И магистральных трубопроводов
При изысканиях указанных сооружений геодезические работы заключаются в полевом трассировании, которое выполняется так же, как и при изысканиях под дорожное строительство. Производят топографическую съёмку в местах расположения подстанций, монтерских пунктов, ремонтных баз и др., в местах сооружения дюкеров для трубопроводов в местах пересечения рек и оврагов и эстакад – в местах пересечения с горными дорогами и ущельями.
Дюкер – сооружение в местах заглубления трубопровода ниже дна препятствия. Эстакада – несущая конструкция в виде фермы, располагаемая над препятствием.
Нивелирование трассы для воздушных линий выполняют с целью составления продольного профиля, на котором проектируют положение и высоту опор. Точность нивелирования здесь невысокая, до 0,3 м. Используется безпикетный способ трассирования, т.к. опоры устанавливают в местах, не совпадающих с пикетами. В горных районах и сильнопересеченной местности по трассе допускается прокладывать тахеометрические ходы.
Разбивочные работы заключаются в выносе центров опор с относительной погрешностью не более 1:200 от проектного их положения и в разбивке фундаментов и анкерных устройств.
Нивелирование трассы для трубопровода техническое, как и для изысканий под строительство дорог. При этом пикетаж разбивают по рельефу местности с целью определения длины трубопровода. Это связано с тем, что трубопровод укладывают параллельно рельефу. Профиль нивелирования составляют также для наклонных расстояний.
Перед строительством трубопровода восстанавливают пикетаж, углы поворота, выполняют детальную разбивку кривых, сгущают сеть рабочих реперов (через 1 км хода), производят повторное нивелирование. Дальнейшие работы связаны с разбивкой траншеи и её съемкой, контролем установки труб и т.п., аналогично строительству подземных или открытых коммуникаций. На участках вертикальных кривых установку труб выполняют с помощью нивелира, т.к. использование визирок в этом случае невозможно.
Глава 11
ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ В ПОДЗЕМНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Еще одно предисловие
Здесь это вполне можно назвать предисловием, поскольку я могу уже сравнительно свободно говорить с Вами на языке геодезии. Причём, на языке геодезии, но применительно к маркшейдерским делам. Это специальность называется так – «маркшейдерское дело». Как будто всего одно дело. Но вы уже сейчас видите, что дел неимоверно много. Да и то – всё, о чём здесь сказано, относится только к области геодезии в маркшейдерском деле, и никак не касается всего многообразия работ маркшейдера на горных предприятиях. Почему речь здесь зашла о маркшейдерах? Потому, что при подземном строительстве как раз маркшейдер и является геодезистом.
Вспомним Герона Александрийского, первого теоретика маркшейдерского дела. Но можно сильно и не напрягаться, не вспоминать, а посмотреть §2. Какое разумное предложение Герона о построении идентичных геометрических фигур в горных выработках и на земной поверхности! Для чего это надо? Для многого. О части этого многого сказал М.В.Ломоносов: «Д л я ч е г о р у д н и к и м е р и т ь н а д л е ж и т. Нередко случается при рудных делах нужда в геометрии, особливо когда в глухом руднике, у которого только один шахт, воздух серный и нездоровый сопрётся, то надобно к проведенной внизу штольне сверху прокопать другой шахт; и чтобы в оный шахт уметить, то есть то место наверху земли сыскать, от которого бы к горизонту перпендикулярный, то есть стамый шахт к концу штольни выкопать, для того надобно по геометрическим правилам оный рудник внутри вымерить и меру на поверхность земли вынесть. Второе, когда рудами изобильная земля лежит в горе, в которой двое поместщиков или хозяев, или больше, участники, и каждый против своего участия хочет в оной жиле иметь долю, тогда надлежит показать и в штольнах предел межи, которая на поверхности земли оные участия разделяет, что без геометрии учинено быть не может». И еще. «О с н о в а- н и е и з м е р е н и я р у д н и к о в. Все сюда принадлежащее искусство полагаю в подобном сложении прямых линей, оставив употребительные в рудниках для измерения способы».(«О измерении рудников»).
Конечно. Для нас несколько витиевато написано, но очень понятно и правильно с точки зрения – «в оный шахт уметить». А то, что витиевато, так и М.В.Ломоносов не сразу бы проникся смыслом этой писанины. В наше время – другая витиеватость.
Вклад М.В.Ломоносова в горное дело не только в этих кратких словах, взятых мной из его трудов. Михаил Васильевич сконструировал и изготовил большое число различных приборов и приспособлений для использования их в горных выработках, для ориентирования горных выработок. Вот, например, «Висячий компас, которого круг разделить надлежит не только на 24 часа и всякий час на 15 градусов, но и градусы на половины и четверти. Чем оный компас больше и части его мельче разделены, тем точнее меру показать может» (там же). Или известный также квадрант «состоит из четверти круга, на 90 градусов и на их четверти разделенного; на одном боку утверждены равные две ручки. От угла навешена гиря на тонкой шёлковой нитке. При сём надлежит иметь тонкую вервь, триаршинную сажень и нарочные гвозди железные, чтобы в стены рудников вколачивать и вервь привязывать можно было» (там же).
Учебник предусматривает изучение геодезии на первом курсе, поэтому вряд ли Вы знакомы с основами горного дела, где Вам рассказали бы о видах горных выработок. В связи с этим я в следующем параграфе и даю краткие понятия основных горных выработок, а также и об элементах горной залежи полезного ископаемого. А если и знакомым Вам всё это покажется – ничего страшного: как приятно в незнакомом городе встретить знакомого человека!
Горные выработки. Основные понятия и определения
| Шахт называется глубокая яма, наподобие колодезя к горизонту перпендикулярная или к нему наклонённая. Штольна потаённая есть яма глубокая, узкая, с горизонтом параллельная, которая нижние концы шахтов соединяет. М.В.Ломоносов.«О вольном движении воздуха, в рудниках примеченном». |
Залежь полезного ископаемого характеризуется следующими элементами (рис. 11.1):
- поверхность висячего бока (кровля залежи) – поверхность, которая отделяет залежь от покрывающих её пород;
- поверхность лежачего бока (почва залежи) – поверхность, которая отделяет залежь от нижележащих её пород;
- линия простирания – горизонтальная линия, лежащая в плоскости висячего или лежачего бока залежи;
- простирание в указанной точке залежи определяется дирекционным углом или азимутом направления линии простирания;
- падение залежи определяется вертикальным углом, составленным линией падения с горизонтальной плоскостью; азимут линии падения перпендикулярен простиранию залежи в указанной точке;
- мощность залежи определяется расстоянием между поверхностями висячего и лежачего боков (расстояние между кровлей и почвой залежи) в направлении, перпендикулярном к этим поверхностям;
- глубина залегания является расстоянием от земной поверхности в данной её точке до висячего бока залежи по отвесной линии.
Горные выработки (искусственные обнажения), открытые или подземные, позволяют открыть доступ к полезному ископаемому, а также изучить полезное ископаемое в качественном и количественном отношении.
Рис. 11.1. Главные элементы залежи полезного ископаемого.
Рис. 11.2. Виды горных выработок.
По пространственному положению различают вертикальные, горизонтальные и наклонные горные выработки (рис. 11.2).
К вертикальным горным выработкам относят: шурфы, стволы шахт, гезенки.
Шурф представляет собой горную выработку малого сечения и небольшой глубины. Они проходятся с поверхности земли. Шурфы круглого сечения называют дудками.
Ствол шахты имеет непосредственный выход на поверхность земли. Он используется для детального изучения полезного ископаемого с помощью других выработок, транспортировки людей и оборудования в шахту, а также транспортировки пустой породы и руды.
Гезенк не имеет выхода на поверхность земли. Он служит для транспортировки грузов внутри шахты с одного горизонта на другой (грузоподъемные, грузоспускные, вентиляционные и др.).
К группе горизонтальных горных выработок относят штольни, штреки, орты и квершлаги.
Штольня представляет собой горизонтальную или наклонную горную выработку, которая выходит на поверхность земли. Обычно её проходят со склона внутрь горы по простиранию или вкрест простирания полезного ископаемого. Если штольня имеет два выхода, то она называется тоннелем.
Штрек – выработка, не имеющая выхода на поверхность земли. При наклонном залегании горных пород штрек проходят по их простиранию, а при горизонтальном залегании пород – в любом направлении.
Орт проходят в мощных пластах или жилах под углом к простиранию. Орт не выходит за пределы полезного ископаемого. Непосредственного выхода на поверхность земли орты не имеют.
Квершлаг проводят под углом к простиранию пород. Он используется для транспортировки людей и грузов, проветривания, водоотвода и т.п. На поверхность квершлаги не выходят.
Наклонные выработки могут иметь выход на поверхность земли (наклон ные шурфы и наклонные стволы шахт) и могут его не иметь (бремсберги, скаты, уклоны).
Бремсберг используется для транспортировки грузов с помощью механических устройств.
Уклоны не имеют непосредственного выхода на поверхность земли. Они предназначены для доставки грузов с помощью механических устройств с горизонта на горизонт.
Скат предназначен для спуска полезного ископаемого с верхнего горизонта на нижний под действием силы тяжести.
К открытым горным выработкам относятся карьер, канава и траншея.
Карьер – это сравнительно сложная совокупность горных выработок, предназначенных для добычи полезного ископаемого открытыми горными работами.
Канава и траншея – горные выработки, которые имеют небольшие глубину и ширину.
§ 107. Общие понятия о маркшейдерских съёмках,
Опорных и съёмочных сетях
Подземная маркшейдерская съёмка – это комплекс работ, связанных с определением координат точек объектов подземного строительства на основе угловых и линейных измерений.
Основными объектами съёмки являются все без исключения горные выработки различного назначения, буровые скважины различного назначения (технологические, разведочные, технические, водопонижающие и др.), точки геологических и маркшейдерских наблюдений (элементов залегания залежи: угла падения и простирания; мощность залежи; структура и др.); точки документации геологических нарушений, места отбора проб, места расположения стационарного горного оборудования (подъемных машин, насосных камер, складов взрывчатых веществ (ВВ), вентиляционных установок и мн.др.).
В результате выполнения подземных маркшейдерских съёмок решают большой круг задач, основными из которых являются:
- составление маркшейдерских планов горных выработок и другой графической документации (проекций горных выработок на вертикальную плоскость; вертикальные и горизонтальные разрезы; проекции аксонометрического вида и др.);
- вынесение проектных решений в натуру и контроль построений;
- задание направлений горным выработкам и ведение указанных работ;
- производство исполнительной съёмки (маркшейдерских замеров) для определения фактического положения горных выработок и выполненных объёмов горных работ;
- съёмка подробностей в горных выработках;
- обеспечение необходимой точности и самих работ по наблюдению за деформациями горных выработок и состоянием массива горных пород и др.
Съёмочные маркшейдерские сети делятся на два разряда. Съёмочная сеть 1-го разряда развивается от опорной сети, а сеть 2-го разряда развивается как от опорной сети, так и от пунктов сети 1-го разряда. Характеристики указанных сетей представлены в табл. 11.1.
Таблица 11.1
Характеристики съёмочных маркшейдерских сетей
| Вид маркшейдерской сети | Допустимая предельная длина хода, км | Средняя квадратическая погрешность измерения углов | Относительная погрешность в измерениях длин линий |
| Опорная | Не более 20 углов поворота в секции длиной 1 км | 20" | 1:3000 |
| Съёмочная 1-го разряда | 45" | 1:1000 | |
| Съёмочная 2-го разряда | 0,5 | 3' | 1:200 |
В зависимости от назначения и способов производства работ подземные маркшейдерские съёмки подразделяются на четыре вида.
1. Горизонтальная и вертикальная соединительные съёмки. Служат для установления геометрической взаимосвязи съёмок, выполненных на земной поверхности и в подземных горных выработках. Производится передача дирекционных углов и полных координат (плановых X и Y и высоты Z) с земной поверхности в горные выработки.
2. Горизонтальные и вертикальные съёмки основных подзмных выработок. Предназначены для создания плановых и высотных опорных маркшейдерских сетей. Являются основой для составления маркшейдерских планов.
3. Горизонтальные и вертикальные съемки подготовительных выработок. Предусматривают прокладку в указанных выработках теодолитных ходов в виде съёмочных маркшейдерских сетей 1-го разряда, которые опираются на пункты опорной маркшейдерской сети.
4. Съёмки нарезных и очистных выработок. Предусматривают создание съёмочных маркшейдерских сетей 2 разряда, опирающихся на пункты опорной съёмочной сети и сети 1-го разряда.
Высотное положение пунктов подземных маркшейдерских сетей определяют следующими способами:
а) вертикальной соединительной съёмки путем передачи высоты с земной поверхности от реперов III или IV классов на исходную точку подземной опорной маркшейдерской сети;
б) в выработках:
- способом геометрического нивелирования при углах наклона выработок до 8о;
- способом тригонометрического нивелирования при углах наклона выработок более 8о.
Высоты пунктов съёмочных маркшейдерских сетей 1 и 2 разрядов чаще всего определяют способом тригонометрического нивелирования одновременно с построением сетей.
Для построения подземных маркшейдерских сетей производят ориентирование и центрирование.
Ориентирование сети заключается в процессе передачи дирекционного угла с земной поверхности на исходную сторону опорной подземной сети, находящуюся в горной выработке. Эта задача решается геометрическим способом либо гироскопическим ориентированием.
Центрирование сети связано с передачей координат X, Y и Z с поверхности земли на исходный пункт опорной маркшейдерской сети, находящийся в горной выработке.
