Содержание:

1. Общие сведения о теме
1. Актуальность темы
2. Цель и задачи работы
3. Научная новизна и практическая ценность
2. Обзорная информация
1. Локальная
2. В Украине
3. Заключительная часть
1. Обзор выполненной работы и планируемой
2. Выводы и заключения
3. Литература

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕМЕ

Актуальность темы

Планирование ведения горных работ и отработки полезного ископаемого невозможно без построения в подземных горных выработках единой сети опорных пунктов, пространственные координаты которых должны быть определены с необходимой точностью в единой общегосударственной системе координат.

На шахтах Донбасса подземные маркшейдерские опорные сети, именуемой далее ПМОС находятся в очень сложных условиях. К таким можно отнести: неудовлетворительное состояние крепи, выработок, зоны повышенного горного давления. Также на точность ПМОС оказывают влияние такие факторы: схема создания ПМОС, применяемые инструменты, применяемая методика измерений. Все эти факторы оказывают очень большое значение на точность создания подземных маркшейдерских опорных сетей.

Данная тема «Изучение факторов влияющих на точность создания подземной маркшейдерской сети» является актуальной в настоящее время для шахт Донбасса. Почти на всех шахтах ПМОС необходимо реконструировать применяя новое оборудование, новые методики измерений и схемы построения ПМОС. Данная тема также будет актуальна и на поверхности, так как на поверхности поверхностные опорные сети шахт также находятся в неудовлетворительном состоянии, что влечет за собой ошибки определения координат у устьев стволов. Эти ошибки также оказывают существенное влияние на ошибку положения наиболее удаленного пункта ПМОС.

По требованиям «Инструкции…» [1] ошибка положения наиболее удаленного пункта полигонометрической сети шахтного или рудничного поля по отношению к пунктам маркшейдерской опорной сети на земной поверхности или к исходному пункту подземной маркшейдерской опорной сети не должна превышать 0,8 мм на плане.

Так как на шахтах ПМОС и поверхностные опорные сети вносят различные погрешности, то в этом случае невозможно говорить про правильное совмещение планов горных работ и выполняемые на них метрические операции.

Цель и задачи работы

Целью выполняемой работы является изучение факторов, которые оказывают влияние на точность создания и реконструкции ПМОС, изучение возможности применения вместо подземной полигонометрии – подземной триангуляции, которая отличается от первой более высокой точностью. Также необходимо разработать методику, при применении которой можно было бы отказаться от гироскопического ориентирования.

На приведенной ниже анимации показано два способа создания подземной маркшейдерской сети: способом полигонометрии и способом триангуляции.

Анимация 1 – Два способа создания ПМОС (размер 420*315, объем 25 kb, количество кадров 29, 4 повторения)

При создании ПМОС способом подземной полигонометрии необходимыми инструментами являются: теодолит, гирокомпас, рулетки или светодальномер. Пункты опорной сети закрепляют в виде вытянутого полигона. При этом способе начальная сторона опорной сети должна быть ориентирована гирокомпасом для определения дирекционного угла. После этого закрепляют пункты опорной сети. Между пунктами расстояния измеряют рулетками, а углы теодолитом. Через определенное количество углов приведенных в проекте вставляется гиросторона для уточнения дирекционного угла.

При создании ПМОС способом подземной триангуляции пункты опорной сети закрепляют в виде вытянутой системы треугольников. Необходимыми инструментами для данного способа являются: теодолит, рулетки или светодальномер. Длина одной из сторон меряется рулеткой или светодальномером. Теодолитом измеряются все углы внутри треугольников. Через определенное количество треугольников приведенных в проекте создания ПМОС опять измеряется длина стороны треугольника.

Как видно из рассмотренных выше двух способов создания ПМОМ второй способ является более точным. Так как опорная сеть созданная способом триангуляции является более жесткой, чем сеть созданная способом триангуляции. Сеть созданная способом триангуляции более проще реконструировать и следить за сохранностью пунктов данной опорной сети

Задачами разрабатываемой темы являются:

1. определения необходимых длин сторон треугольников;
2. разработка методики создания ПМОС способом триангуляции;
3. определение точности измерения длин и углов в треугольниках;
4. определение количества треугольников через которое необходимо производить измерение стороны в треугольнике для обеспечения необходимой точности создания сети;
5. для конкретной шахты расчет точности ПМОС двумя способами.

Науная новизна и практическая ценность

Тема данных исследований выполняется для условий метрополитенов, но для создания подземных маркшейдерских сетей не применялась. Не исследована точность сети созданной способом триангуляции в условиях шахты. На шахтах сейчас почти не осталось гирокомпасов для ориентирования сторон ПМОС, а те которые и остались не удовлетворяют техническим требованиям по точности. Шахты в настоящее время не в силах приобрести дорогостоящие гирокомпасы. А на шахтах постоянно необходимо пополнять и реконструировать ПМОС для составления планов горных работ в единой общегосударственной системе координат, безопасного ведения горных работ. Без гирокомпаса данные задачи невыполнимы так как без применения гирокомпаса ПМОМ уже после 1 – 2 км полигонометрического хода не будет соответствовать требованиям «Технической инструкции по производству маркшейдерских работ» [1].

Разработка данной темы позволит создавать подземные маркшейдерские опорные сети без применения дорогостоящего гироскопа. Следить за сохранностью опорной сети и проще реконструировать опорные сети находящиеся на шахтах в неудовлетворительном состоянии. Возможность повышения точности создания ПМОС, что влечет за собой увеличение длины ходов при соблюдении требований точности ПМОС «Технической инструкции по производству маркшейдерских работ» [1], что в настоящее время является актуальным при очень длинной протяженности горных выработок на действующих шахтах.

ОБЗОРНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Локальная

На кафедре «Маркшейдерского дела» Донецкого национального Технического Университета данным вопросами занимаются: Нестеренко Б.И., Грищенков Н.Н., Грищенков А.Н.

Доцент к.т.н. Нестеренко Б.И. занимается вопросами построения и реконструкции подземных маркшейдерских сетей. Использование гирокомпаса для построения ПМОС. Изучение поправок гирокомпаса для более точного ориентирования сторон ПМОС.

Профессор к.т.н. Грищенков Н.Н. занимается вопросами уравнивания и расчета подземных маркшейдерских опорных сетей. Создание программ по автоматизированному уравниванию и расчету ПМОС. Разрабатывает электронные базы данных по контролю на шахтах за состоянием подземной маркшейдерской сети.

Грищенков А.Н. занимается вопросами анализа устойчивости маркшейдерских опорных сетей. Напечатал статью по теме «Анализ устойчивости маркшейдерских опорных сетей на шахтах Донбасса». Разработал программу по уравнивания подземных маркшейдерских опорных сетей пройденных при использовании гирокомпаса.

В Украине

На территории Украины данным вопросом занимаются кафедры маркшейдерского дела Донецкого Национального Технического Университета и Днепропетровского горного института и научно исследовательский институт УкрНИМИ.

Вопросы надежности ПМОС подымаются также Левченко И.А и Фабричным Н.Н. и в статье "Оценка надежности опорной маркшейдерской сети".

Н.Н. Фабричный в своей кандидатской диссертации производил натурные исследования на шахтах производственных объединений Дзержинскуголь, Донецкуголь и Лисичанскуголь и они показали, что наибольшим смещением пожвержены пункты, закрепленные в контурной зоне шириной до 0.6 м. Увеличение глубины закрепления до 1-1.5 м существенно повышает существенно повышает устойчивость пунктов. В условиях разработки крутопадающих пластов стабилизация смещений пунктов в надрабатываемых штреках наступает при удалении забоя надрабатывающей лавы на 1.3-1.4 величины междупластья. В условиях пологого залегания влияние надработки начинает проявляться за 100-200 м до подхода надрабатывающей лавы и заканчивается при удалении лавы на 40-80 м. В капитальных горных выработках влияние забоя самих выработок на устойчивость маркшейдерских пунктов становится несущественным при удалении забоя на 30-60 м прочных и 70-120 м слабых или разнопрочных породах.

Н.Н. Фабричный на основе анализа 127 повторных полигонометрических ходов показал, что векторы смещения маркшейдерских пунктов направлены вдоль оси выработки (вкрест простирания пород) в сторону падения слабопрочных пород. Отклонения от оси выработки не превышает 3-8°. В штреках (пластовых и полевых) векторы смещения направлены перпендикулярно оси выработки и чаще всего в сторону нетронутого массива горных пород. Абсолютные значения векторов смещения пунктов в зависимости от условий составляют 20-1000 мм. Влияние ошибок измерений на точность определения положения пунктов было оценено с помощью доверительных эллипсов погрешностей (доверительная вероятность p=0.95). Сравнение величин векторов смещений и размеров полуосей доверительных эллипсов свидетельствуют о доминирующем влиянии геомеханических процессов на точность определения положения пунктов маркшейдерских сетей.

Н.Н.Фабричный и Н.А.Кравченко на основании анализа состояния подземных маркшейдерских опорных сетей и результатов шахтных измерений определили, что срок службы постоянных маркшейдерских пунктов не превышает 2-3 года и их устойчивое положение в пространстве зависит от устойчивости горных выработок, в которых они закреплены.

Ученые и инженеры: Е.Д. Жариков, И.А. Левченко, Н.С. Котиков, Н.Н. Фабричный систематизировали данные о состоянии опорных сетей на основании информации по семи производственным объединениям (по 40 шахтам). Только на четырех шахтах опорные сети заложены в почве выработок.

Проблемами охраны капитальных выработок от влияния очистных работ и сдвижениями в выработках в результате горного давления занимались и внесли большой вклад в науку многие ее деятели, такие как Г.Г. Литвинский, М.П. Зборщик, В.И. Черняев, Ю.М. Басинский, В.Ф. Водянов, В.М. Кулешов и многие другие. Этими проблемами занимался ВНИМИ, а в настоящее время УкрНИМИ.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Обзор выполненной работы и планируемой

По теме магистерской работы «Изучение факторов влияющих на точность создания подземной маркшейдерской сети» было сделано следующее:

• для анализа полученных результатов был выполнен расчет точности подземной маркшейдерской сети построенной способом триангуляции с использование гирокомпаса и сети построенной способом подземной триангуляции.

• подбор размеров сторон и формы треугольников подземной триангуляции. Влияние длин сторон и формы треугольника на точность ПМОС;
• разработка методики измерений при создании опорной сети способом триангуляции;
• расчет необходимая точность и применяемые инструменты для создания сети;
• расчет количества треугольников через которое необходима вставка жесткой стороны.

Выводы

• Результаты выполненной работы по данной теме могут быть использованы на шахтах для создания подземных маркшейдерских опорных сетей.
• Подземные маркшейдерские опорные сети построенные способом подземной триангуляции будут иметь более высокую точность.
• При создании опорной сети способом подземной триангуляции отпадает необходимость использования гирокомпаса.

Литература

1. Левчук Г. П., Новак В. Е., Лебедев Н. Н. Прикладная геодезия. Геодезические работы при изысканиях и строительстве инженерных сооружений. Под ред. Г. П. Левчука. Учебник для вузов. М., Недра, 1983, с. 400.
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. 704с.
3. Инструкция по производству маркшейдерских работ/ Министерство угольной промышленности СССР, Всесоюзный научно-исследовательский институт геомеханики и маркшейдерского дела.- М.: Недра, 1987. 240с.
4. Голованов В.А. Гироскопическое ориентирование: Учеб. пособие / В.А. Голованов. Санкт-Петербургский государственный горный институт. СПб, 2004. 92 с.
5. Инструкция по производству геодезическо-маркшейдерских работ при строительстве коммунальных тоннелей и инженерных коммуникаций подземным способом РД 07-226-98.
6. Тоннели железнодорожные, автодорожные и гидротехнические. Метрополитены (строительные нормы и правила СНиП III -44-77)