« Разработка и внедрение в учебный процесс паспорта учебного маркшейдерского полигона с математическим анализом его параметров»

Научный руководитель: проф., к.т.н. Мирный Вячеслав Васильевич

Реферат по теме выпускной работы

Содержание :

1. Введение

1.1 Актуальность темы

1.2 Цели и задачи работы

1.3 Основная идея работы и объект исследований

1.4 Научная новизна и практическая полезность

1.5 Предмет и метод исследований

2. Обзорная информация:

2.1 Обзор исследований по теме в ДонНТУ

2.2 Обзор исследований по теме в Украине

2.3 Обзор исследований по теме в мире

3.Основное содержание работы

4.Заключение

Литература

Ориентирно-соединительная съемка имеет своей целью осуществление геометрической связи плановых съемок на земной поверхности и в подземных горных выработках. В результате выполнения ориентирно-соединительной съемки должны быть получены координаты х и у начального пункта подземной опорной сети и дирекционный угол начальной стороны.

Получение указанных элементов позволяет вычислять подземную опорную сеть в системе координат, принятой на поверхности. Благодаря этому становится возможным совместно изображать на маркшейдерском плане объекты поверхности и подземных горных работ, а также совмещать в случае необходимости планы разных пластов и горизонтов. Это, в свою очередь, позволяет определять положение любого участка горных работ относительно объектов поверхности или других участков.

Из сказанного видно, что без надлежащего выполнения ориентирно-соединительной, съемки нельзя обеспечить правильное и безопасное ведение горных работ. Не зная положения горных выработок относительно поверхности, можно подработать те или иные сооружения или водоемы, наткнуться на старые горные работы смежной шахты, затопленные водой. В подобных случаях возможен выход из строя сооружения или прорыв в шахту больших масс воды.

В нашем университете подобного рода полигон отсутствует, а без него невозможно обеспечить полноценный учебный процесс по многим дисциплинам маркшейдерской специальности, а соответственно и должным образом подготовить будущих спциалистов в этой области. Поэтому я считаю тему своей магистерской работы актуальной и практически применимой.

Магистерская работа выполняется по заявке кафедры маркшейдерского дела.

Данная работа имеет целью точное измерение учебного маркшейдерского полигона с последующим эталонированием и разработкой паспорта учебного маркшейдерсского полигна для его использования в учебном процессе студентов маркшейдерской специальности.

Для достижения поставленной цели определены следующие основные задачи исследований:

1. Усовершенствовать использования ране разработанного оборудования в лабораторных работах.

2. Розработать формуляры и схемы выполнения отдельных видов маркшейдерских работ соответственно параметрам полигона.

3. Выполнить эталонные измерения параметров полигона.

4. Исследовать возможные варианты выполнения отдельных видов работ и обосновать оптимальные схемы размещения оборудования и выполнения измерений.

5. Выполнить исследования точности отдельных элементов полигона и оценить соответствие полигона нормативным маркшейдерским документам.

6. Составить паспорт полигона в удобном для использования виде.

Основная идея работы заключается в том, чтобы создать имитацию выполнения маркшейдерских работ построения опорных сетей, наиболее приближенную к реальным условиям.

Объектом исследований является методика выполнения в условиях учебного процесса методики выполнения маркшейдерских работ при построении опорных сетей.

Как было сказано выше в нашем университете такой полигон отсутсвует. Его создание и вовлечение в учебный процесс существенно улучшит и облегчит обучение студентов специальности «Маркшейдерское дело», поэтому, по моему мнению, можно отнести данную работу в область научной новизны и считать ее практически полезной.

Предметом исследования является система пунктов, закрепленных на кафедре маркшейдерского дела в 11 учебном корпусе ДонНТУ, которые образуют учебный маркшейдерский полигон.

В Донецком национальном техническом университете учебный маркшейдерский полигон отсутствует. Работа в этой области велась студентами маркшейдерской специальности старших курсов, но не была завершена.

Работы по разработке приспособлений на всех этапах измерений,а также в сами измерения велись совместно со студентами моей группы Колдышевым В.С. и Боярским В.В., у которых это исследование является частью комплексного специального раздела диплома специалиста.

Проведя поиск информации по моей теме магистерской работы в сети интернет, я нашла информацию о наличии несколько похожих полигонов в некоторых учебных заведениях Украины:

–Высшее горное училище (Национальная горная академия Украины) - учебно-геодезический полигон;

–Киевский техникум транспортного строительства - учебный полигон;

–Марганецкий колледж национального горного университета - горный полигон;

–Национальный горный университет - учебно-геодезический полигон.

Однако подобных полигонов, позволяющих имитировать выполнение маркшейдерских работ по построению опорных сетей, приближеннон к реальным условиям, в нашей стране нет.

Проведя поиск информации об учебных полигонах в разных странах мира, я нашла ряд учебных полигонов разных направлений:

Полигон «Кавголово» в Ленинградской области имеет весь комплекс оборудования, учебных классов и жилых помещений для проведения ознакомительной геологической, учебных гидрогеологической и инженерно-геологической практик.

Полигон «Саблино» в пос. Ульяновка Ленинградской области имеет весь комплекс оборудования, учебных классов и жилых помещений для практического изучения технологий бурения и методов геофизических исследований скважин

Полигон «Толвуя» в Медвежьегорском районе Карелии - базовый полигон для учебной геолого-съемочной и геофизической практики, используется с 1999 г.

Полигон «Буреги» в Новгородской области – базовый полигон для учебной геолого-съемочной практики, используется с 1999 г.

Полигон «Большеземельский» в Ненецком автономном округе - полигон для освоения новых методов поиска углеводородов; создан с целью внедрения в учебный процесс и использование в научных исследованиях новейших геофизических, геологических и буровых технологий поисков месторождений полезных ископаемых

Полигон «Озерный» в Республике Бурятия - полигон для внедрения в учебный процесс новейших геофизических и геологических технологий поисков месторождений твердых (рудных) полезных ископаемых.

Расположение пунктов полигона

Учебный полигон располагается на трех этажах 11-го корпуса ДонНТУ. На северном и южном его концах находятся стволы. На северном конце его имитирует лестница, ведущая к северному запасному выходу, а на южном – центральная лестница.

На 3-м этаже закреплён ряд пунктов в кровле (потолке) – их количество составляет 9 точек – и почве (полу) – 15 точек. Схема размещения пунктов 4-го и 5-го этажей имеет схожее строение – на каждом этаже по 7 точек, закрепленных только в почве (полу). Схемы расположения пунктов на 3-м и 4-м (5-м) этажах приведены на рисунке 1.1( а, б). Также пункты закреплены на лестничных площадках между 3-м, 4-м и 5-м этажами (рис 1.2) в количестве 2-х штук.

Рисунок 1.1 – Схема расположения пунктов полигона

Рисунок 1.2 – Схема расположения пунктов между лестничными площадками

На всех пунктами полигона были выполнены высокоточные угловые и линейные измерения.

Для проведения угловых измерениий в работе применялся теодолит 3Т2КП, для которого были произведены все необходимые поверки в соответствии с паспортом данного теодолита. Горизонтальные углы при выполнении работы измерялись методом круговых приёмов, так как с одного пункта наблюдается более двух направлений. Измерения проводились двумя приемами.

В первую очередь углы были измерены на 3-м этаже. Сначала измерения производились между точками почвы, а затем – между точками кровли . На рисунке 1.3 показано подробно, как измеряись горизонтальные углы способом круговых приемов.

Рисунок 1.3 – Схема измерения углов способом круговых приёмов Анимация состоит из 8 кадров, задержка до повторного воспроизведения составляет 300 мс, количество циклов воспроизведения не ограничено, размер анимации – 78,2 КБ

Углы измерялись прямым ходом, то есть за начальный пункт была принята точка I. В отверстия пунктов пола были вставлены канцелярские кнопки с различными цветами шляпок для различия между пунктами. Пересечение нитей зрительной трубы наводилось чётко на основание пункта, куда входила кнопка. Такой подход значительно снижал погрешность визирования. Погрешность центрирования теодолита над точкой так же была снижена за счёт оптического центрира, которым оснащён прибор. При измерениях углов между пунктами кровли были использованы шнуровые отвесы. Во избежание ошибки визирования пересечение центра нитей наводилось на то место крючка, где с него начинал опускаться отвес, то есть практически на основание пункта. Однако, ошибки центрирования теодолита под точкой избежать не удалось. Это связано с тем, что отцентрировать прибор под точкой возможно только при помощи отвеса, что снижает точность данной операции.

Подобные действия были проделаны на 4-м и 5-м этажах. Все данные по измерению углов были записаны в соответствующие журналы.

После этого были произведены высокоточные линейные измерения. Для измерения длин как горизонтальных, так и наклонных применялась стальная откомпарированная рулетка типа Р30УЗК длиной 30 метров.

Рулетка была откомпарирована при помощи контрольного метра. Для этого её растянули между двумя жёстко зафиксированными штативами. Каждый из штативов был оснащён блоком, через который был пропущен груз весом в 10 кг. То есть на каждый из концов рулетки действовал груз с условным весом. Под рулеткой находился специальный передвижной столик. В ходе компарирования рулетка прилегала к столику, после чего на неё клали контрольный метр. Отсчёты по контрольному метру одновременно брали два замерщика с точностью то десятых долей миллиметра, на которые разбит метр. Столик передвигался через каждый откомпарированый метр рулетки. Такие действия были произведены в прямом и обратном направлениях. Схема компарирования приведена на рисунке 1.4. По результатам компарирования мы получили следующие данные:

- среднеквадратическая ошибка на 1м рулетки m=0,086мм;

- среднеквадратическая ошибка рулетки М=0,47мм.

Рисунок 1.4 – Схема компарирования рулетки

Измерение горизонтальных длин производилось в прямом и обратном направлениях по 3 приёма. Длины измерялись с натяжением в 10 кг. Сила натяжения фиксировалась при помощи динамометра. Отсчёт брался с точностью до миллиметра. Точность измерения – 1/3000. Все данные по измерению углов были записаны в соответствующие журналы.

Далее был произведен ряд работ по геометрическому ориентированию через один ствол.

Ориентирно-соединительная съемка через один вертикальный ствол включает:

1) проектирование двух точек с поверхности в шахту;

2) примыкание к этим точкам на поверхности и к их проекциям на горизонте горных работ;

3) вычисления.

Примыкание к отвесам на по верхности заключается в производстве угловых и линейных измерений, которые позволяют от известных пунктов на поверхности найти координаты и дирекционный угол пунктов, находящихся в шахте. В нашем случае их имитируют этажи 11 учебного корпуса.

Перед началом ориентирования был проведён ряд подготовительных мероприятий: закрепление лебедок, определение мест установки штативов центрировочными тарелками. Далее для нахождение положение покоя отвесов производят наблюдение за их свободными колебаниями при помощи центрировочных тарелок со шкалами, изображенными на рис.1.4.

Рисунок 1.5 – Центрировочная тарелка со шкалами

После того, как были произведены наблюдения за колебаниями отвесов и вычислено их положение покоя выполняются угловые и линейные измерения по примыканию теодолитных ходов имитирующих поверхность и шахту к отвесам. Примыкание выполнялось способом соединительного треугольника таким образом, чтобы средние квадратические погрешности передачи дирекционного угла от исходной стороны на поверхности к створу отвесов и от створа отвесов к стороне подземной опорной сети не превышали каждая в отдельности 30".

4.Заключение

На данном этапе моя магистерская работа не завершена. Был выполнен большой объем измерительных работ. Далее мне предстоит выолнить все камеральные вычисления пополученным данным, сопоставить их требованиям маркшейдерской интсрукции. После этого мной будет произведен математический анализ точности угловых и линейных параметров полигона, их соостветствие нормативным маркшейдерским документам, а также разработать формуляры для записи выполняемых студентами измерений на лабораторных занятиях.

Для окончательного оформление статуса учебного полигона необходимо будет разработать его паспорт и утвердить кафедрой.

Литература

1. 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. -704с.

2. Инструкция по производству маркшейдерских работ/ Министерство угольной промышленности СССР, Всесоюзный научно-исследовательский институт геомеханики и маркшейдерского дела. - М.: Недра, 1987. - 240с.

3. Маркшейдерские работы на угольных шахтах и разрезах. Инструкция: Киев., 2001- 264с

4. Гудков В. М., Хлебников А.В. Математическая обработка маркшейдерско-геодезических измерений: Учебник для вузов. - М.: Недра, 1990. -335с.

5. Попазов М.Г., Могильный С.Г. Теория ошибок и способ наименьших квадратов: Учебник для вузов. - М.: Недра, 1968г. - 302с.

6. Капланець М.Є. Маркшейдерські роботи на вугільних шахтах та розрізах/ Інструкція. - Вид.офіц.- Доецьк: ТОВ «АЛАН», 2001. - 264 с.

7. International Society for Mine Surveying. XIII International Congress. Budapest, hungary, 24-28 September 2007. - 569с.

---

ДонНТУ > Портал магистров ДонНТУ | Главная | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | Лучше самая малая помощь, чем самое большое сочувствие

Инга Матлаева © Донецк 2010