно их проходят со склона внутрь горы по простиранию или вкрест простирания полезного ископаемого. Если штольня имеет два выхода, то она называется тоннелем. Штрек – выработка, не имеющая выхода на поверхность земли. При наклонном залегании горных пород штрек проходят по их простиранию, а при горизонтальном залегании пород – в любом направлении Орт проходят в мощных пластах или жилах под углом к простиранию. Орт не выходит за пределы полезного ископаемого. Непосредственного выхода на поверхность земли орты не имеют. Квершлаг проводят под углом к простиранию пород. Он используется для транспортировки людей и грузов, проветривания, водоотвода и т.п. На поверхность квершлаги не выходят. Наклонные выработки могут иметь выход на поверхность земли (наклонные шурфы и наклонные стволы шахт) и могут его не иметь (бремсберги, скаты, уклоны). Бремсберг используется для транспортировки грузов с помощью механических устройств. Уклоны не имеют непосредственного выхода на поверхность земли. Они предназначены для доставки грузов с помощью механических устройств с горизонта на горизонт. Скат предназначен для спуска полезного ископаемого с верхнего горизонта на нижний под действием силы тяжести. К открытым горным выработкам относятся карьер, канава и траншея. Карьер – это сравнительно сложная совокупность горных выработок, предназначенных для добычи полезного ископаемого открытыми горными работами. Канава и траншея – горные выработки, которые имеют небольшие глубину и ширину 114. Общие понятия о маркшейдерских съемках, опорных и съемочных сетях Подземная маркшейдерская съемка – это комплекс работ, связанных с определением координат точек объектов подземного строительства на основе угловых и линейных измерений Основными объектами съемки являются все без исключения горные выработки различного назначения, буровые скважины различного назначения технологические, разведочные, технические, водопонижающие и др, точки геологических и маркшейдерских наблюдений (элементов залегания залежи угла падения и простирания мощность залежи структура и др точки документации геологических нарушений, места отбора проб, места расположения стационарного горного оборудования (подъемных машин, насосных камер, складов взрывчатых веществ (ВВ), вентиляционных установок и мн.др.). В результате выполнения подземных маркшейдерских съемок решают большой круг задач, основными из которых являются- составление маркшейдерских планов горных выработок и другой гра- фичесой документации (проекций горных выработок на вертикальную плоскость вертикальные и горизонтальные разрезы проекции аксонометрического вида и др- вынесение проектных решений в натуру и контроль построений- задание направлений горным выработками ведение указанных работ - производство исполнительной съемки (маркшейдерских замеров) для определения фактического положения горных выработок и выполненных объемов горных работ- съемка подробностей в горных выработках- обеспечение необходимой точности и самих работ по наблюдению за деформациями горных выработок и состоянием массива горных породи др. Съемочные маркшейдерские сети делятся на два разряда. Съемочная сеть го разряда развивается от опорной сети, а сеть го разряда развивается как от опорной сети, таки от пунктов сети го разряда. Характеристики указанных сетей представлены в табл. Таблица Вид маркшейдерской сети Допустимая предельная длина хода, км Средняя квадратическая погрешность измерения углов Относительная погрешность в измерениях длин линий Опорная 2 Не более 20 углов поворота в секции длиной 1 км 20" 1:3000 Съемочная го разряда Съемочная го разряда В зависимости от назначения и способов производства работ подземные маркшейдерские съемки подразделяются на четыре вида. Горизонтальная и вертикальная соединительные съемки Служат для установления геометрической взаимосвязи съемок, выполненных наземной поверхности ив подземных горных выработках. Производится передача дирекционных углов и понных координат (плановых X и Y и высоты Z) с земной поверхности в горные выработки. Горизонтальные и вертикальные съемки основных подзмных выработок Предназначены для создания плановых и высотных опорных маркшейдерских сетей. Являются основой для составления маркшейдерских планов. Горизонтальные и вертикальные съемки подготовительных выработок. Предусматривают прокладку в указанных выработках теодолитных ходов в виде съемочных маркшейдерских метей го разряда, которые опираются на пункты опорной маркшейдерской сети. Съемки нарезных и очистных выработок. Предусматривают создание съемочных маркшейдерских сетей 2 разряда, опирающихся на пункты опорной съемочной сети и сети го разряда. Высотное положение пунктов подземных маркшейдерских сетей определяют следующими способами- вертикальной соединительной съемки путем передачи высоты с земной поверхности от реперов III или IV классов на исходную точку подземной опорной маркшейдерской сети - в выработках- - способом геометрического нивелирования при углах наклона выработок до о- - способом тригонометрического нивелирования при углах наклона выработок более 8 о Высоты пунктов съемочных маркшейдерских сетей 1 и 2 разрядов чаще всего определяют способом тригонометрического нивелирования одновременно с построением сетей. Для построения подземных маркшейдерских сетей производят ориентирование и центрирование. Ориентирование сети заключается в процессе передачи дирекционного угла с земной поверхности на исходную сторону опорной подземной сети, находящуюся в горной выработке. Эта задача решается геометрическим способом, либо гироскопическим ориентированием. Центрирование сети связано с передачей координат X, Y и Z с поверхности земли на исходный пункт опорной маркшейдерской сети, находящийся в горной выработке 115. Горизонтальная соединительная съемка Горизонтальная соединительная съемка позволяет решить задачу ориентирования подземных съемок, а также центрирования только для плановых координат X и В зависимости от условий, назначения и др. горизонтальные соедини- теьные съемки могут быть нескольких видов- через штольню или наклонную горную выработку- через один вертикальный шахтный ствол- через два вертикальных шахтных ствола. Горизонтальная соединительная съемка через штольню или наклонную горную выработку. Данный способ соединительной съемки предусматривает прокладку полигонометрического хода при вскрытии месторождения полезного ископаемого штольней или наклонной горной выработкой (например, наклонной шахтой). Рис. 12.3. Полигонометрический ход в наклонной горной выработке В связи стем, что ход В (рис) является висячим, то его прокладывают в прямом и обратном направлениях, причем в обратном направлении – по другим точкам. В результате получается узкий замкнутый теодолитный ход, обработка которого аналогична приведенной в гл. 7, нос другими допусками для невязок, определяемыми маркшейдерскими инструк- циями. Если пройдено две вскрывающих горных выработки, то теодолитный ход обязательно прокладывают замкнутым через обе эти выработки. 115.2. Горизонтальная соединительная съемка через один шахтный ствол Ориентирование и центрирование в этом способе выполняют по двум отвесам О и О, опущенным в ствол до ориентируемого горизонта (рис. К отвесам выполняют т.н. примыкание соединительными треугольниками. Один треугольник АО 1 О 2 на поверхности включает исходный пункт Ас ориентированием сторон АО и АО по исходному направлению АВ. Второй треугольник МО 1 ' О 2 ' образован в горной выработке ориентируемого горизонта опорным пунктом Ми теми же отвесами О' и О. Ориентируемой стороной является линия МN. Рис. 12.4. Ориентирование через один вертикальный ствол При примыкании измеряют- стороны a, b, c и углы β 1 , β 2 , γ (на поверхности- стороны a ' , b ' , и углы β 1 ' , β 2 ' , γ ' (в горной выработке). Маркшейдерская техническая инструкция устанавливает допустимые величины погрешностей на передачу дирекционного угла с исходного направления АВ на линию М, а также допустимые величины погрешностей для результатов измерения сторон a, b и сна поверхности и под землей Для качественного решения задачи погрешность определения углов t и t' не должна превышать более 20". Оценка точности указанных углов выполняется по формулам ; γ Необходимо обеспечить измерение углов в точках Аи Мс погрешностью не более 7", в связи с чем углы в указанных точках измеряют теодолитом типа Т двумя полными приемами, либо теодолитом более высокой точности, либо электронным тахеометром. При использовании теодолита Т30М измерение углов выполняют одним приемом из трех повторений. Разности в отдельно измеренных углах не должны превышать 20". Уравнивание углов производят распределением поправок поровну вовсе углы. Измерение сторон выполняют не менее 5 раз компарированной стальной рулеткой с натяжением ленты в 10 кг. Отсчеты по рулетке берут с точностью до 1 мм каждый раз на новых ее частях. Расхождение между отдельными результатами измерений не должны превышать 2 мм, а средняя квадратическая погрешность определения одной стороны должна быть не более 0,5 мм. Рассмотрим геометрическое решение задачи горизонтальной соединительной съемки через один ствол на примере, соответствующем схеме, представленной на рис. Предварительно уравнивают углы, измеренные на поверхности в точке А. Для этого вычисляют значение угла γ 2 1 β β γ − = ВЫЧ (и получают угловую невязку ВЫЧ ИЗМ f γ γ γ − = (Поправка в измеренный угол γ составляет (По теореме синусов из треугольника АО 1 О 2 находят значения углов φ и t: γ ϕ sin ас контролем суммы углов треугольника АО 1 О 2 . Если получится невязка, то ее делят с обратным знаком поровну на вычисленные по формулам (12.5) углы. Аналогичная обработка по формулам (12.2)…(12.5) выполняется и для треугольника МО 1 ' О 2 ' в горной выработке. Дирекционный угол с исходного направления АВ передают в горную выработку по двум ходам: N M M O O A AB N M М О О А АВ − − − − − − ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ α α α α α α α α 2 2 1 1 (Полученные значения дирекционных углов должны совпадать. По тем же ходам (12.6) дважды решают прямые геодезические задачи и определяют координаты X и Y точки М. Расхождения в значениях координат не должны превышать 2-3 мм. Если расхождения допустимы, то вычисляют средние значения координат центрируемой точки М. Дальнейшая передача координат (на точку N и далее) выполняется в полном соответствии с 319 обработкой результатов измерений в теодолитных ходах, что подробно рассмотрено в гл. Пример 12.1. Горизонтальная соединительная съемка через один вертикальный ствол (по схеме рис. Исходные данные. На поверхности ХА = 18233,956 мА м Х В = 18625,347 мВ мам мс мВ шахте а = 8,5674 мм, см м. Решение. 1. 8 2 6 4 6 8 1 7 2 67 6 4 3 1 74 0 0 0 ′′ ′ = ′′ ′ − ′′ ′ = ВЫЧ γ f γ = 6 0 46'22" - 6 0 46'28" = - 6". Поправка в угол γ равна +2", те. γ = 6 0 46'22" + 2" = 6 0 46'24". 2. Из треугольника АО 1 О 2 8 , 03 8 0 11 4 2 6 4 6 sin 1054 , 3 0846 , 5 arcsin 4 , 38 5 0 162 4 2 6 4 6 sin 1054 , 3 0953 , 8 arcsin 0 0 0 Контроль (φ + t + γ ) = 180 0 00'06,2". Невязка f = +6,2". Поправки в углы φ и t по -3,1": φ = 162 0 05'35,3" ; t = 11 0 08'00,7". 3. Из треугольника МО 1 ' О 2 ' (в шахте. 0 1 9 3 10 2 3 5 3 80 2 4 4 1 91 0 0 0 ′′ ′ = ′′ ′ − ′′ ′ = ВЫЧ γ f γ = 10 0 39'06" - 10 0 39'10" = - 4". Поправка в угол γ' равна +1,3", те. γ = 10 0 39'06" + 1,3" = 10 0 39'07,3". 2. Из треугольника МО 1 ' О 0 0 20 3 , 07 9 3 10 sin 1048 , 3 7482 , 5 arcsin 1 , 56 9 1 149 3 , 07 9 3 10 sin 1048 , 3 5674 , 8 arcsin 0 0 0 Контроль (φ ' + t ' + γ ' ) = 179 0 59'46,9". Невязка f = +6,2". Поправки в углы φ и t по -3,1": φ = 162 0 05'35,3" ; t = 11 Дальнейшие вычисления опустим и приведем значения искомых координат точки 25 попытайтесь самостоятельно завершить вычисления): Х 25 = 18213,405 м Y 25 = 5721,337 м. 115.3.Горизонтальная соединительная съемка через два вертикальных шахтных ствола. Очевидно, что решение задачи ориентирования способом соединительного треугольника требует весьма высокой организации работ. Основным источником погрешностей здесь является погрешность центрирования теодолита, поскольку стороны измеряемых углов весьма короткие посмотрите в примере 12.1: а = 8 мм. Для обеспечения необходимой точности измерения углов центрирование теодолита следует выполнять с погрешностью не более 1 мм Способ ориентирования через два вертикальных ствола является наиболее точным из всех известных до настоящего времени видов ориентирования подземных маркшейдерских сетей. Рис. 12.5. Ориентирование через два вертикальных шахтных ствола Координаты отвесов О и О (рис. 12.5) определяют на поверхности привязкой к исходной маркшейдерской сети (А, В, С) известными способами, обеспечивающими точность получения координат точек, соответствующую полигонометрическим сетям на поверхности 1 и 2 разрядов. Под землей между отвесами прокладывают полигонометрический (теодолитный) ход, точность которого должна соответствовать точности подземных опорных маркшейдерских сетей (табл. 12.1). Подземный ход должен быть по возможности вытянутым, иметь малое число вершин и минимальную длину. Технической маркшейдерской инструкцией установлен допуск на определение на поверхности дирекционных углов линий, соединяющих отвесы, не более 20". Для линий, соединяющих отвесы в подземных выработках, точность определения дирекционных углов не должна превышать Рассмотрим геометрическое решение задачи ориентирования через два ствола. Рис. 12.6. Схема ориентирования через два шахтных ствола После определения координат отвесов на поверхности такие же значения координат придают отвесам на ориентируемом горизонте в горных выработках в местах примыкания отвесов к точкам подземного полигонометрического хода. Далее направлению О придают условное значение дирекци- онного угла 1 О обычно о, о, о или о, вычисляют условные значения дирекционных углов линий полигонометрического хода и из последовательного решения прямых геодезических задач определяют условные значения координат второго отвеса (О 2 ; i i O O d Y Y α sin 1 2 ∑ + = ′ (Используя полученные условные значения координат отвеса О и исходные значения координат отвеса О, из решения обратной геодезической задачи находят условное значение дирекционного угла линии, соединяющей отвесы ( 2 1 О О α ′ ). По исходным значениям координат отвесов находят также значение истинного дирекционного угла линии О 1 О 2 ( 2 1 О О α ). Разница в дирекционных углах 1 2 1 О О О О α α α − ′ = ∆ (является поправкой в условный дирекционный угол 2 1 О О α для вычисления истинного значения дирекционного угла направления О ( 1 ООО (Далее выполняют перевычисление дирекционных углов линий полигонометрического хода, приращений координат и координат точек полигонометрического хода, заканчивая вычислением координат второго отвеса. Полученные невязки в приращениях координат в виде поправок распределяют с учетом длин линий хода, как это выполняется и при обработке любого теодолитного хода (гл. Рассмотрим пример ориентирования через два ствола в соответствии со схемой, представленной на рис. Пример 12.2. Горизонтальная соединительная съемка через два вертикальных ствола (рис. Исходные данные 0 2 4 100 6 4 5 0 201 4 2 6 3 178 5 1 4 1 93 0 4 0 3 0 2 0 1 ′′ ′ = ′′ ′ = ′′ ′ = ′′ ′ = β β β β м d м d м d м d м d 704 , 28 938 , 86 342 , 65 211 , 73 653 , 49 5 4 3 2 1 = = = = = Решение. Зададим условное значение дирекционного угла линии О 1 ( 0 0 0 0 180 0 1 1 ′′ ′ = ′ О α ). Обработка условного полигонометрического хода представлена в табл. Из решения обратных геодезических задач по значениям условных координат отвеса О (в таблице 12.2 указаны в скобках) и истинных значений координат отвесов, приведенных в исходных данных, найдем условное ( 2 1 О О α ′ ) и истинное ( 2 1 О О α ) значения дирекцион-ных углов линии О 1 О 2 : 2 1 О О α ′ = о" ; 2 1 О О α = 96 о 04'59,4". Таблица 12.2 322 м Y м X м Y м X O O O O 295 , 8253 561 , 4630 233 , 8011 358 , 4656 2 2 1 1 = = = = Ведомость вычисления координат точек условного полигонометрического хода Точ- ки β α ' d, м Вычисленные Исправленные Координаты ΔХ,м ΔY,м ΔX,м ΔY,м X,м Y,м O 1 180 o 00'00" 49,653 -49,653 0,000 4656,358 8011,233 1 93 o 14'15" 93 o 14'15" 73,211 -4,135 +73,094 2 178 o 36'24" 91 o 50'39" 65,342 -2,103 +65,308 3 201 o 05'46" 112 o 56'16" 86,938 -33,882 +80,064 4 100 o 42'05" 33 o 38'21" 28,704 +23,897 +15,901 O 2 ∑ ∆ Х ∑ ∆ Y (4500,482) (8245,600) -65,876 +234,367 Таблица Ведомость координат исходного полигонометрического хода Точ- ки β α ' d, м Вычисленные Исправленные Координаты ΔХ,м ΔY,м ΔX,м ΔY,м X,м Y,м O 1 170 o 23'01" 49,653 +0,001 -48,955 -0,003 +8,295 -48,954 +8,292 4656,358 8011,233 1 93 o 14'15" 83 o 37'16" 73,211 +0,001 +8,134 -0,004 +72,758 +8,135 +72,754 4607,404 8019,525 2 178 o 36'24" 82 o 13'40" 65,342 +0,001 +8,836 -0,004 +64,742 +8,837 +64,738 4615,539 8092,279 3 201 o 05'46" 103 o 19'26" 86,938 +0,002 -20,035 -0,005 +84,598 -20,033 +84,593 4624,376 8157,017 4 100 o 42'05" 24 o 01'31" 28,704 +0,001 +26,217 -0,001 +11,686 +26,218 +11,685 4604,343 8241,610 O 2 ∑ ∆ ВЫЧ Х ВЫЧ Y ∑ ∆ 4630,561 8253,295 -25,803 +242,079 ∑ ∆ ИСХ Х ИСХ Y ∑ ∆ -25,797 +242,062 f x =-0,006 f y =+0,017 f АБС =0,018 f ОТН = 1:16880 Разница дирекционных углов составляет Δα = о" - о" = +ос округлением до одной секунды). По формуле (12.17) вычисляем истинное значение дирекционного угла направления О 1: 1 О о" - о" = 170 о 23'01". Дальнейшая обработка полигонометрического хода представлена в табл. В результате обработки хода получена относительная невязка 1:16880, что является вполне приемлемой величиной по сравнению с допускаемой невязкой для подземных опорных маркшейдерских сетей 116. Вертикальная соединительная съемка Высотные отметки Z должны передаваться в горные выработки с реперов нивелирной сети поточности не ниже IV класса. Способы передачи высот на исходные горизонты горных выработок в основном зависят от способа вскрытия месторождения. Если выработки имеют малый наклон (до ото передачу высот выполняют в большинстве случаев способом геометрического нивелирования прокладкой нивелирных ходов с допустимой невязкой, определяемой инструкцией. Если угол наклона более ото применяют способ тригонометрического нивелирования с использованием теодолита, обеспечивающего измерение углов наклона с погрешностью не более 30". В томи другом способах превышения определяют в прямом и обратном направлениях. При вскрытии месторождения вертикальными стволами для передачи отметок часто используют длиномеры. Большое распространение для Рис. 12.7. Передача высотной отметки в подземную выработку передачи отметок по вертикальному стволу получил способ, в котором используется стальная лента (рис. 12.7). Мерная лента 1 намотана на барабан 2. Свободный конец ленты с грузом 3 опускают в ствол на определяемый горизонт. На поверхности ив горной выработке околоствольного двора устанавливают нивелиры 4 или один нивелир последовательно) и с помощью них берут отсчеты по шкале ленты Л ( 25368 мм) и Л ( 1036 мм) и по рейкам, установленным в исходной точке Ас известной высотой (НА = 436,244 ми в определяемых точках В и С а = мм в = 1352 мм ; с = 0993 мм ). Высота точки В равна Н В = НА + а – (Л – Л) – в (Высота точки С (если ноль рейки установлен в точке С) равна: Н С = НА + а – (Л – Л) + с (В примере: Н В = 436244 + 957 – (25368 – 1036) – 1352 = 411517 мм = 411,517 м; Н С = 436244 + 957 – (25368 – 1036) + 993 = 413862 мм = 413,862 м. При работе используют компарированную ленту, а в процессе измерений определяют температуру воздуха на поверхности ив пределах околоствольного двора для введения поправки для средней температуры ленты. Помимо этого вводят поправку за удлинение ленты от собственного веса и заразность весов грузов при компарировании и измерениях. Превышение определяют не менее двух раз с изменением горизонта прибора и смещением отсчетов по ленте. Допустимое отклонение в превышениях не должно быть более ) 2 , 0 10 ( Н h + = ∆ мм (где Н – глубина ствола в м. Например, для Нм погрешность в передаче высоты может составить не более 40 мм 117. Подземная горизонтальная съемка Производство горизонтальной съемки основано на построении в горных выработках плановых опорных маркшейдерских сетей и выполнении измерений при съемке подробностей в основных горных выработках. Что касается вопросов построения и обработки теодолитных ходов замкнутых и разомкнутых, то идентичные схемы решения указанных задач подробно рассмотрены в главе 7. Имеющиеся отличия связаны с условиями измерений, требованиями к точности работ, применением специальных приспособлений и оборудования. Все это рассматривается в специальных курсах маркшейдерии. В подземных выработках используются практически те же способы съемки, что и на поверхности земли при теодолитной съемке. Так, например, габариты горных выработок, в которых проложен теодолитный ход, в плане и по высоте в любом их сечении могут быть определены способом ординат, весьма похожм на способ перпендикуляров (рис. 12.8). Измерения в фиксированных точках выполняют желобчатой рулеткой вправо и влево походу, а также вверх и вниз. В последнем случае измерения выполняют в точках и на линиях теодолитных ходов, расположенных и выше почвы выработки. Для производства промеров в настоящее время применяют лазерные рулетки с отражателем в виде небольшого экрана, либо работающие пассивным способом, по отражению от поверхности выработки. Расстояния а измеряют с точностью до 10 см, а ординаты – до 2-3 см. Рис. 12.8. Горизонтальная съемка горных выработок Реже используют для съемки способ прямой угловой и линейной засечек и др. Наиболее применимы указанные способы при съемке камер и пустот в очистных и нарезных выработках. При съемке очистных и нарезных выработок используют теодолит, специальные угломеры, буссоли и полукруги. Горизонтальные и наклонные выработки снимают с точек теодолитных ходов с использованием значений дирекционных углов сторон съемочной сети основных или подэтажных горизонтов. Теодолит центрируют с 325 небольшой точностью (±5 см, отсчеты по горизонтальному кругу берут с округлением до Большие трудности вызывает съемка крутых (до о – о) нарезных выработок. При углах наклона до о используют теодолиты с центральной трубой, при наклонах ото до о – подвесные теодолиты, при наклонах более о – теодолиты с внецентренной трубой, при наклонах ото до о применяют способ съемки двумя теодолитами, имеющими внецентренные трубы. Съемка очистных выработок выполняется для определения их размеров, формы и положения выработанного пространства относительно других горных выработок. Кроме того, регистрируется такая важная информация, как знание о структуре и свойствах залежи полезного ископаемого в границах очистной выработки. Использование того или иного способа съемки очистных выработок зависит от условий съемки. Применяются инструментальные и рулеточные замеры, которые обеспечивают необходимую точность определения основных размеров выработанного пространства за месяц работ не более 1:100. Наиболее распространенными способами съемки выработанного пространства являются способ ординат, линейных засечек, тахеометрический способ, фотограмметрический способ, способ угловой засечки теодолитом или двумя угломерами. Все большее распространение для маркшейдерских съемок получают оптико-электронные приборы, работающие в горных выработках без использования отражателя. В ВИОГЕМе (г. Санкт-Петербург) для съемки пустот камер создан тахеометр в комплекте с лазером ЛГ-56, позволяющий измерять расстояния от 2 дом с погрешностью 1:600 – 1:500. Разработаны и используются при съемках приборы, действие которых основано на звуколокации (профилограф ЗПР-2). |