Войти  |  Регистрация
Авторизация

Проектирование точек с поверхности в шахту



Задачу проектирования обычно решают с помощью отвесов, опускаемых с поверхности на ориентируемый горизонт.
В комплект оборудования входят отвес, состоящий из проволоки 1 и груза 2, сосуд с жидкостью 3, центрировочная пластинка 4, направляющий блок 5 и лебедка 6. Общая схема расположения отвесов приведена на рис. VII.3.
Для отвесов применяют проволоку повышенной или высокой прочности диаметром от 0,5 до 2 мм. Проволока не должна иметь изгибов, повреждений или ржавых участков. При ориентировании шахт глубиной до 300 м (при скорости движения воздуха не более 0,7 м/с) используют проволоку диаметром до 1 мм. При больших глубинах стволов и скорости воздуха применяют более толстые проволоки. Массу груза отвеса принимают равной 0,6 от предела прочности проволоки на разрыв. Допустимые грузы отвесов приведены в табл. VII.1.
Проектирование точек с поверхности в шахту
Проектирование точек с поверхности в шахту

В табл. VII.1 в числителе приведены данные для класса проволоки повышенной прочности, в знаменателе — для класса проволоки высокой прочности.
Металлические грузы (обычно цилиндрической формы) бывают литые или составные (рис. VII.4). Последние более удобны, так как позволяют постепенно увеличивать груз до нужной величины.
Проволоку удобно хранить намотанной на лебедку, барабан которой должен быть не менее 250 мм. Постоянство положения отвеса обеспечивается центрировочной пластинкой, которая закрепляется на подставках, изолированных от копра (рис. VII.5). Успокоитель предназначается для исключения влияния воздушного потока на груз отвеса, а также для уменьшения размаха его колебаний.
Проектирование точек с поверхности в шахту

Подготовку к ориентированию начинают с перекрытия устья ствола настилом из досок. Отвесы опускают медленно, используя небольшие грузы и не допуская больших раскачиваний. При подвешивании рабочего груза необходимо учитывать растяжение проволоки, определяемое по формуле
Проектирование точек с поверхности в шахту

где P — масса груза, кг; l — длина проволоки, м; E = 2*10в6 кгс/см2 — модуль Юнга; F — площадь поперечного сечения проволоки, см2.
Очень важно убедиться в том, что проволока на всей своей длине не имеет касания с армировкой и оборудованием ствола.
Проектирование точек с поверхности в шахту

Эту проверку выполняют сравнением расстояния между отвесами на поверхности и ориентируемом горизонте, посылкой «почты», а также по периоду колебаний отвеса. Допустимое расхождение в расстоянии между отвесами равно 2 мм. «Почту» в виде колец из мягкой проволоки опускают по проволоке отвеса в шахту. При несвободном отвесе «почта» не доходит до груза.
Приближенное значение периода колебания отвеса определяют по формуле
Проектирование точек с поверхности в шахту

где l — длина проволоки отвеса.
Если хотя бы одна из проверок показала, что проволока в стволе имеет касание, то производят тщательную проверку до нахождения и устранения причины этого касания.
Определение положения покоя отвеса. Опущенный в ствол отвес обычно полностью не успокаивается, а испытывает колебательные движения. Эти колебания не являются строго затухающими, они имеют сложный характер, обусловленный непостоянством факторов, влияющих на его положение.
Проектирование точек с поверхности в шахту

Для повышения точности определения положения покоя отвеса производят серии наблюдений за его колебаниями, используя при этом специальные шкалы.
Вблизи отвеса (рис. VII.6, а) устанавливают под прямым углом две оцифрованные шкалы так, чтобы проволока отвеса их не касалась. Возможно применение и одной шкалы с зеркалом, которая позволяет проводить наблюдения с одной точки стояния теодолита (рис. VII.6, б). При этом на некотором расстоянии от отвеса устанавливают теодолит, в зрительную трубу которого наблюдают отсчеты по шкале при крайних положениях качающегося отвеса. Шкалу располагают перпендикулярно визирному лучу.
Серия отсчетов состоит из 11 или 13 последовательных отсчетов по шкале. Среднему положению отвеса соответствует отсчет, вычисленный по формуле
Проектирование точек с поверхности в шахту

где Σl/n — среднии левый отсчет; Σr/m — средний правый отсчет.
Аналогично вычисляют средний отсчет по шкале М.
Примыкание производят к неподвижной игле или проволоке отвеса, которые устанавливают с помощью специальных винтов в положение, соответствующее средним отсчетам по шкалам M и N (рис. VII.7).
Проектирование точек с поверхности в шахту

Анализ точности проектирования с помощью отвесов. При проектировании точек с поверхности в горные выработки проволока отвеса отклоняется от вертикали под влиянием ряда факторов. Рассмотрим основные из них.
1) Притяжение отвеса окружающими породами. Проволока и груз отвеса испытывают притяжение окружающих горных пород. При расположении отвеса вблизи стенки ствола результирующая воздействия направления от центра ствола, приводит к отклонению отвеса к ближайшей стенке. Расчеты показывают, что при существующих глубинах стволов смещение нижней части проволоки не превышает десятых долей миллиметра.
При расположении отвесов у противоположных стенок ствола смещение проволок, вызванное притяжением окружающих пород, происходит в направлении створа отвеса и не влияет на точность передачи направления.
2) Упругость проволоки. Стальная проволока, смотанная при изготовлении в круги, имеет остаточные деформации изгиба и кручения. Поэтому при распускании она принимает вид пружины. При подвешивании к концу проволоки груза пружина растягивается, радиус витка уменьшается.
Остаточный радиус витка при массе груза отвеса Q представляет погрешность проектирования, обусловленную наличием остаточных деформаций в проволоке. Радиус растянутой пружины r определяют по формуле
Проектирование точек с поверхности в шахту

где E — модуль упругости; d — диаметр проволоки; R — радиус витков ненагруженной проволоки.
В табл. VII.2 приведены значения r, вычисленные для предельных нагрузок на проволоку при R = 10 и 20 см.
Проектирование точек с поверхности в шахту

Из таблицы следует, что применение проволоки диаметром 2 мм и более может быть причиной существенной погрешности проектирования. Конечный радиус r обратно пропорционален массе груза. При многогрузовом проектировании минимальный груз рекомендуют принимать в половину предельного. В этом случае проволока диаметром 1,5 мм и более будет иметь радиус г, превышающий допустимую точность проектирования.
3) Движение воздуха. Движение воздуха в стволе и в прилегающих к стволу выработках является основной причиной отклонения отвесов при проектировании. Впервые влияние воздушной струи на точность ориентирования подземных съемок было обнаружено во Фрейбергской горной академии.
Исследованиями проф. Д.Н. Оглоблина было установлено, что проволока отвеса в основном отклоняется воздушным потоком, изменяющим свое направление в месте сопряжения ствола с около-ствольными выработками.
Под действием силы, приложенной на отрезке h, проволока отвеса займет отклоненное положение (рис. VII.8), установится равновесие, определяемое равенством действующих моментов
Проектирование точек с поверхности в шахту

где M1 — момент вращения, вызываемый давлением воздуха; M2 — момент вращения, вызываемый массой груза; M3 — момент вращения, вызываемый массой проволоки.
M1 = hpH,

где h — участок проволоки, на который оказывает отклоняющее влияние воздушный поток; H — глубина ствола; р — давление воздуха на 1 м проволоки.
М2 = аQ,

где а — отклонение отвеса; Q — масса груза.
М3 = а/2 Qпр,

где Qпp — масса проволоки.
Учитывая выражения (VII.6), получим
Проектирование точек с поверхности в шахту

Отклонение отвесов согласно выражению (VII.7) пропорционально длине отвеса и обратно пропорционально действующему грузу.
При расчетах отклонения отвеса по формуле (VII.7) давление воздуха на 1 м проволоки определяется по формуле
Проектирование точек с поверхности в шахту

где с — коэффициент, учитывающий особенности потока, обтекающего проволоку (его определяют по табл. VI 1.3); v — скорость движения воздуха, м/с; d — диаметр проволоки, мм.
Рассчитаем отклонение отвеса для следующих условий:
Проектирование точек с поверхности в шахту

Проектирование точек с поверхности в шахту

Давление воздуха определяем по формуле (VII.8)
Проектирование точек с поверхности в шахту

Тогда отклонение отвеса будет равно
Проектирование точек с поверхности в шахту

Приведенные рассуждения и расчеты относятся к отвесам, груз которых полностью изолирован от воздушного потока. Оставление груза в стволе может служить источником грубейших погрешностей при передаче направления даже при небольших скоростях движения воздуха.
Проектирование точек с поверхности в шахту

С целью уменьшения влияния потока воздуха на отклонение отвесов необходимо грузы отвесов помещать в успокоители, принимать меры к уменьшению скорости движения воздуха. Положительное влияние на точность проектирования оказывает помещение нижней части проволоки отвесов в специальные трубы диаметром 20—30 см, которые устанавливают на специальном полке и прикрепляют к оборудованию в стволе.
4) Капеж. Обильный капеж выводит отвес из равновесия и является одной из причин побочных колебаний, что затрудняет проведение наблюдений. Для уменьшения влияния капежа на образование побочных колебаний рекомендуют увеличение размаха колебаний отвеса. При осмотре проволоки отвеса необходимо обратить внимание на струи воды, которые могут создать определенное боковое давление на проволоку и вывести ее из отвесного положения.
5) Погрешность проектирования, вызваннная непаралллельностью шкалы и плоскости колебания отвеса. Непараллельность шкалы и плоскости колебания отвеса приводит к погрешности в определении положения покоя отвеса.
Проектирование точек с поверхности в шахту

Рассмотрим схему, приведенную на рис. VII.9. где α — угол между шкалой и плоскостью колебания отвеса; а — амплитуда колебания отвеса; l — расстояние от инструмента до отвеса.
Среднее положение отвеса, определяемое по крайним положениям проволоки в A и A', будет содержать погрешность
Проектирование точек с поверхности в шахту

Из формулы следует, что погрешность проектирования растет при увеличении амплитуды колебаний и угла α.
Найдем значение е для условий: l = 5 м; а = 0,2 м; α = 45°.
Имеем:
Проектирование точек с поверхности в шахту

Угловая погрешность проектирования. На рис. VII.10 А и В — положение отвесов на поверхности, A' и В' — то же, на ориентируемом горизонте. Плановые смещения точек е1 и е2 называют линейными погрешностями проектирования.
Проектирование точек с поверхности в шахту

Угловая погрешность проектирования зависит от линейных погрешностей е, а также от их положения относительно створа отвесов. Пусть епр — предельное значение линейной погрешности проектирования. Тогда предельная угловая погрешность будет равна
Проектирование точек с поверхности в шахту

где с — расстояние между отвесами.
Случайные значения θ будут в интервале —θпр < θ < + θпр.
Средняя угловая погрешность проектирования при нормальном законе распределения θ равна
Проектирование точек с поверхности в шахту

Согласно Технической инструкции разность дирекционных углов стороны подземной съемки, вычисленная по двум независимым ориентировкам, не должна превышать 3'.
Найдем среднюю погрешность отдельной ориентировки. Среднее значение ориентировки равно
Проектирование точек с поверхности в шахту

Ниже приведены предельные линейные погрешности проектирования отвесов, обеспечивающие необходимую точность при ориентировании выработок:
Проектирование точек с поверхности в шахту

Приведенные данные показывают, с какой высокой точностью должно выполняться проектирование при ориентировке через один ствол.
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent