книги из ГПНТБ / Бугаец Е.А. Фотограмметрия в горном деле

с теодолитом, зрительная труба и горизонтальный лимб кото­ рого могут служить для ориентировки.

Расстояние между оптическими осями спаренных фотокамер является базисом съемки. У одних спаренных камер этот базис имеет постоянное значение, у других может меняться в пределах

от 0,75 до 1,5 м.

В спаренных фотокамерах используются малогабаритные

(9 X 12 см) камеры облегченного типа (/к = 150 мм). Такие фо­ токамеры не вызывают прогиба штанги.

С целью ориентирования результатов съемки она выпол­ няется с пунктов рабочего обоснования. При этом середина ба­ зисной штанги центрируется над пунктом, который в дальней­ шем и принимается за начало фотограмметрической системы ко­ ординат.

При необходимости увеличения площади захвата можно применять веерообразную съемку, т. е. такую, когда спаренная камера разворачивается вокруг вертикальной оси влево или

вправо на угол, меньший горизонтального угла изображения

Для определения гранулометрического состава взорванной массы можно не устанавливать спаренную камеру в теодолите, а производить съемку поверхности развала или забоя с рук. Уста­ новка спаренной фотокамеры в теодолите обязательна только в том случае, если в дальнейшем предполагается определение объема развала.

Экспонирование объекта съемки у спаренной фотока­ меры производится двумя объективами сразу, чем и сокра­ щается время фотографирования по сравнению с фототеодоли­ том.

Перед съемкой необходимо определить элементы внутренне­ го и внешнего ориентирования спаренной фотокамеры.

Полагая Дх = Дг = +0,02 мм, Др = +0,01 мм при/к= 150 мм, х = 45 мм, z = 60 мм и р = 35 мм, по формулам (123) — (137) можно подсчитать допустимые ошибки элементов внутреннего.и

внешнего ориентирования (табл. 14) для спаренной фотока­ меры.

Таблица 14

229

Следует отметить, что спаренная фотокамера может быть ис­ пользована не только для определения гранулометрического со­ става горной массы, но и для решения следующих задач:

1)съемок очистных забоев со сложной конфигурацией, когда

использование фототеодолитов невозможно из-за появлений

«мертвых» пространств;

2)определения элементов залегания пласта;

3)пополнительной съемки в карьерах и гидравлических по­

лигонах;

Z

Рис. 104. Перспективная сетка

4) съемки обнажений, тектонических нарушений, подземных путей и характера деформации крепи и раздавленных целиков

вшахте;

5)документации мест несчастных случаев на производстве,

мест аварий и травматизма; 6) съемки складированного полезного ископаемого и т. д.

При наличии двух малогабаритных фотокамер и теодолита иготовление спаренной фотокамеры под силу любой производ­ ственной мастерской.

Построение измерительных перспективных сеток. Снимки по­

верхности развалов или забоев являются перспективными. Ве­ личина масштаба для каждой точки таких снимков имеет раз­ личное значение, что делает невозможным определение разме­

ров кусков горной массы непосредственно по снимкам.

Для определения размеров кусков взорванной массы изго­

товляют перспективные сетки на диапозитивной пластинке или

на деревянной рамке, на которой натягиваются капроновые нити или металлические проволоки.

Образен перспективной сетки приводится на рис. 104.

Такую сетку можно построить, если подсчитать горизонталь­ ный размер а окна сетки на переднем и заднем плане съемки

и размер b всей сетки вдоль оси zz снимка.

230

Величина а подсчитывается по формуле:

(157)

где А— горизонтальный размер сетки, если бы сетка’суще­

ствовала в натуре; /к — фокусное расстояние фотокамеры, которой произво­

дится съемка;

Y—отстояние от объектива фотокамеры до передней или задней границы подсчета.

231

ние других величин определяется по формулам (96) и (100), для чего предварительно по снимкам развала измеряются фото­ графические координаты и горизонтальный параллакс несколь­ ких характерных точек переднего и заднего планов съемки (пе­ редней и задней границ подсчета).

Формула (158) используется не только для построения пе­ редней и задней границ сетки, но и для проведения промежуточ­

ных линий (b'b', b"b" и т. д., см. рис. 104), которые разби­ вают всю поверхность развала на ряд отдельных полос. Эти по­ лосы облегчают подсчет кусков горной массы. Для определения положения промежуточных линий выбирается ширина отдель­ ной полосы и в соответствии с этим задаются отстояниями У) и У2, пользуясь которыми по формуле (158) подсчитывается ши­ рина полосы b'b" сетки.

По рассчитанным значениям a, b и b'b" сетка вычерчивается на листе бумаги в крупном масштабе (5:1) и затем фото­ графируется на диапозитивную пластинку, но уже в масштабе,

обратном масштабу увеличения.

Диапозитивная сетка может быть использована для обра­ ботки снимков только того развала, по которому выполнялось изготовление сетки.

Перспективная сетка может быть изготовлена другим спосо­ бом. На деревянной рамке 1 R (рис. 106) при помощи резинок натягиваются тонкие проволоки (0,1 мм). Резинки обеспечивают натяжение проволочек и в то же время позволяют им сдвигать­

ся в плоскости рамки. Проволочки взаимодействуют с гребен­ ками g, которые могут перемещаться вдоль длинных сторон

рамки. Расстояние между зубцами верхней гребенки меньше, ■чем у нижней. Перемещая эти гребенки, добиваются, чтобы расстояние между проволоками внизу сетки равнялось бы под­ считанному значению а для передней границы подсчета, а рас­ стояние между проволоками вверху равнялось' бы значению а

для задней границы подсчета. Ширина полос устанавливается при помощи двух пар ползушек к,\ и к2 и проволок, натянутых

между ними.

К сетке придаются две пары гребенок, при помощи которых можно обеспечить построение сетки для любого развала. В этом состоит существенное положительное отличие гибкой сетки от диапозитивной.

1 Рамка предложена инж. О. С. Мечиковым.

232

Гибкая перспективная сетка при стереоскопической обра­

ботке снимков развала накладывается на левый снимок. Совме­ щаясь с поверхностью развала, гибкая сетка, так же как и диа­ позитивная, дает эталон длины для оценки размера кусков в любом месте на поверхности развала.

Коэффициенты видимости и распределения. Гранулометриче­ ский состав взорванной горной массы будет определен неверно, если не учесть коэффициентов видимости и распределения.

Рис. 106. Перспективная сетка, построенная из металли­ ческих проволочек на деревянной рамке

Угол у между направлением на середину развала и поверх­ ностью развала называется углом наблюдения (рис. 107). Этот угол может изменяться в пределах от 0 до 90°. С изменением угла у меняется площадь развала, изображаемая на фотоснимке, и видимость кусков горной массы. При угле у = 90° все куски горной массы, изображенные на поверхности развала, будут видны. С уменьшением угла у часть кусков закрывается более крупными кусками и они выпадают из подсчета, что искажает

результаты.

Влияние угла у сильнее сказывается на кусках мелких фрак­ ций, т. е. чем меньше фракция, тем большее число ее представи-

.телей будет закрыто более крупными кусками и, наоборот, чем

233;

крупнее фракция, тем меньше она подвергнута влиянию угла на­

блюдения.

За счет угла у процентное соотношение фракций на поверх­

ности развала будет отличаться от действительного соотноше­ ния.

Отношение процентной доли некоторой фракции при дан­ ном угле наблюдения к истинной процентной долеэтой фракции на поверхности развала (при у=90°) называется коэффициен­

том видимости А в.

Рис. 107. Угол'наблюдения

Коэффициент видимости является функцией трех величин: угла наблюдения, крупности фракции и процентной доли этой фракции. Это значит, что /<в меняется при изменении угла у,

крупности фракции и процентного содержания фракции в по­

верхностном слое.

Создавшееся положение объясняется тем, что разбивка кус­ ков взорванной массы на отдельные фракции является чисто

условной и искусственной операцией. На самом же деле в раз­ вале взорванной массы не существует резких границ между от­ дельными фракциями. Наоборот, различные фракции связаны друг с другом и переходят одна в другую.

Все куски развала имеют различные размеры. Поэтому, если расположить их последовательно от самого малого до самого крупного, то образуется плавная кривая, постепенно возвышаю­ щаяся над осью абсцисс. Если разбить эту кривую на ряд фрак­ ций и на оси абсцисс отметить точки середин этих фракций, то появляется возможность характеризовать каждую фракцию от­

резком от нуля оси абсцисс до точки, отмечающей середину той или иной фракции. В этом случае коэффициент видимости будет зависеть не столько от крупности фракции, сколько от располо­

жения этой фракции на суммарном графике распределения ку­

234

сков по их крупности. Отсюда вытекает, что коэффициент види­ мости определяется суммарными (накопленными—кумулятив­ ными) процентами, лежащими справа или слева от той точки,

где он определяется. Коэффициент видимости приобретает

только двойную зависимость — от угла наблюдения и кумуля­

тивных процентов, лежащих по одну сторону от точки, отмечаю­ щей середину данной фракции.

Рис. 108. График зависимости коэффициента видимости Квот угла наблюдения у и кумулятивных процентов

В соответствии с этим экспериментальным путем (путем съемки макета развала при различных углах у) были получены числовые данные для Кв при различных значениях угла у и ку­ мулятивных процентов (табл. 15) и по ним построен график (рис. 108), который применим для практического использова­ ния.

При помощи этого графика или табл. 15 определяются значе­ ния К в, которые дают возможность исправить процентный со­

став горной массы, видимой на поверхности развала, за ошибки,

возникающие в результате угла у, крупности фракции и процент­ ного содержания фракций на поверхности развала.

Распределение фракций на поверхности развала отличается

от распределения этих фракций в теле развала. Это прежде всего объясняется просевом кусков мелких фракций через решетку из

235

более крупных кусков. Поэтому внизу или середине развала чис­ ло кусков мелких фракций заведомо завышено по сравнению

с поверхностным слоем развала и, наоборот, число кусков круп­ ных фракций в поверхностном слое завышено против среднего

значения по всему объему развала.

Таблица 15

в объеме развала к процентной доле этой же фракции на поверх­ ности развала называется коэффициентом распределения /< р.

Из определения К. ~ видно, что он является выразителем связи, существующей между содержанием отдельных фракций на поверхности развала и содержанием их в объеме развала.

Поэтому при помощи К р можно определить процентный состав горной массы в теле развала, если известен процентный состав массы поверхностного слоя.

Числовые значения коэффициентов Лр приведены в табл. 16; на рис. 109 дается график, составленный по материалу табл. 16.

236

По тем же соображениям, которые каса­ лись коэффициента Лв, аргументом коэффи­

Табл. 16 и график (рис. 109) составлены на основе опытных стереофотограмметрических съемок поверхности развалов и вертикаль­ ных обнажений в забоях экскаватора.

Порядок работ. Для определения грану­ лометрического состава взорванной массы

путем фотограмметрической съемки поверх­ ности развала можно наметить следующий

порядок полевых и камеральных работ:

1)съемка развала;

2)фотографическая обработка негати­

вов; 3) стереоскопическое измерение негати­

вов на стереокомпараторе с целью опреде­ ления отстояний для нескольких точек раз­ вала, расположенных на ближнем и дальнем плане съемки; эти отстояния используются

в дальнейшем для построения диапозитив­ ной сетки;

4)изготовление диапозитивной или гиб­

кой сетки;

5)подсчет на стереокомпараторе числа кусков для различных фракций;

6)определение гранулометрического со­ става горной массы.

Остановимся на последнем этапе работ. Чтобы определить гранулометрический

состав горной массы, необходимо:

1)подсчитать процентное содержание фракций по видимой поверхности развала.

Для этой цели сначала определяют

удельный объем, т. е. объем среднего куска каждой фракции по формуле:

средняя и короткая сто­ роны некоторого куска.

Размеры а, b и с определяют непосред­

ственным обмером 50—100 кусков каждой фракции один раз для данного месторож­ дения.

Перемножением объема среднего куска

фракции на число кусков этой фракции на­ ходят объемы всех фракций развала.

237

Полученные объемы затем выражаются в процентах;

2)подсчитать угол наблюдения у по формуле:

где <о — угол наклона оптической оси фотокамеры к горизонту; а— угол наклона поверхности развала к горизонту. Первый угол определяется при помощи специального приспо­

собления, скрепленного с фототеодолитом или.спаренной фото­

камерой, второй угол рассчитывается по формуле (159);

3)вычислить кумулятивные проценты, соответствующие сере­

динам отдельных фракций;

4)определить коэффициенты Кв для каждой фракции по гра­

фику (рис. 108); 5) подсчитать фактическое процентное содержание фракций

на поверхности развала. Для этого необходимо проценты, полу­ ченные для каждой фракции, разделить на соответствующие ко­ эффициенты видимости Кв. Сумма полученных процентов для всех фракций развала будет превышать 100%. Поэтому необхо­ димо эту сумму привести к указанному значению, для чего каж­ дая процентная доля фракции умножается на дробь, числителем которой является сто, а знаменателем сумма процентов всех фракций.

В результате выполнения всех перечисленных выше операций получается действительное процентное содержание всех фракций

в поверхностном слое развала. Чтобы узнать процентный состав горной массы в объеме развала, следует ввести в дальнейшие вы­ числения коэффициент распределения Кр',

6)вычислить кумулятивные проценты, соответствующие се­ рединам отдельных фракций;

7)определить коэффициенты распределения КР по графику

(рис. 109);

8)определить соотношение фракций в объеме развала, для чего полученные значения Кр умножают на процентные доли фракций в поверхностном слое (уже исправленные за Кв). По­ лученные процентные доли исправляются так, чтобы их сумма равнялась 100%. Исправленные результаты покажут процентное содержание фракций в объеме развала.

К положительным сторонам фотограмметрического метода определения гранулометрического состава взорванной горной массы следует отнести следующее:

1.Фотограмметрический метод переносит процесс определе­ ния кусковатости горной массы в камеральные условия. В ре­ зультате этого метод не мешает выполнению основного производ­ ственного процесса.

2.Фотограмметрический метод отличается объективностью, высокой точностью и скоростью. Ошибка в определении негаба­

рита составляет 4—5%, ошибка же в объемах мелких фракций падает до 2—3%. Процесс определения кусковатости горной

238