Производство геометрического нивелирования в подземных условиях
|
Геометрическое нивелирование проводится в горных выработках, имеющих угол наклона не более 5—8°, и включает в себя рекогносцировку и закрепление реперов, собственно нивелирование, камеральную обработку полевых наблюдений. Рекогносцировка, заключающаяся в детальном осмотре и изучении состояния выработок и существующих пунктов опорных сетей, имеет своей целью проверить правильность выбранного проекта нивелирования. При рекогносцировке может производиться постановка дополнительных реперов, иногда эта операция выполняется после рекогносцировочных работ. Для нивелирования в шахтных условиях рекомендуется использовать нивелиры HC-1 и HT, разрешается также применение нивелиров других конструкций. Нивелирование выполняется способом из середины, неравенство плеч при расстоянии между рейками 100 м не должно превышать 7—8 м. Отсчеты по рейкам берутся с точностью до 1 мм, расхождения в превышениях на станции не должно быть более ±10 мм. Для нивелирования используются нивелирные рейки РНЧ и PHT. Проведение геометрического нивелирования в принципе не отличается от нивелирования, выполняемого на поверхности. Однако схемы нивелирования в подземных выработках отличаются большим разнообразием. Это связано главным образом, с тем, что реперы, по которым ведется нивелирование, могут располагаться как в кровле, так и почве выработок. При производстве работ рейка во всех случаях (реперы в кровле или почве) прикладывается своим началом к маркшейдерскому пункту. Рассмотрим возможные схемы геометрического нивелирования в подземных выработках. 1. Нивелирование ведется по реперам, расположенным в почве выработки (рис. VI.25). В данном случае превышение пункта В над пунктом А будет определяться разностью отсчетов по рейкам, установленным на задней и передней точках: h = а — b (здесь h — превышение, а — отсчет по задней рейке, b — отсчет по передней рейке). 2. Нивелирование ведется по реперам, расположенным в кровле выработки (рис. VI.26). Превышение пункта В над пунктом A определяется как разность отсчетов, сделанных по рейкам, подвешенным на передней и задней точках: h = b — а. 3. Нивелирование ведется по реперам, из которых задний закреплен в кровле, а передний — в почве выработки (рис. VI.27). Превышение при такой схеме расположения реперов равно сумме отсчетов по обеим рейкам, но со знаком минус: h = -(а + b). 4. Нивелирование ведется по реперам, из которых задний закреплен в почве, а передний — в кровле выработки (рис. VI.28). Превышение переднего репера над задним равно сумме отсчетов по обеим рейкам: h = а + b.  Рассмотренные выше частные случаи определения превышений при различных схемах расположения реперов могут быть объединены общим правилом: превышение между реперами при любой схеме нивелирования равно переднему отсчету минус задний отсчет; при этом отсчет по рейке репера, расположенного в почве выработки, считается положительным, а отсчет по рейке репера, расположенного в кровле выработки — отрицательным. Приведенное правило рассмотрим на случае нивелирования, когда задний репер находится в почве, а передний — в кровле. Таким образом, отсчет а по переднему реперу имеет знак плюс, отсчет в по заднему — знак минус. Откуда с учетом знаков h = а - (-b) = а + b. Геометрическое нивелирование в подземных выработках чаще всего ведется способом из середины. Работа на станции выполняется следующим образом. 1) Глухой нивелир с цилиндрическим уровнем устанавливается приблизительно в центре пикета и приводится в рабочее положение. Вначале зрительная труба визируется на рейку, установленную на задний связующий пикет, и берется отсчет по черной стороне рейки. Затем трубу вызируют на переднюю рейку и берут отсчет по черной стороне этой рейки. Запись отсчетов производится в полевой журнал, образец которого показан в табл. VI.1. После этого отсчеты повторяются по красной стороне задней и передней реек или при другом положении трубы. Сразу же производится контроль правильности взятия отсчетов. Для этого вычисляются превышения между связующими пикетами из первой и второй пар отсчетов. Если разность двух превышений не превышает допустимую величину (10 мм), то задняя рейка снимается со связующей точки и последовательно устанавливается на промежуточные пикеты. После окончания работ на данной станции нивелир переносится на следующую стоянку, рейка с заднего пикета перемещается на передний связующий пикет нового интервала нивелирования, вторая же рейка остается на месте. Все работы на следующей станции повторяются в указанном выше порядке.  2) Нивелиры с самоустанавливающейся визирной линией устанавливаются приблизительно посредине между связующими точками таким образом, чтобы один из подъемных винтов находился на линии визирования. Вначале визируют на заднюю рейку, берут отсчет по черной стороне рейки. Медленными вращениями подъемного винта проверяют работу компенсатора. Если отсчет по рейке при вращении подъемного винта не изменяется, то компенсатор работает нормально. Труба поворачивается по направлению передней рейки и берется отсчет по ее черной стороне. При этом снова проверяют работу компенсатора. Если с компенсатором все благополучно, то поворачивают рейки красной стороной к нивелиру и повторяется измерение, но отсчитывание по красной стороне начинается с передней рейки. Нивелирные ходы в подземных выработках должны прокладываться замкнутыми. В случае висячих ходов нивелирование должно вестись в прямом и обратном направлениях. Невязка ходов подземного геомеритческого нивелирования не должна превышать ±15 √L, мм (L — длина хода нивелирования, км). При дальнейшем развитий нивелировочных работ необходимо проведение контрольного определения превышения между последними реперами. Разность между контрольным превышением и ранее определенным не должна быть более 5 мм.   Распространенным видом маркшейдерских работ является вертикальная съемка откаточных путей. В слабонаклонных и горизонтальных выработках она выполняется с помощью геометрического нивелирования. Нивелирование ведется по пикетным точкам, разбиваемым через каждые 10 или 20 м. Разбивка пикетажа производится тесмяной рулеткой. Пикеты отмечаются мелом на одном из рельсов и закрепляются каким-либо образом на боковых стенках. Расстояние от связующего пикета до нивелира не должно превышать 50 м. Нивелирование путей ведется ходами, опирающимися на пункты высотной опорной сети. Возможно нивелирование от одного пункта, но в этом случае оно выполняется в прямом и обратном направлениях. Нивелир устанавливается приблизительно (с точностью 5—8 м) посредине между связующими точками. Невязки нивелирных ходов не должны превышать 30 √L, MM (L — длина хода в сотнях метров). При нивелировании шахтных путей в качестве исходного репера может служить последняя пикетная точка предыдущих нивелировок с обязательным контролем последнего превышения, которое не должно отличаться более чем на 1 см. Одновременно с выполнением нивелировочных работ измеряют высоту выработки на каждой пикетной точке. Запись результатов нивелирования пикетных точек производится в полевой журнал, образец которого показан в табл. VI.2.   Съемка откаточных путей в выработках с большим углом наклона производится с помощью теодолита, зрительную трубу которого устанавливают под определенным улом наклона. Погрешность геометрического нивелирования. Отметка конечного пункта геометрического нивелирования, если известна отметка начального пункта, определяется по формуле  где Нк — отметка конечного пункта; — отметка начального пункта; 2 Σhi — сумма превышений хода, полученных, как правило, при нивелировании из середины. Каждое из превышений определяется как разность отсчетов по рейкам, т. е. hi = ai — bi. Определим среднюю квадратическую погрешность определения суммы превышений. Обозначим средние квадратические погрешности превышений через m1, m2, m3, ..., mn. В связи с тем, что при нивелировании расстояния между связующими точками хода практически равны, работа выполняется одним инструментом и в одних и тех же условиях погрешности определения превышений можно считать равными  Таким образом, средняя квадратическая погрешность суммы превышений равна  Преобладающее влияние на погрешность определения превышения оказывают погрешности отсчетов, читаемых по двум рейкам, таким образом:  где m0 — средняя квадратическая погрешность отсчитывания. Погрешность отсчитывания обусловлена двумя причинами — погрешностью визирования и погрешностью установки уровня. Погрешность отсчитывания, возникающая за счет погрешности визирования, рекомендуется определять из выражения  где Г — увеличение трубы; l — расстояние визирования (до рейки), м; ρ" = 206 000". Точность установки уровня принимается равной 0,15τ" (здесь τ" — цена деления уровня). Погрешность отсчитывания из-за неточной установки уровня, таким образом, определится из выражения  Общая же погрешность отсчитывания равна  Для примера определим среднюю квадратическую погрешность отсчета по рейкам, если увеличение трубы Г = 20х, расстояние до рейки 50 м, τ" = 20"  Откуда средняя квадратическая погрешность превышения, определяемого нивелированием из середины, когда расстояние от нивелира до рейки 50 м,  Таким образом, по приведенным выше формулам можно пред-рассчитать среднюю квадратическую погрешность нивелирования при заданных характеристиках инструмента или, наоборот, исходя из необходимой точности, выбрать инструмент и методику работ, которые обеспечат требуемую точность. |
