Реферат Матлаєва І В Розробка й впровадження в навчальний процес паспорта навчального маркшейдерського полігона з математичним аналізом його параметрів

Оріентірно-з'єднувальна зйомка має своєю метою здійснення геометричній зв'язку планових зйомок на земній поверхні і в підземних гірничих виробках. В результаті виконання оріентірно-з'єднувальної зйомки повинні бути отримані координати х та у початкового пункту підземної опорної мережі і дирекційний кут начальної сторони.

Отримання зазначених елементів дозволяє обчислювати підземну опорну мережу в системі координат, прийнятій на поверхні. Завдяки цьому стає можливим спільно зображати на маркшейдерському плані об'єкти поверхні і підземних гірничих робіт, а також поєднувати в разі необхідності плани різних пластів і горизонтів. Це, у свою чергу, дозволяє визначати положення будь-якої ділянки гірських робіт щодо об'єктів поверхні або інших ділянок.

Зі сказаного видно, що без належного виконання оріентірно-з'єднувальної зйомки неможливо забезпечити правильне і безпечне ведення гірничих робіт. Не знаючи положення гірничих виробок щодо поверхні, можна підробити ті чи інші споруди або водойми, наткнутися на старі гірські роботи суміжної шахти, затоплені водою. У подібних випадках можливий вихід з ладу споруди чи прорив в шахту великих мас води.

У нашому університеті подібного роду полігон відсутній, а без нього неможливо забезпечити повноцінний навчальний процес з багатьох дисциплін маркшейдерського фаху, а відповідно і належним чином підготувати майбутніх спціалістів в цій галузі. Тому я вважаю тему своєї магістерської роботи актуальною і практично застосовної.

Магістерська робота виконується за заявкою кафедри маркшейдерської справи.

1.2 Цілі і завдання роботи

Дана робота має на меті точне вимірювання навчального маркшейдерського полігона з подальшим еталонуванням і розробкою паспорта навчального маркшейдерського полігна для його використання в навчальному процесі студентів маркшейдерської спеціальності.

Для досягнення поставленої мети визначені наступні основні завдання досліджень:

1. Удосконалити використання рані розробленого обладнання в лабораторних роботах.

2. Розробити формуляри і схеми виконання окремих видів маркшейдерських робіт відповідно параметрам полігону.

3. Виконати еталонні виміри параметрів полігону.

4. Дослідити можливі варіанти виконання окремих видів робіт і обгрунтувати оптимальні схеми розміщення обладнання та виконання вимірювань.

5. Виконати дослідження точності окремих елементів полігону і оцінити відповідність полігону нормативним маркшейдерським документами.

6. Скласти паспорт полігону в зручному для використання вигляді.

1.3 Основна ідея роботи та об'єкт досліджень

Основна ідея роботи полягає в тому, щоб створити імітацію виконання маркшейдерських робіт побудови опорних мереж, найбільш наближену до реальних умов.

Об'єктом досліджень є методика виконання в умовах навчального процесу методики виконання маркшейдерських робіт при побудові опорних мереж.

1.4 Наукова новизна і практична корисність

Як було сказано вище в нашому університеті такий полігон відсутній. Його створення і залучення в навчальний процес істотно поліпшить навчання студентів спеціальності "Маркшейдерська справа", тому, на мою думку, можна віднести дану роботу до наукової новизни і вважати її практично корисною

1.5 Предмет і метод досліджень

Предметом дослідження є система пунктів, закріплених на кафедрі маркшейдерської справи в 11 навчальному корпусі ДонНТУ, які утворюють навчальний маркшейдерський полігон.

2. Оглядова інформація:

2.1 Огляд досліджень по темі в ДонНТУ

У Донецькому національному технічному університеті навчальний маркшейдерський полігон відсутній. Робота в цій галузі велася студентами маркшейдерської спеціальності старших курсів, але не була завершена.

Роботи з розробки пристроїв на всіх етапах вимірювань, а також самі вимірювання велися спільно зі студентами моєї групи Колдишевим В.С. і Боярським В.В., у яких це дослідження є частиною комплексного спеціального розділу диплома спеціаліста.

2.2 Огляд досліджень по темі в Україні

Провівши пошук інформації за моєю темою магістерської роботи в мережі інтернет, я знайшла інформацію про наявність кількох схожих полігонів у деяких навчальних закладах України:

– Вище гірниче училище (Національна гірнича академія України) - навчально-геодезичний полігон;

– Київський технікум транспортного будівництва - навчальний полігон;

– Марганецький коледж національного гірничого університету-гірничий полігон;

– Національний гірничий університет - навчально-геодезичний полігон.

Проте подібних полігонів, що дозволяють імітувати виконання маркшейдерських робіт з побудови опорних мереж, прібліженнон до реальних умов, в нашій країні немає.

2.3 Огляд досліджень по темі у світі

Провівши пошук інформації про навчальні полігонах в різних країнах світу, я знайшла ряд навчальних полігонів різних напрямків:

Полігон «Кавголово» в Ленінградській області має весь комплекс обладнання, навчальних класів і житлових приміщень для проведення ознайомчої геологічної, навчальних гідрогеологічної та інженерно-геологічної практик.

Полігон «Саблін» в с. Улянівка Ленінградської області має весь комплекс обладнання, навчальних класів і житлових приміщень для практичного вивчення технологій буріння і методів геофізичних досліджень свердловин.

Полігон «Толвуя» у Медвежегорському районі Карелії - базовий полігон для навчальної геолого-знімальному та геофізичної практики, використовується з 1999 р.

Полігон «Бурега» у Новгородській області - базовий полігон для навчальної геолого-знімальної практики, використовується з 1999 р.

Полігон «Большеземельскій» в Ненецькому автономному окрузі - полігон для освоєння нових методів пошуку вуглеводнів; створений з метою впровадження в навчальний процес і використання в наукових дослідженнях новітніх геофізичних, геологічних і бурових технологій пошуків родовищ корисних копалин.

Полігон «Озерний» у Республіці Бурятія - полігон для впровадження в навчальний процес новітніх геофізичних і геологічних технологій пошуків родовищ твердих (рудних) корисних копалин.

3.Основний зміст роботи

Розташування пунктів полігону

Навчальний полігон розташовується на трьох поверхах 11-го корпусу ДонНТУ. На північному і південному його кінцях знаходяться стволи. На північному кінці його імітує сходи, що ведуть до північного запасному виходу, а на південному - центральна сходи.

На 3-му поверсі закріплений ряд пунктів у покрівлі (стелі) - їх кількість становить 9 точок - і грунті (підлога) - 15 точок. Схема розміщення пунктів 4-го та 5-го поверхів має схожу будову - на кожному поверсі по 7 точок, закріплених тільки в грунті (підлозі). Схеми розташування пунктів на 3-му і 4-м (5-м) поверхах наведені на малюнку 1.1 (а, б). Також пункти закріплені на сходових майданчиках між 3-м, 4-м і 5-м поверхами (рис 1.2) в кількості 2-х штук.

малюнок 1.1 (а) – Схема розташування пунктів полігону

малюнок 1.1 (б) – Схема розташування пунктів полігону

Малюнок 1.1 – Схема розташування пунктів полігону

Малюнок 1.2 – Схема розташування пунктів між сходовими майданчиками

На всіх пунктами полігону були виконані високоточні кутові та лінійні виміри.

Для проведення кутових вимірів у роботі застосовувався теодоліт 3Т2КП. Для нього були зроблені всі необхідні перевірки в відповідності з паспортом даного приладу. Горизонтальні кути при виконанні роботи вимірювалися методом кругових прийомів, так як з одного пункту спостерігається більше двох напрямків. Виміри проводилися двома прийомами.

У першу чергу кути були виміряні на 3-му поверсі. Спочатку вимірювання проводилися між точками грунту, а потім - між точками покрівлі. На малюнку 1.3 показано докладно, як вимірювати горизонтальні кути способом кругових прийомів.

Малюнок 1.3 – Схема вимірювання кутів способом кругових прийомів Анімація складається з 8 кадрів, затримка до повторного відтворення складає 300 мс, кількість циклів відтворення не обмежена, розмір анімації– 78,2 Кб

Кути вимірювалися прямим ходом, тобто за початковий пункт була прийнята точка I. В отвори пунктів статі були вставлені канцелярські кнопки з різними кольорами капелюшків для розрізнення між пунктами. Перетин ниток зорової труби наводилася чітко на підставу пункту, куди входила кнопка. Такий підхід значно знижував похибку візування. Похибка центрування теодоліта над точкою так само була знижена за рахунок оптичного центрира, яким оснащений прилад. При вимірах кутів між пунктами покрівлі були використані шнурові виски. Щоб уникнути помилки візування перетин центру ниток наводило на те місце гачка, де з нього починав опускатися виска, тобто практично на основу пункту. Однак, помилки центрування теодоліта під крапкою уникнути не вдалося. Це пов'язано з тим, що відцентрувати прилад під крапкою можливо тільки за допомогою рівня, що знижує точність даної операції.

Подібні дії були виконані на 4-му та 5-му поверхах. Всі дані по вимірюванню кутів були записані у відповідні журнали.

Після цього були проведені високоточні лінійні виміри. Для вимірювання довжин як горизонтальних, так і похилих застосовувалася сталева рулетка типу Р30УЗК довжиною 30 метрів.

Рулетка була откомпарована за допомогою контрольного метра. Для цього її розтягнули між двома жорстко зафіксованими штативами. Кожен з штативів був оснащений блоком, через який був пропущений вантаж вагою в 10 кг. Тобто на кожен з кінців рулетки діяв вантаж з умовною вагою. Під рулеткою перебував спеціальний пересувний столик. У ході компарування рулетка прилягала до столика, після чого на неї клали контрольний метр. Відліки по контрольному метру одночасно брали два замірника з точністю то десятих часток міліметра, на які розбитий метр. Столик пересувався через кожен метр откомпарірований рулетки. Такі дії були проведені в прямому і зворотному напрямках. Схема компарування наведена на малюнку 1.4. За результатами компарування ми отримали наступні дані:

- середньоквадратична помилка на 1м рулетки m=0,086мм;

- середньоквадратична помилка рулетки М=0,47мм.

Малюнок 1.4 – Схема компарування рулетки

Вимірювання горизонтальних довжин робилося в прямому і зворотному напрямках по 3 прийоми. Довжини вимірювалися з натягом у 10 кг. Сила натягу фіксувалася за допомогою динамометра. Відлік брався з точністю до міліметра. Точність вимірювання - 1 / 3000. Всі дані по вимірюванню кутів були записані у відповідні журнали.

Далі був проведений ряд робіт з геометричному орієнтування через один ствол.

Оріентірно-з'єднувальна зйомка через один вертикальний ствол містить:

1) проектування двох точок з поверхні в шахту;

2) примикання до цих точок на поверхні і до їх проекції на горизонті гірничих робіт;

3) обчислення.

Примикання до висків на по поверхні полягає у виробництві кутових і лінійних вимірювань, які дозволяють від відомих пунктів на поверхні знайти координати і дирекційний кут пунктів, що знаходяться в шахті. У нашому випадку їх імітують поверхи 11 навчального корпусу.

Перед початком орієнтування було проведено низку підготовчих заходів: закріплення лебідок, визначення місць установки штативів з центріровочнимі тарілками. Далі для знаходження положення спокою схилом роблять спостереження за їх вільними коливаннями за допомогою центріровочних тарілок з шкалами, зображеними на малюнку 1.5.

Малюнок 1.5 – Центріровочная тарілка з шкалами

Після того, як були проведені спостереження за коливаннями висків і обчислено їх положення спокою виконуються кутові та лінійні виміри для примикання теодолітних ходів, що імітують поверхню і шахту до висків. Примикання виконувалося способом з'єднувального трикутника таким чином, щоб середні квадратичні похибки передачі дирекційного кута від вихідної сторони на поверхні до створу схилом і від створу схилом до сторони підземної опорної мережі не перевищували кожна окремо 30 ".

4. Висновок

На даному етапі моя магістерська робота не завершена. Було виконано великий обсяг вимірювальних робіт. Далі мені належить виконати всі камеральні обчислення за отриманими данними, зіставити їх вимогам маркшейдерської інтсрукціі. Після цього мною буде проведений математичний аналіз точності кутових і лінійних параметрів полігону, перевірена їх відповідність нормативним маркшейдерським документами, а також розробити формуляри для запису виконуваних студентами вимірювань на лабораторних заняттях.

Для остаточного оформлення статусу навчального полігону необхідно буде розробити його паспорт та затвердити кафедрою.

Література

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. апланець М.Є. (голова) та ін. Маркшейдерські роботи на вугільних шахтах та розрізах/Інструкція – Доецьк: ТОВ «АЛАН», 2001. – 264 с.

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