Реферат на тему маркшейдерские работы при сооружении шахтного подъема

Обновлено: 07.07.2024

Маркшейдерские работы при открытом способе разработки месторождений включают:
развитие опорной и съемочной сети карьера как основы маркшейдерской съемки;
съемку и документацию горных, буровзрывных, дренажных, отвальных и путевых работ;
составление и систематическое пополнение маркшейдерских пленов и профилей;
планирование горных работ;

Содержание

Введение 4
1. Создание опорных и съемочных сетей на карьерах 5
1.1 Опорные сети на карьерах 5
1.2 Маркшейдерские съемочные сети на карьерах 10
1.3Определение плановых координат съемочного обоснования на карьерах методом теодолитных ходов. 11
2.Геодезические засечки. 14
2.1 Прямая геодезическая засечка по формуле котангенсов измеренных углов. 14
2.2 Прямая засечка по формулам тангенсов дирекционных углов. 19
2.3 Азимутальная засечка 22
2.4.Обратная геодезическая засечка. 24
2.5.Линейная геодезическая засечка. 29
2.6 Полярная засечка. 31
2.7 Аналитическая фототгриангуляция. 32
2.8 Определение высот пунктов съемочного обоснования. 33
3 Маркшейдерские работы при проходке траншей. 36
3.1Проект трассы выездной траншеи. 39
4 Маркшейдерские работы при проведении
буровзрывных работ. 42
Список используемой литературы 47

Прикрепленные файлы: 1 файл

Открытые горные работы.doc

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО

Уральский Государственный Горный Университет

Кафедра Маркшейдерское дело

Маркшейдерские работы при разработке месторождений

полезных ископаемых открытым способом

Преподаватель: Голубко Б.П.

Выполнил: Демидов И.А.

1. Создание опорных и съемочных сетей на карьерах

1.1 Опорные сети на карьерах

1.2 Маркшейдерские съемочные сети на карьерах

1.3Определение плановых координат съемочного обоснования на карьерах методом теодолитных ходов.

2.1 Прямая геодезическая засечка по формуле котангенсов измеренных углов.

2.2 Прямая засечка по формулам тангенсов дирекционных углов.

2.3 Азимутальная засечка

2.4.Обратная геодезическая засечка.

2.6 Полярная засечка.

2.7 Аналитическая фототгриангуляция.

2.8 Определение высот пунктов съемочного обоснования.

3 Маркшейдерские работы при проходке траншей.

3.1Проект трассы выездной траншеи.

4 Маркшейдерские работы при проведении

Список используемой литературы

Одним из наиболее эффективных методов разработки месторождений полезных ископаемых является открытый способ.

Маркшейдерские работы при открытом способе разработки месторождений включают:

развитие опорной и съемочной сети карьера как основы маркшейдерской съемки;
съемку и документацию горных, буровзрывных, дренажных, отвальных и путевых работ;
составление и систематическое пополнение маркшейдерских пленов и профилей;
планирование горных работ;
контроль за правильным и безопасным ведением горных работ;
контроль за полнотой выемки полезных ископаемых (охрана недр), учет добычи, вскрыши, потерь и разубоживания;
изучение процесса сдвижения горных пород и разработка мер охраны бортов и уступов карьеров. а так же сооружений;
геометритизация форм и свойств месторождения.

1. Создание опорных и съемочных сетей на карьерах

1.1 Опорные сети на карьерах

Геометрической основой для производства всех видов съемки (маркшейдерской, геологической, геодезической и топографической) на земной поверхности и в карьере служат: государственные геодезические сети (триангуляция, полигонометрия, трилатерация l-го, 2-го, З-го и 4-го классов); сети сгущения (триангуляция, полигонометрия l-го и 2-го разрядов).

Государственная геодезическая сеть обеспечивает распределение координат на территории государства и является исходной для построения других сетей.

Работы по созданию маркшейдерских опорных геодезических сетей на карьере выполняются по согласованию и разрешению Госгеонадзора. В качестве исходных пунктов для построения опорных сетей служат пункты государственной геодезической сети и сети сгущения.

Координаты и высоты всех видов опорных сетей вычисляются в принятых в стране системах координат в проекции Гауссаи в Балтийской системе высот.

Наибольшее распространение на территории производственно-хозяйственной деятельности горного предприятия в качестве опорных сетей находят сети 4-го класса, сети сгущения l-го и 2-го разрядов и нивелирование III и IV классов, создаваемые на основе пунктов государственной геодезической сети путем перехода от общего к частному (от высшего разряда к низшему).

В таблице1 приведены характеристики опорных сетей сгущения 1-го и 2-го разрядов.

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

1.Маркшейдерское дело - с чего оно начиналось

Древние рудокопы еще за 3000 лет до н. э. сооружали довольно протяженные горные выработки

О размерах выработок говорят такие примеры. На Синайском полуострове в 2780-2720 г.г. до н. э. была пробурены подземные галереи длиной 66 м и площадью поперечного сечения 44 м?. В Армении (Ш тысячелетие до н. э.) длина выработок достигала 150 м. А на острове Самос был обнаружен тоннель, построенный в VI в до н. э. длина которого была 1250 м, а площадь поперечного сечения 6,3 м? При этом глубина горных разработок достигала 200 м

Как достигалась правильность проведения выработок в заданном направлении, сооружение ответвляющихся выработок и т п. остается загадкой, Лишь только в конце античной, а точнее в эллинистический период появляются первые описания производимых измерений и расчетов. Можно предположить, что первые геодезические замеры начали осуществлять на земной поверхности при сооружении ирригационных сетей, установлении границ участков и владений, строительство зданий и других объектов.

На территории Судана в местечке Бегравийя, где в древности находилось могущественное государство Мероэ, был обнаружен детальный план пирамиды. По мнению специалистов, чертежу более двух тысяч лет. Эта находка является уникальной, поскольку даже в Египте археологи не находили таких планов.

Древни рукописи, свидетельствуют, что в эллинистический период техника землемерных съемок и составление эскизных чертежей достигли уже достаточно высокой степени совершенства. В одном из дошедших до нас папирусов, относящихся к 259 г. до н. э. был, дал расчет стоимости работ по проведению каналов, причем в тексте имеются ссылки на прилагаемый к нему план, обнаружить которого, к сожалению не удалось. На папирусе сохранялись небольшие фрагменты плана города Афродизиплиса, местность там была разделена на участки довольно правильной формы и к ним были сделаны пояснительные надписи. Водоемы были окрашены, синей краской, а песчаная почва желтой. При составлении плана разметку улиц и кварталов на грунте производили с помощью землемерных цепей, а для нивелирования применяли, очевидно, приборы типа визирных щелевых инструментов.

Эта запись говорит о том, что проектно-сметное дело находилось в те времена на крайне низком уровне и давало обширный простор для всякого рода злоупотреблений.

Таким образом, во всех папирусах говорилось о том, что геодезическая съемка велась и, кроме землемерных цепей, ни о каких приборах или устройствах не упоминалось. Имеются лишь сведения о том, что для угловых измерений использовался круг, разделенный на равные промежутки предложенный Фалесом Милетским (625- 547г. г до н.э.)

В этом же труде Гиерон приводит правила топографических съемок и дает принципиальное решение задачи проведения выработок навстречу друг другу (встречными забоями). При этом он фактически использует идею прямоугольных координат. Используя метод Гиерона грек Эвналий например, успешно осуществил сбойку с двух строя горы водопроводного тоннеля, протяженностью более 1000 м.

Но не только необходимость установления границ участков или определения направления горных выработок вызывало необходимость развития маркшейдерии. С развитием подземных разработок участились случаи повреждения зданий на земной поверхности, вызванные ведением горных работ, проникновением воды в выработки, обвалов и осадки кровли горных выработок. Известен даже случай судебного разбирательства в Англии (начало ХV в.) в связи с претензией на возмещение ущерба, связанного с подземными подработками. Появились соответствующие законодательные акты. Например во Фландрии (XV-ХVI в.в.) разрешалась подработка под г. Льеж лишь с глубин, превышающих 50 тазов (около 100 м).

Усложнение условий горных разработок потребовали более, тщательной увязки системы горных выработок, и положения полезного ископаемого с земной поверхностью над месторождением, а также учета воздействия горных работ на состояние земной поверхности и находящихся на ней объектов. Сформировался круг работников, которые занимались этими вопросами и их стали называть маркшейдерами, а со временем появилась и отдельная горная специальность, которую по началу называли маркшейдерским искусством.

Большим шагом вперед в вопросах измерений и ориентирования горных выработок явилось изобретение горного компаса. Свое начало горный компас берет от компаса, изобретенного в Китае.

По имеющимся сведениям впервые компас появился у китайцев за 2500 лет до н.э. и первоначально он служил указателем пути при сухопутных путешествиях. В конце

ХII в., а по некоторым данным, не раньше 1400 г. н.э. магнитный компас стал известен в Европе. Первая конструкция магнитного компаса была довольно примитивная - на плавающей в воде пробке была укреплена магнитная стрелка, которая поворачивалась вместе с пробкой. Модернизация компаса произошла, когда итальянец Флавио Джойя поместил стрелку на вертикальную шпильку и снабдил ее круговой шкалой, на которой были нанесены 16 румбов.

Первые упоминания и применении компаса в горном деле появились в Швацком горном уложении (Тирольские Альпы) в 1490 г. Но обобщение приемов

Например, если велась проходка вертикального ствола и горизонтальной штольни, которые должны были соединяться, и хозяину рудника необходимо было знать, сколько еще надо вести ту или иную выработку, то маркшейдер без всяких приборов применял такой простейший прием. Над шахтным стволом маркшейдер устанавливал два вертикальных столба с развилками на концах так, чтобы них можно было уложить поперечный горизонтальный брус. К этому брусу он привязывал первый шнур, к другому концу которого прикреплял груз, и опускал его в ствол. Второй шнур, закрепленный на брусе у верхнего конца первого шнура, он протягивал по склону горы до устья штольни и закреплял его конец на почве. Затем он опускал с ствол третий шнур с грузом на конце, также закрепленный на поперечном брусе поблизости от первого шнура но, чтобы он пересекал, второй наклонный шнур.

Таким образом, получались два подобных прямоугольных треугольника один малый над стволом, в котором можно замерять все три стороны; а другой большой с неизвестной одной стороной - либо длиной штольни, если она пройдена до отметки ствола, либо глубиной ствола, если он пройден до отметки штольни. Длину наклонного второго шнура маркшейдер также замерял, а затем находил неизвестную сторону треугольника (длину выработки) по принципу: во сколько раз сторона малого треугольника меньше известной стороны большого треугольника, во столько раз сторона малого треугольника меньше неизвестной стороны большого треугольника. Если на склоне горы имеется плоский уступ, то маркшейдер измерял его и выстраивал систему треугольников и тогда расчеты оказывались несколько сложнее.

Иногда маркшейдеры применяли три шнур и определяли только длину штольни, а глубину ствола находили таким способом. Натягивали шнуры на равной поверхности горы, долины или поля (оно называлось маркшейдерским полем) и вновь измеряли их. В другом способе, пользуясь только двумя шнурами, полукругом с делениями и рейкой длиной в 0,5 лахтера измеряли глубину шахтного ствола и штольни (лахтер — немецкая горная сажень, во времена Агриколы была равна примерно, 1,7 м). Затем они, как и в первом способе, устанавливали первый и второй шнуры. После этого верхний конец второго шнура прокладывают снизу под широкую часть дуги с делениями, которая представляет собой полукруг с нанесением на нем шестью дугами полуокружностей и внешним полукольцом. Полукольцо залито воском и из него проведены через первую полуокружность до второй прямые линии, обозначающие середину промежутков, между остальными нанесены на полукруге прямыми, которые проведены от воскового полукольца до четвертой полуокружности, причем часть из них выходит на эту полуокружность, а часть нет. Прямые, заканчивающиеся на четвертой полуокружности соответствуют метким делениям рейки, между которыми имеются небольшие промежутки, а прямые, выходящие за четвертую полуокружность — более крупным делениям. Более длинные линии обозначают середины промежутков между короткими линиями. Прямые, идущие от пятой и шестой полуокружности, особого значения не имеют, так же как и прямая, делящая полукруг пополам и идущая от шестой полуокружности к центру. После того, как шнур наложили на полукруг, отмечают, на какую черту указывает стрелка, значит, маркшейдер должен отмечать на рейке столько же делений, а затем эту длину откладывает на втором шнуре столько раз, сколько в длине последнего содержится полулахтеров. При этом остающаяся часть шнура указывает, на какое расстояние следует провести штольню до сбойки ее с шахтным стволом. Шнуры для определения размеров укладывают на маркшейдерском поле.

Указанные способы применимы в том случае, когда выработки были прямолинейными и не отклонялись от намеченного направления. Если горизонтальная выработка искривлена и отклонилась от требуемого направления, то применяли более сложные измерения (их порядок мы не будем приводить), с помощью круга с пятью восковыми кольцами и круга с семью восковыми кольцами и магнитной стрелкой. Воск использовался для того, чтобы во время замеров маркшейдер мог делать необходимые записи. Шнуры, как правило, делали из липового лыка, поскольку он меньше растягивался.

Для измерения углов наклона выработок или определения превышения одной выработки над другой использовали вначале примитивные уровни в виде сегмента с делениями, посередине поперечной перекладины, которого прикреплялся шнур с гирей. Позже стали применять точный уровень со стрелой. Для таких целей в Альпах при проходе выработок маркшейдера использовали так называемый альпийский компас. В этом случае они использовали разборные рейки, состоящие из трех частей и шнур из липового лыка, к которому прикрепляли полоски бумаги, обозначающее число лахтеров (прообраз современной рулетки). Компас размещали на задней стороне рейки таким образом, что стрелка и натяжной шнур, пропущенный через отверстия в стрелке, указывали направление.

В данном случае маркшейдером записывали число лахтеров не на носке, а на бумаге. Стрелка показывала, не прогибается ли шнур вперед или назад. В этом приборе стрелка не висит, как в том случае, когда использовали свинцовый отвес, а укреплена на приборе и как бы лежит на нем. Измерение штолен производилось для того, чтобы определить их подъем, расстояние между нижней и верхней штольнями, а также еще не пройденное расстояние в лахтерах между встречными забоями.

Горный компас на протяжении нескольких сотен лет использовался для маркшейдерских работ, и конструкция его постоянно совершенствовалась, ему придавали изящную форму и художественную отделку.

В середине ХVII в. появился висячий компас (подвесная буссоль), который использовался для съемок горных выработок совместно с подвесным полукругом, вплоть до ХХ в. даже и тогда, когда появился теодолит.

При съемке висячим компасом вдоль выработки, между медными винтами натягивали шнур, направление которого принимали за направление маркшейдерской линии и измеряли:

а) длину отдельных колен шнура с помощью стальной рулетки в 20-50

метров длиной, б) его угол наклонения с помощью висячего полукруга, разделенного на градусы, привешенного крючками к шнуру; с) его угол простирания, т.е. угол, составленный горизонтальной проекцией шнура с направлением магнитного меридиана с помощью висячего компаса, состоящего из компасной коробки с магнитной стрелкой, вставленной в висячий прибор с крючками, которыми он привешивался к шнуру.

Измеренных данных было достаточно для составления плана и разреза маркшейдерской линии, и, если только произведена съемка подробностей вдоль выработки, то и для составления плана и разреза этой последней.

Направления шнура на плане будут при этом отнесены к магнитному, а не к истинному меридиану данного места. Так как направление магнитного меридиана с течением времени изменяется, то предпочитают наносить всю съемку к истинному меридиану, для чего к измеренным углам магнитного простирания шнуров прибавляют, или из них вычитают найденный в день производства съемки угол склонения магнитной стрелки, т.е. угол, заключенный между направлением истинного меридиана данного места и направлением стрелки.

Для точного измерения углов склонения магнитной стрелки применялись особые инструменты, называемые деклинаторами.

В 1730 г. английский механик Джон Сиссон создал первый теодолит, который обладал почти теми же возможностями, что и современный. Но не сразу теодолит завоевал себе популярность. В те времена система выработок была очень простой и перед маркшейдерами не ставилась сложная задача, а простые задачи легко решались графически и горный компас с полукругом вполне это обеспечивали. Теодолит хотя и обладал более широкими возможностями, но был дорогостоящим и владельцы рудников покупать их, не спешили.

Поэтому, например, на рудниках Германии в конце ХIХ в. наряду с горными компасами, которые применялись в узких и тесных выработках, применялись и теодолиты. Возросшие требования большой точности, рудничной съемки и, самое главное, значительное развитие применения железа для потребностей откатки грузов и крепления выработок заставили заменять висячие компасы теодолитами. С помощью теодолитов производились сложные измерения и составлялись планы и профили горных работ на рудниках. Сигналами для наведения теодолита служили или освещенные сзади шнуры навесов, опушенных из угловых точек или особые освещенные рудничные сигналы, представляющие то удобство, что при перенесении теодолита и сигналов точки на точку теодолит автоматически центрируется над точкой, на которой находился предшествующий сигнал. При съемке необходимо было иметь два сигнала, по середине между которыми устанавливался теодолит.

При эксплуатации шахтного подъема маркшейдерская служба производит контрольные измерения, целью которых является обеспечение надлежащего расположения элементов шахтного подъема. От того, насколько точно соблюдена между элементами подъема геометрическая связь, предусмотренная проектом, зависит нормальная работа подъема. Для успешного решения поставленной задачи, маркшейдер должен иметь отчетливое представление о технологической схеме подъема, о назначении и взаимном расположении отдельных элементов подъема.

В комплекс сооружений шахтного подъема входят проводники (направляющие подъемных сосудов), укрепляемые на расстрелах, копер с направляющими шкивами и подъемная машина с органами навивки (барабанами). На рисунке 5.5 приведена общая схема шахтного подъема и основных сооружений ствола.

Рисунок 5.5 – Схема шахтного подъема: 1 – ствол; 2 – расстрелы; 3 – барабаны подъемной машины; 4 – станок копра; 5 – шкивы; 6 – канат; 7 – подъемный сосуд

При производстве контрольных измерений маркшейдеру приходится иметь дело главным образом с геометрическими элементами шахтного подъема. Элементами геометрической схемы подъема являются: ось подъема, центр подъема, ось симметрии шкива и ось вала шкива, ось главного вала подъемной машины, высота подъема и углы отклонения (девиация).

Ось подъема вертикального шахтного ствола – прямая, перпендикулярная оси главного вала подъемной машины и проходящая через середину между осями двух подъемных канатов (в их отвесном положении). При одноконцевом подъеме ось подъема – прямая, перпендикулярная оси главного вала подъемной машины и проходящая через ось каната (в его отвесном положении). Ось подъема, как правило, не совпадает с главной осью ствола. Чаще всего ось подъема параллельна главной оси шахтного ствола и отстоит от последней на некотором расстоянии установленном проектом.

Центр подъема – точка пересечения оси подъема и перпендикулярной ей прямой, проходящей через оси канатов (в их отвесном положении). Центр подъема при одноконцевом подъеме – проекция оси каната (в его отвесном положении) на горизонтальную плоскость. При наличии в стволе двух подъемов каждому из них соответствует свой центр подъема.

Ось симметрии шкива – прямая (или ее проекция на горизонтальную плоскость), проходящая через середину между ребордами шкива перпендикулярно оси вала шкива.

Высота подъема – вертикальное расстояние от нижней точки подъемного сосуда в момент его наибольшего опускания при загрузке в шахте до наивысшего положения сосуда в момент его разгрузки на поверхности.

Высота копра – вертикальное расстояние от нулевой площадки до оси вращения верхнего направляющего шкива.

Струна каната – расстояние между точками схода каната со шкива и барабана. Верхняя струна несколько меньше по длине нижней струны[8].

Рисунок 5.6 – Проверка геометрических элементов подъемного комплекса

Исходные данные для определения углов девиации на барабане и шкиве подъемной машины приведены в таблице 5.16

Таблица 5.16 – Исходные данные для проверки геометрических элементов подъемного комплекса

Высота копра – вертикальное расстояние от нулевой площадки до оси вращения верхнего направляющего шкива.

Рисунок 5.6 – Проверка геометрических элементов подъемного комплекса

Исходные данные для определения углов девиации на барабане и шкиве подъемной машины приведены в таблице 5.16

Таблица 5.16 – Исходные данные для проверки геометрических элементов подъемного комплекса

Читайте также: