Контрольная работа по дисциплине Маркшейдерские работы на приисках

Содержание

1. Задачи и виды нивелирования
2. Геометрическое нивелирование
3. Тригонометрическое нивелирование
4. Оценка точности геометрического нивелирования
5. Оценка точности тригонометрического нивелирования
6. Нивелирование при разработке россыпных месторождений
7. Выводы
8. Список литературы

 

Задачи и виды нивелирования

Нивелированием называют совокупность инструментальных измерений и вычислений, выполняемых с целью определения превышений между точками физической поверхности Земли или различных сооружений, а также высот таких точек.[3]

Для составления топографических планов и карт, а также для проектирования и выноса в натуру инженерных сооружений необходимо знать высоты точек местности. С этой целью на местности выполняют комплекс геодезических работ, называемый нивелированием. В процессе нивелирования определяют превышения одних точек земной поверхности над другими, а затем по известной высоте исходной точки вычисляют высоты всех остальных точек над принятой уровенной поверхностью. В зависимости от метода определения превышения и применяемых при этом приборов различают следующие виды нивелирования:

1) геометрическое, выполняемое горизонтальным визирным лучом с помощью нивелира;

2) тригонометрическое, выполняемое наклонным визирным лучом с помощью теодолита;

3) гидростатическое, основанное на свойстве свободной поверхности жидкости в сообщающихся сосудах всегда находиться на одном уровне;

4) барометрическое, при котором превышения между точками определяются по разностям атмосферного давления в этих точках;

5) механическое, производимое при помощи приборов, автоматически записывающих профиль местности. В последующих параграфах рассматриваются первые три вида нивелирования, наиболее часто применяющиеся в инженерной практике.

 

Геометрическое нивелирование

Геометрическое нивелирование выполняется с помощью нивелиров, позволяющих получать горизонтальную визирную ось, и вертикально устанавливаемых реек. Применяют два способа геометрического нивелирования, из середины и вперед. При определении превышения между точками А и В (рис. 1, а) методом из середины в точках А и В устанавливают отвесно рейки, а в середине расстояния АВ — нивелир. Горизонтальную визирную ось нивелира наводят поочередно на обе рейки и берут по ним отсчеты. Если точку А считать задней, а точку В передней, соответственно отсчет по задней рейке обозначить а, по передней — b, то превышение будет:

h = a — b.                                                                    (1)

Таким образом, при нивелировании из середины превышение передней точки над задней равно «отсчету назад» минус «отсчет вперед» Если передняя точка расположена выше задней, то превышение положительно, если передняя точка ниже задней, то превышение отрицательно.

При нивелировании вперед (рис 1, б) нивелир устанавливают так, чтобы окуляр зрительной трубы находился на одной отвесной линии с точкой А, а в точке В отвесно устанавливают рейку. Визирную ось нивелира приводят в горизонтальное положение, измеряют при помощи рулетки или рейки высоту нивелира ʋ т. е. расстояние от центра окуляра до точки А, и берут отсчет b по передней рейке. Превышение определяется из выражения:

h=v — b,                                                           (2)

т. е превышение между двумя точками при нивелировании вперед равно высоте прибора минус отсчет по рейке. Если высота точки А известна и измерено превышение между точками А и В (см рис. 53), то высота точки В может быть вычислена по формуле:

H_B= H_A + h,                                                        (3)

т е. высота последующей точки равна высоте предыдущей точки плюс превышение между ними. При геометрическом нивелировании высота точки может быть также получена через горизонт нивелира, под которым понимают отвесное расстояние от уровенной поверхности до горизонтального визирного луча нивелира. Из рис. 4(а) видно, что горизонт нивелира равен высоте точки плюс отсчет по рейке, установленной на этой точке:

ГН= На+ а   или   ГН = Нв + 6.                                     (4)

Для некоторой точки, находящейся внутри интервала АВ, например С, (рис 1, а) высота может быть определена с использованием горизонта нивелира, но для этого надо взять отсчет (в данном случае отсчет с) по рейке, установленной в точке С:

Нс = ГН — с ,                                                    (5)

т.е высота точки равна горизонту нивелира минус отсчет по рейке, установленной на этой точке.[1]

 

 

Тригонометрическое нивелирование

Тригонометрическое нивелирование выполняется наклонным визирным лучом. Для определения превышения между точками А и В (рис. 2,а) измеряют угол наклона v линии АВ и длину линии АВ или ее горизонтальную проекцию АВ’. Таким образом, превышение h равно

h = АВ’ tgν или h=ABsinν.                                        (6)

Для определения углов наклона используют теодолиты, кипрегели, тахеометры и другие угломерные приборы. На практике при тригонометрическом нивелировании, кроме угла наклона и длины между точками, необходимо учитывать высоту прибора и высоту визирования. Определим превышение h между точками А и В (рис. 2,б). Для этого в точке А устанавливают теодолит, в точке В — рейку или вешку. Измеряют высоту прибора i, представляющую собой расстояние от горизонтальной оси теодолита до точки А. Визирный луч зрительной трубы наводят на некоторую точку т вехи R, расположенную на расстоянии v от точки В.  Угол наклона ν визирной линии определяют по вертикальному кругу теодолита, расстояние между точками А и В измеряют стальной лентой (рулеткой) или дальномером. Вычисляют горизонтальное проложение АВ’—d. На основании рис. 2,б можно написать, что mn + i = h + v;  mn = d·tgν.

Таким образом, превышение:

h = d·tgν + i — v.                                                       (7)

Если используется наклонная длина AB = S, то превышение определяется по формуле:

h = S·sinν + i — v.                                                   (8)

 

 

Если при измерении угла наклона визирную ось трубы направить на метку на рейке, закрепленную на высоте прибора, т. е i = v, то формулы для определения превышений приобретают вид : h = d·tgν; h = S·sinν. (9)

 

Журнал геометрического нивелирования

Дата _____27.06.2018____ Наблюдающий: Калашникова Я.А.

Нивелир HB-1 № 3

Нивелирование «из середины»

 

Нивелирование «вперед»

 

 

Оценка точности геометрического нивелирования

На результатах геометрического нивелирования сказываются следующие ошибки: ошибки в отсчетах по рейке за счет недостаточной разрешающей способности трубы m_тр = 0,5 — 0,6 мм; ошибки округления отсчета по рейке m_о  = 1 мм; ошибки за счет неточного приведения визирной оси к горизонту для нивелиров разных марок m_г = 0,4 — 1,1 мм; ошибки дециметровых делений рейки m_д= 0,5-1 мм.

 

Журнал тригонометрического нивелирования

Дата 27.06.18

Теодолит 2Т30М №2611

 

 

Оценка точности тригонометрического нивелирования

Средняя погрешность одного превышения составляет m_ΔΖ= 2,8 мм.

Вывод. Сравнивая формулы, которыми пользуются при геометрическом и тригонометрическом нивелировании, видно, что в формулы для тригонометрического нивелирования входит гораздо больше измеренных величин: если в случае геометрического нивелирования измеряют только две величины (отрезки задней и передней реек), то при тригонометрическом таких величин вдвое больше (  Любые измерения сопровождаются погрешностями. Чем больше величин измерено, тем большее количество погрешностей влияет на результат.

По полученным средним погрешностям тригонометрическое нивелирование (m_ΔΖ = 2,8 мм) уступает по точности геометрическому (m=±2,3 мм). Однако тригонометрическое нивелирование широко применяют для определения превышений и высот при съемке земной поверхности тахеометрическим и мензульным способами, при определении высот недоступных точек, при съемке поверхностей отвалов пустых горных пород, складов полезных ископаемых и др.

 

Нивелирование при разработке россыпных месторождений

Высотным обоснованием для проведения маркшейдерско-геодезических работ на приисках являются нивелирные сети III и IV классов.

Предельная длина нивелирных ходов III класса допускается не более 60 км с допустимой невязкой в полигоне не более 10 мм  (L – длина хода, км). Для нивелирования IV класса длина хода допускается не более 25 км. Невязка в отдельных ходах не должна превышать 20 мм  или 5 мм  (  – число штативов (станций) в ходе. Для технического нивелирования невязка не должна превышать 50 мм  или 12 мм .

При выполнении съемок на участках площадью до 50 км² высотное обоснование может быть создано проложением только нивелирной сети IV класса с длиной ходов между узловыми точками 3 км. Если площадь карьерного хозяйства превышает 50 км², то прокладывают нивелирные сети III и IV классов с привязкой к реперам государственной нивелирной сети на территории экономической заинтересованности горного предприятия обязательно закрепляются грунтовыми реперами или стенными нивелирными марками, закладываемыми через каждые 5-7 км.

Высоты пунктов триангуляции, трилатерации и полигонометрии 4-го класса, а также пунктов аналитической сети, как правило, определяют нивелированием IV класса.

Уравнивание нивелирных ходов и сетей осуществляется отдельно по каждому классу нивелирования.

Нивелирование III класса производится нивелирами Н3 или нивелирами НС3 с самоустанавливающейся линией визирования. Рейки применяют шашечные, двусторонние 3-метровые с сантиметровыми делениями, со сферическим уровнем.

Нивелирование выполняют в прямом и обратном направлениях. Отсчеты по рейкам на станции берут по средним и крайним нитям черной стороны задней и передней реек, по средним нитям красной стороны передней и задней реек.

На каждой станции осуществляется следующий контроль:

— отсчет по средней нити черной стороны каждой рейки не должен отличаться от полусуммы отсчетов крайних нитей более чем на 3 мм;

— превышения, вычисленные по черным и красным сторонам реек, не должны отличаться более чем на 3 мм.

При нивелировании рейки устанавливают на костыли, вбитые на уровне земли. Длина визирного луча не должна быть более 75 м. Высота луча над земной поверхностью не должна быть менее 0,3 м.

Нивелирование IV класса производится нивелирами со зрительной трубой, имеющей увеличение не менее 25^x, или нивелирами НС4 с самоустанавливающейся линией визирования. Рейки применяют той же конструкции, что и при нивелировании III класса.

Нивелирование IV класса выполняют в одном направлении. На станции отсчеты по рейке берут по верхним и средним нитям черной стороны задней и передней реек, по средним нитям красной стороны передней и задней реек.

Соответствующие превышения, вычисленные по черным и красным сторонам реек, не должны отличаться более чем на 5 мм.

Расстояния от инструмента до реек на станциях не должно превышать 100 м. Высота визирного луча над земной поверхностью должна быть не менее 0,2 м.[5]

При определении высот пунктов тригонометрическим нивелированием вертикальные углы измеряются в зависимости от типа теодолита одним или двумя приемами. Высота инструмента и визирной цели измеряется с округлением до сантиметра.

Ходы тригонометрического нивелирования опираются на пункты геодезической опорной сети, высоты которых определены геометрическим нивелированием точности не ниже IV класса. Длина ходов тригонометрического нивелирования принимается не более 2,5 км. Превышения для каждой стороны хода определяются в прямом и обратном направлениях. Расхождение превышений допускается не более 0,04l, см, где l — длина стороны, м.

Невязки ходов тригонометрического нивелирования, проложенных между пунктами опорной сети, допускаются не более , мм, где L — длина хода, м; n — число сторон.

Для передачи высот на пункты съемочной сети, определяемые способом геодезических засечек или проложением цепочек треугольников, превышения между пунктами определяются из тригонометрического нивелирования в прямом и обратном направлениях или в одном направлении, но не менее чем с двух исходных пунктов.

При полярном способе повторное определение превышения выполняется с изменением высоты цели или инструмента.

Расстояния между исходными и определяемыми пунктами принимаются не более 1 км при измерении вертикальных углов теодолитами типа Т30, 1,5 км — теодолитами типа Т15 и 2 км — более точными теодолитами. Расхождение между двумя определениями высоты пункта (с учетом поправок за кривизну Земли и рефракцию) допускается не более — 0,03l, см, при расстояниях до 1 км, 0,02l, см, — при расстояниях более 1 км, где l — длина стороны, м. Если число определений высоты пункта больше двух, отклонение любого определения от среднего арифметического значения допускается не более 20 см.

Длина ходов тригонометрического нивелирования, прокладываемых с использованием электронных тахеометров, принимается не более 10 км, расхождение прямого и обратного определения превышения — 0,01l, а невязка в ходе — , где l и L — соответственно длина стороны и длина хода, м; n — число сторон.

При расстояниях от исходного пункта до определяемых более 700 м и одностороннем тригонометрическом нивелировании в превышения вводятся поправки за кривизну Земли и рефракцию.

На россыпных месторождениях для съемки горных выработок широко применяют способ нивелирования площади.

Съемка нивелированием площади применяется при бульдозерно-скреперном и экскаваторном способах разработки, при предварительном вскрытии торфов на россыпях, разрабатываемых дражным способом, когда выемка торфов или песков производится слоями, среднемесячная вынимаемая мощность которых не превышает 1,5 м.

Исходные реперы для нивелирования площади располагают вдоль разрабатываемой части россыпи не реже чем через 0,5 км.

В начале каждого промывочного сезона нивелированием IV класса определяются или проверяются высоты всех исходных реперов, предназначенных для нивелирования площади.

Для нивелирования площади определяется оптимальный размер наименьших сторон прямоугольной сетки. До принятых размеров сторон сетка сгущается при каждом нивелировании площади.

Нивелирование площади производится с соблюдением следующих требований:

— отсчеты по рейке, установленной на исходном репере или переходной точке, берутся дважды — в начале и в конце работы на станции; разность двух отсчетов допускается не более 8 мм;

— расстояния от нивелира до рейки допускаются не более 250 м;

— высота горизонта инструмента, отсчеты по рейкам округляются до сантиметров, высоты пикетов — до дециметров.

Вывод. Высотным обоснованием для проведения маркшейдерско-геодезических работ на приисках являются нивелирные сети IV класса, которые опираются на пункты нивелирования высших классов. Высоты пунктов определяются методами геометрического и тригонометрического нивелирования, в зависимости от характера местности и условий видимости.

Съемочные геодезические сети (СГС) являются следующим этапом сгущения сети геодезических пунктов. Высоты пунктов определяются также методами геометрического и тригонометрического нивелирования.[3]

При определении высот пунктов тригонометрическим нивелированием вертикальные углы измеряются в зависимости от типа теодолита одним или двумя приемами.

На россыпных месторождениях для съемки горных выработок широко применяют способ нивелирования площади. Съемка нивелированием площади применяется при бульдозерно-скреперном и экскаваторном способах разработки, при предварительном вскрытии торфов на россыпях, разрабатываемых дражным способом, когда выемка торфов или песков производится слоями, среднемесячная вынимаемая мощность которых не превышает 1,5 м.  [4]

В данной работе мы рассмотрели 2 способа нивелирования: геометрическое («вперед», «из середины») и тригонометрическое. Выполнив измерения и расчеты, мы выяснили, что наиболее точный метод: геометрическое нивелирование «из середины», менее точное: геометрическое нивелирование «вперед», и наименьшая точность у метода «тригонометрического нивелирование». Способ нивелирования «вперед» на практике применяют реже, так как он уступает по точности, надежности и производительности труда способу нивелирования «из середины». При нивелировании «из середины» систематическая инструментальная погрешность на горизонтальности визирной оси исключается.

Выводы

В первой части работы были произведены геометрическое и тригонометрическое нивелирование, а также оценка их точности. Сравнив формулы для геометрического и тригонометрического нивелирования, можно сказать, что геометрическое нивелирование является более точным, т.к. в формулы для тригонометрического нивелирования входит гораздо больше измеренных величин, а любые измерения сопровождаются погрешностями. Чем больше величин измерено, тем большее количество погрешностей влияет на результат.

По полученным средним погрешностям тригонометрическое нивелирование (m_ΔΖ = 2,8 мм) также уступает по точности геометрическому (m=±2,3 мм). Однако тригонометрическое нивелирование широко применяют для определения превышений и высот при съемке земной поверхности тахеометрическим и мензульным способами, при определении высот недоступных точек, при съемке поверхностей отвалов пустых горных пород, складов полезных ископаемых и др.

Во второй части работы были изучены методы нивелирования и условия их применения на россыпных месторождениях. При создании как опорных, так и съемочных сетей, высоты пунктов могут определяться методами геометрического и тригонометрического нивелирования, в зависимости от характера местности и условий видимости.

При определении высот пунктов тригонометрическим нивелированием вертикальные углы измеряются в зависимости от типа теодолита одним или двумя приемами.

При бульдозерно-скреперном и экскаваторном способах разработки, при предварительном вскрытии торфов на россыпях, разрабатываемых дражным способом, когда выемка торфов или песков производится слоями, среднемесячная вынимаемая мощность которых не превышает 1,5 м, съемку горных выработок производят способом нивелирования площади.  [4]

Список литературы

1. Борщ-Компониец В.И. Геодезия. Маркшейдерское дело / В.И. Борщ-Компониец. – М.: Недра, 1989. – 511 с.
2. Новичихин Ю.Н.Анализ точности маркшейдерских работ: Учеб.пособие по курсу «Маркшейдерское дело» для студентов спец. 0210 / Ю.Н. Новичихин. — М.: МГИ, 1984. — 78 с.
3. Попов В. Н., Букринский В.А. Геодезия и маркшейдерия / Попов В. Н., Букринский В.А — М.: МГГУ, 2004-526 с.
4. Инструкция по производству маркшейдерских работ. РД 07-603-03. Серия 07. Выпуск 15 / Колл.авт.-М.: Государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», — 120 с.;
5. Перегудов М.А. Маркшейдерские работы на карьерах и приисках / М.А. Перегудов, И.И. Пацев, В.И. Борщ — Компониец и др. – М.: Недра, 1980.-366 с.