Ориентирование через один вертикальный ствол способом соединительного треугольника

3.9.1.10. Ориентирование способом соединительного треугольника

3.9.1.10.1. Геометрическая схема ориентирования

В ствол опускают два отвеса О₁ и О₂. В точке А с известными координатами, расположенной около ствола, измеряют:

— угол  между направлениями на отвесы;

Кроме того рулеткой измеряют расстояния :

— от теодолита до отвеса в и с;

— расстояние между отвесами а.

Таким образом на поверхности получают треугольник АО₁О₂, в котором измерены три стороны и один угол.

Этот горизонтальный треугольник называют соединительным треугольником.

По результатам измерений могут быть вычислены значения двух остальных углов  и . Зная дирекционный угол направления АТ, значение примычного угла  и углы соединительного треугольника, можно получить дирекционный угол створа отвесов О₁О₂:

В подземных выработках на ориентируемом горизонте около ствола закрепляют точку А₁. В этой точке измеряют углы ₁ и ₁, а также стороны а₁, в₁, с₁ подземного соединительного треугольника.

Считаем, что дирекционный угол створа отвесов под землей равен дирекционному углу на поверхности . При помощи углов подземного соединительного треугольника и примычного угла вычисляют дирекционный угол приствольной линии А₁М₁ подземной полигонометрии.

Координаты точки А₁ определяют по элементам подземного соединительного треугольника, принимая в качестве исходных координаты отвесов, полученные на поверхности.

3.9.1.10.2.Оптимальная форма соединительного треугольника

Форма соединительного треугольника оказывает влияние на точность вычисления углов и, а следовательно на точность вычисления дирекционного угла створа отвесов (формула 1).

Угол вычисляется по формуле

sin (2)

Продифференцируем формулу (2) по измеренным величинам , а, в:

cos

Перейдем к средним квадратическим ошибкам:

cos 2

Т.к. длины сторон треугольника лежат в пределах одной рулетки, то можно принять

m (3)

Исходя из формулы (2),

sin (4)

Подставим выражение (4) в формулу (3):

Приведем подобные члены и выполним преобразования:

m

Первый член правой части формулы (5) выражает влияние на точность определения угла  ошибок линейных измерений, а второй — влияние ошибки измерения угла . Рассмотрим эти влияния отдельно.

m (6)

Из формулы (6) следует, что чем меньше угол  , тем меньше будет ошибка его определения.

Путем соответствующего выбора точек прикрепления отвесов можно добиться такой формы соединительного треугольника, при которой углы  и  будут достаточно малыми.

Для малых углов отношения синусов (формула 2) можно заменить отношение тангенсов, то есть:

Подставим значение tg  в (6):

m_l= (8)

Формула (8) показывает, что чем больше сторона а ( расстояние между отвесами) , тем ошибки линейных измерений m_l оказывают меньшее влияние.

Влияние ошибки измерение угла  на точность угла  определяется вторым членом правой части формулы (5 )

m

При малых углах для расчета ошибок можно принять cos  cos 1.Тогда

m_=

То есть ошибка определения угла , при данном значении m_, возрастает пропорционально отношению сторон .

m_=4 при b/a=1

Из вышеизложенного можно сделать следующие выводы о наивыгоднейшей форме соединительного треугольника :

1) треугольник должен быть вытянутым, угол  должен быть близок к нулю не более 3

2) величина в/а должна быть по возможности меньше.

Но следует иметь в виду ,что приближение инструмента к отвесу у вызывает необходимость в резком изменении фокусировки трубы, что снижает точность измерения угла . Поэтому наиболее благоприятным значением величины в/а следует считать 1,5

3) расстояние между отвесами должно быть по возможности больше . Это расстояние зависит от габарита ствола и при диаметре круглых стволов 6 м держится в пределах 4 — 5.5 м.

Это требование вытекает не только из соображений по форме треугольника, но из условий уменьшения влияния ошибки проектирования.

3.9.1.10.3.Точность ориентирования способом соединительного треугольника

Дирекционный угол подземной ориентируемой стороны вычисляется по формуле:

Запишем формулу для вычисления ошибки:

m 2 _A1M = m 2 _ + m 2 _ + m 2 _ + m 2 _ + m 2 _ + m 2 _

Углы ₁ измеряются непосредственно теодолитом, поэтому можем записать:

С учетом принятых обозначений, а также ошибки проектирования m_пр, получим следующую формулу:

Ошибка m_ определяется из оценки туннельной триангуляции для стороны, от которой передается в подземные выработки. Эта ошибка обычно не превышает 3″.

Ошибка m_ определяется по формуле (5); m_l в этой формуле = 0.8мм (на основании опытных данных).

Ошибка проектирования при расстояниях между отвесами 4 — 5 м и глубине ствола около 80 м составляет 8″, причем систематическая часть в пределах 6″, а случайная — в пределах 5″.

При m = 4-5″, а = 4.5; в/а = 1.5 величина m_А1М находится в пределах 8″ при выполнении ориентирования при 3-х положениях отвесов.

3.9.1.10.4. Процесс ориентирования

На период выполнения ориентирования все горно-строительные работы в стволе и в выработках прекращаются. Поэтому все измерения должны быть выполняться быстро, с надежным контролем.

Работы выполняют в следующей последовательности:

1. На поверхности над стволом сооружают помост, на котором надежно закрепляют 2 лебедки с шахтными отвесами. Точки подвеса отвесов располагают с учетом найвыгоднейшей формы соединительного треугольника.

2. К концу отвесов прикрепляют небольшой груз и производят медленный спуск отвесов. После опускания отвесы нагружают грузом от 15 до 25 кг, которые опускают в сосуды с успокоителями (вода, масло).

3. Убеждаются, что отвесы висят свободно, т.е. не касаются армировки ствола или предметов оборудования. Это проверяется посылкой «почты».

4. Производят измерения расстояний между отвесами, для чего предварительно на каждом отвесе отмечают высоту теодолита.

Измерения как наверху, так и внизу выполняют стальными рулетками при натяжении 10 кг. Натяжение осуществляется при помощи блочных штативов гирями или динамометром. Измерения расстояния производят при 3-х положениях рулетки. Расхождения не должны превышать 2 мм.

Разность расстояний между отвесами на поверхности и в шахте, с учетом поправок за температуру не должна превышать также 2 мм.

Измеряют расстояния от теодолита до отвесов — в и с. Измерение линий производят от центрировочного штифта зрительной трубы.

Рисунок 2

Для контроля линейных измерений может быть измерена линейкой высота треугольника h (одновременно с измерением стороны с).

Тогда, контроль осуществляют по формуле:

C_ВЫЧ =a + b — [

Если величина h не измерялась, то применяют формулу М.С. Чремисина:

C_ВЫЧ = a + b —

Расхождение вычисленной и измеренной длины не должно быть больше ±2 мм для треугольников на поверхности и ±3 мм для подземных треугольников.

6. Производят угловые измерения теодолитами типа Т2 четырьмя приемами. За начальное направление на поверхности принимают направление на пункт триангуляции, а в подземных выработках — хорошо видимый пункт подземной полигонометрии.

Указанные действия составляют один прием. Для увеличения точности и надежности, ориентирование выполняют при трех положениях отвесов. После каждого приема перемещают с помощью специального устройства точки подвеса отвесов точно на15мм. Причем перемещения осуществляют по перпендикуляру к визирному лучу из точек А и А₁ на отвесы.

Рисунок 3

Если точно известно перемещение l, то можно вычислить теоретическое значение  , на которое должен измениться примычный угол :



Сходимость разности измеренных углов в подземных выработках в допустимых пределах является контролем не только правильности измерения углов, но и правильности проектирования отвесов.

Помимо контроля можно осуществить контроль и углов  _:



_=

Вычисленные значения  и _ сравнивают с фактическими при измерениях. Расхождения не должны превышать:

Источник

Ориентирование способами соединительного треугольника и через два ствола

7 Ориентирование способами соединительного треугольника и через два ствола

1 Общие сведения. Ориентирно-соединительная съемка;

2 Этапы ориентирно-соединительной съемки через один вертикальный ствол;

3 Проектирование двух точек с поверхности в шахту;

4 Примыкание к отвесам на по­верхности;

5 Наблюдения за качаниями отвесов;

6 Ориентирно-соединительная съемка через два вертикальных ствола.

7.1 Общие сведения. Ориентирно-соединительная съемка

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: а) координаты х и у начального пункта подземной опорной сети; б) дирекционный угол начальной стороны.

В зависимости от способа соединения подземных выработок с поверхностью (способа вскрытия месторождения) различают три основных случая ориентирно-соединительной съемки: 1) через штольню или наклонный ствол; 2) через один вертикальный ствол; 3)через два вертикальных ствола, соединенных подземными выработками.

В первом случае соединительную съемку осуществляют путем прокладки в шахту обычного теодолитного хода. Второй и третий случаи требуют специальных приемов.

7.2 Ориентирно-соединительная съемка через один вертикальный 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;

Проектирование осуществляется с помощью двух отвесов, опускаемых в ствол. Благодаря вертикальному положе­нию отвесов, их координаты х и у на поверхности и в шахте, а также дирекционные углы створа отвесов совпадают.

Примыкание к отвесам на по­верхности заключается в произ­водстве угловых и линейных из­мерений, которые позволяют от известных пунктов найти координаты отвесов на поверхности и дирекционный угол их створа. Соответст­венно, примыкание к отвесам на горизонте горных работ — это измерения, позволяющие по найденным координатам отвесов в шахте и дирекционному углу их створа определить координаты начального пункта и дирекционный угол началь­ной стороны подземной опорной сети.

Следует заметить, что при ориентирно-соединительной съемке через один ствол проек­тирование и примыкание выпол­няются особенно тщательно с использованием специальных при­емов.

Проектирование двух точек с поверхности в шахту

Проектирование точек с поверхности на горизонт горных работ с помощью отвесов. Для осуществления проектирования с помощью отвесов необходимы: ручные лебедки 1 для спуска-подъема отвесов, блоки 2 для направления отвесов в шахту, центрировочные пластинки 3, стальная проволока 4, грузы 5, успокоиРазмещение пере­численного оборудования показано на рисунке 7.3.

Рисунок 7.3 — Схема ориентирно-соединительной съемки через один вертикальный ствол

Наблюдения за качаниями отвесов

Из-за влияния воздушной струи и капежа колебания отвесов, как правило, окончательно не затухают. В этом случае проекти­рование осуществляют колеблющимся отвесом. Для повышения точности проектирования наблюдают качания отвеса с помощью центрировочной тарелки со шкалами (рисунок 7.4). Цель этих наблюдений состоит в том, чтобы по шкальным отсчетам против крайних положений отвеса найти отсчет, соответствующий его положению, покоя. Закрепляя против этого отсчета отвес, можно вести от него измерение всех элементов примыкания.

Рисунок 7.4 – Центрировочная тарелка со шкалами

Примыкание к отвесам способом соединительного треугольника и его обработка

По окончании проектирования, когда оба отвеса закреплены в положении покоя, осуществляют примыкание к ним. Обычно оно производится одновременно на поверхности и в шахте. Спо­соб примыкания выбирают 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″.

Наиболее распространено примыкание способом соединитель­ного треугольника. Оно складывается из выбора расположения примычных точек, угловых и линейных измерений.

Выбор расположения примычных точек. На рисунке 7.5 показан случай, когда способ соединительного треугольника использован для примыкания и на поверхности, и на горизонте горных работ. При этом на поверхности и в шахте вблизи ствола закрепляют то­чки С и С1 с таким расчетом, чтобы с них были видны оба отвеса, а также ближайший пункт поверхностной и подземной опорной сети. Вместе с проектируемыми точками А и В и их проекциями А1 и В1, выбранные точки образуют треугольники ABC и А1 В1 С1, которые называются соединительными.

Рисунок 7.5 – Схема примыкания соединительным треугольником

Достоинством примыкания соединительным треугольником яв­ляется прежде всего простая схема выполнения измерений и вычислений. Кроме того, этот способ позволяет получить довольно высокую точность примыкания за счет создания треугольника выгодной формы и тщательного выполнения измерений. Поэтому при производстве ориентирно-соединительной съемки через один ствол геометрическим методом примыкание почти всегда осуществляется соединительным треугольником. Лишь при невозмож­ности создания треугольников выгодной формы пользуются дру­гими способами примыкания. Для контроля ориентирно-соеди­нительная съемка через один ствол выполняется дважды (при двух положениях отвесов).

При ориентирно-соединительной съемке через два вертикаль­ных ствола геометрическую связь поверхностной и подземной съе­мок осуществляют с помощью двух отвесов, опускаемых по одному в каждый ствол. В этом случае расстояние между отвесами исчи­сляется десятками и даже сотнями метров, благодаря чему зна­чительно уменьшается угловая погрешность проектирования. Таким образом, основным достоинством ориентирно-соединительной съемки через два ствола является незначительная угловая погрешность проектирования. Поэтому в практике маркшейдер­ского дела при наличии двух сообщающихся вертикальных ство­лов принято производить ориентирно-соединительную съемку способом через два ствола. Если учесть, что большинство шахт­ных полей вскрывается не менее чем двумя вертикальными ство­лами, то станет ясно, что рассматриваемый способ весьма распро­странен в маркшейдерской практике.

Ориентирно — соедини­тельная съемка через два вертикальных ствола слагается из следующих опе­раций: а) проектирования точек с поверхности на го­ризонт горных работ; б) примыкания к отвесам на поверхности с целью оп­ределения их координат х, у, в) примыкания к отве­сам в шахте; г) вычис­лений.

Проектирование точек в рассматриваемом способе осуществляется преимуще­ственно с помощью сво­бодно висящих неподвижных отвесов. Лишь при расстояниях между отвесами менее 50 м следует для повышения точности проектирования производить наблюдение качаний отвесов по шкалам. Примыкание к отвесам на поверхности может быть осущест­влено по двум схемам. Первая из них применяется, когда оба ствола расположены на одной промплощадке и расстояние между ними невелико. В этом случае от подходного пункта 6812 к от­весам прокладываются теодолитные ходы с числом сторон в каж­дом не более трех (рисунок 7.6).

Рисунок 7.6 — Схема ориентирно-соединительной съемки через два вертикальных ствола

Измерение углов и длин в ходах производится инструментами и методами, принятыми для полигонометрии 2 разряда.

Вторая схема используется при большом расстоянии между стволами. В этом случае к каждому из стволов предварительно вставляется подходной пункт. От этих пунктов до отвесов, опу­щенных в шахту, прокладываются теодолитные ходы. Число сто­рон в каждом из них также не должно превышать трех.

Примыкание к отвесам на горизонте горных работ осуществля­ется проложением между ними теодолитного хода. Он должен быть по возможности вытянутым вдоль створа отвесов и иметь наименьшую протяженность.

1. Маркшейдерское дело: Учебник для вузов/ , Г. И. Те-расименко, и др -3-е изд., перераб. и доп.— М.:Недра, 1981—704с.

Источник