Институт горного дела и геологии
Специальность: маркшейдерское дело
Актуальность Учебным планом подготовки бакалавров, специалистов и магистров специальности «Маркшейдерское дело» предусматривается изучение дисциплины «Высшая геодезия и основы фотограмметрии», в который обязательно включается и практически осваивается раздел «Геометрическое нивелирование III и IV классов». Практическое выполнение работ (особенно нивелирование III класса) требует наличия специальных нивелирных реек. Рейки, которые применялись кафедрой раньше, из-за огромного количества выполненных за 50 лет полевых работ и сложные условия хранения полностью потеряли свой рабочий вид. Приобретение новых реек невозможно из-за отсутствия средств и сложности транспортировки из городов (Киева или Львова), где они имеются в продаже. Поэтому актуальным для обеспечения учебного процесса есть квалифицированная реставрация старых реек.
Цель и задачи исследований Целью работы является получение для кафедры оборудования (нивелирных реек для геометрического нивелирования III класса ), которые соответствуют установленным стандартам на подобные виды геодезической продукции. Задачи исследования: а)выполнить материальную, художественную, эстетическую, геометрическую реконструкцию двух нивелирных реек; б) выполнить полную программу лабораторных исследований реек в соответствии с инструкцией; в) на основе этого установить пригодность реек для соответствующего класса геометрического нивелирования; г) закрепить (в районе выполнения работ по геодезической практике) до 10 грунтовых реперов; д) «связать» закрепленные реперы системой замкнутых нивелирных ходов с узловыми точками; е) выполнить уравнивание нивелирной сети способом наименьших квадратов; ж) на основе полевых и вычислительных работ доказать соответствие построенного высотного обоснования III классу по точности.
Идея работы и объект исследованияИдея работы заключается в обеспечении материальной базы кафедры маркшейдерского дела дополнительным полноценным оборудованием для выполнения высокоточных геодезических работ. Объектом исследования является методика выполнения высокоточных нивелирных работ.
Научная новизна и практическое значение полученных знанийВыполненные исследования обеспечат соответствующий раздел дисциплины необходимым оборудованием и высотным обоснованием базы практики, а это в свою очередь обеспечивает полноценный учебный процесс.
На кафедре маркшейдерского дела ДонНТУ подобным вопросом до меня еще никто не занимался. Методика выполнения работ придумана и неоднократно корректировалась в ходе выполнения работы.
На территории Украины публикаций о выполнении подобных работ не найдено. Это обусловлено узкой направленностью темы магистерской работы.
Геометрическое нивелирование III класса обязательно применяется маркшейдером при построении высотных сетей на промышленной площадке шахты путем прокладки линий нивелирования между стволами смежных предприятий. Проектом развития учебной базы выпускающей кафедры на территории незастроенных северных участков и терриконов города Донецка сооружается специальный полигон, который включает в себя и сеть замкнутых нивелирных ходов III класса общей протяженностью около 15 км. Комплекты лабораторного оборудования кафедры включают в себя и 2 двухсторонние нивелирные рейки для высокоточного нивелирования с десятимиллиметровыми делениями по черной стороне и одиннадцатимиллиметровыми делениями по красной стороне рейки. Однако из-за многолетней (около 60 лет) их интенсивной эксплуатации и несоответствующие условия хранения (повышенная влажность),внешний вид реек и их эксплуатационные свойства были в значительной мере нарушены и требуют квалифицированного и эстетического восстановления. Поэтому было решено выполнить реставрацию существующих реек и научно обосновать их пригодность (в реставрированном виде) для высокоточного нивелирования. Для объективности выводов согласно качеству нанесения делений, проводится подсчет по формуле:
В дальнейшем поиск литературы и других источников не дал желаемых результатов о методике изготовления или реставрации нивелирных реек, видимо из-за узкой специализации вопроса. В связи с этим, выполняя работу, пришлось много решений искать экспериментально.
Опишу некоторые этапы работ. После детального осмотра реек, механическим способом при помощи электрической шлифовальной машины и стамески была удалена старая краска и слой некачественной древесины до неповреждённых её волокон. Способом подбора была изготовлена шпаклевка крепкого состава на клеевой основе. Для придания крепости и долговечности в пустоты дерева вмонтирована арматура в виде плотной сетки шурупов, связанных между собой. После полного высыхания выполнена шлифовка поверхности реек и двухслойное покрытие высококачественной алкидной эмалью белого цвета. Перечисленные и описанные выше работы безусловно имеют практический интерес, однако не являются основой для достижения необходимой точности реек. Важным этапом является разработка методики нанесения делений и непосредственное исполнение наиболее трудоёмкого вида работы. Сразу было принято решение использовать шаблон, чтобы исключить накапливание погрешности нанесения делений. Для технологического решения изготовила специальный шаблон, который является своеобразной копией рейки. Шаблон сначала вычерчен в системе AutoCad 2007, принимая во внимание точность системы. В дальнейшем было выполнено распечатывание его на плоттере. Интересно заметить, что точность распечатывания на разных плоттерах различная и составляет 2,0 и 1,4 мм на 1 метр рейки соответственно. Это было установлено в результате исследования шаблона контрольным метром. Однако для того, чтобы получить полноценный шаблон, необходимо вырезать деления острым предметом. Проведя несколько попыток это выполнить, я пришла к выводу, что имеющимися инструментами это невозможно. Поэтому нанесение делений будет выполнено вручную, кистью и алкидной эмалью.
Рисунок 1. Шаблон рейки (Анимированный рисунок: число кадров - 14, скорость - 50 мс, обьем - 47кБ)
На данном этапе работа еще не выполнена, о результатах работы можно будет узнать у руководителя после защиты. Защита состоится в декабре 2010 года.