Общие характеристики ориентирования шахты. Рассмотрение особенностей гироскопического и геометрического (через один или два вертикальных ствола) способов ориентирования. Расчет допустимого расхождения между стволами для опорных маркшейдерских сетей.
Аннотация к работе
При ориентирования через 2 вертикальных ствола угловая погрешность проектирования имеет второстепенные значения , поскольку значительно увеличивается расстояние между отвесами, и поэтому съемка через два вертикальных ствола является наиболее точной и надежной из всех видов геометрического нивелирования. Сущность способа заключается в следующем: В каждый ствол опускается по одному отвесу, к каждому отвесу прокладывается ход. Определяются координаты отвесов в шахте, между отвесами прокладываются ходы и путем расчетов передают в шахту систему координат, принятую на поверхности. При большей глубине применяется проволока диаметром 1-2 мм. проволока, предназначенная для проектирования, не должна иметь изгибов и повреждений. Если расстояние между отвесами менее 50 м проектирование надлежит выполнять с применением центральных тарелочек; если расстояние между отвесами более 50 м проектирование выполняется неподвижными отвесами.Однако нет необходимости детального их изучения, так как создание гироскопических приборов позволяет определять дирекционные углы любой стороны в шахте с точностью 10-20??. Практическая ценность гироскопического ориентирования заключается в том, что любом месте шахтного поля, на любом удалении от стволов можно с высокой точностью определить дирекционный угол одной или несколько сторон опорной сети. Время, затрачиваемое на один пуск, составляет 30 мин, точность определения дирекционного угла ориентируемой стороны-20-30??. Между 2 и 3 отсчетом и 3 и 4 в среднем положении берут отсчеты по ГК: Гирокомпас отключают теодолитом при двух положения трубы визируют на 2 точку линии берут отсчет по ГК: N? N?? При гироскопическом ориентировании одной стороны производят четыре пуска гирокомпаса, из которых первый и четвертый - на поверхности на одной и той же стороне с известным дирекционным углом, второй и третий пуски в шахте - на ориентируемой стороне.В данном курсовом проекте по результатам двух ориентировок делаем сравнение: при решении задачи через два вертикальных ствола получили . Расхождение между ними не должно превышать В данном курсовом проекте расхождение между ними 0 01 15, что не превышает допустимое.№ Время Положение равновесия Нуль торсиона мин сек Отсчеты N 1, N 2, N 3, N 4 Промеж. Средн. N0? ,N0? Отсчеты n1,n2,n3,n4 Пром.ср. n0?, n0? Поправка за закручивание n0 29,95 N?k ? ? ? ?T ? ? ? № Время Положение равновесия Нуль торсиона мин сек Отсчеты N 1, N 2, N 3, N 4 Промеж. Средн.№ Время Положение равновесия Нуль торсиона мин сек Отсчеты N 1, N 2, N 3, N 4 Промеж. Средн. N0? ,N0? Отсчеты n1,n2,n3,n4 Пром.ср. n0?, n0?№ Время Положение равновесия Нуль торсиона мин сек Отсчеты N 1, N 2, N 3, N 4 Промеж. Средн. N0? ,N0? Отсчеты n1,n2,n3,n4 Пром.ср.
План
3. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень вопросов, которые не обходимо разработать)
Введение: цель, способы ориентирования.
3.1. Ориентирование шахты через два вертикальных ствола.
Сущность способа. Геодезическая сеть на поверхности. Выполнение задачи проектирования. Задача примыкания. Способ, инструменты. Расположение оборудования в стволе. Расчет удлинения проволоки. Измерение улов и длин, требования "Инструкции…". Организация работ. Правила безопасности. Камеральная обработка. Ошибка ориентирования.
3.2. Гироскопическое ориентирование.
Сущность способа. Устройство гирокомпаса, его характеристика. Установка гирокомпаса на станции. Использование полевых наблюдений. Обработка журналов пусков. Определение дирекционного угла стороны. Ошибка ориентирования.
Сравнение результатов двух способов ориентирования.
Общие выводы.
4. Перечень графического материала (с точным обозначением обязательных чертежей)
Лист 1. План ориентирования. Схема полигона к расчету ошибки ориентирования. Оборудование. Расположение оборудования в стволе. График организации работ.
5. Консультанты разделов проекта
Роздел Фамилия, имя, отчество консультанта Подпись, дата
Задание выдал Задание принял
Ориентирование шахты через два вертикальных ствола
Гироскопическое ориентирование
6. Дата выдачи задания "________"__________________20_____года.
Календарный план
№п/п Название этапов курсового проекта Срок выполнения этапов проекта Примечание
1 Ориентирование шахты через два вертикальных ствола
1.1 Сущность способа. Способы ориентирования. Геодезическая сеть на поверхности
1.2 Выполнение задачи проектирования. Задача примыкания. Способ, инструменты
1.3 Измерение улов и длин, требования "Инструкции…". Организация работ. Правила безопасности.
1.4 Камеральная обработка. Ошибка ориентирования
2 Гироскопическое ориентирование
2.1 Сущность способа. Устройство гирокомпаса, его характеристика
2.2 Установка гирокомпаса на станции. Выполнение полевых наблюдений.
2.3 Обработка журналов пусков. Определение дирекционного угла стороны
2.4 Ошибка ориентирования
2.5 Сравнение результатов двух способов ориентирования. Общие выводы.
Студент _________Ерохина Д.О.
Руководитель проекта ________ Подкур И.А.
Ориентирование через два вертикальных ствола
Сторона Угол наклона Горизон. угол Длина Сторона Угол наклона Горизон. угол Длина
Введение
Различают горизонтальную и вертикальную соединительные съемки.
Горизонтальная соединительная съемка решает две задачи: - ориентирование подземных съемок, т.е. определение дирекционных углов исходных сторон подземной маркшейдерской сети.
- Центрирование подземных съемок, т.е. определение координат х, у исходных пунктов подземной маркшейдерской сети.
При вертикальной съемке земной поверхности в шахту передается высотная отметка.
Соединительные съемки, в зависимости от способа вскрытия месторождения, могут быть выполнены через горизонтальные , наклонные или вертикальные горные выработки.
Соединительную съемку через горизонтальные и наклонные выработки выполняют, прокладывая по выработкам полигонометрические ходы, ходы геометрического или тригонометрического нивелирования.
Ориентирование через вертикальные горные выработки производят специальными способами, которые подразделяют на геометрические и физические.
В настоящее время на практике используют в основном следующие способы ориентирования: - гироскопический;
- геометрический (через один или два вертикальных ствола).
В геометрических способах для ориентирования подземных съемок используют отвесы, опущенные в вертикальные стволы шахты. Координаты отвесов и дирекционные углы направлений между ними определяют в результате измерений на земной поверхности.
В гироскопическом способе ориентирования используются свойства оси маятникового гироскопа совершать гармонические колебания около положения равновесия, совпадающего с плоскостью астрономического меридиана точки, в которой установлен прибор. Способ ориентирования с применением гирокомпаса получил распространение как наиболее точный и наименее трудоемкий.
Ориентирование подземной маркшейдерской опорной сети должно производиться независимо дважды (одним или разными методами). Расхождение в результатах ориентирования одной и той же стороны не должно превышать 3?. За окончательное значение дирекционного угла принимают среднее взвешенное значение.
В данном курсовом проекте рассматриваются 2 способа ориентирования: - через два вертикальных ствола;
- гироскопический.
1. Ориентирование через два вертикальных ствола
1.1 Сущность способа
При ориентирования через 2 вертикальных ствола угловая погрешность проектирования имеет второстепенные значения , поскольку значительно увеличивается расстояние между отвесами, и поэтому съемка через два вертикальных ствола является наиболее точной и надежной из всех видов геометрического нивелирования.
Сущность способа заключается в следующем: В каждый ствол опускается по одному отвесу, к каждому отвесу прокладывается ход. Определяются координаты отвесов в шахте, между отвесами прокладываются ходы и путем расчетов передают в шахту систему координат, принятую на поверхности.
1.2 Выбор оборудования
Для осуществления проектирования с помощью отвесов необходимо следующее оборудование: 1. Проволока - бывает двух типов : повышенной прочности (П) и высокой прочности(в), диаметр проволоки выбирают в зависимости от глубины ствола. При глубине до 300 м рекомендуется применять тонкую проволоку диаметром до 1 мм. При большей глубине применяется проволока диаметром 1-2 мм. проволока, предназначенная для проектирования, не должна иметь изгибов и повреждений. Сращивание ее из отдельных кусков не допускается. Особое внимание следует уделять навивке проволоки на барабан после окончания работ. Небрежная навивка может стать причиной большого числа изгибов, что сделает проволоку не пригодной для работы.
В данном курсовом проекте глубина ствола: Н1=620 м, поэтому выбираем проволоку диаметром d=2vv повышенной прочности.
2. Грузы для шахтных отвесов могут быть литыми и составными. Литой груз применяется при глубине ствола до 100 м. При больших глубинах применяются составные грузы.
Рисунок №1
1-штанга
2-комплект дисков
Комплект груза должен состоять из набора чугунных или свинцовых пластин, и имеющих форму дисков с одним радиальным вырезом или с двумя диаметрально противоположными вырезами, и штанг, на которые насаживаться диски. Вес рабочего груза должен быть не менее 60% предела прочности стали на разрыв. Вес рабочего груза выбирается в зависимости от типа проволоки и диаметра.
В данном курсовом проекте для проволоки "П" и диаметром d=2мм вес груза 202 кг.
Лебедки для спуска- подъема отвесов служат для навивки проволоки. Лебедки должны иметь два храповика с собачками, а все ее детали должны выдерживать трехкратную максимальную нагрузку. Диаметр барабана должен быть не менее 250 мм. При меньшем диаметре стольная проволока получит нежелательные деформации и даже после подвешивания груза сохранит спиралеобразный вид. На барабане должен помещаться 3-х кратный запас проволоки.
Центрировочные пластины - предназначены для быстрого успокоения отвесов в стволе.
Направляющие блоки служат для направления проволоки от лебедки в ствол. По оводу блок имеет выемку для проволоки. Диаметр 200 мм.
Успокоители - это баки с водой или вязком жидкостью, предназначенный для создания дополнительного трения рабочего груза с жидкостью, в результате чего, отвесы быстро успокаиваются.
1.3 Задачи, решаемые при ориентировании
Ориентирно-соединительная съемка через 2 вертикальных ствола слагается из следующих задач: а) проектирование точек с поверхности на горизонт горных работ;
б) примыкание к отвесам на поверхности с целью определения их координат х и у;
в) примыкание к отвесам в шахте.
Проектирование точек осуществляется для передачи линии из поверхности в шахту с помощью свободновисящих неподвижных отвесов. Лишь при расстоянии между отвесами менее 50 м следует для повышения точности проектирования производить наблюдение с применением центрированных тарелок.
Примыкание на поверхности осуществляется с целью передачи системы координат в шахту.
1.4 Решение задач примыкания
Примыкание на поверхности осуществляется с целью определения координат отвесов. Примыкание в шахте осуществляется с целью передачи системы прямоугольных координат в шахту.
Рисунок №3. Примыкание на поверхности
Существует несколько схем примыканий, которые зависят от расстояний между отвесами.
В данном курсовом проекте примыкание осуществляется от одного подходного пункта к отвесам. От подходного пункта С к отвесам А и В проложен полигонометрический ход 2 разряда.
В полигонометрическом ходе 2 разряда длины измеряются дважды стальной прокомпарированной рулеткой. Относительная ошибка измерения длин
Измеряются горизонтальные углы 1,2 теодолитом 2Т5К, двумя приемами: В точке устанавливаем теодолит в рабочие положение. Совмещаем "0" алидады примерно с "0" лимба.
Рисунок №4
Алидаду закрепляют и лимбом визируем на точку С - берем отсчет. Открепляем алидаду, визирцем на переднюю точку 2 - берем отсчет. Снова визируем лимбом на переднюю точку с и алидадой на заднюю точку 2. Преводим трубу через зенит. Открепляют алидаду визируем на переднюю точку с - берем отсчет. Открепляют алидада, визируем на переднюю точку 2 - берем отсчет. Снова визируем на точку с и точку 2.
(3)
(4)
(5)
Расхождение между измеренным и вычисленным значением не должно превышать
СКО измеренного угла 5-10??
В ходе от подходного пункта С к отвесу В, измеряются длины: С-III, III-IV, IV-V, V-B.
Рисунок №5. Примыкание в шахте
1.5 Способ проектирования
Если расстояние между отвесами менее 50 м проектирование надлежит выполнять с применением центральных тарелочек; если расстояние между отвесами более 50 м проектирование выполняется неподвижными отвесами.
В данном курсовом проекте расстояние между отвесами 353,550 м, что больше 50 м, значит, проектирование будет выполняться не подвижными отвесами.
1.6 Расположение оборудования в стволе
На копре закрепляются направляющие блоки и центрировочные пластины. Проволока от лебедки передается через направляющий блок и центрировочную пластину, и подается на нулевую площадку; на нулевой площадке к проволоке прицеливается малый груз (5-10 кг)
Проволока опускается в шахту.
На ориентируемом горизонте с учетом удлинения проволоки, проволока нагружается рабочим грузом и помещается в успокоитель так, что бы рабочий груз не касался боков и не сел. На дно бочки.
1.7 Расчет удлинения проволоки
Расчет удлинения проволоки делается перед началом ориентировки для того, что бы знать из какой высоты в околоствольном дворе надо начинать нагрузку проволоки рабочим грузом.
Проволока при нагрузке рабочим грузом растягивается. Если не учитывать растяжение проволоки, ГПУ может оказаться на дне успокоителя. Удлинение проволоки определяют по формуле: (1) где, К - удлинение одного метра проволоки при нагрузке в 1 кг, к=0,0028 м.;
l - длина проволоки равная глубине ствола;
р - вес рабочего груза, 202 кг. см см
1.8 Измерение углов и длин, требование "Инструкции.."
Ход должен соответствовать опорным маркшейдерским сетям, это значит, что углы измеряются одним приемом( одним повторением). СКО±20??. Длины измеряются стальными проволоками и рулетками дважды. Относительная ошибка При съемке измеряеться температура в выработке, натяжение рулетки контролируется динамометром. В длины линий вводятся поправки за разность температур при измерении и компарировании рулетки, за провес. Точки закрепляются в кровле.
Возле отвеса А точки 1,2,3 и возле отвеса В точки 8,9,10 закрепляются постоянными знаками. Остальные точки временными.
Центр, закладываемый к кровле выработки, представляет собой отверстие, просверленное в нижней части стержня; стержень бетонируют или забивают в пробку.
1.9 Организация работ
На время выполнения съемки останавливается всякое движение подъемных сосудов в стволе, что нарушает нормальный производственный процесс шахты. Поэтому маркшейдер обязан заранее тщательно продумать организацию и методику выполнения работ, чтобы свести вынужденную остановку подъема к минимуму.
Все работы по съемке разделяют на два вида: - Подготовительные;
- Основные;
К подготовительным работам относят: А - выбор схемы ориентирно-соединительной съемки;
Б - подготовка и проверка инструментов необходимых для производства работ.
В - Закрепление точек примыкания к отвесам и их привязка к подходным пунктам на поверхности и к пункткам подземной опорной сети.
Г - Выбор мест закрепление лебедок, блоков, центрировачных пластинок, брусьев для шкал.
Д - Подготовка материалов для перекрытия зумпфа и устья ствола.
Основные работы осуществляются двумя группами исполнителей, одна находится на поверхности, а другая - в шахте.
Во время производства работ не допускается в нахождение в надшахтном здании и возле ствола в шахте лиц, непосредственно неучавствующих в ориентировании.
1.10 Правила безопасности
Спускают в шахту людей и оборудование, освобождают ствол от подъемных сосудов .Перекрывают зумпф и устье ствола полками из прочных досок, устанавливают лебедки, блоки, центрировочные пластинки. Спускают отвесы с легкими грузами(3-5)кг на ориентируемый горизонт. Руководитель работ обязан проверить всю проволоку, пропустив ее "через руку". По окончанию спуска подземная группа приступает к работе в стволе шахты. Об этом руководитель группы должен предупредить находящихся на поверхности. Они, в свою очередь, обязаны осторожно работать над стволом, не допуская падения в него инструментов, кусков породы и других предметов, которые могут стать причиной травмы.
На ориентируемом горизонте спускаемые грузы заменяют рабочими грузами, которые погружают в успокоитель.
Проверяют отвесы "почтой".
1.11 Камеральная обработка ориентирования
По результатам примыкания на поверхности вычисляют координаты отвесов А и В
Вычисляют дирекционный угол и длину линии, соединяющие отвесы.
(6)
=2.891919
(I четверть)
(7)
(8)
В шахте ход проложенный между отвесами, вычисляется в условной системе координат: А: у=0,000, х=0,000 и Определяется дирекционный угол и длина линии, соединяющий отвесы в условной системе.
(9)
(IV четверть)
(10)
(11)
Вычисляют разницу между длинами на поверхности и в шахте в условной системе: (12)
Переход к шахте от условной системе принятой на поверхности к истинной: Находим угол поворота условной системы относительно истинной.
(13)
Находим дирекционный угол первуй стороны: (14)
Вычисляется подземный полигон в истинной системе координат. Исходными является дирекционный угол первой стороны (А-1)=169 и координаты отвесов А и В, вычисленные в первом пункте.
В шахте получается разомкнутый ход, поэтому необходимо находить невязки в приращениях координат.
(15)
(16)
Невязки распределяем на приращение координат с обратным знаком прямопропорционально длинам.
При вычислении координат за исходные принимаем координаты отеса А. Контролем служит вычисленные координаты отвеса В, которые должны бать равны координатам отвеса В на поверхности.
1.12 Погрешность ориентирования
Погрешность ориентирования вычисляется по формуле: (17) где, - погрешность примыкания на поверхности, - погрешность проектирования.
Мшах - погрешность определения дирекционного угла стороны в шахте Мшах
Погрешность на поверхности: (18)
где, - погрешность за счет ошибок измерения углов.
Msn- погрешность за счет ошибок измерения длин.
(19)
(20)
Таблица 1-2 Погрешность ориентирования
, Погрешность в шахте: (21)
(22)
Таблица 3 Погрешность в шахте
Сторона 1-2 Сторона 3-4 Сторона 7-8 Сторона9-8
Нацмен. проекта Ry Ry2 Нацмен. проекта Ry Ry2 Нацмен. пректа Ry Ry2 Наимен. проекта Ry Ry2
Сторона 3-4 является исходной стороной для опорніх маркшейдерських сетей,так как имеет наименьшую погрешность
(25)
Вывод
В данном курсовом проекте по результатам двух ориентировок делаем сравнение: при решении задачи через два вертикальных ствола получили . Расхождение между ними не должно превышать
В данном курсовом проекте расхождение между ними 0 01 15, что не превышает допустимое. Эта сторона 3-4 может являться исходной для опорных маркшейдерских сетей.
Перечень источников
1. "Инструкция по производству маркшейдерских работ", Москва, Недра 1987 г
2. "Справочник по маркшейдерскому делу", Москва, Недра, 1979 г.
3. В.И. Борщ-Компониец "Маркшейдерское дела", Москва, Недра, 1985 г.
4. Д.Н. Оглоблин "Маркшейдерское дело", М, Недра.
5. "Техническая инструкция по производству маркшейдерских работ", М, Недра, Ленинград 1971 г.