Маркшейдерское обеспечение разработок россыпей открытым способом
|
Значительное число россыпей с глубиной залегания песков до 15 м разрабатывается открытым способом. Бульдозерно-скреперные и экскаваторные открытые горные выработки, глубина которых обычно значительно меньше их ширины, называются полигонами. Более глубокие и узкие выработки, образуемые средствами гидромеханизации, называются разрезами. Основными задачами маркшейдерского обеспечения разработок россыпей открытым способом являются определение объемов выполненных горных работ, контроль за ведением горных работ и за полнотой извлечения песков. Для решения этих задач производятся следующие маркшейдерские работы: - закрепление на местности проектных контуров полигонов, гидравлических разрезов, торфовых и гале-эфельных отвалов, берм, мест выезда и рабочих площадок землеройных машин; - съемка полигонов или разрезов, определение объемов вскрытых торфов и промытых песков или горной массы; - контроль мощности вскрываемых и оставляемых в целике торфов и глубины разработки в проектном контуре полигона или разреза; - пополнение маркшейдерских планов горных выработок; - пополнение вертикальных разрезов в границах полигонов, гидравлических разрезов и горно-подготовительных выработок; - определение, учет потерь и разубоживания песков; - ведение маркшейдерской отчетной документации о выполненных объемах вскрытых и переваленных торфов, добытых и промытых песков. Проектные контуры полигонов и разрезов выносят в натуру относительно центров устьев геологоразведочных шурфов или скважин посредством рулеточных промеров расстояний, предварительно измеренных на плане. Если поверхность россыпи нарушена выработками и устья шурфов или буровых скважин нельзя обнаружить, то контуры полигонов или разрезов выносят в натуру полярным способом от ближайших пунктов обоснования. Применяются следующие способы маркшейдерских съемок открытых горных выработок: нивелирование площадей по пикетам прямоугольной сетки, тахеометрической, наземной стереофото-грамметрической съемки и профильных линий. Выбор способа съемки обосновывается погрешностью определения объема выработанного пространства за отчетный период (обычно за месяц). Способ нивелирования площадей по сетке применяется для съемки полигонов на вечномерзлых (многолетнемерзлых) россыпях, разрабатываемых послойно, по мере их оттайки, со среднемесячной мощностью выемки 0,5—1,5 м. Иногда этим способом снимаются мелкие гидравлические разрезы. Прямоугольную сетку располагают на россыпи так (рис. XI.1), чтобы в контурах полигонов размещалось наибольшее число пикетов и с одной стоянки нивелира можно было бы занивелировать наибольшее число пикетов сетки. На большинстве россыпей сетка ориентируется по осевому направлению долины водотока. На широких долинных россыпях сетка ориентируется параллельно координатной сетке.  Проектное положение сетки может быть предварительно построено на плане горных выработок, а затем по графическим данным вынесено в натуру. На россыпях с ровной поверхностью сетку вначале размечают на местности, а затем привязывают одним из способов с пунктов обоснования и наносят на план горных выработок. Для привязки или выноски сетки выбирают два взаимно перпендикулярных направления линий. На каждом из этих направлений привязывают не менее чем по две точки и закрепляют их постоянными (на период разработки участка россыпи) центрами. Погрешность положения таких точек относительно ближайших пунктов съемочной сети не должна превышать 0,4 м. Исходные ТОЧКИ сетки привязывают полярным способом, короткими теодолитными ходами или геодезическими засечками. Линии измеряют дважды с расхождением не более 1:1000 их длины. Углы измеряют теодолитом одним приемом или одним повторением. Положение пикетов сетки определяют, откладывая расстояния вдоль створов соответствующих направлений с помощью рулеток или мерных лент. Направления створов пикетов на линиях корректируют теодолитом. Параллельные линии одного направления нумеруют через 10 м четными цифрами, а перпендикулярные им параллельные линии (также через 10 м) — нечетными цифрами. Номера пикетов в точках пересечения линий сетки обозначают дробными двузначными или строчными четырехзначными числами (в первом случае числитель — четная линия, знаменатель — нечетная, во втором — первые две цифры числа — четная линия, последние две цифры — нечетная линия сетки). Нумерация пикетов сохраняется на весь период разработки россыпи. При разбивке сетки на квадраты со сторонами крупнее чем 10x10 м номера пикетов, не используемые при маркшейдерском замере, просто опускают. Такой порядок нумерации пикетов необходим при сгущении сетки. Исходными реперами для геометрического нивелирования полигонов по пикетам сетки служат ближайшие реперы государственного нивелирования, пункты геодезической сети, закрепленные пункты съемочной сети и характерные точки ситуации поверхности, имеющие высотные отметки. Погрешность взаимного положения двух смежных исходных пунктов, выбранных для нивелирования участка полигона, не должна превышать значения 20 √L, мм (L — длина нивелирного хода, км). Погрешность определения объема вскрытых торфов или добытых песков при съемке способом нивелирования площадей по пикетам сетки существенно зависит от погрешности определения средней выемочной мощности, а последняя — от густоты пикетов сетки. Для правильного выбора густоты сетки полигона по степени изменчивости мощности вынимаемого слоя условно подразделяют на две группы. Показателем изменчивости мощности вынимаемого слоя mh считают среднюю погрешность аналогии этой мощности для ячейки сетки 10x10 м или среднее отклонение измеренной мощности (для такой же ячейки) от средних значений, определенных по более сгущенной сетке. Оптимальные размеры квадратов сетки для нивелирования можно определить по табл. XI.1.  При пользовании таблицей предварительно вычисляют по проектным или разведочным данным значение h √S (где h — среднемесячная мощность вынимаемого слоя, S — среднемесячная площадь разработки). По показателю h √S выбирают размеры наименьшего квадрата или прямоугольника сетки. Средняя погрешность определения мощности по одному квадрату сетки со сторонами 10 м составляет величину для полигонов со слабой изменчивостью около mh10 = 0,1 м, для полигонов с сильной изменчивостью mh10 = 0,3 м. Величины погрешностей аналогии мощности mh10 определяют опытным путем. Слабая изменчивость мощности характерна для полигонов с плавными формами рельефа поверхности россыпи и плотика. Такие россыпи разрабатывают обычно скреперами и бульдозерами послойно. Сильная изменчивость мощности выемки характерна для полигонов на россыпях с наличием микроформ рельефа поверхности и плотика, неравномерной мощностью торфов и песков, неоднородностью их состава, значительной влажностью и льдистостью. Поверхность полигона нивелируют по пикетам сетки накануне горных работ и в конце каждого отчетного периода, т. е. во время ежемесячного маркшейдерского замера объемов выполненных горных работ. Вычисленные по результатам нивелирования высотные отметки выписывают на план горных работ возле точек на пересечениях линий сетки, соответствующих положению пикетов сетки на местности. Контуры выработки (полигона, разреза) по верхней и нижней бровкам ее откосов снимают полярным способом с пунктов съемочного обоснования. Снятые контурные точки наносят на план горных выработок с помощью транспортира и линейки с миллиметровыми делениями. Площади в границах верхней и нижней бровок откосов полигона измеряют планиметром. Среднюю площадь полигона вычисляют как полусумму площадей в границах верхней и нижней бровок его откосов. При съемке открытых горных выработок (полигонов, мелких разрезов) способом нивелирования площадей по пикетам прямоугольной сетки объем слоя вскрытых торфов или добытых песков из массива россыпи определяют способом среднего арифметического. Величину объема выработанного пространства за отчетный период вычисляют по формуле  где Scр — средняя площадь отработанного участка полигона, м2; mcр — средняя мощность слоя вскрышных торфов, м. Способ наземной стереофотограмметрической съемки целесообразно применять для съемок больших полигонов, на которых другие способы маркшейдерских съемок оказываются менее производительными. Так, на полигонах Северо-Востока применение наземной стереофотограмметрической съемки становится выгодным при условии, если с каждого фотобазиса можно снять не менее 25 тыс. м2. При меньшей площади съемки с каждого базиса предпочтительнее применять способ нивелирования площадей по пикетам прямоугольной сетки. Способы съемок тахеометрический и профильных линий применяют при съемках разрезов и глубоких (более 1,5 м углубки за месяц) полигонов на россыпях, разрабатываемых обычно на всю глубину рыхлых отложений экскаваторами или средствами гидромеханизации. При тахеометрическом способе съемок вначале снимают и наносят на план контуры выработанного пространства за отчетный период. Для этого с пунктов съемочного обоснования или с переходных точек полярным способом снимают планово-высотные пикеты по верхней и нижней бровкам откосов разреза или полигона. Используемые для съемки контуров разрезов переходные точки определяют полярным способом или способом теодолитных ходов между пунктами съемочного обоснования. Высотные отметки переходных точек определяют тригонометрическим нивелированием в прямом и обратном направлениях. Длину нивелирного хода принимают равной не более 400 м, а его высотную невязку — не более 3% от средней мощности вынимаемого слоя торфов или песков. При тахеометрической съемке разрезов или полигонов расстояния до пикетов определяют нитяным дальномером по рейке. Значения измеренных горизонтальных углов округляют до 10', а высотных отметок — до 0,1 м. Расстояния от теодолита до рейки на пикете не должны превышать при съемке в масштабе 1:2000 150 м для трубы тахеометра с увеличением 18—20х и 200 м для тахеометра с увеличением трубы не менее 25х. При съемке в масштабе 1:1000 указанные расстояния должны быть соответственно не более 100 и 150 м. В остальном к тахеометрической съемке предъявляют те же требования, что и при съемке рудных карьеров или угольных разрезов. Для съемок способом параллельных линий поперек разреза через каждые 20—25 м составляют параллельные между собой сечения. В каждом сечении точки измеренных глубин выбирают на одинаковом расстоянии друг от друга. Вначале снимают и наносят на план горных выработок верхнюю и нижнюю бровки бортовых откосов разреза (полигона). Затем размечают поперечные вертикальные профили или сечения, измеряют глубины разрезов и составляют абрис замера. При производстве вскрышных работ нередко возникает необходимость в перевалке торфов за промышленный контур полигона. В этом случае торфа не сразу убирают за контур полигона, а в течение эксплуатационного года несколько раз размещают внутри полигона во временные отвалы, периодически переваливаемые за внешний геологический контур россыпи в последующие этапы вскрышных работ. К объемам перевалки относят только повторно вскрываемые объемы торфов текущего года. В практике работы маркшейдера иногда необходимо учесть перевалку торфов из отвалов прошлых лет. Этот вид работ в отчетности обозначается символом Т2 (вскрыша вторичных выработок торфов). Маркшейдерский замер объема перевалки торфов и вскрыши Т2 производят, как правило, методом профильных линий, путем составления вертикальных параллельных сечений поперек протяженности отвалов, подлежаш,их вскрыше или перевалке. На разрезах по результатам предыдуш,ей или первичной съемки проводят границу первичной поверхности полигона или россыпи до вскрыши, линии мощности вскрываемых торфов, контур полигона или разреза, границу участка вскрыши и поперечное сечение отвала торфов, подлежащего вскрыше (при T2) или перевалке за контур. Для подсчета объема вскрытых или переваленных торфов сначала вычисляют объем торфов в частях отвала между каждыми двумя смежными сечениями, а затем сумму этих объемов и делят ее на коэффициент разрыхления торфов, который может колебаться в пределах от 1,1 до 1,8 и поэтому для каждого месторождения определяется отдельно. Объем переваленных или вскрышных торфов Т2 выдается маркшейдером для оплаты и учета только в плотной массе. Необходимо учитывать, что фактически выполненный объем переваленных торфов, но не предусмотренный техническим проектом горных работ, считается браком горных работ и учитывается отдельно в документе, утверждаемом главным инженером предприятия. После окончания вскрыши торфов разрабатывается и промывается пласт песков. Маркшейдер контролирует полноту извлечения песков в контуре и по глубине. Объем добытых и промытых песков в контурах полигонов определяется по методу среднего арифметического (см. формулу. XI.4). Съемки выполняются способом нивелирования площадей по пикетам прямоугольной сетки. Отчетным графическим документом служит выкопировка из плана горных выработок или специально составленный на плотной бумаге оперативный план горных выработок. На них изображаются прямоугольная сетка, высотные отметки по каждому пикету (за каждое нивелирование различным цветом), контуры россыпи и границы полигона или разреза. На этом же чертеже разрешается записывать вычисления средних мощности, площади и объема выполненных горных работ. Кроме объема выполненных горных работ маркшейдером определяются средние расстояния перемещения горной массы торфов за контур полигона, песков — к бункеру промывочного устройства. Средним считается расстояние от центра тяжести выработанного пространства до центра тяжести складирования. Для определения среднего расстояния транспортирования торфов бульдозерами используются планы горных выработок и профили, составленные по основным направлениям перемещения торфов при их вскрыше. На плане линейкой или специальной палеткой измеряется первая — горизонтальная часть среднего расстояния транспортирования, т. е. от места забора грунта до нижней бровки бортового откоса, за который перемещаются вскрываемые торфа. Палетка на плане располагается так, чтобы ее поперечники были параллельны осям движения землеройных машин, а продольные линии сетки — параллельны контуру полигона (рис. XI.2, а). Тем самым полигон делится на полосы 20-метровой ширины, параллельные линии ближнего контура полигона, являющегося обычно и нижней бровкой внутреннего откоса отвала торфов.  Если, эксплуатационная сетка на полигоне ориентирована своими продольными линиями параллельно его внешним контурам, а поперечники совпадают с направлением движения землеройных машин, производящих вскрышу торфов, то для определения среднего расстояния транспортирования могут использоваться квадраты прямоугольной эксплуатационной сетки. На протяжении каждой полосы (шириной 20 м) методом среднего арифметического вычисляются объем вскрытых торфов, а также среднее расстояние транспортирования торфов от середины полосы до контура полигона, являющегося и линией нижней бровки отвала торфов. Общее среднее расстояние транспортирования торфов находится как средневзвешенное из вскрытых объемов торфов в каждой 20-метровой полосе и расстояний транспортирования торфов до контура полигона. Поскольку ширина полос одинаковая, то среднее расстояние транспортирования вычисляют по формуле  где Σ hf — сумма мощностей вскрытого слоя торфов в полосе шириной 20 м с порядковым номером j на схеме или плане, м; dj — расстояние от середины полосы с номером j до контура полигона, измеренное на плане, м; n — число полос сетки или палетки в контурах полигона. Вычисления среднего расстояния dcp рекомендуется выполнять по формуляру, приведенному в табл. XI.2. Правильность определения среднего расстояния транспортирования может быть проверена по условию Σ (Σ hj) = hcт nпк (где hcт и nпк — средняя мощность (м) вскрытых торфов и соответственно число пикетов сетки, принятых в подсчет объема вскрыши торфов на данном участке полигона вовремя маркшейдерского замера). При вскрыше торфов через выездные траншеи или при подаче бульдозерами торфов или песков к бункерам конвейеров или промприборов среднее расстояние транспортирования определяется с помощью круговой палетки (рис. XI.2, б), на которой изображены концентрические кольца шириной 20 м в масштабе плана. Центр палетки совмещается с центром загрузочного бункера. Вычисления среднего расстояния для случая круговой палетки приведены в табл. XI.2.  Для определения среднего расстояния транспортирования в пределах отвала торфов на его поперечном вертикальном разрезе графически находят центр тяжести сечения. Если отвал наращивается наклонными слоями и имеет форму сечения, близкую к косоугольному треугольнику, то в начальный период наращивания отвала центр тяжести сечения определяется графически из условия A1P1 = 2/3 A1B на пересечении медиан этого треугольника (рис. XI.3, а). Через точку Ц проводится прямая, параллельная внешнему откосу отвала. Точка на внутреннем откосе отвала является центром или средней точкой разгрузки торфов. На профиле измеряется расстояние d1,2 между точкой P1,2 и контуром полигона А, а также угол подъема по отвалу αп.  При укладке торфов в отвал горизонтальными слоями среднее расстояние до центров разгрузки определяется, как до центра тяжести профильных сечений слоев. Общее среднее расстояние транспортирования вскрываемых торфов определяется суммой средневзвешенного расстояния в границах полигона и среднего расстояния транспортирования от контура полигона до точки разгрузки (с учетом поправки в расстояние за подъем или уклон пути бульдозера за контуром полигона). При вскрыше торфов тракторными колесными скреперами среднее расстояние транспортирования определяется без учета пути разгрузки скреперного ковша. |
