Маркшейдерское обеспечение при сбойке горизонтальных выработок

/

/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова

Кафедра маркшейдерского дела и геологии

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: Маркшейдерское дело

на тему:

Маркшейдерское обеспечение при сбойке горизонтальных выработок

Исполнители: Гриценко Иван,

Марков Тимур Геннадьевич,

студенты 3-го курса, группа ГМ-09

Руководитель: Колесатова О.С.

Магнитогорск - 2012

Оглавление

Введение

1. Маркшейдерские работы при проведении выработок встречными забоями

2. Маркшейдерские работы при сбойке горизонтальных и наклонных выработок, проводимых в пределах одной шахты

3. Предрасчёт погрешности смыкания встречных забоев горизонтальных и наклонных выработок, проводимых в пределах одной шахты

4. Маркшейдерские работы при сбойке горизонтальных и наклонных выработок, проводимых между разными шахтами

5. Предрасчёт погрешности смыкания встречных забоев горизонтальных и наклонных выработок, проводимых между двумя шахтами

6. Сбойки вертикальных горных выработок

7. Предвычисление погрешности смыкания встречных забоев вертикальных горных выработок

8. Маркшейдерское обеспечение при сбойке горизонтальных выработок в лабораторных условиях

Заключение

Список литературы

Введение

Для ускорения работ горные выработки часто проходят двумя забоями, идущими навстречу или догоняющими в одном направлении друг друга. Эти случаи проведения горных выработок называют сбойками.

Задачи маркшейдерской службы при выполнении этих работ весьма ответственны, так как точность сбойки полностью зависит от точности маркшейдерских измерений и вычислений.

Методика маркшейдерских работ зависит от допустимой погрешности сбойки, устанавливаемой в зависимости от назначения и вида проводимой горной выработки.

Несмотря на многообразие встречающихся в маркшейдерской практике случаев сбоек, их можно разделить на три основные группы:

1) сбойки, проводимые в пределах одной и той же шахты, т.е. сбойки выработок, сообщающихся между собой под землей;

2) сбойки, проводимые между разными шахтами, не сообщающимися между собой;

3) сбойки, вертикальных выработок.

1. Маркшейдерские работы при проведении выработок встречными забоями

При строительстве шахт, реконструкции и эксплуатации широко применяется проведение горных выработок встречными забоями, чем значительно сокращается срок ввода их в действие.

Учитывая особую ответственность маркшейдерских работ при проведении выработки несколькими забоями, при определении их схемы и методики необходимо исходить из следующих положений: а) общая схема работ, способы её осуществления и методы измерения отдельных элементов должны обеспечить необходимую точность при встрече забоев выработки; б) выполняемые маркшейдерские измерения и вычисления должны сопровождаться объективным контролем, полностью исключающем возможность появления грубых погрешностей.

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

1) выработку проводят двумя забоями навстречу друг другу;

2) забои одной и той же выработки догоняют друг друга;

3) 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:

1) сбойки, проводимые в пределах одной и той же шахты, т.е. сбойки выработок сообщающихся между собой под землёй;

2) сбойки, проводимые между разными шахтами, т.е. сбойки выработок, не сообщающихся между собой под землёй;

3) сбойки вертикальных выработок.

Успешное проведение выработок встречными забоями всецело зависит от правильного решения всего комплекса маркшейдерских работ. К числу основных задач, которые приходится решать маркшейдеру при проведении выработок встречными забоями, относятся:

1. Изучение технологического назначения горной выработки и её проектных данных (сечения, угла наклона, транспортного оборудования, вида крепи, способа проходки и др.), определение места (точки) встречи забоев горной выработки.

2. Установление величины допустимого предельного расхождения забоев выработки в месте сбойки.

3. Составление схемы горных выработок, связывающих встречные забои.

4. Составление проекта маркшейдерских работ и выбор методики их производства.

5. Предвычисление предельной погрешности смыкания встречных забоев исходя из принятой методики выполнения маркшейдерских работ.

6. Сопоставление ожидаемой предельной погрешности, полученной в результате предрасчёта, с установленной величиной допустимого предельного расхождения забоев, а в случае необходимости уточнения принятой методики маркшейдерских работ.

7. Производство съёмок и вычислений, необходимых для определения параметров сбойки. Все виды съёмок при этом осуществляются в строгом соответствии с принятой в предрасчёте методикой измерений.

8. Вычисление всех необходимых параметров сбойки (углов направлений оси сбойки, ей длины, отметок, уклонов, углов наклона).

9. Задание и закрепление в натуре оси выработки.

10. Систематический инструментальный контроль правильности проведения выработки по заданным направлениям.

11. Определение фактической погрешности смыкания встречных забоев путём замыкания съёмок в горизонтальной и вертикальной плоскостях и сравнение полученных невязок с допустимыми и предрасчётными.

Производя предрасчёт, учитывают три направления: первое направление по оси сбойки , второе направление, перпендикулярное к оси сбойки , и третье - в вертикальной плоскости z.

В зависимости от наличия проводника (пласта, жилы или контакта пород) различаются ответственные и неответственные (свободные) направления. Ответственными направлениями считаются те, погрешности по которым могут повлиять на технологическое назначение выработки.

2. Маркшейдерские работы при сбойке горизонтальных и наклонных выработок, проводимых в пределах одной шахты

Между полевыми штреками №1 и 2 пройден орт №1 и по проекту на расстоянии от него требуется встречными забоями между точками А и В провести орт №2. Для этого в первую очередь от концов орта №1 вдоль штреков №1 и 2 откладывают заданное проектом расстояние и в кровле закрепляют точки А и В. Дальнейшие этапы работ следующие.

Первый этап. Между точками А и В, использую существующие маркшейдерские пункты 1, 2, 3, 4 и 5, прокладывают полигонометрический разомкнутый ход А-1-2-3-4-5-В с измерением в прямом и обратном направлениях длин сторон и горизонтальных углов между ними. Приняв известные координаты , точки 1 и дирекционный угол направления 1-2 за исходные, вычисляют дирекционные углы всех сторон, в том числе (А-1) и (В-5) и координаты всех вершин хода, в том числе , , , .

Второй этап. Под пунктами А и В на головке рельсов отмечают точки и . Между пунктами и производят геометрическое нивелирование в прямом и обратном направлениях и определяют их высотные отметки , и .

Третий этап. Вычисляют углы и и уклон , для задания направленной оси сбойки АВ (или ВА) в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Для этого сначала вычисляют дирекционный угол оси сбойки АВ, а затем вычисляют углы . Вычисляют уклон оси выработки АВ.

Четвёртый этап. Производят вынос оси сбойки в шахту. Для этого в точке А откладывают горизонтальный угол, а в точке Вгоризонтальный угол , по которым задают проводимому орту с обеих его концов направления в горизонтальной плоскости. Контроль за правильностью проведения орта в вертикальной плоскости осуществляют по вычисленному уклону

Рисунок 1

3. Предрасчёт погрешности смыкания встречных забоев горизонтальных и наклонных выработок, проводимых в пределах одной шахты

Погрешность смыкания встречных забоев в плане для данного типа сбоек зависит от погрешности измерения углов и длин подземного полигона M, N, A, …, F. Пусть точка K-предполагаемая точка встречи забоев. Проведём через эту точку оси: -направленную по оси выработки и -перпендикулярную к ней. Очевидно, что в данном случае нас будет интересовать расхождение осей встречных забоев в направлении, перпендикулярном к оси выработки, т.е. в направлении оси .

Среднюю погрешность, зависящую от измерения углов, при двукратном выполнении работ определяют по формуле

,

где -проекции на ось расстояний от точки смыкания забоев до вершины полигона (определяются графически); - средняя погрешность измерения угла;

Среднюю погрешность смыкания забоев, зависящую от измерения длины сторон, определяют по формуле

где - дирекционный угол стороны хода в условной системе (относительно оси ); - средняя погрешность измерения длины сторон хода, определяемая по формуле

или

.

Окончательно при двукратном выполнении работ

,

где µ- коэффициент, выражающий влияние случайных погрешностей на единицу измеряемой длины (может быть принят равным 0,00005 для выработок с углом падения менее );

л- коэффициент, выражающий влияние систематических погрешностей на единицу длины (равен 0,00005 для выработок с углом падения более 15);

- длина стороны теодолитного хода, м;

- длина замыкающей, соединяющей первую и последнюю точки хода; - проекция замыкающей на ось (для замкнутого хода равна нулю);

- дирекционный угол замыкающей хода.

Произведение определяют графически двойным проектированием.

Общая средняя погрешность смыкания забоя в горизонтальной плоскости

.

Погрешность смыкания встречных забоев по высоте

,

где - средняя погрешность геометрического нивелирования; - средняя погрешность тригонометрического нивелирования.

Среднюю погрешность геометрического нивелирования определяют по формуле

,

где - средняя погрешность отсчитывания по рейке, мм; - число станций.

Средняя погрешность отсчитывания по рейке может быть определена по формуле

или

,

где - увеличение трубы нивелира; - расстояние от нивелира до рейки, м; - цена деления уровня, с.

Средняя погрешность тригонометрического нивелирования согласно формуле

,

где - длина сторон хода; - погрешность измерения высот инструмента и сигнала, или

,

где - предельное расхождение между двумя независимыми определениями превышения начальной точки хода относительно конечной;

- число сторон в одном и другом ходе тригонометрического нивелирования.

маркшейдерский встречный забой шахта

4. Маркшейдерские работы при сбойке горизонтальных и наклонных выработок, проводимых между разными шахтами

В качестве характерного примера рассмотрим этапы маркшейдерских работ при проведении встречными забоями квершлага между двумя вертикальными шахтными стволами №1 и 2, один из которых (ствол №1) пройден до проектного горизонта и имеет околоствольный двор, а другой (ствол №2) находится в стадии проходки.

Первый этап. Проектную отметку рассечки околоствольного двора шахты №1 и величину углубки ствола шахты №2 определяют так.

1. Закладывают реперы на поверхности, репер в околоствольном дворе шахты №1 и репер в стенке ствола шахты №2 вблизи забоя.

2. Прокладывают замкнутый ход геометрического нивелирования между реперами и определяют их отметки .

3. Передают высотные отметки с поверхности на реперы и и определяют их отметки и .

4. Передают от репера отметку на плиту, расположенную в околоствольном дворе шахты №1, и определяют её отметку . По отметке , проектной длине квершлага и его проектному уклону вычисляют отметку плиты в околоствольном дворе шахты №2

5. Вычисляют величину углубки ствола шахты №2.

Второй этап. После углубки ствола шахты №2 на величину и рассечки её околоствольного двора производят ориентирование обеих шахт. Для этого между подходными пунктами 1 и 2 на поверхности шахты №1 и пунктами 4 и 3 на поверхности шахты №2 прокладывают замкнутый полигонометрический ход, привязанный к ближайшим пунктам опорной сети, определяют координаты этих пунктов и дирекционные углы (1-2) и (3-4). Через стволы шахт №1 и 2 производят ориентирование, в результате чего определяют координаты пунктов 5, 6 и 7 и дирекционный угол (6-7) стороны в околоствольном дворе шахты №1, а так же координаты пунктов 8, 9 и 10 и дирекционный угол (9-10) стороны в околоствольном дворе шахты №2. При этом пункты 7 и 10 закрепляют на оси сбойки проводимого квершлага.

Третий этап. Вычисляют дирекционный угол оси сбойки (7-10), а затем горизонтальные углы и .

Отложив при точках 7 и 10 углы и и закрепив по отложенным направлениям по три точки, маркшейдер указывает проходчикам направление оси встречных забоев квершлага в горизонтальной плоскости. Направление в вертикальной плоскости задаётся по проектному уклону квершлага. По мере подвигания забоев маркшейдер производит съёмку пройденных частей квершлага и в случае необходимости корректирует направление оси выработки и осуществляет контроль за правильностью проведения квершлага согласно заданному направлению.

Рисунок 2

5. Предрасчёт погрешности смыкания встречных забоев горизонтальных и наклонных выработок, проводимых между двумя шахтами.

Погрешность смыкания забоев в горизонтальной плоскости зависит от следующих факторов:

а) от погрешности измерения углов поверхностного и подземного соединительных полигонов ;

б) от погрешности измерения длины сторон поверхностного и подземного соединительных полигонов ;

в) от погрешности ориентирования шахт

Величина

.

Погрешность смыкания забоев по высоте зависит от следующих погрешностей:

а) от погрешности геометрического нивелирования поверхностного хода

б) от погрешности геометрического или тригонометрического нивелирования подземного хода

в) от погрешности передачи координаты через вертикальные стволы шахт .

Величина её

6. Сбойки вертикальных горных выработок

Рассмотрим маркшейдерские работы данного типа сбойки при углубке вертикального ствола снизу вверх. В этом случае стволом шахты №1 вскрыты горизонты +100 м. и +40 м., ствол №2 пройден до рабочего горизонта +100 м. На горизонте +40 м. горные работы подошли под ствол шахты №2, который должен быть углублён снизу вверх.

Маркшейдерские работы, необходимые для обеспечения рассматриваемой сбойки, сводятся к определению на горизонте +40 м. точки, лежащей на одной отвесной линии с центром ствола шахты №2 на горизонте +100 м. Для этого необходимо:

1) определить координаты центра и дирекционный угол оси ствола шахты №2 на горизонте +100 м.;

2) проложить теодолитный ход от ствола шахты №2 к стволу шахты №1 по горизонту +100 м.;

3) произвести ориентирование маркшейдерских съёмок горизонта +40 м. с горизонта +100 м. через ствол шахты №1;

4) проложить теодолитный ход по горизонту +40 м. от ствола №1 под стволом шахты №2;

5) определить центр ствола шахты №2 на горизонте +40 м. и разбить оси.

Последовательность всех этапов.

1. Определение координат центра и дирекционного угла оси ствола шахты.

2. Прокладка теодолитного хода от ствола шахты №2 к стволу №1 по горизонту +100 м. производится от тех же пунктов, от которых определялись координаты центра и дирекционный угол оси ствола. Методика измерения углов и длины сторон в этом ходе, а так же в ходе, пройденном по горизонту +40 м., должна соответствовать той точности, с которой необходимо провести данную сбойку.

3. Ориентирование маркшейдерских съёмок горизонта +40 м. должно быть выполнено с горизонта +100 м. не менее двух раз. Схема ориентирования выбирается в соответствии с имеющимися условиями наиболее простой, но в то же время обеспечивающей наибольшую точность.

4. Вычисление угла и расстояния . Зная координаты центра ствола на горизонте +100 м., а так же координаты точки 7 и дирекционный угол стороны (6-7) на горизонте +40 м., переносят центр и оси на этот горизонт. Для этой цели должны быть вычислены угол направления и расстояние от точки 7 до центра будущего ствола.

В результате произведённых измерений и вычислений маркшейдер закрепляет на горизонте горных работ центр и оси ствола.

Рисунок 3

7. Предвычисление погрешности смыкания встречных забоев вертикальных горных выработок

Погрешность смыкания забоев при сбойке вертикальных выработок слагается из следующих элементов:

1) погрешности измерения углов в теодолитных ходах, прокладываемых между стволами на верхнем и нижнем сбиваемых горизонтах,

где - средняя погрешность измерения угла;

- расстояние от центра сбиваемой вертикальной выработки до вершин теодолитных ходов;

2) погрешности измерения длины сторон в теодолитных ходах, прокладываемых на верхнем и нижнем сбиваемых горизонтах,

,

где - средняя погрешность измерения длины;

3) погрешности ориентирования съёмок на нижнем сбиваемом горизонте

,

где - средняя погрешность ориентирования; - расстояние между центрами стволов.

Общая погрешность смыкания стволов

.

8. Маркшейдерское обеспечение при сбойке горизонтальных выработок в лабораторных условиях

Прибор:

Теодолит Т2

Тип отсчетного устройства теодолита шкаловой микроскоп

Погрешность отсчитывания по лимбу t=2”

Между точками А и В, используем существующие маркшейдерские пункты 3, 5, 8, и 11, прокладываем теодолитный ход А-3-5-8-11-В с измерением в прямом и обратном направлениях длин сторон и горизонтальных углов между ними.

Рис. Сбойка горизонтальных выработок

Журналы измерения горизонтальных углов способом приемов

Координаты станций

Вычисляем углы и , для задания направленной оси сбойки АВ (или ВА) в горизонтальной плоскостях.

Для этого сначала вычисляют дирекционный угол оси сбойки АВ, а затем вычисляют углы .

Предрасчет погрешности смыкания встречных забоев горизонтальных выработок, проводимых в пределах одной шахты

Среднюю погрешность, зависящую от измерения углов, при двукратном выполнении работ определяют по формуле

,

где -проекции на ось расстояний от точки смыкания забоев до вершины полигона;

- средняя погрешность измерения угла;

м

При двукратном выполнении работ

,

где µ - коэффициент, выражающий влияние случайных погрешностей на единицу измеренной длины;

л - коэффициент, выражающий влияние систематических погрешностей на единицу длины;

- длина стороны теодолитного хода, м;

- проекция замыкающей на ось .

Вычисляем дирекционные углы стороны хода в условной системе:

Общая средняя погрешность смыкания забоя в горизонтальной плоскости

Заключение

Целью сбойки является проведение горных выработок двумя забоями, идущими навстречу друг другу.

В рамках нашей курсовой работы, мы в лабораторных условиях произвели маркшейдерское обеспечение при сбойке горизонтальных выработок в пределах одной шахты. Для этого был проложен теодолитный ход с измерением в прямом и обратном направлениях длин сторон и горизонтальных углов между ними. Исходя из полученных результатов был составлен проект, в котором исходя из требуемой точности сбойки установили необходимую точность и методику угловых и линейных измерений. Общая средняя погрешность смыкания забоя в горизонтальной плоскости: .

Список литературы

1. Синанян Р.Р. Маркшейдерское дело: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1988. 312 стр.: ил.

2. Маркшейдерское дело: Учебник для вузов / Д.Н. Оглоблин, Г.И. Герасименко, А.Г. Акимов и др.- 3-е изд., перераб. и доп. М., Недра, 1981, 704 с.

3. Маркшейдерия: Учебник для вузов / Под ред. М.Е. Певзнера, В.Н. Попова. - М.: Издательство Московского государственного университета, 2003. 419 с.: ил.

4. Инструкция по производству маркшейдерских работ, 2004 г.

5. Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Маркшейдерское дело», Колесатова О.С. 2008 г.