Съемочное обоснование на поверхности
|
Маркшейдерское обслуживание горных предприятий невозможно без сети опорных пунктов, положение на местности которых определено с высокой точностью. Измерения как на поверхности, так и в шахте сопровождаются появлением погрешностей, которые при съемке отдельных, не связанных друг с другом территорий, приводят к накоплению их. Поэтому изображения, сведенные на единые маркшейдерские планы или топографические карты, могут получать такие искажения, которые делают невозможным использование этих съемок. В связи с этим в маркшейдерском деле применяется принцип «от общего к частному», осуществление которого производится путем создания на территории страны геодезической сети, а при съемках отдельных небольших участков — опорных съемочных сетей. Точки, закрепленные на местности и имеющие точно определенные координаты, называются опорными пунктами. Пункты, обеспечивающие правильное изображение земной поверхности в горизонтальном направлении, называются пунктами плановой основы. Пункты, характеризующие положение земной поверхности по высоте, являются пунктами высотной основы. Система опорных пунктов, размещенных на территории нашей страны, составляет геодезическую сеть. Согласно действующим инструкциям геодезические сети России подразделяются на государственные геодезические, геодезические сети сгущения и съемочные геодезические сети. Опорные маркшейдерские сети на территории экономической заинтересованности горных предприятий состоят из пунктов государственной сети и геодезических сетей сгущения, являющихся геометрической основой для производства всех маркшейдерских и топографических работ, обслуживающих разведку полезных ископаемых, строительство и эксплуатацию горного предприятия. Работы по построению маркшейдерских опорных сетей на земной поверхности и по съемке поверхности производятся в порядке, установленном Главным управлением геодезии и картографии при Совете Министров России (ГУГК). Часть маркшейдерско-геодезических работ, выполняемых на поверхности, не требует разрешения Госгеонадзора ГУГК. К этим работам относятся; развитие существующих маркшейдерских опорных сетей для обеспечения съемок шахт и разрезов; съемка промышленных площадок горных предприятий; разбивка, периодические съемки и нивелировка при строительстве горных предприятий и эксплуатации месторождений с целью отражения на маркшейдерских планах текущих изменений; съемка отвалов пород и складов полезного ископаемого; съемка для определения объемов земляных работ, ремонтных работ по исправлению или реконструкции железнодорожных путей, реконструируемых сооружений; съемки для наблюдений за сдвижением земной поверхности, устойчивостью зданий и др. К государственной геодезической сети России относятся сети 1, 2, 3 и 4 классов триангуляции, трилатерации и полигонометрии. При сооружении государственной опорной плановой сети до сих пор основным является метод триангуляции, основанный на создании на земной поверхности простых геометрических фигур — треугольников, располагаемых в определенном порядке, форма которых близка к равносторонней. В треугольниках измеряются все углы, благодаря чему имеется надежный контроль полевых угловых измерений. Для определения линейных размеров сторон треугольников достаточно измерить одну из сторон сети треугольников. Вершины треугольников триангуляции на местности закрепляются специальными центрами, закладываемыми в грунт. Над центром устанавливается металлическая или деревянная вышка с укрепленным наверху цилиндром, вертикальная ось которого должна совпадать с осью центра. На этот цилиндр производится визирование при наблюдении с других точек. Метод триангуляции позволяет определить плановые координаты вершин треугольников, составляющих ряды триангуляции (рис. II.8). Триангуляционные ряды состоят из треугольников со средней длиной сторон 20—25 км, образующих звенья триангуляции 1 класса длиной до 200 км. Звенья прокладываются в субмеридиональном и субширотном направлениях так, чтобы ИЗ них были образованы замкнутые полигоны с периметром до 1000 км.  Сторона аb, лежащая в пересечении нескольких звеньев, является общей и называется выходной стороной. Длины выходных сторон должны измеряться с довольно высокой точностью. В связи с тем, что на местности практически невозможно измерить линию длиной 20—25 км, измеряется не выходная сторона, а поперечная к ней линия cd длиной 6 км и более, называемая базисом триангуляции. В базисной фигуре adbc измеряются все внутренние углы, по углам и длине базисной линии вычисляется длина выходной стороны. В триангуляции 1 класса дополнительно астрономическими наблюдениями определяют широту и долготу пунктов на концах выходной стороны и ее астрономический азимут.  Территория внутри полигона триангуляционных звеньев 1 класса заполняется сплошной сетью треугольников триангуляции 2 класса, длина сторон которых в зависимости от характера местности изменяется от 7 до 20 км. В триангуляции 2 класса базисы измеряются через каждые 20—25 треугольников. Широты и долготы концов базисов и их астрономические азимуты так же, как и в триангуляции 1 класса, определяются из астрономических наблюдений. Дальнейшее сгущение плановой геодезической опорной сети производится триангуляцией 3 и 4 классов. В табл. II.2 приведена характеристика государственной сети, выполненной триангуляцией 1, 2, 3, 4 классов.  В труднодоступных районах страны и на сильно застроенных территориях государственная геодезическая сеть создается в виде полигонометрических ходов, представляющих собой ломаные линии в виде замкнутых или разомкнутых многоугольников (рис. II.9). Полевые работы заключаются в измерении углов в точках поворота и длин всех сторон полигонометрии. При построении сетей полигонометрии обычно прокладываются основные и диагональные полигоны, образующие общие узловые точки (5, 19). Точность выполнения работ в полигонометрии различного класса показана в табл. II.3. Полигонометрия как метод создания геодезических сетей в последние годы начинает приобретать большое распространение. Объясняется это тем, что для измерения длин наиболее трудоемкого вида маркшейдерско-геодезических работ стали широко применяться высокоточные дальномеры, основанные на законах распространения электромагнитных колебаний (свето- и радиодальномеры).  В последние годы получает распространение метод создания плановых геодезических сетей, называемый трилатерацией. Сущность трилатерации сводится к тому, что так же, как и в триангуляции, строится сеть треугольников, но в треугольниках измеряются с заданной точностью не углы, а длины сторон. Углы в каждом треугольнике вычисляют по трем сторонам, затем фигуры сети уравнивают по вычисленным углам по способу условных измерений. В свободных сетях по уравненным углам и одной из измеренных сторон, принимаемой за базис, вычисляют окончательные значения длин сторон, а после этого — координаты пунктов трилатерации. Углы в трилатерации определяются по следующим формулам:  где а, b, с — длины сторон треугольников; р — полупериметр. Измерение расстояний в трилатерации осуществляется при помощи современных дальномеров, дающих высокие точности измерения длин (до 1 : 400 000). Для обеспечения высотной основой различного рода геодезических и маркшейдерских работ выполняются нивелирные сети. Государственная нивелирная сеть разделяется на I, И, III и IV классы. Нивелирные сети I и II классов являются главной основой, на базе которой устанавливается единая система высот для всей территории России. Нивелирные сети III и IV классов выполняются для обеспечения топографических съемок на поверхности и решения различных задач, возникающих при маркшейдерском обслуживании горнорудных предприятий и объектов гражданского и промышленного строительства. В табл. II.4 приведена общая характеристика нивелирных опорных сетей государственного значения. Допустимая невязка хода (в мм) геодезических опорных сетей местного значения, выполняемых с помощью технического нивелирования, равняется 50√L (L — длина хода, км).  Реперы государственного нивелирования размещаются так, чтобы на каждый планшет масштаба 1 : 5000 приходилось не менее одного репера. При топографических съемках масштаба 1 : 2000 обеспечение реперами может быть принято из расчета один репер на 1—4 планшета. Нивелирование I класса проводится по направлениям, необходимость которых диктуется потребностями народного хозяйства и обороны страны, и относится к точнейшим геодезическим работам. Оно выполняется наиболее совершенными инструментами. В настоящее время на 1 км нивелирного хода получают всего лишь ±0,5 MM случайной погрешности и ±0,05 мм систематической погрешности. Нивелирование II класса прокладывается полигонами, опирающимися на пункты нивелирования I класса и достигающими длины 500—600 км. Главная цель нивелирования II класса заключается в создании точной основы, являющейся базой для развития нивелировок III и IV классов. Периметры полигонов и длины ходов при проложении нивелирных сетей II класса не должны превышать 40 км, а длины ходов между узловыми точками — 10 км. При проложении нивелирных ходов III класса длины ходов между пунктами нивелирования старших классов не должны превышать 15 км, а между узловыми точками — 5 км. Ходы должны быть связаны между собой на застроенных территориях не реже чем через 3 км, а на незастроенных — не реже чем через 5 км. Нивелирование IV класса производится по стенным и грунтовым реперам и центрам полигонометрии в одном направлении. Стенные и грунтовые реперы устанавливаются не реже чем через 300 м на застроенной территории и не реже чем через 0,5—2 км на незастроенной. Высотные отметки пунктов триангуляции и полигонометрии 1, 2, 3, 4 классов, а также пунктов местных опорных плановых сетей допускается определять нивелированием IV класса. Тригонометрическое нивелирование для определения высот пунктов опорной сети допускается как исключение в горной местности. Нивелирные линии всех классов закрепляются на местности грунтовыми и стенными реперами. Расстояние между реперами для нивелировок I, II, III классов составляет 5—7 км, для нивелировок IV класса расстояния выбираются в зависимости от конкретной обстановки. При проложении нивелирных ходов через населенные пункты в каждом из них должно быть заложено не менее одного репера и стенной марки. Для закладки грунтовых реперов необходимо выбирать места выхода коренных пород на поверхность с глубиной залегания грунтовых вод не менее 3 м. Глубина закладки грунтовых реперов устанавливается так, чтобы верхняя плоскость бетонной подушки находилась на 0,5 м ниже глубины промерзания почвы, но на глубине не менее 1,8 м. В районах вечной мерзлоты применяются специальные конструкции грунтовых реперов. Закладка нивелирных марок производится в стенах кирпичных, бетонных, железобетонных зданий, построенных за несколько лет до закладки марок. Под маркой для удобства привязки, как правило, закладывается стенной репер. Co времени закладки стенных реперов и марок до производства работы должно пройти не менее суток, для грунтовых реперов — 10 сут. Геодезические сети сгущения развиваются на основе пунктов государственной геодезической сети и служат для проведения съемки земной поверхности в масштабах от 1 : 5000 до 1 : 500, а также для выполнения различных маркшейдерских работ. Геодезические сети сгущения выполняются как специализированными организациями, так и маркшейдерами горных предприятий. Геодезические плановые сети сгущения могут выполняться в виде аналитических сетей и полигонометрии 1 и 2 разрядов. Аналитические сети создаются при помощи триангуляции в виде сплошных сетей, цепочек треугольников или засечек. Аналитические сети 1 разряда могут развиваться на основе государственной опорной сети 1, 2, 3, 4 классов; 2 разряда — на основе государственной опорной сети 1, 2, 3, 4 классов и аналитической сети 1 разряда. Стороны аналитической сети 1 разряда могут быть длиной от 0,5 до 5 км, 2 разряда — от 0,25 до 3 км. Углы в треугольниках не должны быть меньше 30°, число треугольников в цепях не должно быть более 10. В случае отсутствия на местности любых пунктов геодезического планового обоснования 1, 2, 3, 4 классов для съемок земной поверхности и проведения маркшейдерских работ при открытой разработке месторождений разрешается создавать самостоятельные съемочные сети 1 и 2 разрядов, но при условии измерения не менее двух базисных сторон, удаленных друг от друга не более чем на 10 треугольников. Полигонометрия 1 и 2 разрядов может создаваться в виде одиночных ходов или системы ходов с узловыми точками, являющимися пунктами государственных геодезических опорных сетей и пунктами аналитической сети 1 разряда. Основные данные, характеризующие плановые геодезические сети сгущения, приведены в табл. II.5.  Особое значение в маркшейдерских опорных сетях имеют подходные пункты, задачей которых является обеспечение возможности прокладки к стволу шахты висячего хода с числом сторон не более трех. Возможные конструкции подходных пунктов показаны на рис. II.10. Подходные пункты не должны быть расположены далее чем на 300 м от устьев стволов. В качестве подходных пунктов могут быть пункты триангуляции, трилатерации, полигонометрии 1—4 классов или пункты аналитических сетей 1 разряда. На промышленной площадке горного предприятия должно иметься не менее трех высотных реперов, отметки которых определяются нивелированием не ниже IV класса. В число этих реперов можно включить подходные пункты.  |
