Ориентирование способом двух отвесов

Способы ориентирования подземной основы.

Источник: 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.

При ориентировании основы с дневной поверхности в подземные выработки передают дирекционный угол хода, а также координаты и высоту исходного пункта.

Основные способы ориентирования приведены в табл. 1.

Таблица 1 — Основные способы ориентирования

№ п/п	Способ ориентирования	Средняя квадратическая ошибка одного ориентирования
1	Магнитный	1»
2	Створа двух отвесов	30»
3	Усовершенствованный способ створа двух отвесов	12-15»
4	Шкалового примыкания к отвесам	25»
5	Оптического клина
6	Соединительного треугольника	12»
7	Двух шахт (скважин)	8-10»
8	Поляризации светового потока: — при визуальной регистрации — при электронной регистрации	1′ 5»
9	Автоколлимационный	6-8»
10	Гироскопическое ориентирование точными гиротеодолитами	5-10»

Из перечисленных в таблице способов чаще всего при строи¬тельстве подземных сооружений применяют способы, указанные в пунктах 2, 6, 7, 10.

При выполнении магнитного ориентирования обычно используют теодолит с зеркальной буссолью. На поверхности, на стороне полигонометрии, определяют склонение магнитной стрелки, а затем опускают прибор в шахту и определяют там по буссоли дирекционный угол стороны подземной полигонометрии с учетом найденного магнитного склонения. Существенными недостатками этого способа являются трудность выбора места наблюдений, свободного от нарушений нормального геомагнитного поля и в связи с этим невысокая точность способа.

При ориентировании подземной основы способом створа двух отвесов в качестве исходной принимают ось I-II подходной штольни (рис. 1), вынесенной в натуру от пунктов подходной полигонометрии A, B, C, D по разбивочным элементам b1, l1 и b2, l2. Над точкой I (рис. 2) центрируют теодолит Т1 и наводят его на марку Мв, установленную в точке II. Строго в створе визирной линии по теодолиту подвешивают отвесы O1 и О2.

Рисунок 1 — Разбивка оси подходной штольни от пунктов полигонометрии

В подземных выработках в точке Ш1 с помощью специального устройства, осуществляющего поперечное микрометрическое передвижение, теодолит Т2 устанавливают так, чтобы его визирная ось совпала со створом отвесов О1 и О2, фиксируя при этом проекцию вертикальной оси теодолита точкой Mг1 в верхнем креплении штольни. Переводя трубу через зенит, фиксируют положение визирной оси теодолита точкой Мг2.

Рисунок 2 — Ориентирование подземной геодезической основы способом створа двух отвесов

В табл. 2 приведены данные о рекомендуемой массе груза и диаметре проволоки в зависимости от глубины ствола.

Таблица 2 — Масса груза и диаметр проволоки в зависимости от глубины ствола.

Глубина ствола, м	Масса груза, кг	Диаметр проволоки, мм	Глубина ствола, м	Масса груза, кг	Диаметр проволоки, мм
20	10	0,3	100	50	0,7
40	15	0,4	150	65	0,8
60	25	0,5	200	80	1,0
80	35	0,6	300	100	1,2

Как видно из геометрической схемы ориентирования спосо-бом створа двух отвесов, дирекционный угол линии Мг1 —Мг2 в подземных выработках в пределах точности ориентирования будет равен дирекционному углу линии I-II, закрепленной на поверхности. Фиксацию линии Mг1-Мг2 производят при двух положениях круга теодолита Т2. Для определения координат пунктов Ш1 и Ш2 используют измеренные расстояния l3 и l4.

Способ створа двух отвесов геометрически является весьма простым, наглядным и не требует математической обработки результатов ориентирования, однако точность этого способа сравнительно низка и характеризуется средней квадратической ошибкой, равной около 30″. Основным источником ошибок, который не позволяет повысить точность ориентирования, является колебание отвесов, затрудняющее точную установку визирной оси теодолита Т2 в их створе.

В качестве отвесов используют стальную проволоку с грузом в виде набора металлических дисков на конце, погружаемых в сосуд с жидкостью. Отвесы опускают в шахту при помощи лебедок, закрепляемых на копре ствола, при этом проволоки пропускают через специальные прорези с микрометренным устройством.

После опускания отвесы проверяют «почтой», пропуская по ним легкие проволочные кольца, чтобы убедиться в отсутствии касания отвесов стенок ствола или полок перекрытия.

Способ створа двух отвесов часто применяют на начальной стадии проходки. Действующей инструкцией разрешается применять его при удалении забоя от ствола до 70 м.

Усовершенствованный способ створа двух отвесов заключается в том, что в шахте рядом с отвесами устанавливают специальные шкалы, по которым наблюдают колебания отвесов и вычисляют среднее из отсчетов. Теодолит ставят таким образом, чтобы визирная ось пересекала шкалы в точках, соответствующих этим средним отсчетам. Способ це-лесообразно применять в тех случаях, когда из-за движения воздуха в стволе отвесы испытывают значительные колебания.

При способе шкалового примыкания используют шкалы, устанавливаемые за отвесами, при помощи которых определяют расстояния от отвесов до створа, задаваемого тео-долитом. По величинам этих смещений вычисляют дирекцион-ный угол плоскости, задаваемой отвесами, и дирекционный угол визирной оси теодолита в шахте.

При способе оптического клина используют специальный прибор, содержащий насадку с оптической бипризмой и коллиматор. Прибор устанавливают над стволом шахты и через насадку с оптической бипризмой наблюдают внизу рейку, подвешенную на проволоке и расположенную в створе стороны подземной полигонометрии. Вращением трубы вокруг вертикальной оси добиваются совмещения штрихов на концах рейки, устанавливая, таким образом, ось коллиматора параллельно определяемой стороне подземной полигонометрии, а затем определяют на поверхности дирекционный угол оси коллиматора. На точность этого способа оказывает существенное влияние рефракция воздуха в стволе. Определенные трудности представляет и необходимость обеспечения видимости на рейку.

Способы поляризации светового потока и автоколлимационный до настоящего времени применяют для специальных случаев ориентирования, когда передача дирекционного угла производится на небольшие расстояния.

В способе поляризации светового потока требуется применение специального оборудования. В стволе устанавливают поляризатор, на котором фиксируется направление плоскости поляризации световых волн, а на поверхности устанавливают второй поляризатор, на котором также фиксируется аналогичное направление. Вращая верхний поляризатор вокруг вертикальной оси, добиваются минимума освещенности в нижнем поляризаторе, что соответствует такому положению, когда направления колебаний световых волн в верхнем и нижнем поляризаторах взаимно перпендикулярны. Определив от пунктов геодезической основы дирекционный угол направления плоскости поляризации на поверхности, находят и дирекционный угол направления плоскости поляризации в шахте.

В автоколлимационном способе направление в шахту передается посредством двух автоколлимационных теодолитов, устанавливаемых на поверхности и в шахте, и зеркальных отражателей, которые размещают вдоль ствола.

В тех случаях, когда ориентирование сопровождается спуском в шахту отвесов, координаты исходного пункта подземной полигонометрии получают одновременно с передачей дирекционного угла. Когда применяют способы, не требующие применения отвесов, например гироскопический или автоколлимационный, для передачи координат опускают один отвес. Координаты верхней точки отвеса на поверхности определяют от пунктов полигонометрии, а к нижней точке отвеса, координаты которой принимают равными координатам верхней точки, в шахте привязывают подземную полигонометрию.

В последнее время вместо отвесов используют оптические зенит-приборы типа PZL и ПОВП или лазерные приборы вертикального проектирования.

Следует иметь в виду, что так как в стволе действующей шахты расположено много различного оборудования (шахтный подъем, трубопроводы, кабели и т. п.), а также через каждые три метра по высоте устраиваются полки, перекрывающие ствол, работы по пропуску отвесов занимают очень много времени.

Источник

Ориентирование подземной геодезической основы

Способ соединительного треугольника

В ствол опускают два отвеса и на поверхности земли путем необходимых измерений определяют дирекционный угол плоскости двух отвесов, который принимается за исходный базис для определения дирекционного угла линии подземной полигонометрии.

Анализ способов ориентирования позволяет сделать следующие выводы:

Способ ориентирования двух шахт позволяет получить дирекционный угол линии подземной полигонометрии непосредственно у забоя, а в остальных способах определяется дирекционный угол первой линии у ствола. Однако, способ ориентирования двух шахт применяется только при наличии дополнительных скважин и в том случае, когда трасса тоннеля прямолинейная или имеет большой радиус круговой кривой.

Гироскопическое ориентирование является наиболее прогрессивным способом и позволяет производить контрольные измерения азимутов линий подземной полигонометрии в любом месте подземной выработки.

Ориентирование способом соединительного треугольника, ввиду наличия избыточных измерений, позволяет производить уравнивание результатов измерений.

2. Уравнивание результатов измерений, выполненных для ориентирования подземной геодезической основы способом соединительного треугольника

2.1. Основные теоретические сведения и последовательность уравнительных вычислений

В практике строительства железнодорожных тоннелей и тоннелей метрополитена широкое применение для ориентирования подземных выработок получил способ соединительного треугольника.

Геометрическая схема ориентирования приведена на рис. 1. В ствол опускают два отвеса О1 и О2. В точке А, закрепленной на поверхности около ствола, измеряют угол a между направлениями на отвесы и примычный угол w. Также измеряют расстояние а между отвесами и расстояния b и с от теодолита до каждого из отвесов. В результате измерений на поверхности получают соединительный треугольник АBC, в котором измерены три стороны a, b, c и один угол a. По результатам измерений могут быть вычислены значения двух других углов b и c треугольника. По исходному дирекционному углу направления АТ 1, примычному углу w и углам соединительного треугольника можно вычислить дирекционный угол плоскости отвесов О1, О2.

В подземной выработке около ствола закрепляют точку А1, в которой измеряют углы a1 и w1, а также стороны а1, b1, c1 подземного соединительного треугольника. По дирекционному углу плоскости отвесов и примычному углу w1 вычисляют дирекционный угол приствольной линии А 1D1.

Точность ориентирования во многом зависит от формы соединительных треугольников. Места крепления отвесов подбирают так, чтобы форма образованных треугольников была наивыгоднейшей, то есть угол a должен быть не более 3o , а отношение сторон b/a не должно превышать 1,5 [2]. В качестве отвесов применяют стальную проволоку с

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