RUS | UKR | ENG || ДонНТУ| Портал магистров ДонНТУ


Магистр ДонНТУ Мишенёва Яна Игоревна

Мишенёва Яна Игоревна

Факультет: Горно-геологический

Кафедра: «Маркшейдерского дела»

Специальность: «Маркшейдерское дело»

Тема выпускной работы:

«Установление зависимостей точности создания подземной маркшейдерской опорной сети от основных влияющих факторов»

Руководитель: заведующий кафедрой «Маркшейдерское дело», д.т.н. Грищенков Николай Николаевич


Материалы по теме выпускной работы: Автобиография | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | Пейнтбол-активный отдых

СОДЕРЖАНИЕ


1. ВВЕДЕНИЕ
1.1 Актуальность темы
1.2 Цель и задачи исследований
1.3 Идея работы и объект исследований
1.4 Научная новизна и практическое значение полученных результатов
2. ОБЗОРНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
2.1 Локальный обзор
2.2 Национальный обзор
3.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
3.1 СРЕДНЯЯ ПОГРЕШНОСТЬ ДИРЕКЦИОННОГО УГЛА ЛЮБОЙ СТОРОНЫ НЕСВОБОДНОГО ПОЛИГОНОМЕТРИЧЕСКОГО ХОДА ПРИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО УРАВНЕННЫХ УГЛАХ
3.2 СРЕДНИЕ ПОГРЕШНОСТИ КООРДИНАТ КОНЕЧНОГО ПУНКТА ПОЛИГОНОМЕТРИЧЕСКОГО ХОДА, ИМЕЮЩЕГО ТВЕРДЫЙ ДИРЕКЦИОННЫЙ УГОЛ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ СТОРОНЫ
3.3 СРЕДНИЕ ПОГРЕШНОСТИ КООРДИНАТ ЛЮБОЙ ВЕРШИНЫ ПОЛИГОНОМЕТРИЧЕСКОГО ХОДА, УРАВНЕННОГО В УГЛАХ И КООРДИНАТАХ
4.ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

1.1 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.
Данная тема «Установление зависимостей точности создания подземной маркшейдерской опорной сети от основных влияющих факторов» является актуальной, т. к. в настоящее время актуальным вопросом является оценка надежности ПМОС, создаваемой в деформируемых горных выработках, поскольку последнее уравнивание опорных сетей производилось 20-30 лет назад.
На точность создания ПМОС большое влияние оказывают погрешности угловых измерений, погрешности линейных измерений, погрешности измерений координат исходных пунктов и дирекционных углов исходных сторон, погрешности гиросторон. Эти ошибки также оказывают существенное влияние на ошибку положения наиболее удаленного пункта ПМОС. Все это необходимо для оценки точности существующих и проектируемых ПМОС.

1.2 Цель и задачи исследований

Цель данной работы заключается в установлении зависимостей точности создания подземной маркшейдерской опорной сети от основных влияющих факторов.
Для достижения поставленной цели сформулированы следующие основные задачи:
- анализ влияния погрешности измерений в сетях подземного полигонометрического хода;
- разработка алгоритма и программных средств для анализа точности подземной маркшейдерской опорной сети;
- анализ и интерпретация погрешности пунктов подземной маркшейдерской опорной сети.

1.3 Идея работы и объект исследований

Идея работы заключается в использовании закономерностей накопления погрешностей измерений в зависимости от конфигурации ПМОС.
Объектом исследований являются подземные маркшейдерские опорные сети различной конфигурации.

1.4 Научная новизна и практическое значение полученных результатов

Научная новизна состоит в том, что разработан алгоритм и программные средства для анализа точности подземной маркшейдерской опорной сети.
Практическое значение полученных результатов заключается во внедрение разработанных методов оценки погрешностей пунктов подземной маркшейдерской опорной сети на производстве.

2. ОБЗОРНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

2.1 Локальный обзор

На кафедре «Маркшейдерского дела» Донецкого национального Технического Университета данным вопросами занимаются: Нестеренко Б.И., Грищенков Н.Н., Грищенков А.Н.
Профессор, к.т.н. Музыкантов В.К. занимается вопросами построения и реконструкции подземных маркшейдерских сетей. Использование гирокомпаса для построения ПМОС. Изучение поправок гирокомпаса для более точного ориентирования сторон ПМОС.
Профессор, д.т.н. Грищенков Н.Н. занимается вопросами уравнивания подземных маркшейдерских опорных сетей. Разработал комплекс програм MARK-2 по уравниванию полигонометрических, тригонометрических и нивелирных ходов. Выполняет разработки баз данных по контролю за состоянием подземной маркшейдерской опорной сети на шахтах.
Ассистент 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 уравниванию подземных маркшейдерских опорных сетей пройденных при использовании гирокомпаса.

2.2 Национальный обзор

На территории Украины данным вопросом занимаются кафедры маркшейдерского дела Донецкого Национального Технического Университета, Днепропетровского горного института и научно исследовательский институт УкрНИМИ.
Вопросы точности создания ПМОС поднимаются также Левченко И.А и Фабричным Н.Н. и в статье "Оценка надежности опорной маркшейдерской сети" [1].
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.

3.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

При эксплуатации месторождений полезных ископаемых возникает ряд горно-геометрических задач, для решения которых не обходимо графическое изображение системы горных выработок. Достигается это посредством прокладки по горным выработкам шахт полигонометрических и нивелирных ходов с последующим вычислением координат маркшейдерских пунктов, высот и построение планов горных выработок. Значительное увеличение размеров шахтных полей и глубины разработки, широкое внедрение механизированных комплексов и конвейерного транспорта полезных ископаемых, а также процесс укрупнения горных предприятий явились теми факторами, которые обусловили необходимость в построении точного и надежного подземного планового обоснования [2].
Для решения горно-геометрических задач, таких как маркшейдерское обеспечение сбоек, построение подземных маркшейдерских опорных сетей и т. д., требуется охарактеризовать используемые в качестве плановой основы маркшейдерские пункты с точки зрения точности. В качестве такой характеристики используется средняя квадратическаяпогрешность положения пунктов маркшейдерского обоснования.
«Инструкция по производству маркшейдерских работ» [3] требует, чтобы средняя квадратическая погрешность пункта подземной маркшейдерской опорной сети не превышала 0.8 м, однако для таких точных работ как маркшейдерское обеспечение сбойки протяжённой конвейерной выработки, этой точности может не хватить. В таком случае, для более точного определения координат маркшейдерских точек используются специальные методы создания обоснования (гироскопическое ориентирование дополнительных сторон, использование более точных приборов и пр.).
Таким образом, маркшейдером должна производиться оценка точности плановых съёмок, в ходе которой должны быть определены средние квадратические ошибки положения пунктов. Эти ошибки должны учитываться при использовании пунктов в качестве планового обоснования для производства маркшейдерских съёмок и решения других горно-геометрических задач [4].

Совместное уравнивание опорной сети шахты осуществляется редко (1 раз в 7-10 лет) – при реконструкции подземной маркшейдерской опорной сети, при производстве дополнительного центрирования опорной сети шахты. На стадиях же пополнения опорных сетей, обработка отдельных полигонометрических ходов осуществляется на персональных компьютерах по многочисленным программам вычисления теодолитных ходов, которые оценки точности положения пунктов не осуществляют. Особенно это касается тех пунктов, которые расположены внутри оцениваемых полигонометрических ходов. Такое положение сложилось потому, что оценка точности для ходов с уравниванием является сложной задачей[4].

3.1 СРЕДНЯЯ ПОГРЕШНОСТЬ ДИРЕКЦИОННОГО УГЛА ЛЮБОЙ СТОРОНЫ НЕСВОБОДНОГО ПОЛИГОНОМЕТРИЧЕСКОГО ХОДА ПРИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО УРАВНЕННЫХ УГЛАХ

В полигонометрическом ходе, показанном на рис. 1, значение дирекционного угла стороны cd может быть получено дважды: - от исходной стороны АА’ с весом p1; - от конечной стороны ВВ’ с весом р2.

Рис.1.Полигонометрический ход, проложенный между двумя твердыми сторонами(Анимированный рисунок: число кадров - 8, количество повторений - 6, объем - 52 кб)

Рис.1 - Полигонометрический ход, проложенный между двумя твердыми сторонами (Анимированный рисунок: число кадров - 8, количество повторений - 6, объем - 52 кб)

Принимая число углов хода Ас равным k, общее число углов хода АВ равным n+1, считая углы хода измеренными равноточно со средней погрешностью , находим
Отсюда веса дирекционных углов и соответственно будут
Сократив, получим
Учитывая, что окончательный дирекционный угол линии находится как средне взвешенное, получаем среднюю погрешность уравненного значения угла
Подставив значение Ра, получим
Формула (1.1) показывает, что уравновешенные значения дирекционных углов сторон полигонометрического хода определяются с разными погрешностями. Наибольшую погрешность будет иметь дирекционный угол той стороны, для которой имеет максимум выражение
Продифференцируем выражение и приравняем его к нулю
Отсюда
Таким образом, с наибольшей погрешностью определяется уравненное значение дирекционного угла средней стороны [5].

3.2 СРЕДНИЕ ПОГРЕШНОСТИ КООРДИНАТ КОНЕЧНОГО ПУНКТА ПОЛИГОНОМЕТРИЧЕСКОГО ХОДА, ИМЕЮЩЕГО ТВЕРДЫЙ ДИРЕКЦИОННЫЙ УГОЛ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ СТОРОНЫ

В маркшейдерской практике для уменьшения влияния погрешностей угловых измерений при проведении полигонометрических ходов значительной длины определяют дирекционные углы промежуточных сторон гироскопическим способом.
Пусть в полигонометрическом ходе, представленном на рис. 2, известен твердый дирекционный угол промежуточной стороны CD.

     Рис. 2 Полигонометрический ход с твердым промежуточным дирекционным углом

Наличие этого твёрдого дирекционного угла позволяет разделить полигонометрический ход на части I и II. Для простоты будем считать значение дирекционных углов безошибочными.
В этом случае, произведя предварительное уравнивание углов в каждом звене, получим
Перейдя к средним квадратическим погрешностям, получаем
Таким образом, при наличии промежуточной стороны с твердым дирекционным углом для каждого звена полигона определяют свои координаты центра тяжести, относительно которых находят центральные координаты каждой из вершин соответствующего звена хода. Нетрудно определить, что значениебудет значительно меньше, чем при отсутствии промежуточной стороны с твердым дирекционным углом. Следовательно, промежуточные стороны с твердыми дирекционными углами способствуют увеличению точности проведения подземных полигонометрических ходов [6].

3.3 СРЕДНИЕ ПОГРЕШНОСТИ КООРДИНАТ ЛЮБОЙ ВЕРШИНЫ ПОЛИГОНОМЕТРИЧЕСКОГО ХОДА, УРАВНЕННОГО В УГЛАХ И КООРДИНАТАХ

В полигонометрическом ходе (см. рис. 1) произведено полное уравнивание углов и приращений координат. Требуется определить погрешности координат точки с. Эта задача может быть решена строгим или приближенным способом. Так как строгое определение погрешности координат точек уравненного полигонометрического хода вследствие своей сложности в маркшейдерской практике не применяется, рассмотрим приближенный способ [7].
Определим средние погрешности координат точки с два раза: из полигонометрических ходов Ае и Вс, предварительно предположив, что в ходах АВ и ВА были уравнены углы [8].
В первом случае из хода Ас, имеющего k сторон, средние погрешности координат точки с Mx1, My1 и веса определения координат px1 , py1, найдем по формулам
Во втором случае из хода Вс , имеющего n-k сторон, средние погрешности определения координат точки с и все определения координат будут:
Веса определения координат точки с из ходов Ас и Вс соответственно будут :
Зная, что веса обратно пропорциональны квадратам средних погрешностей, получаем
Общая средняя погрешность положения точки с
Полученные формулы позволяют определить средние погрешности координат и среднюю погрешность положения любой точки рассматриваемого полигонометрического хода. При использовании указанных формул следует помнить, что они являются приближенными, так как в них не учтены средние погрешности исходных данных [9].

4.ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе разработана программа предрасчета погрешности пункта создаваемой и реконстуируемой подземной маршейдерской опорной сети. Учитывая громоздкость и сложность алгоритма расчета средней квадратической погрешности пунктов ПМОС, следует заметить, что решение данной задачи возможно только на основе использования компьютерной технологии.
Применение предлагаемой компьютерной оценки точности ПМОС позволит осуществить поиск оптимальной конфигурации этой сети, локализовать места расположения групп постоянных пунктов (гирросторон), выбрать оптимальную методику выполнения полевых измерений.
Дальнейшее развитие предлагаемой технологии заключается в обеспечении возможностей оперативного прогноза точности определения координат пунктов, создаваемых и реконструируемых ПМОС.

Важное замечание

При написании данного автореферата работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2009 г. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или у руководителя после указанной даты.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Гудков В. М., Хлебников А.В. Математическая обработка маркшейдерско—геодезических измерений: Учеб для вузов. – М.: Недра, 1990. – 335с.
  2. Большаков В.Д., Маркузе Ю.И. Практикум по теории математической обработки геодезических измерений: Учебное пособие для вузов. – М.: Недра, 1984, 352 c.
  3. Маркшейдерські роботи на вугільних шахтах та розрізах: Інструкція/Редкоміс.: М.Є. Капланець (голова) та ін. – Вид.офіц.- Доецьк: ТОВ «АЛАН», 2001. – 264 с. – (на рос. Та укр. мовах).
  4. Большаков В.Д., Маркузе Ю.И., Голубев В.В. Уравнивание геодезических построений: Справочное пособие. – М.: Недра, 1989. – 413 с.
  5. Оглоблин Д.Н., Герасименко Г.И., Акимов А.Г. и др. Маркшейдерское дело: Учебник для вузов – 3-е изд., перераб. и доп. М., «Недра», 1981. 704 с.
  6. Маркузе Ю.И. Основы уравнительных вычислений: Учеб. Пособие для вузов. – М.: Недра, 1990. – 240 с.
  7. Журкин И.Г., Нейман Ю.М. Методы вычислений в геодезии: Учеб. пособие. – М.: Недра, 1988. – 304 с.
  8. Маркузе Ю.И. Алгоритмы для уравнивания геодезических сетей на ЭВМ. – М.: Недра, 1989. – с. 248.
  9. Машимов М.М Уравнивание геодезических сетей – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1989. – 280 с.


RUS | UKR | ENG || ДонНТУ| Портал магистров ДонНТУ


Автобиография | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | Пейнтбол-активный отдых