МАРКШЕЙДЕРСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ РАБОТ. Часть 2

Страницы 1 2 3

---

Техническая характеристика электронного тахеометра «Trimble» 3305 DR

Таблица 6.2

 

При гироскопическом ориентировании базовых сторон использовался гирокомпас МВГ-1 совместного производства ВНИМИ и фирмы МОМ (Венгрия). Поправка гирокомпаса определена на стороне “В — А” двукратно до начала работ и однократно в каждый из дней, в течении которых выполнялось гироскопическое ориентирование сторон. Общее количество пусков, проведенных для определения поправки – 8 [13].

На каждой из ориентируемых 11 сторон подземной опорной маркшейдерской сети выполнено два пуска гирокомпаса, причем положение равновесия чувствительного элемента определялось по четырем точкам реверсии. Второй пуск производился после полной остановки гиромотора и перецентрировки прибора. Фактическая разность между двумя последовательными определениями гироскопического азимута находилась в пределах от 2” до 20” при допуске 1’. За окончательное значение принималось среднее арифметическое из двух определений [13].

На стадиях пополнения подземных маркшейдерских опорных сетей каждый полигонометрический ход уравнивается отдельно, а при реконструкции сети все полигонометрические ходы уравниваются совместно.

Уравнивание опорной маркшейдерской сети производилось параметрическим способом на основе использования аппарата обобщенного метода наименьших квадратов. Совместное уравнивание угловых величин производится без учета координатных условий с целью исключения возможности искажения дирекционных углов из-за ошибок определения весов линейных измерений и положения исходных пунктов. Уравнивание производилось с использованием программного обеспечения «CREDO_DAT 3.1», реализующим раздельное уравнивание дирекционных углов координат.

Высоты пунктов подземной опорной маркшейдерской сети каждого из горизонтов определены путем проложения ходов технического нивелирования, с применением оптического нивелира Vega L30 (см. рис. 6.12), характеристика прибора приведена в табл. 6.2. Определение превышений производилось геометрическим нивелированием из середины. Каждое превышение определено дважды — в прямом и обратном направлениях при двух горизонтах нивелира. Фактическое расхождение в превышениях на станциях, определенных при двух горизонтах инструмента, находилось в пределах от 0 до 7 мм при допуске 10 мм. В замкнутом полигоне фактическая невязка составила 10 мм при допуске 71 мм [13].

Высотная отметка с горизонта на горизонт передавалась по вертикальным выработкам [13]:

с гор. -160 м на гор. -132 м — по восстающему камеры №34:

с гор. -160 м на гор. -185 м — по лифтовому восстающему:

с гор. -185 м на гор. -215 м — по лифтовому восстающему;

с гор. -215 м на гор. -200 м — по скважине диаметром 400 мм.

При передаче высоты использована компарированная рулетка. В измеренные величины введены поправки за компарирование, натяжение и температуру.

 

Рисунок 6.12 — Оптический нивелир Vega L30

Таблица 6.3

Техническая характеристика оптического нивелира Vega L30

 

1.1.Виды съемочных работ в шахте

1.1.1.Проходка горных выработок встречными забоями

Проведение выработок встречными забоями широко применяется как при шахтном строительстве, так и при эксплуатации шахты.

При проведении выработок встречными забоями маркшейдерской службе приходится решать задачи разной степени сложности.

Маркшейдерские работы выполняются в соответствии с методикой, принятой при предрасчете точности смыкания забоев.

При проведении выработки одновременно несколькими забоями в зависимости от условий могут быть следующие случаи [23]:

• выработку проводят двумя забоями навстречу друг другу;
• забои одной и той же выработки догоняют друг друга;
• выработку проводят одним забоем навстречу другому, в котором горные работы не производятся.

Все эти случаи проведения горных выработок называют сбойками и разделяют их на три основных типа [23]:

• сбойки, проводимые в пределах одной и той же шахты, т. е. сбойки выработок, сообщающихся между собой под землей;
• сбойки, проводимые между разными шахтами, т. е. сбойки выработок, не сообщающихся между собой под землей;
• сбойки вертикальных выработок.

Учитывая особую ответственность маркшейдерских работ при проведении выработки несколькими забоями, при определении их схемы и методики необходимо исходить из следующих положений [22]:

• общая схема работ, способы ее осуществления и методы измерения отдельных элементов должны обеспечить необходимую точность при встрече забоев выработки;
• выполняемые маркшейдерские измерения и вычисления должны сопровождаться объективным контролем, полностью исключающим возможность появления грубых погрешностей.

Особое значение при проведении выработок данным способом имеет расположение выработки относительно проводника. Согласно этому принципу сбойки подразделяются:

• Сбойки по проводнику;
• Сбойки без проводника.

Кроме того, различают сбойки выработок одной шахты, которые проводятся между сообщающимися выработками, и выработок разных шахт, непосредственной связи между которыми нет. Схемы сбоек представлены на рис. 6.13 и рис. 6.14, соответственно [22].

Маркшейдерские работы при проведении выработок встречными забоями выполняются в следующей последовательности [22]:

• Составляется схема проведения встречными забоями;
• Установление ожидаемой предельной ошибки смыкания забоев;
• Выбор методики выполнения маркшейдерских работ;
• Предрасчет предельной ошибки смыкания забоев;
• Сопоставление ожидаемой предельной ошибки, полученной в результате предрасчета, с ранее установленной предельной ошибкой;
• Производство маркшейдерских съемок;
• Определение направления выработки, проводимой встречными забоями;
• Задание направления выработке в натуре;
• Контроль за проходкой выработки;
• Определение фактической ошибки смыкания забоя.

Производя предрасчет, учитывают три направления: первое направление по оси выработки y’, второе перпендикулярное к оси сбойки x’, третье – в вертикальной плоскости z’ [22].

 

Выбор методики выполнения маркшейдерских работ и регламентация норм точности при создании планового и высотного обоснования для проведения горных выработок встречными забоями зависит от производственных допусков расхождения осей встречных забоев. В настоящее время нет единых рекомендаций по определению допусков в расхождении встречных забоев для различных горных выработок. Считается, что производственные допуски должны быть определены в каждом конкретном случае исходя из типа сбиваемой выработки и технологии ее эксплуатации. Основным фактором, определяющим необходимую точность сбоек горных выработок, является вид подземного транспорта, причем наиболее жесткие требования предъявляет конвейерный транспорт [22].

При определении погрешности смыкания встречных забоев в горизонтальной плоскости принимают предполагаемую точку встречи забоев за начало координат условной системы (X′Y′) и намечает от нее ход в обе стороны (см. рис. 6.15) [22].

Рисунок 6.15 — Схема к предрасчету точности смыкания встречных забоев

Погрешность смыкания забоев по ответственному направлению в плане X′ вычисляют по формуле [22]

,                                            (6.4)

 

С учетом того, что полигонометрический ход будет пройден дважды, предельное значение погрешности определяется по формуле [22]

,                                        (6.5)

Погрешность, зависящая от измерения углов, определяется по формуле [22]

 ,                              (6.6)

 

Погрешность измерения длин линий определяется по формуле [22]

 

 

 

Погрешность смыкания встречных забоев по высоте определяют по формуле [22]

,                                                (6.7)

 

 

Погрешность смыкания встречных забоев по высоте при геометрическом нивелировании определяют по формуле [22]

,                                             (6.8)

 

 

,                                              (6.9)

 

Погрешность смыкания встречных забоев по высоте при двукратном тригонометрическом нивелировании определяют по формуле [22]

 

 

Предельное расхождение забоев по высоте вычисляют исходя из длины хода и погрешности геометрического нивелирования ±50 мм  , где   L – длина хода, км [13].

1.1.2.Методы и приборы при съемке горных выработок

Одной из важных задач маркшейдерской службы являются съемки подготовительных и очистных выработок.

К объектам съемки относятся:

— все горные выработки, как подготовительные, так и очистные, разведочные, гидрогеологические, технические скважины, камеры различного назначения, транспортные пути;

— целики полезного ископаемого, оставленные у подготовительных выработок, при очистной выемке, под охраняемыми объектами, границы закладки;

— капитальные изолирующие перемычки, установленные в действующих горных выработках, имеющих связь с земной поверхностью, соединяющих две шахты или отдельные блоки с независимым проветриванием, перемычки, изолирующие пожарные участки и участки, опасные по прорыву воды и пульпы в действующие выработки;

— водоотливные и вентиляционные устройства.

Съемка горных выработок, в которых запрещается пребывание людей, выполняется методами и приборами, обеспечивающими безопасность работ [23].

Съемка подготовительных выработок выполняется [22]:

• способом перпендикуляров;
• полярным;
• другими способами.

Контуры подготовительных выработок снимаются в проходке.

Положение очистных забоев определяется инструментальной съемкой или рулеточным замером от пунктов съемочной сети не реже одного раза в месяц по состоянию на конец отчетного периода. Погрешности определения длины линии забоя и высоты выработки допускаются не более 1:100 [14].

Исходя из опыта производства съемки горных выработок на ряде предприятий, этот вид работы классически выполняется способом перпендикуляров. Схема представлена на рис. 6.16.

В горной выработке выставляют центральную ось, с помощью натянутой нити. По выставленной оси через каждые 2 — 5 метров от маркшейдерской точки в направлении к забою измеряются расстояния до боков выработки с помощью тесьмяной рулетки.

 

Рисунок 6.16 — Схема съемки горных выработок методом перпендикуляров

М – маркшейдерская точка; ММ’ – «ось выработки»;

1,2,3,n – точки съемки

При использовании электронного тахеометра съемка горной выработки осуществляется посредством функции «определение новой точки». Прибор центрируется под маркшейдерским знаком, ориентируется, подготавливается к работе, и после этого в безотражательном режиме полярным методом определяется местоположение необходимого количества точек. Схема представлена на рис. 6.17.

 

Рисунок 6.17 — Схема съемка горной выработки с использованием тахеометра

 

Все данные автоматически сохраняются в память прибора, в предварительно созданном файле. После съемки все файлы переносятся в CAD продукты, где происходит отрисовка горных выработок.

Для выполнения данного вида работ используется электронный тахеометр «Trimble» 3305 DR, находящийся на балансе предприятия.

1.1.3.Методы и приборы при съемке очистного пространства

С точки зрения производства маркшейдерской съемки образовавшиеся пустоты разделяются на доступные и недоступные.

Маркшейдерская съемка очистных забоев, представляет сбой доступные пустоты, и выполняется методами, применимыми для съемки горных выработок.

К недоступным пустотам относятся пустоты, при съемке которых непосредственный доступ к стенкам пространства невозможен или доступ сопряжен с высокой опасностью. Однако в некоторых случаях непосредственный доступ исполнителя в камеры возможен [22].

Недоступные пустоты можно разделить на три группы [23]:

К первой группе относятся пустоты, в которых допустимо нахождение наблюдателя, при съемке пустот данной группы, к точности работ предъявляются более высокие требования.

Ко второй группе относятся пустоты, в которые маркшейдер не может попасть, но съемку можно осуществить устройствами, доставленными в пределы пустот через какие-либо каналы.

При третьей группе пустот возможность доступа маркшейдера или инструмента в пустоты не предоставляется возможным. В этом случае съемку осуществляют с подходных выработок или на окраинах пустоты, на специально выносных конструкциях.

Для съемки пустот, разделенных на три группы, применяются разные методы, классификация которых проведена на основе физико-геометрических принципов и горнотехнических условий применения приборов. Для съемки пустот применяются три классических метода [21]:

• тахеометрический метод основан на применении инструментов и способов съемки, позволяющих определить полярные координаты съемочных точек недоступных пустот. Данный метод подходит для пустот первой и третьей группы;
• фотограмметрический метод применяется для съемки всех трех групп;
• локационный метод основан на использовании приборов, позволяющих определить координаты путем измерения и преобразования физических величин в величины, характеризующие параметры пространства. Описанный метод используется для съемки пустот второй и частично третьей группы.

Все очистные пространства Илецкого месторождения относятся к первой группе пустот.

Учитывая параметры камерной системы разработки, для съемки очистных пространств целесообразно применять лазерное сканирование, с использованием современных сканеров, способных обеспечить безопасное ведение работ. Лазерный сканер Leica HDS7000 (см .рис. 6.18) обеспечивает стойкость к повышенным рабочим температурам глубоко под землей, обладает высокой прочностью (см. табл. 6.4).

Техническая характеристика лазерного сканера Leica HDS7000

Таблица 6.4

 

Рисунок 6.18 — Лазерный сканер Leica HDS7000

1.2.Наблюдательная станция. Наблюдения за сдвижением земной поверхности

 

1.2.1.Создание наблюдательной станции

Для ведения инструментальных наблюдений за процессом деформирования горных пород и сдвижения земной поверхности на Гремячинском ГОКе оборудуется наблюдательные станции – подземная и поверхностная.

Для контроля за деформациями целиков, а так же для оценки устойчивости и прогноза изменения их состояния во времени, за характером прогиба кровли выработок (и возможного ее расслоения) необходимо заложить подземную наблюдательную станцию, состоящую из нескольких замерных станций, в связи с неизученной горно-геологической ситуацией. Контроль состояния породного массива может быть периодичным или постоянным (непрерывным), периодичность наблюдений, а также местоположение замерных станций устанавливается по отдельно выполненному проекту наблюдательной станции, разработанному по рекомендациям специализированной научной организации.

В ходе испытаний определяют вертикальную и горизонтальную деформации целиков.

Для измерения вертикальных деформаций замерные станции оборудуют в нишах целиков. Контурные репера в кровле камеры замерной станции устанавливаются в предварительно пробуренные шпуры. К установленным таким образом контурным реперам жестко крепятся датчики смещения. В почве выработки, по отвесу с установленным в кровле выработки контурным репером, устанавливается анкер, заглубленный в почву. Анкер устанавливается с таким вы расчетом, чтобы он выступал над почвой выработки на высоту, обеспечивающую проведение измерений. Схема подземной измерительной станции приведена на рисунке 6.19.

Горизонтальные деформации целиков определяют в тех же выработках, где и вертикальные деформации, рядом с каждой нишей замерной станции. Репера располагают в стенках целиков на удобной для замеров высоте.

По мере подвигания фронта очистных работ и учитывая значительные размеры намечаемых к отработке площадей, следует своевременно и рационально заложить необходимое число замерных станций, которые должны обеспечить получение достоверной и полной информации о процессах сдвижения.

Для постоянного контроля состояния породного массива в кровле камер могут быть применены датчики перемещения кровли (ДПК), сигнализаторы перемещения кровли (СПК), глубинные наблюдательные станции (ГНМ). Сигнализатор перемещения кровли предназначен для дистанционной ступенчатой регистрации деформаций отслоившихся участков глубинных слоев породного массива.

Рисунок 6.19 – Схема подземной станции

Оперативный контроль состояния породного массива прикровельной части выработок рудника выполняется инструментальным способом при помощи виброакустических индикаторов.

Метод виброакустической диагностики используется для оценки состояния, выявления отслоений и расслоений естественных структур. Принцип такой диагностики заключается в предварительном возбуждении свободных колебаний путем нанесения удара по кровле и одновременной регистрации их параметров.

Совместный анализ результатов виброакустического контроля и маркшейдерских наблюдений за сдвижением земной поверхности позволяет

выделить зоны повышенной геодинамической активности и своевременно принять меры по безопасности ведения горных работ.

Для проверки эффективности и своевременной корректировки предохранительных целиков, на промплощадке Гремячинского ГОКа необходимо заложить наземную наблюдательную станцию. Наблюдательная станция на земной поверхности состоит из профильных линий, грунтовых и стенных реперов, закладываемых в первую очередь на участке первоочередной отработки 1 ЗП, в здании флотационной фабрики, надшахтных зданиях и других важных технологических сооружениях промплощадки, которые будут эксплуатироваться в течение всего срока службы рудника. Местоположениея проектируемых стенных реперов представлено на рисунке 4.20.

Наблюдения за зданиями и сооружениями предусматривают натурные (визуальные) обследования их состояния и инструментальные наблюдения за деформациями объектов на специально оборудованной наблюдательной станции, которая состоит из стенных реперов (деформационных марок), установленных в конструкциях зданий (сооружений) и грунтовых реперов, располагаемых (в случае технической возможности) параллельно фундаменту наблюдаемого объекта.

Рисунок 4.20 — Местоположение стенных реперов на промплощадке Гремячинского ГОКа

1.2.2.Инструментальные наблюдения

Инструментальные наблюдения в соответствии с «Инструкцией по наблюдениям…» [5] выполняются полной серией и заключаются в определении оседания и смещения земной поверхности под зданиями и сооружениями.

Нивелирование выполняется в соответствии с требованиями «Инструкции по наблюдениям…» [5], с применением электронных нивелиров и инварных реек с BAR-кодом.

Перед началом работ выполняется поверка инструментов.

Измерение считается правильным, если выполняются условия для нивелирования второго и третьего класса.

Учитывая, что наблюдения по профильным линиям выполняются от опорных реперов по методике нивелирования второго и третьего класса, допустимые невязки вычисляются по формулам:

 

На наблюдательных станциях в начальный период первые три года наблюдения производятся ежегодно, а в последующие в зависимости от скорости оседания. При скорости оседания до 20 мм/год, следует производить не менее одного наблюдения в два года. Измерение длин линий можно производить с помощью электронного тахеометра по трехштативной системе по методике полигонометрии первого разряда.

На завершающей стадии процесса сдвижения измерения должны производиться со следующей периодичностью: одно наблюдение в пять лет.

В случаях, когда развитие процесса сдвижения во времени прогнозировать не представляется возможным, проектной документацией на наблюдательную станцию должны предусматриваться сторожевые наблюдения два раза в год от опорных реперов до точек, в которых возможны максимальные скорости оседаний.

График периодичности наблюдений по профильным линиям корректируется с учетом фактической скорости оседания и геомеханического заключения по анализу результатов наблюдений за оседаниями земной поверхности, выполняемого научными организациями или службой сдвижения рудника [5].

1.2.3.Применение GPS-технологий в наблюдениях по профильным линиям

Использование GPS-технологий значительно упрощает и ускоряет производство маркшейдерских работ, связанных с:

определением планового и высотного положения исходного пункта;

наблюдением по профильным линиям;

плановой привязкой реперов профильных линий;

камеральной обработкой данных, полученных в результате наблюдений GPS-системы.

При этом использование GPS-систем позволяет достигать требуемых по точности результатов в определении координат и высотных отметок пунктов.

Применение GPS-системы и сопровождаемого программного обеспечения позволяет при любой погоде, без подходных нивелирных ходов получить плановое и высотное положение исходных пунктов от неподработанной государственной геодезической сети.

Проведение GPS-измерений необходимо проводить в режиме «статика» или «быстрая статика» с использованием двухчастотной аппаратуры. Точность определения положения исходного пункта составляет в плане ±5 мм + 0,5 мм на   1 км удаления от базовой станции и по высоте ±5 мм + 1 мм на 1 км удаления от базовой станции. Применения GPS-систем позволит исключить периодическое контрольное определение координат реперов исходных пунктов.

Работы выполняются на основе GPS-полигона, при достаточном количестве (не менее четырех спутников) и геометрии спутников, которая контролируется значением PDOP (показатель качества съемки GPS-системы).

 

1.2.4.Определение планового и высотного положения исходного пункта системой GPS

Исходным пунктом для наблюдения профильных линий может быть пункт разрядной полигонометрии, репер профильной линии или вновь заложенный репер. Условие местоположения исходного репера — открытая местность, удаление от строений и сооружений. Если позволяют данные условия, то исходные пункты определяются на концах профильной линии, а при значительной протяженности последней и в середине профиля при условии, что расстояние между исходными реперами не менее одного километра.

Наблюдение исходных реперов выполняется не менее двух раз в течение полутора часов. За конечное принимается среднее из двух определений.

Съемка выполняется в режиме FastStatic (быстрая статика). Базовая и переносная GPS-антенна центрируются с точностью до 1 мм. Высота антенны определяется с точностью до 1 мм.

Съемка заключается в непосредственном определении планового и высотного положения (координат и отметок) исходных пунктов. На базовый пункт устанавливается контроллер (для одночастотной системы настраиваются параметры базовой станции). Другой контроллер (переносной — ровер), центрируется на исходном пункте.

Определение планового и высотного положения  (координат и отметок) исходного пункта заключается в: установке и запуске базовой станции; в ожидании сбора данных со спутников ровером (инициализация).

При съемке осуществляется контроль за показаниями GPS-контроллера. В частности проверяется величина PDOP. Его величина должна находиться в районе двух единиц.

Процесс съемки завершается записью данных в контроллер.

1.2.5.Наблюдение профильных линий с использованием GPS-системы

Определение превышений между реперами профильной линии выполняется геометрическим нивелированием с использованием нивелиров, обеспечивающих необходимую точность.

Исходными пунктами служат реперы определенные GPS-системой или пункты государственной геодезической сети, расположенные вне зоны влияния горных работ.

В случаях, когда используется нивелирование по точности ниже ошибки определения GPS-системой (метод FastStatic (быстрая статика) ±5 мм + 1 мм на    1 км удаления от базовой станции и метод PPK ±10 мм + 1 мм на 1 км удаления от базовой станции), целесообразно оседание реперов измерять GPS-системой. Данный подход применим к нивелированию III, IV класса и техническому нивелированию.

Методика наблюдения профильных линий заключается в определении превышений от исходных пунктов, определенных GPS-системой, до реперов профильной линии способом геометрического нивелирования или в непосредственном определении оседаний реперов GPS-системой.

 

1.2.6.Плановая привязка реперов профильных линий GPS-системой

Привязка (съемка) реперов заключается в определении трехмерных координат репера. Определение трехмерных координат происходит от пунктов государственной геодезической сети GPS полигона.

При съемке реперов используется режим PPK (реокупация). Точность измерения в таком режиме в плане составляет ±10 мм + 0,5мм на 1 км удаления от базовой станции. Съемка реперов осуществляется на открытых участках местности.

В режиме PPK (реокупация) инициализация выполняется независимо один раз. В настройках контроллера устанавливается количество определений точки (эпохи). По умолчанию установлено три эпохи. Для повышения точности выполняется несколько определений точки. За окончательное принимается среднее значение координат и отметок.

Непосредственно съемка выполняется с помощью вехи с уровнем по центру репера. При съемке необходимо осуществлять контроль уровня вехи и показания GPS контроллера. В частности проверяется величина PDOP.

 

1.2.7.Камеральная обработка полевых измерений

Камеральная обработка выполняется по завершении полевых работ, с помощью специализированного ПО. Для обработки используется GPS-полигон.

Камеральная обработка включает в себя:

передачу данных с контроллера в компьютер. На этапе передачи контролируется величина средней квадратической ошибки измерения базового пункта и съемочных пунктов, которая не должна превышать паспортных данных GPS-системы ±5 мм;

базовая обработка данных. Осуществляется корректировка спутников и уравнивание (калибровка) плановых координат и отметок пунктов. Двойные измерения координат и отметок усредняются. В качестве выходного документа принимается ведомость калибровки GPS-полигона и исходных пунктов с плановыми координатами и отметкой;

заполняются ведомости оседаний и горизонтальных деформаций с учетом данных ранее проводимых измерений;

строятся планы и графики оседаний, наклонов, кривизны и деформаций, с учетом проводимых ранее измерений;

полученные результаты сравниваются с допустимыми значениями по охраняемым объектам, и делается вывод о необходимости ввода мер охраны.

 

1.3.Маркшейдерские работы, проводимые на земной поверхности рудника

1.3.1.Маркшейдерские работы при проходке вертикальных стволов

Вертикальный шахтный ствол является одной из главнейших вскрывающих и транспортных выработок. Маркшейдерское обеспечение строительства рудника и подземных сооружений является одним из основных видов маркшейдерских работ на горном предприятии в период его строительства.

Основными задачами маркшейдерской службы при проходке вертикальных стволов являются: детальное изучение проектной документации; проектирование и построение разбивочной сети на поверхности; создание и развитие планово-высотной основы на промышленной площадке шахтного комплекса; вынесение в натуру (на местность) геометрических элементов объектов; маркшейдерские работы при сооружении вертикальных шахтных стволов специальными способами; контроль за выполнением строительных и монтажных работ; исполнительная съемка зданий, сооружений на промышленной площадке рудника.

Применение специальных способов связано с необходимостью проходки стволов в массиве горных пород со сложной гидрогеологией.

В подготовительный период строятся временные и постоянные здания и сооружения, необходимые для проходки ствола, сооружается устье и технологическая часть ствола, ствол оснащаются комплексом проходческого оборудования.

В основном периоде в состав строительно-монтажных работ при сооружении ствола входит: проходка и крепление ствола; проходка сопряжений с околоствольными и приствольными выработками; подготовка к армированию ствола; армирование и профилирование ствола.

 

1.3.2.Маркшейдерские работы при создании разбивочных сетей на промплощадке рудника

В развитии полигонометрии на промплощадке для производства строительных работ, необходимо создание разбивочных сетей. Разбивочные сети создаются в виде сетки прямоугольников, ориентированных параллельно осям шахтных стволов. Основные пункты сети располагают в вершинах прямоугольников, дополнительные – в створе между основными. Длины сторон между основными пунктами принимают от 80 до 350 м. Основные пункты размещаются в местах, где они могут долго находиться в сохранности. При вынесении первого пункта разбивочной сети исходными являются пункты маркшейдерской опорной сети. Расхождение в положении первого пункта из двукратных определений не должно превышать 0,2 м, а расхождение дирекционного угла одной из осей – не более 2′ при погрешности разбивки другой (перпендикулярной) оси относительно первой не более 30″. Основные пункты разбивочной сети выносят со средними квадратическими погрешностями измерений углов 10″, измерения длин линий 1:10000.

Осевые и основные пункты разбивочной сети, с целью обеспечения их долговременной сохранности закрепляют центрами, конструкция которых должна соответствовать климатическим и грунтовым условиям местности. Нижняя монолитная часть центра должна находиться ниже глубины промерзания грунта на 0,5 м.

Перенесение проекта разбивочной сети на местность завершается проверкой створности центров соответствующих основных и дополнительных пунктов и контрольным измерением углов между перпендикулярными направлениями сети. Перпендикулярность исходных осей при этом должна быть обеспечена с точностью не ниже 10″.

Для ориентирования и центрирования разбивочной сети в качестве подходных используют пункты полигонометрии I разряда, расположенные в непосредственной близости от места проходки стволов.

Высоты пунктов определяют проложением нивелирных ходов IV класса.

 

1.3.3.Маркшейдерские работы при разбивке и закреплении центра, осей вертикального шахтного ствола

Центр ствола переносят в натуру независимо дважды от пунктов полигонометрии I разряда и от пунктов маркшейдерской опорной сети, удаленных от ствола не более чем на 300 м. Расхождение в положении центра ствола из двукратных определений допускается не более 0,1 м, расхождение дирекционного угла главной оси ствола – не более 2′, погрешность разбивки другой (перпендикулярной) сети – не более 30″ относительно главной.

Положение каждой оси ствола закрепляют тремя пунктами с каждой стороны. Расстояние между соседними пунктами допускается не менее 50 м. Координаты осевых пунктов вынесенного центра ствола определяются с пунктов полигонометрии не ниже II разряда, а высотные отметки пунктов определяют проложением нивелирных ходов IV класса.

Определяемые в натуре осевые пункты допускается располагать от пунктов или сторон разбивочной сети не далее 25 м. Направление на определяемые пункты от исходных задаются с точностью до 1′, а расстояние до 1 см. Высотные отметки осевых пунктов зданий определяются техническим нивелированием.

Для выноса центра используют метод угловой засечки и полярный способ. Угловые и линейные величины откладываются теодолитом или электронным тахеометром.

 

1.3.4.Маркшейдерские работы при возведении временных зданий и сооружений поверхностного проходческого комплекса

Перед установкой в проектное положение колонн каркаса из сборных стальных или железобетонных конструкций на верхней плите фундамента и за ее пределами следует построить монтажную сетку с размерами сторон, соответствующими расстояниями между осями колонн. Построение монтажной сетки производят створными засечками от осевых пунктов ствола или сгущением разбивочной сети. Длина сторон монтажной сетки не должны отличаться от проектных более чем на 5 мм.

При установке опорных плит, устройства стаканов подколонников контролируют их положение относительно разбивочных осей, высоту и горизонтальность опорных поверхностей. Высотные отметки верхней плоскости плиты не должны отличаться от проектной величины более чем на 1,5 мм, а ее уклон не должен превышать 1:1500, отклонение отметок дна стаканов фундаментов от проектных – не более чем 20 мм.

После установки плит в проектное положение, устройства стаканов подколонников и подливки их бетоном выполняют контрольное нивелирование. На опорные плиты или подколонники переносят оси колонн, которые отмечают на рабочей поверхности кернами или рисками. Правильность разбивки осей проверяют измерением длин всех пролетов. Результаты измерений наносят на рабочий чертеж проекта фундамента с указанием высотных отметок опорных плоскостей.

Вертикальное положение колонн проверяют двумя теодолитами или двумя тахеометрами в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

 

1.3.5.Маркшейдерские работы при монтаже и обслуживании проходческих подъемных установок и лебедок

Подъемное оборудование устанавливают в проектное положение относительно разбивочных (монтажных) осей, которые строят от осей шахтного ствола.

Вынесение осей ствола на подшкивную площадку копра выполняют при помощи теодолита или тахеометра и отвесов.

В первом случае теодолит (тахеометр) устанавливают над осевым знаком, удаленным от ствола на расстоянии от 40 до 100 м, ориентируют коллимационную плоскость по направлениям оси ствола и проектируют это направление на пояс (подшкивную площадку) копра. Проектирование осуществляют при двух положениях трубы теодолита, отмечая на металлических конструкциях копра соответствующие точки на сторонах, расположенных перпендикулярно оси подъема. Расстояние между отмеченными точками при двух положениях трубы теодолита делят пополам, и находят истинное положение оси ствола на подшкивной площадке.

При выносе другой оси ствола на подшкивную площадку, операцию повторяют с других осевых пунктов.

Проверка правильности вынесения осей осуществляется измерением угла между направлениями оси, отклонение измеренного угла от 0° или от 180°  не должно превышать 30″.

При вынесении осей с помощью отвесов, последние закрепляют на монтажном горизонте копра, располагая их примерно в осевых вертикальных плоскостях, точки подвеса выбирают так, чтобы проволока каждого отвеса свободно проходила до нулевой площадки, не касаясь деталей копра. На нулевой площадке вблизи отвесов устанавливают перпендикулярно оси ствола шкалы (линейки), по которым берут отсчеты при визировании на отвес и по направлению оси ствола. На монтажном горизонте от точек подвеса откладывают расстояния, полученные как разности отсчетов по шкалам, и находят положение осевых точек. Осевые точки отмечают на металлических деталях копра насечками зубилом или керном. Выносить оси ствола при помощи отвесов рекомендуется в безветренную погоду (скорость ветра не должна превышать 1м/с), груз отвеса подвешивают на тонкую проволоку и он должен иметь массу не менее 20 кг.

Допустимое расхождение осей точек, полученных при двух независимых вынесениях оси ствола, не должно превышать 15 мм.

 

1.3.6.Маркшейдерские работы при ведении проходческих работ

При сооружении ствола задаются вертикальные направления, контролируются размеры сечения, вертикальность возведения крепи и монтаж армировки, проводится исполнительная съемка технологического оборудования ствола. По мере проходки ствола, систематически через 3-4 цикла, проводят геологическое описание горных пород, и составляют геологические разрезы по осям шахтного ствола.

Общее отклонение оси ствола от проектного допускается не более (50+0,15Н), (мм), где Н – глубина ствола в метрах.

Вынесение в натуру осей временных зданий и сооружений выполняются с пунктов разбивочной оси или от осей ствола, а установка и монтаж проходческого оборудования – только с осевых пунктов ствола.

К установке проходческих лебедок предъявляются следующие требования:

• отклонения оси рамы проходческой лебедки от оси подъема допускается не более 50 мм;
• высоты углов рамы отличаются друг от друга не более чем на 15 мм и от проектной высоты – не более чем на 0,3 м;
• отклонение оси проходческой лебедки от разбивочной оси допускается не более 10′, превышение одного конца оси над другим допускается не более 0,001 длины вала.

Правильность установки рамы лебедки проверяется до и после заливки ее бетоном.

Смещение осей нулевой рамы относительно проектного положения допускается не более 15 мм, а отклонение рамы от проектного положения по высоте – 50 мм, разность высот точек опоры разгрузочного стана допускается не более 5 мм.

До начала проходки ствола проверяются:

• положение предохранительного щита;
• положение проходческого копра;
• основные размеры опалубки после сборки ее в стволе;
• разбивка точек подвески проходческих отвесов.

Проверка выполняется относительно осей ствола, закрепленных в устье.

В процессе проходки выполняются: измерения для подсчета объема горных работ; определение местоположения и размеров вывалов породы и забутовки пустот; контроль за положением передвижной опалубки, размерами сечения ствола и вертикальности стенок крепи. В крепи ствола и сопряжений с околоствольными выработками закрепляются репера и определяются их высотные отметки, выполняется разбивка сопряжений с околоствольными выработками, проемов для устанавливаемого в стволе оборудования, ведутся наблюдения за деформациями шахтного ствола и надшахтных зданий. Измерения, выполняемые в стволе, отражаются в журнале проходки.

Проходческие отвесы располагаются от постоянной крепи на расстоянии не менее 200 мм. Центральный отвес свободно проходит через предохранительный полок, боковые отвесы – между полком и стеной крепи.

Положение передвижной опалубки, породных и закрепленных стенок ствола проверяется через 3-4 проходческих цикла измерениями расстояний от центрального отвеса по восьми направлениям через 450; отсчеты берутся до сантиметров.

Профили стенок ствола разрешается составлять по измерениям, выполненным при оперативном контроле проходки, шаг измерений допускается не более 8 м. Расстояния от отвесов до стенок ствола измеряются до сантиметров.

При выполнении в стволе маркшейдерских измерений все строительные и монтажные работы на подшкивной и нулевой площадках должны быть прекращены в целях безопасности проведения маркшейдерских работ.

1.10.Маркшейдерские работы при составлении годовых планов развития горных работ

1.10.1.Годовой отчет (план развития горных работ)

Маркшейдерская служба принимает участие в разработке годовых планов развития горных работ. При составлении планов развития горных работ маркшейдерская служба:

• готовит графическую документацию к плану развития горных работ;
• определяет места проведения работ по добыче и проведению горно-подготовительных работ;
• определяет объемы работ по добыче и горно-подготовительным работам;
• участвует в определении соотношения добычи с различных пластов и участков для получения оптимального усредненного содержания полезного компонента в руде;
• совместно с геологической службой участвует в определении нормативов потерь полезного ископаемого на отчетный период;
• определяет объем маркшейдерских работ на планируемый год, составляет график выполнения этих работ.

 

1.10.2.Разработка проекта мер охраны

Разработка проекта мер охраны выполняется маркшейдерской службой рудника в рамках годового плана развития горных работ. Проект мер охраны выполняется отдельной книгой. В проекте оценивается безопасность подработки ВЗТ с учетом требований «Указаний…» [6], разработанной проектной документации, рекомендаций научных организаций.

Примерный перечень разделов проекта приведен ниже:

• исходные документы, используемые при разработке проекта;
• заключение о геологическом строении участков шахтного поля, планируемых к производству горных работ в планируемом году;
• краткая характеристика планируемых к отработке и закладке участков;
• проверка применяемых параметров отработки по степени нагружения междукамерных целиков и допустимому оседанию земной поверхности, высотой возможного образования трещин и распространения обрушений, необходимой мощности ВЗТ;
• уточнение проекта мер охраны объектов, попадающих в зону влияния горных работ, проводимых в планируемом году в руднике;
• уточнение мер охраны зданий, сооружений и природных объектов, расположенных на земной поверхности в зоне влияния планируемых горных работ;
• уточнение мер охраны в районах закладочных работ;
• горно-экологический мониторинг;
• отражаются имеющиеся отклонения от проекта отработки шахтного поля;
• итоговый раздел по мерам охраны ВЗТ и земной поверхности.

 

1.11.Штат маркшейдерской службы

 

Расчет нормативной численности маркшейдеров, для выполнения планируемого объема горных работ, произведен по «Методике определения нормативной численности работников маркшейдерско-геодезического обеспечения» [16].

Предусматривается выделение четырех этапов строительства рудника.

Этап 1. Строительство и ввод рудника в эксплуатацию. Проходки горных выработок и выполнение строительно-монтажных работ в объеме, достаточном для ввода рудника в эксплуатацию. При определении требуемой численности маркшейдерско-геодезического обеспечения исходили из следующего:

• ведение работ в клетевом и скиповом стволах;
• капитальные и подготовительные выработки будут пройдены в один ход
• комбайна (24,0 км в год);
• количество монтируемых конвейеров 27 штука;
• объектов подземного строительства – 1 единица.

Этап 2. Увеличение объемов добычи и выход рудника на проектную мощность 7,3 млн тонн руды в год. Осуществляется проходка горных выработок и выполнение строительно-монтажных работ в объеме, достаточном для ввода проектной мощности рудника 7,3 млн тонн руды в год. При определении требуемой численности маркшейдерско-   геодезического обеспечения исходили из следующего:

• ведение работ в скиповых стволах;
• капитальные и подготовительные выработки будут пройдены в один ход
• комбайна (68,9 км в год);
• количество монтируемых конвейеров 42 штук;
• объем очистных работ в год 3,0 млн;
• очистные выработки будут проходиться со стартовой выработки (Кстарт.=1,2), в условиях интенсивной складчатости (Кгеол.=1,1), поправочный коэффициент (Ксеч.камеры) при наложении ходов комбайна по высоте составляет 0,80, Ксеч.=1,0;

Этап 3. Ввод в эксплуатацию гидрозакладочного комплекса. Осуществляется эксплуатация рудника проектной мощностью по добыче 7.3 млн тонн год, ведутся работы по строительству и вводу в эксплуатацию гидрозакладочного комплекса. При определении требуемой численности маркшейдерско-геодезического обеспечения исходили из следующего:

• ведение работ в одном скиповом стволе;
• капитальные и подготовительные выработки будут пройдены в один ход
• комбайна (51,1 км в год);
• количество монтируемых конвейеров 3 штуки;
• объем очистных работ в год 6,3 млн;
• очистные выработки будут проходиться со стартовой выработки (Кстарт.=1,2), в условиях интенсивной складчатости (Кгеол.=1,1), поправочный коэффициент (Ксеч. камеры) при наложении ходов комбайна по высоте составляет 0,80, Ксеч.=1,0;
• объем закладочных работ в год составит 1,45 млн тонн.

Этап 4. Развитие и выход гидрозакладочного комплекса рудника на проектную мощность. Осуществляется эксплуатация рудника проектной мощностью по добыче 7,3 млн тонн в год, ведутся работы по строительству и выходу на проектную мощность гидрозакладочного комплекса 4,35 млн тонн солеотходов в год по твердому (с учетом шламов). При определении требуемой численности маркшейдерско-геодезического обеспечения исходили из следующего:

• капитальные и подготовительные выработки будут пройдены в один ход
• комбайна (50,5 км в год);
• количество монтируемых конвейеров 9 штуки;
• объем очистных работ в год 6,3 млн
• объем закладочных работ в год составит 4,35 млн тонн.
• очистные выработки будут проходиться со стартовой выработки (Кстарт.=1,2), в условиях интенсивной складчатости (Кгеол.=1,1), поправочный коэффициент (Ксеч. камеры) при наложении ходов комбайна по высоте составляет 0,80, Ксеч.=1,0.

Нормативная численность работников, занятых выполнением маркшейдерских работ на поверхности Qпов., определяется видами и объемами планируемых на год работ в соответствии с нормативами численности, приведенными в таблице 6.6.

 

 

Требуемая нормативная численность маркшейдеров участковых определяется по формуле

Q = Q_П + Q_О + Q_З + Q_С + Q_К,                                   (6.15)

где Q_П — нормативная численность маркшейдеров участковых при маркшейдерском обслуживании подготовительных выработок, чел.;

Q_О — нормативная численность маркшейдеров участковых при маркшейдерском обслуживании очистных работ, чел.;

 

Q_З — нормативная численность маркшейдеров участковых при маркшейдерском обслуживании закладочных работ, чел.;

Q_С — нормативная численность маркшейдеров участковых при маркшейдерском обслуживании подземного строительства, чел.;

Q_К — нормативная численность маркшейдеров участковых при маркшейдерском обслуживании при монтаже (перемонтаже) конвейеров, чел.

Нормативная численность маркшейдеров участковых при маркшейдерском обслуживании подготовительных выработок определяется по формуле

(6.16)

 

где L — приведенная длина горно-подготовительных и горно-капитальных выработок, км;

L₁ , L₂ , L₃ , L₄ — длина горно-подготовительных и горно-капитальных выработок с различными условиями отработки, км;

К_сл.1,  К_сл.2,  К_сл.3,  К_сл.4,  — коэффициент сложности подготовительных выработок.

При расчете нормативной численности маркшейдеров участковых при  маркшейдерском обслуживании подготовительных выработок длина горно подготовительных выработок L₁, L₂ , L₃ , L₄ принималась для сильвинитового пласта. Коэффициент сложности подготовительных выработок принят равным 1,0, ввиду того что все горно-подготовительные выработки проходятся в один ход комбайна.

 

1.12.Маркшейдерские приборы и инструменты

 

Перечень инструментов и оборудования, имеющихся на руднике по состоянию на 2016 год, приведен в таблице 6.9.

Таблица 6.9

Перечень инструментов и оборудования, имеющихся на руднике по состоянию на 2016 год

Исходя из расчета необходимого количества участковых маркшейдеров, в таблице 6.10 приведен перечень необходимых инструментов и оборудования для маркшейдерского обеспечения горных работ на Гремячинском ГОКе.

 

Перечень необходимых инструментов и оборудования для маркшейдерского обеспечения горных работ на Гремячинском ГОКе

Таблица 6.10

 

Из таблиц 6.9 и 6.10 видно, что для выполнения маркшейдерских работ на руднике Гремячинского ГОКа на этапах строительства и эксплуатации инструментальный парк необходимо расширить до количества, приведенного в таблице 6.10. Оборудование должно быть необходимой и достаточной точности для выполнения всех маркшейдерско-геодезических работ. Оборудование должно приобретаться по мере возникновения надобности.

1.13.Программное обеспечение и гис

На каждом предприятии имеется широкий круг задач, связанных с обработкой громадного количества информации, с многократным повторением однообразных расчетов, требующих вывода большого объема графического материала. Это в первую очередь относится к маркшейдерскому делу. Практически все регулярно проводимые маркшейдерские работы могут быть выполнены с использованием компьютерной техники – начиная с использования оптических приборов с автоматическим съемом информации и заканчивая выдачей готовой маркшейдерской горной графической документации. При этом следует иметь в виду, что первичный ввод информации, создание модели месторождения и сети существующих выработок требуют больших затрат труда и времени, чем обычно ручные расчеты. Но эти затраты быстро окупаются в дальнейшем.

Для решения специфических горных задач на рынке предлагается множество разнообразных компьютерных программ, пакетов и систем. Естественно, что в этих условиях выбрать то, что наиболее подходит предприятию, очень трудно. Поэтому важно внимательно разобраться со своими потребностями, а также с предложениями различных поставщиков.

Использование компьютерных программ при маркшейдерских вычислениях и при составлении маркшейдерских планов в цифровых форматах преследует следующие цели:

• автоматизация маркшейдерских вычислений;
• повышение качества, достоверности и надежности вычислений;
• снижение трудоемкости и сокращение времени вычислений;
• стандартизация и унификация методов и форм маркшейдерских вычислений.

Программные средства должны:

• соответствовать существующей законодательной и нормативно-методической базе;
• иметь удобный и дружественный интерфейс;
• обладать сервисными функциями;
• быть надежным и простым в освоении и эксплуатации;
• предъявлять минимальные требования к подготовке пользователей и техническим средствам.

Для максимальной автоматизации процесса отображения горной и геологической ситуации на участке, а также оперативного решения горно-инженерных, геологических и маркшейдерских задач на рабочих местах в маркшейдерской службе рудника необходимо установить персональные компьютеры со специализированными программами, такими как:

• графические программы (AutoCad, Surfer, и т.п.);
• геоинформационные системы (MapInfo, ГЕОМИКС, Surpac Vision, ArcGIS и т.п.);__
• Программы для работы с электронными геодезическими приборами (LeicaGeo Office, Leica Flex Office);
• программы, выполненные специализированными организациями, для определения объемов добытой массы, потерь, деформаций земной поверхности и т.д.

Ответственность за выбор программных продуктов возлагается на главного маркшейдера ООО «ЕвроХим-ВолгаКалий».

Выводы

В данном разделе дипломного проекта описаны все виды работ, выполняемые маркшейдерской службой при разработке Гремячинского месторождения подземным способом.

Подробно рассмотрены методы создания планово-высотной опорной геодезической сети, а также приведены допустимые погрешности согласно «Инструкции…» [14]. С учетом особенностей Гремячинского месторождения создание опорной геодезической сети выполняется с использованием спутниковых технологий.

Рассмотрены существующие методы передачи плановых и высотных координат в шахту. Описаны основные способы примыкания к отвесам. Передача координат в шахту выполняется через один ствол, примыкание к отвесам осуществляется способом соединительного треугольника.

Приведены основные виды съемочных работ в шахте. Рассмотрены основные методы выполнения съемочных работ, описаны современные приборы для их выполнения, а также приведены современные программные продукты для обработки, хранения и передачи маркшейдерских измерений и информации.

Подробно рассмотрена структура маркшейдерской службы и произведен расчет штата маркшейдерской службы предприятия, описаны требования к служебным помещениям, которыми должна быть обеспечена служба.

---

Страницы 1 2 3