18. Вертикальная съёмка горных выработок

Вертикальной съемкой называют измерения, проводимые в определенной последовательности для определения превышений одних точек над другими. По высотам исходных пунктов и превышениям вычисляют высоты точек различных объектов съемок. В подземных горных выработках нивелирование производят для определения координаты Z пунктов опорной и съемочной сетей, закрепленных в различных местах горных выработок, и для решения инженерно-технических задач. К последним относятся: проведение выработок с заданным уклоном; контроль за уклоном рельсовых путей; составление профилей горных выработок; задание направлений горным выработкам в вертикальной плоскости, проводимыми встречными забоями; определение положения горных выработок по высоте относительно друг друга и относительно земной поверхности; определение высот различных точек, относящихся к поверхности кровли и почвы залежи, разрывных нарушений, местам взятия проб и т.п. для решения горно-геометрических задач.

Различают три вида подземного нивелирования: геометрическое, тригонометрическое и передача координаты z через вертикальную выработку. Нивелирование производят от опорных высотных пунктов - реперов маркшейдерской сети. В практике возможны случаи передачи высот на пункты подземной маркшейдерской сети по горизонтальным, наклонным и вертикальным выработкам.

Во всех случаях у устьев горных выработок закрепляют реперы, высоты которых определяют геометрическим нивелированием не ниже IV класса от опорной сети на поверхности. В горизонтальных выработках координату z передают геометрическим нивелированием от подходных реперов. По наклонным выработкам с углом наклона больше 5- 8 ° высоты передают тригонометрическим нивелированием. Через вертикальную выработку высоты передают с помощью длинной шахтной ленты, опускаемой в ствол глубиномера или светодальномера. Передача высоты должна осуществляться дважды.

Общая схема передачи координаты z с поверхности в шахту

На земной поверхности имеется пункт А государственного нивелирования, высота z которого определена от нуля Кронштадтского футштока. Требуется определить высоту точки F, закрепленной в горной выработке. Чтобы определить высоту (координату z) точки F относительно точки А, необходимо:

1. Произвести геометрическое нивелирование не ниже IV класса точности на земной поверхности от пункта А до пункта В, заложенного вблизи устья шахтного ствола. Этот вид нивелирования, выполняемый маркшейдером, ничем не отличается от нивелирования, выполняемого геодезистом.

2. Определить превышение пункта В над пунктом С, заложенным в околоствольном дворе шахты. Этот вид нивелирования называется передачей координаты z через вертикальный ствол.

3. Определить превышение пункта D над пунктом С в горных выработках одного и того же горизонта. Это выполняется с помощью подземного геометрического нивелирования. Оно проводится в горных выработках с углом наклона до 8°. Принцип геометрического нивелирования в подземных горных выработках остается таким же, что и при нивелировании на земной поверхности. Здесь лишь следует иметь в виду, что если репер (или пикет) закреплен в кровле выработки, а рейка прикладывается к реперу нулевым концом, то при вычислении превышения h на станции отсчет по такой рейке имеет знак минус.

По методам измерений и требуемой точности геометрическое нивелирование относится к классу технических нивелировок. В зависимости от конфигурации выработок в плане и удаленности опорных пунктов друг от друга при техническом нивелировании прокладывают замкнутые ходы или висячие в прямом и обратном направлениях. При этом расстояние между нивелиром и рейками (пикетами) не должно превышать 100 м, расхождение в превышениях на станции, определенных по черным и красным сторонам реек, не должно превышать 10 мм. Невязки ходов технического нивелирования не должны превышать 50Корень L (в мм), где L - длина хода (в км).

4. Определить превышение пунктов D n E (см. рис. 10.4). В горных выработках с углом наклона более 5° эту задачу решают с помощью тригонометрического нивелирования. При передаче высот с помощью тригонометрического нивелировани маркшейдерские работы должны удовлетворять следующим требованиям: Вертикальные углы измеряют теодолитом Т15 при двух положениях круга в прямом и обратном направлениях. Стороны хода измеряют в соответствии с требованиями для линейных измерений в подземных полигонометрических ходах. Высоты теодолита и сигналов измеряют рулеткой дважды, отсчеты берут до миллиметров. Превышения для каждой линии хода определяют из прямого и обратного нивелирования. Реперы закладывают на каждом горизонте горных выработок, как правило, в почве выработки, т.е. в местах, обеспечивающих наибольшую их сохранность на все время ведения горных работ на данном горизонте. Реперы закладывают в околоствольном дворе, в основных горных выработках по мере их подвигания парами на расстоянии от 20 до 50 м один от другого. Расстояние между парами реперов на одном горизонте не должно превышать 2 км. Место закладки репера отмечается на стенке выработки маркой с указанием наименования репера. Конструкция реперов может быть такой же, как и пунктов опорной маркшейдерской сети.

Тригонометрическое нивелирование по наклонным выработкам в опорных маркшейдерских сетях производят чаще всего одновременно с проложением полигонометрического хода, а в съемочных сетях - одновременно с проложением теодолитного или угломерного ходов.

Для определения высот пунктов съемочной сети исходными являются пункты полигонометрии.

Погрешность и накопление ошибок при геометрическом нивелировании

На величину погрешности определения высотной отметки конечной точки влияют погрешность отсчета по рейке и число установок нивелира по ходу.

Погрешность тригонометрического нивелирования

На величину погрешности определения высотной отметки конечной точки хода влияют: погрешность измерения угла наклона, число сторон хода, погрешность измерения наклона и значение длины сторон хода.