Маркшейдерская опорная сеть на открытых разработках

История развития открытых горных работ. Терминология открытых горных работ и задачи, решаемые маркшейдерской службой

План лекции:

1 Краткая история развития открытых горных работ;

2 Вопросы, решаемые маркшейдерской службой на открытых разработках;

3 Терминология открытых горных работ;

4 Объекты съемок маркшейдерской службой.

Под открытыми горными работами понимают разработку месторождений полезных ископаемых (МПИ) непосредственно с дневной поверхности.

К ним относят карьерные разработки с применением экскаваторов, бульдозеров и гидромониторов и подводные разработки дна различных водоемов, морей и океанов с применением драг, земснарядов и грейферов.

Открытым способом добывается свыше 75% общего объема твердого минерального сырья и доля его неизменно растет. Преимущество открытого способа разработки объясняется тем, что он по сравнению с подземным способом во много раз производительнее, экономичнее и безопаснее. Производительность труда при открытом способе в 5-8 раз выше, а себестоимость в 2-4 раза ниже чем при подземном и этот разрыв за последние 30-40 лет продолжает увеличиваться.

Открытые горные работы известны с эпохи палеолита. Первые крупные карьеры появились в связи со строительством в Древнем Египте пирамид, позднее в античном мире в карьерах добывался мрамор. В нашей стране развитие открытых разработок началось на Урале – на Гороблагодатском железорудном карьере в 1835 г., на Высокогорном руднике с 1881 г., на Богославском буроугольном месторождении с 1911 г. В настоящее время, для разработки рыхлых пород применяют роторные экскаваторы в комплексе с конвейерным транспортом, а также мощные шагающие экскаваторы – драглайны. Для разработки крепких скальных пород созданы новые буровые станки – шарошечного и пневмоударного бурения, карьерные экскаваторы типа механической лопаты с ковшами емкостью до 20 м³, думпкары грузоподъемностью 90-180 т., автосамосвалы емкостью до 180 т., мощные бульдозеры и др. техника. Масштабы добычи в карьерах достигают десятков млн.т в год: разрез «Богатырь» (каменный уголь) – 52 млн. т. в год, «.Лебединский» (железная руда)-33,4, «Сарбайский» (железная руда)- 21,5, «Фортуна» (ФРГ, бурый уголь) – 42,6, «Маунт-Райт» (Канада, железная руд Развитие открытого способа разработок в ближайшие годы будет определятся не только возрастающими потребностями общества в минеральном сырье и преимуществами этого способа перед подземным, но и увеличивающимися экологическими ограничениями. Поэтому число первоочередных задач совершенствования технологии открытого способа входят в задачи по снижению вредного воздействия открытых разработок на окружающую среду. Маркшейдерская служба на карьерах является важнейшей и неотъемлемой частью в работе каждого предприятия.

1.1.2 Маркшейдерские работы на открытых разработках решают следующие основные вопросы:

1) В развитие опорной и съемочной сети на карьерах и разрезах.

2) Составление и исполнение маркшейдерских планов, разрезов и профилей, отражающих работу предприятия на любой отрезок времени.

3) Планирование горных работ.

4) Наблюдение за своевременной подготовкой запасов и за их движением.

5) Контроль за правильным и безопасным ведением горных работ.

6) Контроль за полнотой выемки полезного ископаемого. Учет добычи, вскрыши, потерь и разубоживания.

7) Геометризация формы и свойств полезного ископаемого.

8) Наблюдения за устойчивостью уступов бортов карьеров и отвалов.

9) Решение различных оперативно-производственных задач и обслуживание транспортного, отвального хозяйства, буровзрывного хозяйства и т.д.

Виды маркшейдерских работ зависят от способа ведения открытых разработок (дражная, гидравлическая добыча и т.д.)

1.1.3 Траншея – открытая горная выработка значительной длины при относительно небольших поперечных размерах. По назначению они делятся на капитальные и разрезные. Капитальные обеспечивают доступ от поверхности земли к месторождению, а разрезные создают фронт работ для выемки полезного ископаемого или вскрышных пород.

Часть толщи горных пород в карьере, имеющая рабочую поверхность в форме ступени и разрабатываемая самостоятельными средствами выемки, погрузки и транспорта называется уступом.

Наклонная поверхность, ограничивающая уступ со стороны выработанного пространства называется откосом.

Линия пересечения откоса с верхними и нижними площадками называется верхней и нижней бровкой.

Различают рабочие и нерабочие уступы. На рабочих уступах производится выемка пустых пород или добыча полезного ископаемого.

Горизонтальные поверхности рабочего уступа, ограничивающие его по высоте, называются верхней и нижней площадками. Площадки называются горизонтами, горизонты имеют отметки.

Угол откоса рабочего уступа 65-80⁰, а нерабочих уступов 45-60⁰. Площадки, на которых расположено оборудование, предназначены для разработки (буровые станки, экскаватор, транспортные средства) называются рабочей площадкой. Ширина рабочей площадки В = 40-70 м.

Уступ разрабатывается последовательными параллельными полосами – заходками. Ширина заходки А=10-20 м и более. Торец заходки называется забоем. В забое осуществляется выемка пород и полезного ископаемого, в результате чего забой перемещается.

Различают рабочий и нерабочий борт карьера. Угол между линией, соединяющей верхнюю бровку рабочего уступа и нижнюю бровку нижнего уступа и горизонтальной плоскостью, называется углом откоса борта. Угол откоса рабочего борта 7-15⁰, нерабочего-35-45⁰.

Уступы, составляющие нерабочий борт разделяются транспортными и предохранительными бермами (Б). Транспортные бермы служат для расположения транспортных путей, связывающих рабочие площадки в карьере с поверхностью. Ширина транспортной бермы составляет 10-25 м. Предохранительные бермы предназначены для повышения устойчивости борта и задержания кусков породы обрушивающихся при выветривании уступов. Ширина предохранительных берм 3-5 м, но не менее 1/3 расстояния по вертикали между смежными площадками.

Насыпь горных пород, удаленных при разработке месторождения, называется породным отвалом. Отвал, располагаемый в выработанном пространстве, называется внутренним, а на поверхности вне контура карьера – внешним.

1.1.4 Основными объектами маркшейдерской съемки в карьере являются:

а) рельеф и ситуация земной поверхности на участке разработки месторождения;

б) верхние и нижние бровки уступов;

в) внешние и внутренние отвалы вскрышных пород;

г) дренажные и водоотливные поверхностные сооружения и подземные горные выработки;

д) буровзрывные скважины и минные горные выработки;

е) очаги пожаров на угольных уступах;

ж) геологоразведочные выработки;

з) транспортные пути карьера и внешних отвалов;

и) положение основных механизмов (экскаваторы, отвальные мосты и т.д.)

к) сооружения и здания (эстакады, обогатительные фабрики, ЛЭП, водопроводы и т.д.);

л) оползни и водные источники;

м) геологические элементы уступа: контакты пород и руд, границы разных сортов руд или зольности угля, тектонические нарушения, места взятия проб, замеры мощности и т.д.;

Периодичность съемки определяется условиями работы карьера.

Виды маркшейдерских работ в зависимости от характера открытых разработках.

1) На карьерах – съемка уступов, путей, отвалов, съемка и документация БВР, экскаваторных работ, проведение траншей, учет объемов вскрыши и добычи.

2) При разработке месторождений транспортно – отвальными мостами – разбивка и перенесение проекта в натуру, а также наблюдения, связанные с работой транспортно – отвальных мостов (расширение и сужение путей, радиуса разворота, высота путей).

3) При дражной и гидравлической разработках месторождений – топографическая съемка участка при его разведке с отметками дна ям (эксплуатационные планы в масштабе 1:2000), составление проекта размещения плотин, определение объема промытой горной массы. Геодезические изыскания при строительстве гидравлических сооружений.

4) При гидравлическом способе разработки – план гидравлических сооружений, определение объема горной массы канавы.

Рекомендуемая литература

1.стр.86-88 [1]

2.стр.89-93[1]

3.стр.401-405[1]

4.стр.211-219 [6]

Контрольные задания для СРС (темы 1) [1, 2, 3,4,5,11]

1. Знать порядок полевых и вычислительных работ при создании сетей ГГС

2. Знать основные принципы создания ГСС

Маркшейдерская опорная сеть на открытых разработках

План лекции:

1 Характеристика сетей триангуляции;

2 Характериссетей полигонометрии;

3 Конструкция опорных сетей;

1.2.1 Геодезические сети стран СНГ подразделяются на государственные геодезические сети и сети сгущения. Государственные геодезические сети представляют собой главную геодезическую основу и делятся на плановые сети 1,2,3,4 классов создаваемые методом триангуляции, трилатерации, полигонометрии и высотные (нивелирные) сети I, II,III и IV классов. Геодезические сети сгущения развиваются на основе государственной геодезической сети. Они подразделяются на сети триангуляции и полигонометрии 1 и 2 разрядов и служат для обеспечения топографических съемок крупных масштабов и решения инженерно технических задач. Высотные отметки пунктов этих сетей определяются нивелированием IV класса и техническим нивелированием. На территории горного предприятия опорная сеть представлена пунктами триангуляции и полигонометрии 4 класса, 1 и 2 разрядов.

Таблица 1 - Характеристика сетей триангуляции 4 класса, 1 и 2 разрядов

№	Показатели	4 класс	1разряд	2 разряд
	Длина стороны треугольника, км, не более
	Минимальная допустимая величина угла: в сплошной цепи в цепочке треугольников во вставке	20о	20о 30о 30о	20о 30о 20о
	Число треугольников между исходными сторонами, или между исходными стороной и пунктом	-
	Средняя квадратическая погрешность измерения углов, вычисленная по невязкам треугольников	2//	5//	10//
	Невязка в треугольнике	8//	20//	40//
	Минимальная длина исходной стороны, км	-
	Относительная погрешность базисной стороны	1:200000	1:50000	1:20000
	Относительная погрешность стороны в самом слабом месте	-	1:20000	1:10000

1.2.2 Таблица - 2 Характеристика сетей полигонометрии 4 класса, 1 и 2 разряда

	Показатели	4 класс	1 разряд	2 разряд
	Предельная длина хода, км: отдельного между исходной и узловыми точками между узловыми точками			1,5

Продолжение таблицы 2

	Предельный периметр полигона, км
	Длина сторон хода, км наибольшая наименьшая средняя расчетная	0,25 0,5	0,8 0,12 0,3	0,35 0,08 0,2
	Число сторон в ходе, не более
	Предельная относительная невязка хода	1:25000	1:10000	1:5000
	Средне квадратическая погрешность измерения (по невязкам в ходах и полигонах)	2//	5//	10//
	Угловая невязка хода или полигона, не более	5//√n	10//√n	20//√n

Плотность плановой опорной сети всех классов и разрядов должна быть не менее четырех пунктов на 1 км², а высотное не менее 1 репера на 5 км.

Маркшейдерскую опорную сеть на карьерах создают методами триангуляции 1 и 2 разрядов, полигонометрии 4 класса, 1 и 2 разрядов и нивелированием III и IV классов. Конструкция опорных сетей в зависимости от формы залежей, рельеф местности, характера горных работ может быть в виде цепи треугольников, центральной системы, четырехугольников, вставок в угол и т.д.

Выходные (базисные) стороны могут измеряться базисным прибором БП-3, светодальномерами ТД-1, ДТ-62, и др. приборами, равноценными по точности.

Рисунок 1- Для вытянутого

месторождения – Рисунок 2 - Для месторождения

цепочка треугольников больших размеров –

геодезический четырехугольник

Рисунок 3 - Для группы месторождений - центральная система и неполная центральная система.

Измерение углов производится теодолитами Т2 и Т5 или другими теодолитами такой же точности: в сетях 1-го разряда тремя или четырьмя круговыми приемами, а в сетях 2-го разряда – двумя.

При построении опорных сетей должны соблюдаться следующие условия: равномерное размещение пунктов на отвалах и бортах карьеров; обеспечение видимости каждого пункта на обширной территории горных работ; обеспечение длительного срока сохранности пунктов; близкое расположение пунктов от неподвижных бортов; учет перспектив развития горных работ и рекультивация земель.

Для обеспечения необходимой точности маркшейдерских работ, взаимное положение пунктов плановой опорной сети должно быть определено с ошибкой не более 0,1 мм в масштабе основанного от того к какому классу триангуляции или полигонометрии относится пункт.

Маркшейдерские опорные сети на россыпных месторождениях создают в виде полигонометрии 4 класса или триангуляции 1 и 2 разрядов при протяженности россыпи не более 7 км; при большей протяженности создают сети триангуляции не ниже 4 класса. Высоты пунктов опорной сети определяют нивелированием III и IV классов.

Нивелирные сети III и IV классов прокладывают внутри полигонов высшего класса отдельными линиями или в виде систем линий с узловыми пунктами.

Периметр полигонов III класса – не более 150 км. Нивелирование выполняется в прямом и обратном направлениях; невязки в полигонах и по линиям допускают не более 20мм√L. Длина линий нивелирования 50 км.

1.2.3 Пункты маркшейдерской опорной геодезической сети закрепляют центрами, рекомендованные для местных условий инструкциями ГУГК, ведомственными инструктивными и методическими указаниями. На пунктах триангуляции 1 разряда устанавливают простые пирамиды и сигналы, 2 разряда – допускается установка вехи.

При создании опорной сети сторонними организациями места закладки пунктов согласовывают с главным маркшейдером горного предприятия. Пункты маркшейдерской опорной сети сдают для наблюдения за сохранностью горному предприятию; акты о приемке геодезических пунктов подписывает руководитель маркшейдерской службы горного предприятия.

План лекции

1.Государственные геодезические сети 1,2 класса

2.Государственные геодезические сети 3,4 класса

3.Основные показатели сетей

4.Высотная государственная сеть I,II классов

Рекомендуемая литература

1.стр.397-399 [1]

2.стр.399-401[1]

3.стр.401-405[1]

4.стр.211-219 [6]

Контрольные задания для СРС (темы 2) [1, 2, 3,4,5,11]

1. Задачи при проектировании ГГС

2. Порядок вычислительных работ при создании планового обоснования

3. Анализ построения сетей триангуляции на застроенной территории