Горизонтальная соединительная съёмка

Горизонтальная соединительная съёмка позволяет решить задачу ориентирования подземных съёмок, а также центрирования только для плановых координат X и Y.

В зависимости от условий, назначения и др. горизонтальные соединитеьные съёмки могут быть нескольких видов:

- через штольню или наклонную горную выработку;

- через один вертикальный шахтный ствол;

- через два вертикальных шахтных ствола.

108.1. Горизонтальная соединительная съёмка через штольню или наклонную горную выработку

Данный способ соединительной съёмки предусматривает прокладку полигонометрического хода при вскрытии месторождения полезного ископаемого штольней или наклонной горной выработкой (например, наклонной шахтой).

Рис. 11.3. Полигонометрический ход в наклонной горной выработке.

В связи с тем, что ход В-1-2-…-n-D (рис.11.3) оказывается висячим, то, для обеспечения необходимой точности построения и надёжности построения, его прокладывают в прямом и обратном направлениях, причем в обратном направлении – по другим точкам. В результате получается узкий замкнутый теодолитный ход, обработка которого аналогична приведенной в гл. 7, но с другими допусками для невязок, определяемыми маркшейдерскими инструкциями.

Если пройдено две вскрывающих горных выработки, то теодолитный ход обязательно прокладывают замкнутым через обе эти выработки.

108.2. Горизонтальная соединительная съёмка через один шахтный ствол

Ориентирование и центрирование в этом способе выполняют по двум отвесам О₁ и О₂, опущенным в ствол до ориентируемого горизонта (рис.11.4). К отвесам выполняют т.н. примыкание соединительными треугольниками. Один треугольник АО₁О₂ на поверхности включает исходный пункт А с ориентированием сторон АО₁ и АО₂ по исходному направлению АВ. Второй треугольник 24О₁^'О₂^' образован в горной выработке ориентируемого горизонта опорным пунктом 24 и теми же отвесами О₁^' и О₂ ^'. Ориентируемой стороной в горной выработке является линия 24-25.

При примыкании измеряют:

- стороны a, b, c и углы β₁, β₂, γ (на поверхности);

- стороны a^', b^', c^' и углы β₁^', β₂^', γ^' (в горной выработке).

Маркшейдерская техническая инструкция устанавливает допустимые величины погрешностей на передачу дирекционного угла с исходного направления АВ на линию 24-25, а также допустимые величины погрешностей для результатов измерения сторон a, b и с на поверхности и под землей.

Для качественного решения задачи погрешность определения углов t и t' не должна превышать более 20". Оценка точности указанных углов выполняется по формулам:

; (11.1)

Для достижения указанных требований точности необходимо обеспечить измерение углов в точках А и 24 с погрешностью не более 7", в связи с чем углы в указанных точках измеряют теодолитом типа Т5 двумя полными приёмами, либо теодолитом более высокой точности, либо электронным тахеометром. При использовании теодолита Т30М измерение углов выполняют одним приёмом из трех повторений. Разности в отдельно измеренных углах не должны превышать 20". Уравнивание углов производят распределением поправок поровну во все углы.

Рис. 11.4. Ориентирование через один вертикальный ствол.

Измерение сторон выполняют не менее 5 раз компарированной стальной рулеткой с натяжением ленты в 10 кг. Отсчёты по рулетке берут с точностью до 1 мм каждый раз на новых её частях. Расхождение между отдельными результатами измерений не должны превышать 2 мм, а средняя квадратическая погрешность определения одной стороны должна быть не более 0,5 мм.

Рассмотрим геометрическое решение задачи горизонтальной соединительной съёмки через один ствол на примере, соответствующем схеме, представленной на рис. 11.4.

Предварительно уравнивают углы, измеренные на поверхности в точке А. Для этого вычисляют значение угла γ

(11.2)

и получают угловую невязку

. (11.3)

Поправка в измеренный угол γ составляет

. (11.4)

По теореме синусов из треугольника АО₁О₂ находят значения углов φ и t:

; . (11.5)

с контролем суммы углов треугольника АО₁О₂. Если получится невязка, то её делят с обратным знаком поровну на вычисленные по формулам (11.5) углы.

Аналогичная обработка по формулам (11.2) – (11.5) выполняется и для треугольника 24О₁^'О₂^' в горной выработке.

Дирекционный угол с исходного направления АВ передают в горную выработку по двум ходам:

. (11.6)

Полученные значения дирекционных углов должны совпадать.

По тем же ходам (11.6) дважды решают прямые геодезические задачи и определяют координаты X и Y точки 24. Расхождения в значениях координат не должны превышать 2-3 мм. Если расхождения допустимы, то вычисляют средние значения координат центрируемой точки 24. Дальнейшая передача координат (на точку 25 и далее) выполняется в полном соответствии с обработкой результатов измерений в теодолитных ходах, что подробно рассмотрено в гл. 7.

Пример 11.1. Горизонтальная соединительная съёмка через один вертикальный ствол (по схеме рис. 11.4).

Исходные данные.

На поверхности: Х _А = 18233,956 м, Y _А = 5705,144 м; Х _В = 18625,347 м, Y _В = 5684,044 м.

а = 8,0953 м, b = 5,0846 м, с = 3,1054 м, β₁ = 74^о 13' 46'', β₂ = 67^о 27' 18'', γ = 6^о 46' 22''.

В шахте: а' = 8,5674 м, b' = 5,7482 м, с' = 3,1048 м, β₁' = 91^о 14' 42'', β₂' = 80^о 35' 32'', γ ' = 10^о 39' 06''.

D_24-25 = 24,867 м.

Решение.

1. .

f_γ = 6⁰46'22" - 6⁰46'28" = - 6".

Поправка в угол γ равна +2", т.е. γ = 6⁰46'22" + 2" = 6⁰46'24".

2. Из треугольника АО ₁ О ₂

Контроль: (φ + t + γ) = 180⁰00'06,2". Невязка f = +6,2". Поправки в углы φ и t по -3,1":

φ = 162⁰05'35,3"; t = 11⁰08'00,7".

3. Из треугольника 24О ₁^' О ₂^' (в шахте):

1. .

f_γ = 10⁰39'06" - 10⁰39'10" = - 4".

Поправка в угол γ' равна +1,3", т.е. γ = 10⁰39'06" + 1,3" = 10⁰39'07,3".

2. Из треугольника 24О ₁^' О ₂^'

Контроль: (φ^' + t^' + γ^') = 179⁰59'46,9". Невязка f = +6,2". Поправки в углы φ и t по -3,1":

φ = 162⁰05'35,3"; t = 11⁰08'00,7".

Дальнейшие вычисления опустим и приведем значения искомых координат точки 25 (попытайтесь самостоятельно завершить вычисления, потому что при изучении дисциплины «Маркшейдерское дело» точно такую же задачу Вам придётся решать):

Х ₂₅ = 18213,405 м; Y ₂₅ = 5721,337 м.

108.3. Горизонтальная соединительная съёмка через два вертикальных шахтных ствола

Очевидно, что решение задачи ориентирования способом соединительного треугольника требует весьма высокой организации работ. Основным источником погрешностей здесь является погрешность центрирования теодолита, поскольку стороны измеряемых углов весьма короткие (посмотрите в примере 11.1: а = 8 м, b = 5 м). Для обеспечения необходимой точности измерения углов центрирование теодолита следует выполнять с погрешностью не более 1 мм. Но даже такая высокая точность центрирования приводит к погрешности в отсчёте по горизонтальному кругу более 20″.

Способ ориентирования через два вертикальных ствола является наиболее точным из всех известных до настоящего времени видов ориентирования подземных маркшейдерских сетей.

Координаты отвесов О₁ и О₂ (рис. 11.5) определяют на поверхности привязкой к исходной маркшейдерской сети (А, В, С) известными способами, обеспечивающими точность получения координат точек, соответствующую полигонометрическим сетям на поверхности 1 и 2 разрядов. Под землей между отвесами прокладывают полигонометрический (теодолитный) ход, точность которого должна соответствовать точности подземных опорных маркшейдерских сетей (табл. 11.1). Подземный ход должен быть по возможности вытянутым, иметь малое число вершин и минимальную длину.

Технической маркшейдерской инструкцией установлен допуск на определение на поверхности дирекционных углов линий, соединяющих отвесы, не более 20". Для линий, соединяющих отвесы в подземных выработках, точность определения дирекционных углов не должна превышать 1'.

Рассмотрим геометрическое решение задачи ориентирования через два ствола.

После определения координат отвесов на поверхности такие же значения координат придают отвесам на ориентируемом горизонте в горных выработках в местах примыкания отвесов к точкам подземного полигонометрического хода. Далее направлению О₁1 придают условное значение дирекционного угла (обычно 0^о, 90^о, 180^о или 270^о), вычисляют условные значения дирекционных углов линий полигонометрического хода и из последовательного решения прямых геодезических задач определяют условные значения координат второго отвеса (О₂):

; . (11.7)

Рис. 11.5. Ориентирование через два вертикальных шахтных ствола.

Рис. 11.6. Схема ориентирования через два шахтных ствола.

Используя полученные условные значения координат отвеса О₂ и исходные значения координат отвеса О₁, из решения обратной геодезической задачи находят условное значение дирекционного угла линии, соединяющей отвесы (). По исходным значениям координат отвесов находят также значение истинного дирекционного угла линии О₁О₂ (). Разница в дирекционных углах

(11.8)

является поправкой в условный дирекционный угол для вычисления истинного значения дирекционного угла направления О₁1 ():

. (11.9)

Далее выполняют перевычисление дирекционных углов линий полигонометрического хода, приращений координат и координат точек полигонометрического хода, заканчивая вычислением координат второго отвеса. Полученные невязки в приращениях координат в виде поправок распределяют с учетом длин линий хода, как это выполняется и при обработке любого теодолитного хода (гл. 7).

Рассмотрим пример ориентирования через два ствола в соответствии со схемой, представленной на рис. 11.5.

Пример 11.2. Горизонтальная соединительная съёмка через два вертикальных ствола (рис. 11.5).

Исходные данные:

Решение.

Зададим условное значение дирекционного угла линии О ₁ 1 ().

Обработка условного полигонометрического хода представлена в табл.11.2.

Из решения обратных геодезических задач по значениям условных координат отвеса О ₂ (в таблице 11.2 указаны в скобках) и истинных значений координат отвесов, приведённых в исходных данных, найдем условное () и истинное () значения дирекционных углов линии О ₁ О ₂: = 105^о41'58,7"; = 96^о04'59,4".

Таблица 11.2

Ведомость вычисления координат точек условного полигонометрического хода

Точ-ки	β	α^'	d, м	Вычисленные	Исправленные	Координаты
Δ Х,м	Δ Y,м	Δ X,м	Δ Y,м	X,м	Y,м
O ₁		180^o00'00"	49,653	-49,653	0,000		4656,358	8011,233
1	93^o14'15"	93^o14'15"	73,211	-4,135	+73,094
2	178^o36'24"	91^o50'39"	65,342	-2,103	+65,308
3	201^o05'46"	112^o56'16"	86,938	-33,882	+80,064
4	100^o42'05"	33^o38'21"	28,704	+23,897	+15,901
O ₂							(4500,482)	(8245,600)
				-65,876	+234,367

Таблица 11.3

Ведомость координат исходного полигонометрического хода

Точ-ки	β	α^'	d, м	Вычисленные	Исправленные	Координаты
Δ Х,м	Δ Y,м	Δ X,м	Δ Y,м	X,м	Y,м
O ₁		170^o23'01"	49,653	+0,001 -48,955	-0,003 +8,295	-48,954	+8,292	4656,358	8011,233
1	93^o14'15"	83^o37'16"	73,211	+0,001 +8,134	-0,004 +72,758	+8,135	+72,754	4607,404	8019,525
2	178^o36'24"	82^o13'40"	65,342	+0,001 +8,836	-0,004 +64,742	+8,837	+64,738	4615,539	8092,279
3	201^o05'46"	103^o19'26"	86,938	+0,002 -20,035	-0,005 +84,598	-20,033	+84,593	4624,376	8157,017
4	100^o42'05"	24^o01'31"	28,704	+0,001 +26,217	-0,001 +11,686	+26,218	+11,685	4604,343	8241,610
O ₂								4630,561	8253,295
				-25,803	+242,079

				-25,797	+242,062
				f_x =-0,006	f_y =+0,017
				f_АБС =0,018	f_ОТН =	1:16880

Разница дирекционных углов составляет: Δ α = 105^о41'58,7" - 96^о04'59,4" = +9^о36'59" (с округлением до одной секунды).

По формуле (11.17) вычисляем истинное значение дирекционного угла направления О₁1: = 180^о00'00" - 9^о36'59" = 170^о23'01".

Дальнейшая обработка полигонометрического хода представлена в табл. 11.3.

В результате обработки хода получена относительная невязка 1:16880, что является вполне приемлемой величиной по сравнению с допускаемой невязкой для подземных опорных маркшейдерских сетей.