ГЕОДЕЗИЯ-2005. С. И. Чекалин г е оде з и я москва 2005 ббк 26. 1 Удк геодезия Учебник
 Скачать 37.56 Mb.
|
|
§ 118. Подземная вертикальная съемка В результате подземной вертикальной съемки получают координаты Z точек горных выработок. Эти координаты используют затем для решения большого круга задач, основными из которых являются задание уклонов выработкам построение профилей и сечений по различным направлениям определение высот характерных точек залежи (пласта) и др. Основными методами передачи высот являются геометрическое и тригонометрическое нивелирование. Геометрическое нивелирование выполняют способом из середины при допускаемом неравенстве плеч на станции дом. Реперы нивелирных ходов закладывают в почве, боках и кровле выработок (рис. 12.9), в связи с чем для определения превышений используют различные схемы измерений и различные формулы формулы. Нивелирные ходы замкнутые. В висячих нивелирных ходах измерения выполняют в прямом и обратном направлениях. Невязки в нивелирных ходах не должны превышать Рис. 12.9. Схемы геометрического нивелирования в подземных горных выработках ) ( 15 км L мм f hДОП ± = (Схемы тригонометрического нивелирования приведены на рис. 12.10. На схемах обозначено S – наклонное расстояние d – горизонтальное проложе- ние; ν – угол наклона i – высота прибора V – высота наведения h – превы- шение. Рис. 12.10. Некоторые схемы тригонометрического нивелирования в подземных горных выработках В некоторых случаях применяют способ тригонометрического нивелирования из середины, реализация одного из которых представлена в нижней части рис. 12.10 . В точках Аи В подвешивают или приставляют к ним нулем две рейки. Превышение ) ( ) ( З П h З h П h + − + = , (где З и П – соответственно отсчеты по задней и передней походу рейкам Пи З – рабочие превышения для передней и задней точек, которые находят по формулам: П П П tg L h ν = ; З З З tg L h ν = (Разность плеч L на станции обеспечивают в пределах 2-3 м, поэтому значения рабочих превышений могут несколько отличаться друг от друга при, например, одинаково установленных углах наклона зрительной трубы на станции. Углы наклона на выбранные отсчеты З и П измеряют полным приемом. Для повышения точности определение превышений выполняют два раза на других отсчетах З и П 119. Геодезические разбивочные работы в подземном строительстве Здесь будет рассмотрено лишь краткое содержание и состав разбивоч- ных работ при подземном строительстве. Более подробно указанные работы рассматриваются в специальных разделах маркшейдерии, а также в специальной литературе по соотвествующим видам работ. При подземном строительстве, в зависимости от вида сооружаемого объекта, разбивочные работы выполняют при строительстве стволов шахт, проведении горых выработок различного назначения (штолен, штреков, квершлагов, вентиляционных выработок и т.п.), тоннелей-путепроводов, наклонных тоннелей для эскалаторов, строительстве станций метро и различных вспомогательных сооружений, при укладке железнодорожных путей и т.п. Основными видами геодезических (маркшейдерских) работ при этом являются обеспечение необходимой точности выноса на местность осей ига- баритов вертикальных шахтных стволов обеспечение геометрических размеров при монтаже проходческих механизмов, создание необходимых условий, которые обеспечат проведение проходческих работ с заданной точностью инструментальный контроль заведением по заданной трассе проходческого механизма инструментальный контроль за соблюдением геометрических параметров возводимой крепи развитие плановой и высотной сети вслед за продвижением горных работ, производство расчетов при решении возникающих задач в процессе проходческих работ, обеспечение сбоек горных выработок, проходимых навстречу друг другу (встречными забоями контроль за деформациями крепи, за деформациями элементов горных выработок, сору- жений наземной поверхности и самой земной поверхности ведение текущих маркшейдерских замеров с целью оперативного вмешательства в проходческие работы при обнаружении отклонений от проектных данных замеры объемов горных работ Разбивку зданий и сооружений и задание направлений горным выработкам выполняют в строгом соответствии с проектными чертежами и расче- тами. Основные разбивочные работы при шахтном строительстве и на пром- площадке заключаются в построении на местности (в натуре) главных осей промплощадки, которыми являются главные оси шахтных стволов, либо стороны разбивочной сети. Осями вертикальных шахтных стволов являются две горизонтальные прямые, одна из которых параллельна, а другая перпендикулярна к основным несущим расстрелам ствола. Точка пересечения осей является центром ствола. Оси стволов закрепляют не менее, чем четырьмя точками, по две на каждой полуоси. Для выполнения детальных разбивочных работ при стороительстве шахтного комплекса строят разбивочную сеть опорных пунктов. Проект раз- бивочной сети является основным документом при разбивке и закладке опорных пунктов. Целесообразно строить пункты разбивочной сети на осях главного и вспомогательного стволов, обычно находящихся на значительном расстоянии друг от друга. Чаще всего разбивочную сеть на промплощадке создают в виде системы прямоугольников со сторонами, ориентированными параллельно осям ствола. При этом основные пункты сети располагают в вершинах прямоугольников, а дополнительные – в створе между ними. При необходимости пункты опорной разбивочной сети могут быть расположены ив других местах, удобных для использования. Разбивочные работы на промплощадке начинают с центра и осей стволов. Для этого используют проектные координаты центров стволов, проектное значение дирекционного угла одной из главных осей, либо одной из исходных линий разбивочной сети, либо одного из центров ствола и направлением на один или два пункта разбивочной сети, удаленных от центра ствола на расстояние не менее 300 м. Каждая из осевых линий ствола содержит сравнительно большое число опорных пунктов, которыми пользуются при разбивке и строительстве сору- жений изданий, запроектированных на данной промплощадке. Такими сооружениями могут быть административный корпус, компрессорные, ко- ельные, склады, мастерские и др. Часть опорных пунктов обязательно закреп-яют вне границ промплощадки в стороне от подъездных дорог. При разбивке стволов по всем опорным пунктам, включая дополнительные и вспомогательные, прокладывают полигонометрический ход го разряда с уравниванием и вычислением координат всех пунктов. Разбивку зданий выполняют по правилам, изложенным в гл. 10 и Проведение разбивочных работ при сооружениях подземных горных выработок околоствольного двора, а также и других выработок, затруднено тем, что указанные объекты горных работ имеют сложную конфигурацию со множеством сопряжений, закруглений, с переменным сечением и уклонами. Для составления проектов разбивки составляют маркшейдерские планы 329 масштаба 1:500 и 1:200. При разбивке используют пункты подземной опорной маркшейдерской сети (основы, передача координат и направлений на которую производится с наземной маркшейдерской (геодезической) основы одним из способов, рассмотренных выше в гл. Трассы тоннелей метрополитенов проектируют на топографических пла- ах масштаба 1:500. Трасса включает два параллельных пути, которые прокла- ывают водном, либо каждый в отдельном тоннеле (левый и правый пути. При проектировании разбивочных работ выполняют аналитические вычисле- ия углов поворота, длин линий, элементов круговых кривых и используют их затем как основу для производства детального проектирования и перенесения в подземную часть осей тоннеля и всех сооружений. На прямых участках ось тоннеля выносят следующими способами- откладыванием расстояний от полигонометрического знака подземной маркшейдерской основы до проектной оси- выносом от полигонометрических знаков линий, параллельных оси тоннеля- выносом полярным способом от полигонометрических знаков осевых отвесов (точка подвеса находится в кровле тоннеля). Детальная разбивка проектной оси тоннеля на закруглениях чаще всего выполняется от линии тангенсов, либо от стягивающей хорды. При разбивке наклонных тоннелей (для эскалаторов) первичная разбивка выполняется на поверхности земли. Здесь выносят координаты центра тоннеля и направление его оси в соответствии с проектным значением дирек- ционного угла. Строят размер большой полуоси тоннеля на вынесенной оси в соответствии с проектным сечением, пересекающем поверхность земли под проектным (заданным) углом наклона или уклоном. По перпендикуляру к большой полуоси строят малую полуось. Если сечение тоннеля представляет собой окружность, тов проекции на поверхность земли, спланированную до плоскости, получается эллипс. Ось наклонного тоннеля задают теодолитом по аналогии с построением проектного уклона. При этом проектные уклоны являются значительными, поскольку проектные углы наклона эскалатора к плоскости горизонта составляют о. Соотношение малой и большой полуосей эллипса в этом случае составляет на горизонтальной поверхности В связи с весьма жесткими требованиями к точности построения разби- вочных элементов, определяемой условиями эксплуатации сооружений метрополитена, при работе используют приборы повышенной точности и точные, в том числе электронные тахеометры соответствующих классов, а также и специально разработанные для указанных целей оборудование и приборы Глава ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ НА ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ 120. Задачи и содержание топографо-геодезических работ Геологоразведочные работы проводятся в три основных этапа. На первом этапе (региональная геологическая съемка) выполняют последовательно геологические съемки в масштабах 1:1000000 – 1:500000, 1:200000 – 1:100000, 1:50000 – 1:25000. На втором этапе (поиски месторождений полезных ископаемых) выполняют поисковые работы с целью обнаружения тех или иных полезных ископаемых, выявленных на первом этапе исследований. На этом этапе геологических, геофизических и геохимических исследований работы последовательно ведутся в масштабах 1:50000 – 1:10000 и 1:25000 – 1:1000. На последней стадии выполняют первый подсчет запасов, оценивают прогнозные запасы. Третий этап (разведка месторождений) позволяет наиболее полно оценить запасы и передать их для промышленного планирования и проектирования добычи. Этап разведки делится натри стадии предварительную, детальную и эксплуатационную разведки. При этом эксплуатационная разведка продолжается и при разработке место- рождения. Каждый из указанных выше этапов и их стадий должны быть обеспечены необходимыми топографическими материалами, а также комплексом геодезических и маркшейдерских работ, связанным с сопровождением геологических и других исследований. Основной задачей топографо-геодезических работ является получение на исследуемый район геологических поисков топографических карт и планов, а также топографической основы геологической карты, на которую впоследствии наносится геологическая информация. В процессе геологических поисков и разведки полезных ископаемых выполняется привязка маршрутов и вынос на местность проектного положения искусственных обнажений (горных выработок шурфов, канав, траншей и т.п.) Для этого на местности выполняют разбивку специальных геологических линий и сеток. Форму и размеры линий и сеток устанавливают при составлении технического проекта работ. Ответственной задачей топографо-геодезической службы является привязка в плане и по высоте геологических точек как естественного, таки искусственного обнажения. Те. определение координат точек в местной или общегосударственной системах координат. Эти работы выполняются с использованием опорной геодезической сети (Государственной геодезической плановой и высотной сети 1 – 4 классов, плановых сетей го иго разрядов, сетей сгущения, теодолитных и тахеометрических ходов и т.п.). Проходка горных выработок и буровых скважин подземного бурения выполняются с участием геодезиста (маркшейдера. На этапе проходки выработок маркшейдер задает им направление, контролирует проходку, а после 331 проведения выработок выполняет их съемку и составляет план (топографическую основу, которая используется при решении всех необходимых задач (построение разрезов, геометризация форм залежи, распределение качественных показателей полезного ископаемого и мн.др.). § 121. Точность геодезических работ Весьма важным при выполнении топографо-геодезических работ является обеспечение необходимой их точности. При решении различных задач необходимая точность геодезических работ будет различной. При геологической съемке детальность исследований определяется изучением одной точки (одного обнажения) на единице площади при простом геологическом строении – на 2 см карты при среднем геологическом строении – на 1 см и при сложном строении – на 0,5 см. Определена инструктивными документами и предельная погрешность в установлении геологической границы распространения определенных свойств полезного ископаемого. Геологическая граница проводится посредине между двумя обнажениями: при простом геологическом строении – 10 мм в масштабе картографического материала при среднем строении – 5 мм при сложном – 2,5 мм. Рассмотрим, какими составляющими будет определяться погрешность геологической границы- погрешностью положения предметов и контуров на карте, с помощью которой привязывают обнажения (m 1 , m 2 ); для наиболее важных контуров принимают m 1 = m 2 = 0,4 мм, для других – 0,6 мм- погрешностью привязки обнажений к контурами предметам, изображенным на карте (m 3 , m 4 ); эти погрешности принимают равными 0,2 мм- погрешностью интерполяции при проведении геологической границы (m 5 ); при простом геологическом строении m 5 принимают равной 2,5 мм, при среднем – 1,25 мм, при сложном – 0,62 мм. Используя общую формулу погрешности М положения геологической границы 5 2 4 2 3 2 2 2 М, (вычислим ее значения для различных условий- при простом геологическом строении – М = 2,6 мм- при среднем геологическом строении – М = 1,4 мм- при сложном геологическом строении – М = 0,8 мм. С учетом сказанного выше составлена табл. 13.1 допустимых средних квадратических погрешностей определения координат геологических обна- жений при составлении топографических карт (планов) различных масшта- бов. Следует иметь ввиду, что приведенные в таблице погрешности относятся к привязке только естественных и искусственных обнажений. При привязке горных выработок и буровых скважин при предварительной и детальной разведках следует ориентироваться на допустимые погрешности 332 плановой привязки в пределах 0,2 мм в масштабе плана или карты. Эти погрешности приведены для сравнения во второй строке таблицы. Таблица Вид точки Масштаб топографической карты, плана (топографической основы : 50000 1 : 25000 1 : 10000 1 : 5000 1 : 2000 1 : Искусственные или естественные обнажения 45/25/12 18/10/5 9/5/2,5 3,5/2,0/1,0 Горные выработки, буровые скважины 5 2 1 0,4 Геологическое строение простое / среднее / сложное 122. Создание топографических карт и планов Целью топографических съемок при геологоразведочных и геофизических работах является создание топографической основы, на которую впоследствии наносятся результаты соответствующих исследований и решаются специальные задачи построение контура месторождения, профилей и разрезов, подсчет запасов и мн.др. Как правило, при геологических съемках и поисках используются государственные топографические карты масштабов 1:100000 – 1:10000. Поисково-разведочные работы и детальная разведка должны быть обеспечены топографическими материалами масштабов, указанных в табл. Таблица Стадии геологоразведочных работ Группы месторождений I II III Поисково- разведочные работы 1:25000 1:10000 – 1:25000 1:1000 – 1:25000 1:10000 1:10000 – Предварительная разведка 1:10000 1:10000 1:10000 1:10000 Детальная разведка 1:10000 – 1:5000 1:10000 – 1:5000 1:5000 1:5000 1:2000 1. Группы месторождений полезных ископаемых по сложности строения I – простое II – среднее III – сложное. В числителе – обеспеченность топографическими материалами в знаменателе – отчетные топографические карты и топоосновы. В некоторых случаях топографическую основу более крупного масштаба разрешается выполнять увеличением имеющейся карты мелкого масштаба. При этом полученная топооснова должна обеспечивать необходимую точность при ее использовании для решения специальных задач. Выбор масштаба и содержания нагрузки, точности нанесения ситуации и построения рельефа, а также метода топографической съемки, определяется 333 следующими основными показателями категорией и необходимой точностью подсчета запасов полезного ископаемого размерами тел полезного ископаемого, условиями его залегания и сложностью геологического строения сроками, способами и очередностью разработки месторождения топографической сложностью поверхности участка работ. Топографические карты и планы могут быть созданы с помощью мензульной и тахеометрической съемок, стереофотограмметрическим методом (фототеодолитной съемкой) и методом комбинированной съемки. Метод комбинированной съемки предусматривает составление контурных карт и планов по результатам аэрофотосъемки, а рельефа – по результатам наземной съемки. Плановое и съемочное обоснование строят относительной пунктов Государственной геодезической сети и сетей 1 и 2 разрядов. Высотное обоснование – относительно пунктов Государственной нивелирной сети I-IV классов и технического нивелирования. В зависимости от условий местности положение пунктов съемочного обоснования определяется построением цепочек и систем триангуляции, прямой, обратной и комбинированной засечек, а также проложением теодолитных (полигонометрических) ходов. Цепочки треугольников и геодезические засечки применяют в открытой и полуоткрытой местности, а в за- лесенных районах обычно применяют теодолитные ходы. Погрешность пунктов съемочного обоснования не должна превышать 0,2 мм в масштабе плана, а в залесенных районах – не более 0,4 мм. Формы треугольников должны быть близкими к равносторонним с длинами сторон от 0,2 до 2,0 км. При этом цепочки треугольников должны примыкать к исходным сторонам опорных геодезических сетей. При построении засечек и треугольников углы измеряют с погрешностью не более 15", невязки в треугольниках не должны превышать 1'. При значениях погрешностей за центрирование и редукцию более 5" их вводят в результаты измерения направлений. Длины линий измеряют с относительной погрешностью 1:5000. Уравнивание геодезических построений выполняют нестрогими способами (гл. При редкой сети исходных пунктов в цепочках треугольников выполняют измерение базисов в разных частях цепочки. Теодолитные ходы прокладывают между пунктами высших классов в виде одиночных ходов и систем ходов с одной или двумя узловыми точками. Длина одиночного хода не должна быть более 5 км, а в системах с узловыми точками – не более 4 км. Относительные невязки в теодолитных ходах не должны превышать 1:200 при благоприятных условиях измерений и 1:1500 – при неблагоприятных условиях. Длины линий в теодолитных ходах измеряют с относительной погрешностью 1:1000 – 1:2000. Допустимая угловая невязка при числе углов n определяется по формуле n 1 ′ . Примыкание теодолитных ходов выполняют на два исходных направления. Уравнивание систем теодолитных ходов выполняют нестрогими способами в одиночных ходах поправки в углы распределяют поровну в системах ходов с одной или 334 двумя узловыми точками – поправки вводят с учетом длин ходов и числа точек поворота. При создании высотного обоснования нивелирные ходы IV класса прокладывают длиной 2-3 км примерно вдоль рамок съемочных планшетов. Если длина параллельных нивелирных ходов превышает четырехкратное расстояние между ними, то выполняют связку входах перемычками. Входах технического нивелирования расстояния от нивелира до реек допускаются дом. Превышения определяют водном направлении при двух горизонтах прибора, если используется односторонняя рейка, и при одном горизонте – если используется двухшкальная рейка. Невязки в нивелирных ходах не должны превышать ) ( 50 км L мм ± . При использовании тригонометрического нивелирования в горной местности допустимые невязки входах должны быть не более ) ( 200 км L мм ± . Системы нивелирных ходов уравнивают нестрогими способами. Если на местности площадью менее 100 км отсутствуют реперы нивелирной сети, то ходы высотного обоснования строят в виде свободных систем полигонов, которые чаще всего в этих случаях прокладывают по точкам планового съемочного обоснования 123. Разбивка геодезических сеток и профильных линий В общий комплекс геодезических и маркшейдерских работ входит создание опорной сетки или рабочего обоснования для производства разбивочных и привязочных работ. Особенности, которые следует учитывать при построении геодезических сеток, заключаются в следующем. Проектный план размещения горных выработок составляют на картах более мелкого масштаба, чем масштаб отчетных геологических карт. В связи с этими перенесение на местность проектных горных выработок выполняется с невысокой точностью, определяемой точностью графически полученной информации. Привязка же фактически пройденных выработок должна выполняться с точностью, определяемой данной стадией исследования. А эта точность значительно выше, чем точность проектирования и выноса проекта в натуру. Таким образом, опорная геодезическая сетка должна обеспечивать возможность привязки горных выработок с установленной точностью. Под опорной сеткой понимается система закрепленных на местности точек, координаты которых определены в результате проложения теодолитных полигонометрических) ходов, выполнения различных геодезических засечек, построения геодезических сетей, специальных разбивок в виде прямых или ломаных линий и др. Вершины опорной сетки стремятся располагать в местах, с которых впоследствии будет удобно выполнять как перенесение в натуру проектных точек, таки последующую привязку после проведения горных выработок. Густоту точек опорной сетки задают с таким расчетом, чтобы все геологические выработки могли быть привязаны, либо перенесены в натуру простейшими геодезическими построениями. Чаще всего в качестве простейших геодезических построений используют способ полярных координат, линейной засечки, небольшой ход между двумя точками опорной сети, способ перпендикуляров. Если по каким-либо причинам технического характера затруднено проведение разбивочных работ и не обеспечивается привязка выработок с необходимой точностью, то опорную сетку сгущают в локальных местах известными способами. За исходные пункты (безошибочные) при построении опорных сеток принимают пункты геодезических сетей, а также пункты аналитических сетей и полигонометрии 1 и 2 разрядов. Поскольку относительные погрешности взаимного положения горных выработок должны быть не более 1:300, то построение точек опорных сеток необходимо выполнять с погрешностью не более 1:600, а магистральные ходы, с которых производится разбивка опорных сеток, должны быть построены с погрешностями 1:1000 – 1:1500. Абсолютные погрешности построения опорных сеток должны удовлетворять требоваиям графической точности построения топографической основы отчетных карт и планов. В табл. 13.3 приведены значения допусков для разбивки и привязки разведочных линий, профилей и отдельных точек относительно пунктов опорной сетки и используемых исходных пунктов для масштабов соответствующих топографических карт. Таблица Виды и этапы геологоразведочных работ Средние квадратические погрешности Предельные погрешности Невязки входах Геологическое картирование -------- 0,5-1,8 --------- 1,0-3,6 --------- 2,0-7,2 Сейсморазведка ---- 0,4 ---- 0,8 1:300 Другие геофизические методы 1:100 Поиски и поисково-разведочные работы 0,22 0,40 0,45 0,8 Разведочные работы- буровые скважины- поверхностные горные выработки 0,15 0,18 0,20 0,20 0,30 0,36 0,40 0,40 0,60 0,70 0,80 1. Допуски указаны в мм в масштабе соответствующей карты. В числителе – относительно опорной сетки в знаменателе – относительно исходных пунктов. Опорная сетка состоит из магистральных ходов и профильных линий рис. 13.1). На рисунке магистраль 1-2-3-4-5-6-7 првязана к исходным направлениям, I – VII – профильные линии. 336 Рис. 13.1. Построение магистральных ходов и профильных линий Общие требования к точности построения магистральных ходов приведены в табл. Таблица Требования по видам работ Поиски в масштабах 1:50000-1:10000 Поисково-разведоч- ные работы в масштабе 1:25000 и крупнее Предварительная и детальная разведка Примерные расстояния между линиями, км - 5 5 - 3 3 - Точность магистрального хода (в относ.ед.) 1:500 1:1000 Точность разбивки пикетажа профильных линий в относ.ед.) 1:200 1:500 Привязка опорной сетки в плане По карте более крупного масштаба к имеющимся пунктам геодезической сети (1:500) 1:25000 – по топографической карте того же масштаба крупнее 1:25000 – к пунктам геодезической сети (Инструментально к пунктам геодезической сети Передача отметки на опорную сетку То же Тригонометрическое нивелирование с точностью ) ( 200 км L мм ± Нивелирование IV класса и техническое нивелирование с точностью ) ( 50 км L мм ± Магистральные ходы прокладывают преимущественно прямолинейными по установленным направлениями связываются между собой в единую 337 систему. Углы в магистральных ходах измеряют одним полным приемом, длины линий – в прямом и обратном направлениях. Основные характеристики магистральных ходов приведены в табл. Таблица Требования к магистральным ходам Поиски в масштабах: А. Б. В. 1:10000 Поисково-разведоч- ные работы в мас- штабах: А. Б. В. Г. Предварительная и детальная разведка Максимально допустимая длина магистрального хода, км- между пунктами геодезической основы или исходными пунктами- между узловыми точками А. Б. В. А. Б. В. А. Б. В. ГА. Б. В. Г. 3 Допустимая разность двойных измерений длин линий (относ.ед.) 1:500 1:1000 1:1500 (благоприятные условия 1:1000 неблагоприятные условия) Допустимая угловая невязка n 5 , 1 ′ n 5 , 1 ′ n 1 ′ На линиях магистральных ходов через установленные интервалы отмечают на местности точки пересечения с профильными линиями. Направления профильных линий задают теодолитом при двух положениях круга в одну или обе стороны от магистрального хода. Указанное направление фиксируют на местности вехой, устанавливаемой от магистральной линии на расстоянии не менее 100 м. Профильные линии разбивают по их створу с помощью теодолита (при предварительной и детальной разведках, либо на глаз с помощью бинокля – в других случаях. Интервалы между пикетами профильных линий задают мерным прибором, дальномером или светодаль- номером. Конечные точки профильных линий связывают между собой и привязывают к магистральным ходам. Вынесенная на местность точка профильной линии закрепляется колом длиной 0,5 – 1,0 мс соответствующими на нем записями номера профильной линии и номера пикета. В закрытой местности при больших расстояниях между пикетами наколе отмечают стрелкой направления на соседние пикеты |