Расчеты на маркшейдерское обслуживание подземных горных работ

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

МАРКШЕЙДЕРСКАЯ ЧАСТЬ

Геодезические работы на земной поверхности

На территории Узельгинского месторождения в разное время были выполнены работы по развитию триангуляции (2, 3 и 4 классы), полигонометрия 4 класса, сети сгущения и нивелирной сети (рисунок 3.1).

Нивелирование V класса на территории Узельгинскогоместорождения было выполнено УралТИСИЗ 1972-73г.;Уральским топографо-маркшейдерским предприятием «Уралмаркшейдерия»в 1987-1989г.г.

Государственная полигонометрия 4 класса проложена в виде отдельного хода между пунктами триангуляции 2 и 3 класса«Табанды» и «Рудничная», представляет собой одиночный ход между пунктами «Александровский» и «Приозерный». Полигонометрия 1 разряда проложена в виде системы из 5 ходов с двумя узловыми точками, полигонометрия 2 разряда - в виде системы из 4 ходовс двумя узловыми точками (рисунок 5.1). Техническая характеристика ходов полигонометрии дана в таблице 5.1.

Пункты полигонометрии на местности закреплены центрами типа 155 на глубину 2,2м и типа 158 на глубину 0,7м.



Рисунок 5.1 - Схема геодезической сети

Таблица 5.1 - Характеристика сетей полигонометрии 4-го класса, 1-го и 2-го разрядов

Показатели	4-й класс	1-й разряд	2-й разряд
Предельная длина отдельных полигонометрических ходов* в зависимости от числа сторон n в ходе, км	8 при n=30 10 при n=20 12 при n=15 15 при n=10 20 при n=6	10 при n=50 12 при n=40 15 при n=25 20 при n=15 25 при n=10	6 при n=30 8 при n=20 10 при n=10 12 при n=8 14 при n=6
Наименьшая длина сторон хода**, км	0,25	0,12	0,08
Средняя квадратическая погрешность измерения длины стороны	До 500 м - 2 см От 500 до 1000 м - 3 см Свыше 1000 м -1:40000	До 1000 м - 3 см Свыше 10000 м - 1:30000	До 1000 м - 5 см

Центр типа 158 представляет собой металлическую трубу диаметром 60 мм, к верхнему концу трубы приварена марка, а её нижний конец скреплён двумя штырями с якорем (бетонный монолит в виде усечённой четырёхгранной пирамиды с нижним основанием 4040 см, верхним основанием 1515 см и высотой 20см). Глубина закладки 0,7 м. Над центром установлен бетонный колпак с металлической крышкой и металлическая пирамида.

Полевые измерения и вычисления. Развитие полигонометрии.

Угловые измерения на пунктах триангуляции 4 класса, полигонометрии 4 класса, полигонометрии 4 класса (1:25000), 1 и 2 разрядов выполнялись теодолитомTheo 010-В (СКО изм.1,5').

Угловые измерения на пунктах триангуляции 4 класса производились способом круговых приемов шестью приемами, в полигонометрии - по трехштативной системе способом круговых приемов или способом измерения отдельного угла (при двух направлениях на пункте полигонометрии) следующим числом приемов:

- полигонометрия 4 класса - 9 приемов,

- полигонометрия 4 класса (1:25000) - 6 приемов,

- полигонометрия 1, 2 разрядов - 2 приема.

Качественная характеристика полигонометрии приведена в таблице 5.1.

1:25000 - в полигонометрии 4 класса (1:25000); 1:10000 -в полигонометрии 1 разряда; 1:5000- в полигонометрии 2 разряда.

Линейные измерения сторон полигонометрии 4 класса 1 и 2 разрядов выполнено светодальномером 2СМ-2 с комплектом приборов.

Постоянная светодальномерас = - 45мм.

Длины линий измерялись двумя приемами по трехштативной системе одновременно с угловыми измерениями следующим числом приёмов:

- полигонометрия 4 класса - три приёма, по два наведения в приёме, в наведении взято три отсчёта;

- полигонометрия 4 класса (1:25000), 1 и 2 разрядов - два приёма, по два наведения в приёме и три отсчёта в наведении.

Вычисление длин линий полигонометрии выполнено в две руки.В измеренные линии вводились следующие поправки:

- постоянная светодальномера;

- за метеоусловия;

- за приведение длин линий к горизонту;

- за приведение длин линий к уровню моря;

- за приведение длин линий на плоскость.

Нивелирование IV класса

Для определения высот пунктов полигонометрии 1 разряда на объекте было выполнено нивелирование V класса. По геометрическому построению нивелирование V класса представляет собой систему из пяти ходов с двумя узловыми точками.

Нивелирование IV класса выполнялось методом «из середины» нивелиром НА-1 и трехметровыми шашечными рейками с сантиметровыми делениями на обеих сторонах. Основные характеристики нивелира приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Характеристики нивелира НА-1

Тип и номер нивелира	НА-1
Диаметр объектива, мм	56
Фокусное расстояние, мм	410
Увеличение трубы	41Х
Коэффициент дальномера	100
Цена деления уровня на 2мм, сек	10

Техническая характеристика нивелирной сети:

- количество исходных пунктов 2;

- число линий 5;

- количество определённых пунктов 17;

- общая протяжённость линий 13,1 км;

- максимальная длина линий 6,1 км.

Схема нивелирования V класса приведена на рисунке 5.2.

Перед началом полевых работ нивелир и рейки исследовались и признаны годными по проложению нивелирных линий.

Нивелирование производят из середины при нормальной длине визирного луча, равной 100 м, в часы спокойного изображения. Расстояние от нивелира до реек определяют при помощи дальномера, тросового канатика или просмоленной бечевы. Разность расстояния от нивелира до задней и передней реек не должна быть более 5 метров. Расхождение значений превышений на станции, определенных по черным и красным сторонам реек, не превышало 5 мм.

Нивелирование IV класса уравнено в виде системы из пяти линий с двумя узловыми пунктами по программе «URAN» из пакета программ «АРМИГ».

Невязка хода вычислена по формуле:

доп=20мм,

где L - длина хода в км.

Качественная характеристика нивелирования по результатам уравнивания приведена таблице 5.3.



Рисунок 5.2 - Схема нивелирования V класса

Таблица 5.3 - Качественная характеристика нивелирования

Номер линии	Название линии	Число штативов	Длина линии, км	Невязка, мм
				Полученная	Допустимая
1	п.п.13-узл.п.п.7478	25	1,9	+1	±28
2	узл.п.п.7478-узл.п.п.XXXII	92	6,1	-41	±49
3	узл.п.п.XXXII - узл.п.п.7478	24	1,2	0	±24
4	узл.п.п.XXXII - узл.п.п.7478	29	2,3	-14	±30
5	п.п.50 - узл.п.п.XXXII	25	1,6	-1	±25

При соответствующей организации работ техническое нивелирование может по точности соответствовать нивелированию IV класса.

Измерение вертикальных углов выполнялось одновременно с измерением горизонтальных углов тремя приемами в прямом и обратном направлениях. Колебание значений вертикальных углов и места нуля не превышало 15ґґ. Высоты верха визирной цели и горизонтальной оси прибора над центром измерялись с точностью ±1 см.

Допустимые расхождения прямого и обратного превышений вычислены по формуле:

,(см)

где S - расстояние между пунктами в м.

Схема полигона тригонометрического нивелирования по пунктам полигонометрии 2 разряда приведена на рисунке 5.3.

Тригонометрическое нивелирование представлено в виде 4 ходов с двумя узловыми пунктами. Исходными служили пункты нивелирования IV класса.

Рисунок 5.3 - Схема полигона тригонометрического нивелирования

Уравнивание тригонометрического нивелирования выполнено на УВК СМ-1420. Качественная характеристика тригонометрического нивелирования приведена в таблице 5.4.



Таблица 5.4 - Качественная характеристика тригонометрического нивелирования

Номер линии	Название линии	Число штативов	Длина линии, км	Невязка, мм
				Полученная	Допустимая
1	п.п.0622-узл.п.п.0641	1	0,48	+1,6	±16
2	узл.п.п.0641-узл.п.п.XV	3	1,3	-1,3	±30
3	п.п.7261 - узл.п.п. XV	1	0,47	-1,6	±19
4	узл.п.п.XV - узл.п.п.0641	3	1,31	-5,7	±30

Допустимая невязка линии вычислялась по формуле:

, (см)

где Sср - длина линии в м.

Соединительные съемки на Узельгинском руднике

Соединительная съёмка проводится при подземной разработке месторождений полезных ископаемых с целью составления планов земной поверхности и подземных горных выработок в одной системе координат. Соединительная съемка включает ориентирование сторон подземной маркшейдерской опорной сети относительно геодезической сети на поверхности; центрирование подземной маркшейдерской опорной сети путём определения координат одного или нескольких пунктов в системе, принятой на поверхности; передачу высотных отметок с земной поверхности в горной выработке на горизонты горных работ.

Соединительные съемки делятся на горизонтальные и вертикальные.

Горизонтальная соединительная съемкарешает задачи центрирования (определение координат X, Y ) и ориентирования (определение дирекционных углов).

Вертикальная соединительная съёмка решает задачу передачи высотных отметок Н с земной поверхности в горные выработки.

На Узельгинском месторождении соединительные съемки производились через наклонный съезд и вертикальные горные выработки. Работы проводились Уральским топографо-маркшейдерским предприятием «Уралмаркшейдерия»:гироскопическое ориентирование;центрирование подземной сети; подземная полигонометрияи нивелирование.

Координаты пунктов вычислены в местной системе координат и в Балтийской системе высот (рисунок 5.4).

В качестве исходной стороны для выполнения работ служили пункт полигонометрии 4 класса Александровский, пункт полигонометрии 1 разряда 7833 и пункт триангуляции 2 класса Табанды, определенные предприятием «Уралмаркшейдерия» (ОКЭ № 308) в 1988 году и Свердловским АГП в 1956-1960 г.г.

Рисунок 5.4 - Ведомость вычисления передачи координат



Гироскопическое ориентирование, с целью определения дирекционных углов сторон ходов подземной полигонометрии, выполнено гирокомпасом «МВТ-2» (рисунок 5.5).

Рисунок 5.5 - Схема гироскопического ориентирования

Перед началом работ были выполнены проверки и определена добротность гирокомпаса. Добротность определялась по периодам колебаний чувствительного элемента после приведения его в плоскость меридиана на севере и на юге.

Гироскопическое ориентирование выполнялось в следующем порядке:

Наблюдение на исходной стороне и определение местной поправки гирокомпаса.

Наблюдение на определяемой стороне в шахте.

Контрольное наблюдение на исходной стороне.

Из двух наблюдений каждой ориентируемой стороны взято среднее значение.

Центрирование подземной сети выполнено с поверхности от пунктов геодезической сети на гор. 771 м. через вертикальный Клетевой ствол.

Для выполнения передачи был проложен ход, по методике полигонометрии 1 разряда, от исходного пункта полигонометрии 1 разряда7833 к стволу Клетевой.

Схема хода показана на рисунке 5.6.

Рисунок 5.6 - Схема передачи координат

Угловые измерения выполнялись теодолитом Theo-010B. Длины линий измерялись светодальномером «Блеск». Центрирование подземной маркшейдерской сети выполнено методом примыкания к отвесу, опущенному в вертикальный ствол на гор. 771м.

Вертикальные соединительные съемки

Для получения высот пунктов маркшейдерской опорной сети произведена передача высотной отметки от исходного пункта олигонометрии 7833 на гор. 771 м. через ствол Клетевой (рисунок 5.7).



Рисунок 5.7 - Ведомость вычисления передачи отметки с поверхности на горизонт 771 м

Передача выполнена длиномеромДА-2, нивелиром Ni 020А и Н-ЗК, нивелирными трехметровыми рейками.

Передача высотной отметки выполнена независимо дважды (спуск-подъем). Измерение в каждом случае выполнялось по груз- рейке и контр - рейке.

По мере продвижения горных работ на горизонтах прокладываются системы контрольных полигонометрических и нивелирных ходов.

Маркшейдерская опорная сеть

Подземная полигонометрия проложена на горизонт 140 м в виде системы ходов с одной узловой точкой по пунктам постоянного и временного закрепления, заложенных в кровле выработок. Схема ходов подземной полигонометрии приведена на рисунке 5.8.

Углы в ходах измерялись теодолитом Theo -020 двумя приемами. Средняя квадратическая погрешность измерения углов составила +11” при допустимой 45”. Линейные измерения выполнялись стальной компарированной рулеткой РК-50 в прямом и обратном направлениях при постоянном натяжении рулетки 10 кг. Качественная характеристика полигонометрии приведена в таблице 5.5.

Таблица 5.5 - Качественная характеристика полигонометрии

№№ п/п	Название хода	Длина хода, км	Количество углов	Угловая невязка	Линейная невязка
				Фактич.	Допуст.	Абс., м	Относит.
1	Пп.5267-т.21	0,2	4	-16”	+150”	+ 0,002	1:105500
2	т.21- т.164	0,6	9	-32”	+175”	+ 0,016	1:35000
3	т.21- т. 174	0,6	16	-65”	+204”	+ 0,012	1:54000

Ходы подземного технического нивелирования проложены по пунктам подземной полигонометрии. Нивелирование выполнялось нивелиром Н-3 в прямом и обратном направлениях из середины. Превышения определялись по двум сторонам реек, расхождения в превышениях не превышали 10мм. Качественная характеристика технического нивелирования приведена в таблице 5.6.

Таблица 5.6 - Качественная характеристика технического нивелирования

Название хода	Длина хода, км	Количество штативов	Невязка, мм
			Фактич.	Допуст.
Пп.5267-т.18-пп.5267	0,28	6	+4	+ 26
т.21- т.164	0,61	34	+29	+ 39
т.18- т. 175	0,78	47	+9	+ 44

В результате вычислены координаты ( X; Y; Z) 30 пунктов подземной полигонометрии в Местной системе координат и Балтийской системе высот. Методика работ и полученные результаты соответствуют требованиям «Инструкции по производству маркшейдерских работ» 1987г. и могут служить исходными для развития подземных маркшейдерско-геодезических сетей.

Подземные маркшейдерские опорные сети являются главной геометрической основой для выполнения съемок горных выработок и решения горно-геометрических задач, связанных с обеспечением рациональной и безопасной разработки месторождений полезных ископаемых.

Подземные маркшейдерские опорные сети состоят из полигонометрических ходов и ходов геометрического и тригонометрического нивелирования, которые прокладываются по точкам съемочного обоснования расположенным в горно-капитальных и горно-подготовительных выработках. Подземные маркшейдерские опорные сети создаются в виде систем замкнутых, разомкнутых и висячих ходов. Висячие ходы прокладывают дважды или осуществляют примыкание к гиросторонам. Разомкнутые ходы прокладываются между сторонами существующей подземной маркшейдерской опорной сети. Средняя квадратическая погрешность определения положения наиболее удаленных пунктов подземной маркшейдерской опорной сети относительно исходных пунктов не более 0,8 мм на плане.

Построение систем полигонометрических ходов, разделенных на секции гиросторонами, производится при удалении пунктов сетей от точек центрирования на расстояние более 2 км. Гиростороны размещаются через 20 - 30 углов. Закрепляются гиростороны постоянными пунктами.

Пункты подземных маркшейдерских опорных сетей в зависимости от срока их существования и способа закрепления разделяются на постоянные (центры) и временные.

На рисунке 5.8, 5.9 приведены некоторые виды металлических центров для временных пунктов.



Рисунок 5.8-Конструкция центров постоянных пунктов

а - бетонируемого в почве выработки;

б - бетонируемого в кровле выработки;

в - забиваемого в деревянной пробке.

Рисунок 5.9-Конструкция центров временных пунктов

Порядок нумерации всех маркшейдерских пунктов определяет главный маркшейдер горного предприятия. Повторение номеров утраченных пунктов не разрешается.

Точность измерений в полигонометрических ходах характеризуется следующими показателями:

- средние квадратические погрешности измерения горизонтальных углов - 20" (с учетом погрешности центрирования теодолита), вертикальных углов - 30";

- средняя квадратическая погрешность гироскопического ориентирования - не более 1';

- расхождение между двумя независимыми измерениями линии светодальномерами (электронными тахеометрами) - не более 10 мм, стальными рулетками - 1:3000 длины стороны.

По мере подвигания горных выработок подземная маркшейдерская опорная сеть периодически пополняется. Допустимое отставание пунктов полигонометрических ходов от забоев выработок не более 300 м.

Длины сторон в полигонометрических ходах измеряются компарированными рулетками, светодальномерами и другими приборами, обеспечивающими необходимую точность. Рулетки (ленты) компарируются с относительной погрешностью не более 1:15000.

Обработка подземных маркшейдерских опорных сетей включает контроль вычислений в журналах измерений, введение поправок в измеренные длины линий, вычисление невязок, уравнивание сетей, оценку погрешности положения наиболее удаленных пунктов.

Линейная относительная невязка в замкнутых полигонах допускается не более 1:3000 длины хода, в разомкнутых полигонах - 1:2000. Расхождение между дважды пройденными полигонометрическими ходами (без предварительного уравнивания углов) допускается не более 1:2000 суммарной длины ходов. При длине хода менее 500 м абсолютная невязка в разомкнутых полигонах допускается не более 25 см.

Уравнивание отдельных полигонометрических ходов (систем ходов) выполняется раздельно: вначале уравниваются угловые измерения, а затем приращения координат.

Высоты в горные выработки на пункты подземной маркшейдерской опорной сети передаются независимо дважды через вертикальные, наклонные или горизонтальные горные выработки.

Техническое нивелирование выполняется по выработкам с углом наклона до 5°. Тригонометрическое нивелирование по наклонным выработкам производится одновременно с проложением полигонометрического хода.

При определении высот тригонометрическим нивелированием вертикальные углы измеряются теодолитами или тахеометрами с паспортной средней квадратической погрешностью измерения вертикального угла не более 25" одним приемом в прямом и обратном направлениях. Расхождение значений места нуля допускается не более 1,5'.

Разность превышений для одной и той же линии допускается не более 0,0004 l, где l - длина линии, м. Для ходов тригонометрического нивелирования, пройденных в прямом и обратном направлениях, допустимая невязка рассчитывается по формуле:

, мм

где L - длина хода, км.

Невязки ходов технического нивелирования допускаются не более значений, полученных по формуле:

,мм

где L - длина хода, км.

Уравнивание замкнутых нивелирных ходов выполняется путем распределения поправок в превышения, взятых с обратным невязке знаком, пропорционально числу станций или длинам сторон хода. За окончательное значение высоты пункта, определенного из ходов разной длины, принимается весовое среднее, считая веса обратно пропорциональными длине ходов или числу штативов в ходе.

Съемочные сети и съемочные работы

Подземные маркшейдерские съемочные сети являются основой для съемки горных выработок и состоят из теодолитных ходов.

Теодолитные ходы опираются на пункты подземной маркшейдерской опорной сети. Характеристика теодолитных ходов приведена в таблице 5.7.



Таблица 5.7 - Характеристика теодолитных ходов

Тип хода	Средняя квадратическая погрешность измерения углов	Предельная длина хода, км	Допустимое расхождение между двумя измерениями сторон
	горизонтальных	вертикальных
Теодолитный	40 ”	60 ”	1.5	1:1000

Пункты теодолитных ходов закрепляются как временные пункты подземной маркшейдерской опорной сети.

Углы в теодолитных ходах измеряются теодолитами или тахеометрами с паспортной средней квадратической погрешностью измерения горизонтального угла не более 30", центрирование теодолита и сигналов выполняется с помощью шнуровых отвесов.

Длина линий в теодолитных ходах измеряется рулетками и другими способами. Допускается натяжение рулеток без динамометра. Линии измеряются дважды. Отсчеты при измерении линий в теодолитных ходах берутся до миллиметров.

Тригонометрическое нивелирование выполняется одновременно с проложением теодолитных ходов.

В теодолитных ходах при передаче высот тригонометрическим нивелированием соблюдаются следующие требования:

- расхождение значений места нуля в начале и конце хода не более 3';

- расхождение между двумя определениями высоты теодолита или сигнала не более 10 мм;

- разность в превышениях одной и той же стороны не более 1:1000 ее длины;

- допустимая невязка хода

,мм

где L - длина хода, км.

Невязки ходов технического нивелирования допускаются не более значений, полученных по формуле:

,мм

где L - длина хода, км.

Съемочные работы

Объекты съемки:

- все горные выработки, как подготовительные, так и очистные; разведочные, гидрогеологические, технические скважины; камеры различного назначения, транспортные пути;

- целики полезного ископаемого, оставленные у подготовительных выработок и под охраняемыми объектами, границы закладки;

- капитальные изолирующие перемычки, установленные в действующих горных выработках, имеющих связь с земной поверхностью;

- соединяющих отдельные блоки с независимым проветриванием;

- перемычки, изолирующие участки опасные по прорыву воды, плывунов и пульпы в действующие выработки;

- водоотливные и вентиляционные устройства;

- места горных ударов, места пожаров, прорывов воды и плывунов, заиловки; места усиленного водопроявления; карсты и купола вывалов (высотой более 1 м) в горных выработках.

Съемку горных выработок, в которых запрещается пребывание людей, выполняют методами и приборами, обеспечивающими безопасность работ.

Съемка подготовительных и нарезных выработок

Съемка подготовительных и нарезных выработок выполняется способом перпендикуляров, полярным или другими способами. Съемка выработок производится также от направления, инструментально заданного с пунктов подземной съемочной сети.

При съемке разведочных, взрывных скважин определяется положение устья, глубина, направление и угол наклона оси скважины. Съемку устьев разведочных и взрывных скважин выполняют от пунктов съемочной сети. Направление оси скважин в плане определяют по координатам устьев скважин и торца буровых штанг, выдвинутых из скважины на 2,0 -2,5 м.

Вертикальная съемка в выработках, близких к горизонтальным, выполняется техническим нивелированием. Нивелирование выполняется по пикетам через 10 или 20 м. Одновременно измеряется высота выработки на каждом пикете и в характерных местах.

Съемка очистных выработок

Съемку горных выработок, в которых запрещается пребывание людей, выполняется методами и приборами, обеспечивающими безопасность работ.

На Узельгинском подземном руднике для определения размеров опасных или недоступных полостей (выпущенных камер, рудоспусков) используется лазерный сканер.

После обработки данных контур камеры наносится на планы и разрезы (рисунок 5.10).

Рисунок 5.10 - План горизонта 630 м.

Маркшейдерские работы при проведении выработок

Задание направления горным выработкам в плане и по высоте

Направления горизонтальным и наклонным выработкам задаются вдоль осей, по углам поворота и уклонам, указанным в проектной документации, от пунктов опорной и съемочной сетей.

В горизонтальной плоскости направления фиксируются отвесами. Количество направленческих отвесов допускается не менее трех. Расстояния между шнуровыми отвесами принимаются 2 - 3 м. Допустимое удаление от забоя шнуровых отвесов - не более 80 м.

Направление в вертикальной плоскости обозначаются боковыми реперами. Боковые реперы устанавливаются парами в противоположных стенках выработки. На участке выработки длиной 3-10 м устанавливают не менее двух боковых реперов. Реперы переносятся к забою не реже чем через 40 м.

Результаты задания направления горным выработкам заносятся в журнал маркшейдерских указаний участка ведущего горные работы.

Для Учалинского ГОКа составлена инструкция по приёмке горных выработок, в которой указаны допустимые отклонения от проекта в зависимости от назначения выработки: ГКР 0,2 м; ГПР 0,4 м; НР 0,7м.

Проведение выработок встречными забоями

Для обеспечения проходки выработок встречными забоями выполняется предрасчет точности сбойки. Предрасчет содержит обоснование требований к величинам допустимых расхождений забоев по ответственным направлениям, предварительную оценку точности смыкания забоев, описание методики выполнения маркшейдерских работ.

Допустимые величины расхождения встречных забоев определяются в зависимости от способа сооружения и крепления горных выработок и устанавливаются проектом. По техническим условиям в ряде случаев сбойку необходимо обеспечивать с точностью для горизонтальных и наклонных выработок ±0,5 м в плане и ±0,3 м по высоте. Если стволы шахт сбиваются полным сечением, то точность должна быть ±0,1 м и менее.

Все измерения при проведении выработок встречными забоями выполняются дважды.

Окончательное направление выработок определяется по координатам конечных пунктов, когда расстояние между забоями составит 50 м (приложения Г, Д, Е, Ж, И, К, Л).

При расстоянии между забоями не менее 15 м главный маркшейдер рудника в письменном виде ставит в известность об этом главного инженера рудника и начальников участков, ведущих проходку в книге маркшейдерского контроля за производством сбоечных работ (рисунок 5.11).

Рисунок 5.11 - Книга маркшейдерского контроля

Обслуживание буровзрывных и геологических работ

При обслуживание буровзрывных и геологических работ маркшейдер производит разметку камер и маркшейдерскую съемку пробуренных скважин с целью определения и контроля их фактического положения (длина, угол наклона, местоположение устья изабоя).

Для проведения разметки камеры с проекта берутся параметры осей вееров взрывных скважин, а именно расстояние от маркшейдерских точек до вееров и расстояния между веерами. Затем в забое краской размечаются оси вееров взрывных скважин для дальнейшего их обуривания. Для выполнения этих работ используются лазерная рулетка и баллончик с краской (рисунок 5.12, 5.13).

Контроль забуренных скважин производится с помощью измерительных штанг и электронных угломеров. Непосредственно в горной выработке штанги собираются в один шест, с помощью которого измеряется длина выбранных с каждого веера 3 - 4 проектных скважин. Затем к нему приставляется угломер и измеряется угол наклона скважины. Далее полученные данные сравниваются с проектными данными, и решается вопрос о приёмке бурения скважин.

Рисунок 5.12 - Разбивка отрезной щели.

Рисунок 5.13 - Разрез по траншейному штреку.

Маркшейдерский замер

Цели маркшейдерского замера горных работ:

- осуществление контроля за ведением горных работ в соответствии с проектами, паспортами и требованиями технических регламентов машин и оборудования и единых правил безопасности (ПБ 03-498-02,ПБ 3-553-03), определение объемов выполненных горных работ по отдельным забоям (экскаваторам), блокам, участкам, в целом по руднику и распределение их по видам работ (горно-капитальные, горно-подготовительные, нарезные, очистные, разведочные, буровые и др.);

- определение остатков руды на складах рудников на конец отчетного месяца;

- определение размеров выработанного пространства, образованного в результате выемки полезного ископаемого, объемов проведенных закладочных работ и остатков незаложенных пустот;

- контроль за полнотой и качеством извлечения полезного ископаемого из недр;

- определение данных для пополнения маркшейдерской графической документации;

- проверка соответствия выполненных объемов горных работ месячным и годовым планам.

Замеру и контрольной проверке подлежит весь объем выполненных

горных работ за отчетный период. Перед каждым замером начальник участка должен подготовить горные выработки для приемки и привести их в безопасное состояние.

Приемку выполненных за месяц горных работ производит комиссия в

составе маркшейдера участка, геолога участка, инженера технического отдела и нормировщика при обязательном участии исполнителей работ 25 или 26 числа каждого месяца. Решение о приемке выполненных работ или отнесения их в брак принимается на месте.

Согласно инструкции по проведению замеров на Учалинском ГОК отклонение сечения горных выработок от проекта в сторону увеличения должно быть не более: ГКР 0,2 м.; ГПР 0,4 м.; НР 0,7 м. Уменьшение сечения не допускается.

Участковый маркшейдер производит замер и определяет:

- выдержанность выработок по направлению и уклону;

- соответствие сечения выработок в проходке и в свету проектным (паспортным) данным;

- соответствие выполненных объемов горных работ утвержденным годовым и месячным планам, паспортам крепления.

- объем потерянной руды (совместно с геологом);

- полноту заполнения выработок закладкой и объем недозаклада.

Полевая, вычислительная и графическая документация должна соответствовать требованиям «Инструкции по производству маркшейдерских работ».

По данным маркшейдерского замера определяются объемы добычи руды (породы) за отчетный период, заполняются справки замеров и журнал учета забракованных горных работ, которые являются основными документами для составления отчетных данных о выполнении плана горных работ и для начисления заработной платы исполнителям работ.

Маркшейдерские работы на шахтном подъеме

В комплекс сооружений шахтного подъема входят проводники (направляющие подъемных сосудов), укрепленные на расстрелах, копер с расположенными на нем направляющими шкивами, подъемная машина с барабанами, на которые навивается канат, подъемные сосуды.

Контрольная проверка подъемного комплекса производится при сдаче шахты в эксплуатацию и периодически в процессе работы. Периодичность проверок производится согласно инструкции [5].

На рисунке 5.14 показаны углы девиации канатов.



Рисунок5.14 - Углы отклонения (девиации) канатов

Углы отклонения каната на шкивах определяют по формулам:

вн = бн - гcosц,

вв = бв+ гcosц,

где г -- горизонтальный угол поворота осевой плоскости шкива относительно оси подъема, вычисляемый по формуле

г =

в которой а1и а2 - расстояния от оси подъема до плоскости шкива на концах его горизонтального диаметра Dш,а угол ц - угол наклона подъемного каната.

Если осевая плоскость шкива проходит через середину рабочей части барабана, то вн=вв.

При расположении осевой плоскости шкива параллельно оси подъема бн= вн и бв= вв.

Наблюдения должны проводиться раз в год.

Рассмотрим порядок оформления документации при проверке геометрических элементов Скипового ствола Узельгинского рудника (рисунки 5.15, 5.16, 5.17, 5.18).

Рисунок 5.15 - Наблюдения за скиповым стволом Рисунок 5.16 - Определение углов девиации

Рисунок 5.17 - Определение длины промежуточной струны каната



Рисунок 5.18 - Проверка вертикальности надшахтного здания

Геометризация месторождения

На Северном фланге Узельгинского месторождения подсчет запасов меди, цинка, серы, а также благородных металлов, редких и рассеянных элементов произведен по состоянию на 1 октября 1987 года по каждому рудному телу.

Подсчет запасов произведен по кондициям Узельгинского месторождения (Протокол ГКЗ СССР № 708-К от 21.06.73 г.), применимость которых для рудного тела 1-а подтверждена технико-экономическими расчетами, выполненными геолого-экономическим отрядом ЧГРЭ. Установлено, что рудное тело 1-а может быть отработано при соответствующем увеличении производительности Узельгинского рудника.

По содержанию основных и попутных компонентов рудное тело 1-а мало отличается от средних показателей в целом по Узельгинскому месторождению; здесь несколько ниже содержание меди (на 0,1-0,2 %), технологическим исследованиям также мало отличаются руды рудного тела 1-а и медные руды Узельгинского месторождения. Горно-геологические условия разработки рудного тела 1-а близки к таковым по рудным телам 2, 3, 4 Узельгинского месторождения. Поэтому кондиции по нему могут быть распространены и на рудное тело 1-а, являющимся одним из членов серии рудных тел месторождения, правомочность которых доказана технико-экономическими расчетами в ЧГРЭ.

Обоснование метода подсчета запасов

Разведка участка, как и в целом месторождения, проведена скважинами по линиям, ориентированным в крест простирания основных геологических структур; при этом линии разрезов явились продолжением к западу от основных рудных тел месторождения. При отстройке разрезов, увязке рудных тел и геологических границ учитывались азимутальные и зенитные искривления скважин, так что построенные разрезы вполне достоверно отражают геологическое строение участка, морфологию рудных тел. Линии разрезов параллельны друг другу и стоят на расстоянии 50-100 м, скважины на разрезах отстоят на расстоянии от 40-140 м. С учетом особенностей геологического строения участка и методикой разведки по параллельным линиям подсчет запасов рудного тела 1-а произведен методом параллельных сечений. При данном подсчете запасов довольно просты расчетные операции и легко проверяемы.

Подсчет запасов мелких рудных тел и линз, встреченных одной, в лучшем случае двумя - тремя скважинами, произведен методом геологических блоков.

При построении геологических разрезов, плана подсчета запасов учитывались азимутальные и зенитные искривления скважин. Оси скважин, отклонившихся в процессе бурения, проектировались на плоскость разрезов по нормали.

Принципы оконтуривания рудных тел

Оконтуривание рудных тел выполнено в соответствии с кондициями и с учетом общих принципов, принятых на других аналогичных месторождениях района. Оконтуривание производилось на геологических разрезах масштаба 1:1000, где вынесены контакты рудных тел и сортовые интегралы. Основой для оконтуривания явились данные о содержании меди, цинка, серы.

Обоснование выделения подсчетных блоков и категоризация запасов.

Рудные тела и линзы на участке разведаны по разведочным линиям, расположенным друг от друга на расстоянии 50-67, среднее 61 м для рудного тела 1-а и 60-116, среднее 98,9 м для других мелких тел и линз. Расстояние между скважинами и линиями разрезов составили 62,2 м для рудного тела 1-а и 84,8 м для других тел. Таким образом, достигнутая разведочная сеть вполне достаточная, чтобы произвести подсчет запасов по рудному телу 1-а по категории С1 и С2.

Запасы руд Узельгинского месторождения, относящегося ко 2-группе по Инструкции ГКЗ, разведенные по сети 100 х 100 м, квалифицированы по категории С1, утверждены в ГКЗ СССР в 1973 году и поставлены на баланс. В местах изменения мощности, на выклинках сеть сгущалась до 50 х 100 - 50 х 50 м с целью уточнения морфологии и других параметров.

При подсечении линзы одной скважиной для исключения искажающего влияния мощности руды на всю линзу нами применялся следующий прием: к мощности руды по скважине прибавлялось 2 м, сумма делилась пополам и полученная усредненная мощность по линзе участвовала в дальнейших расчетах.

Разведочные работы, проведенные на Северном фланге Узельгинского месторождения, позволили выявить неизвестное рудное тело 1-а и ряд мелких рудных тел и линз, которые могут быть попутно отработаны при разработке рудных тел 1, 2 и др. Подсчитанные на 1 октября 1987 года запасы медных и медно-цинковых руд по рудному телу 1-а показаны в таблице 5.8.



Таблица 5.8 - Запасы руды и металлов по рудному телу 1-а

Наименование показателей	Единица измерения	С1	С2
Руда	тыс.т	4110,6	649,7
Медь	тыс.т	45,88	14,80
Цинк	тыс.т	21,24	8,48
Сера	тыс.т	1259,11	232,10
Содержание:
Медь	%	1,21	2,28
Цинк	%	0,56	1,30
Сера	%	33,15	35,72

Методика определения объемов, запасов

При вычислении объемов каждого из выделенных блоков использовались общепринятые формулы. В тех случаях, когда площади сечений, ограничивающие блок, отличаются друг от друга менее, чем на 40%, применялась формула призмы:

если площади сечений отличаются менее чем на 40%:

м3

где S1 и S2 - площади боковых стен камер, м2; h - ширина камеры, м;

б) если площади сечений отличаются более чем на 40%:

, м3

в) по величине рудного тела в зависимости от формы выклинки:

- на клин,

- на конус.

Методика подсчета сводится к определению площадей боковых стен каждой камеры и нахождению среднего сечения, которое умножается на ширину камеры. Потом суммируются все объёмы камер и между камерных целиков, определяется объём рудного тела. Каждая площадь определяется не менее двух раз с перестановкой планиметра и берётся среднее значение, если разность между ними не более 1%.

Определение запасов производится по формуле:

, т

где Q-запасы руды;

V - объем блока,(м.куб.);

- объёмный вес руды, т/м3;

m- мощность рудной залежи,м.

Запасы полезных ископаемых определяются по формуле:

, т

где Q-запасы руды

P - запасы металла;

с - среднее содержание полезного ископаемого,%;

.m- мощность рудной залежи, м.

Подсчет балансовых запасов руды в шахтном поле Zб (т) произведен методом среднеарифметического по формуле:

Zб = L·Н·m·гр = (L · (Hр - Н0) / sinб) · m · гр,

где L м - размер шахтного поля по простиранию; Нр - разведанная глубина залежи, м; m- мощность рудной залежи; гр- плотность руды в массиве; Н0- глубина залегания верхней границы залежи; б- угол падения рудного тела.

Промышленные запасы определяются путем вычитания из балансовых запасов потерь руды в недрах:

Zпр = Zб-Zп,

где Zп - суммарные проектные потери руды.

Zп = Zб·(1-Кизв),

где Кизв- коэффициент извлечения.

Учет движения балансовых запасов, потерь и разубоживания

Учет добычи

Маркшейдерские измерения производятся только в конце отчетного периода (месяца). Однако на основе данных этих измерений не всегда можно получить объем добычных работ по каждому отдельному участку даже за отчетный период в целом. Кроме того, на действующих шахтах, рудниках и карьерах необходимо вести учет добычи не только по отдельным участкам, забоям, блокам и механизмам, но и по сортам добытого полезного ископаемого ежесменно, ежесуточно. Оперативный учет добычи полезного ископаемого производится силами технадзора отдельных участков или всего предприятия.

Наиболее достоверным и точным способом оперативного учета добычи полезного ископаемого, поступающего из различных участков рудника, является взвешивание его на конечных пунктах доставки. Такими пунктами являются железнодорожные весы при отправке полезного ископаемого потребителю, конвейерные весы на обогатительных фабриках и др. При отсутствии таких пунктов ведется оперативный учет количества и массы вагонеток, разгруженных на поверхности, или (при скиповом подъеме) на околоствольном дворе.

Маркшейдерская служба горного предприятия осуществляет обязательный ежемесячный контроль за оперативным учетом добычи полезного ископаемого одним из следующих способов:

а) измерениями остатков полезного ископаемого на складах и в бункерах;

б) подсчетом добычи полезного ископаемого по данным маркшейдерских измерений или съемок горных выработок. При контроле по измерениям остатков полезного ископаемого на складах и в бункерах массу Q добытого полезного ископаемого за отчетный период получают из соотношения

Q = Q1 - Q2 + Q3,

где Q1-- масса полезного ископаемого, отправленного за отчетный период потребителю; Q2и Q3- остатки полезного ископаемого на складах и в дозировочных бункерах соответственно на начало и конец отчетного периода. Этот способ маркшейдерского контроля за оперативным учетом добычи полезного ископаемого достаточно точен и для условий многих рудных месторождений является единственно возможным. Однако данный способ имеет тот существенный недостаток, что он исключает возможность контроля за отдельными участками, блоками и т. д.

Учет вскрыши

Учет вскрышных работ на карьерах производится в объемных единицах (м3) пород в массиве. Оперативный учет объема вскрышных работ производится диспетчерской службой по числу N груженых транспортных сосудов (железнодорожные думпкары, автосамосвалы), отправленных из различных забоев в отвалы горных пород.

Однако для определения объема вскрышных работ в массиве необходимо знать величины паспортного объема транспортного сосуда. Vп, среднее значение коэффициента его объемного наполнения kн и коэффициента разрыхления kрпород. Среднее значение kнопределяют делением среднего значения фактического объема пород в одном транспортном сосуде на его паспортный объем. Коэффициент разрыхления пород определяют по формуле

Kр= Vр /Vм = г/г',

где Vм и Vp -- объем породы в массиве и соответствующий объем в разрыхленном состоянии (в сосуде); гиг' -- объемные массы пород в массиве и в разрыхленном состоянии. Общий объем вскрышных работ в данном забое за данный период,

Vм =

Точность оперативного учета вскрышных работ во многом зависит от точности определения значений коэффициентов kн и kр. Если вскрышные участки на уступах карьера выделены четко, то маркшейдерский контроль за оперативным учетом вскрышных работ по участкам осуществляют по данным маркшейдерских съемок очищенных забоев.

Часто учет объемов вскрыши ведется по отдельным взрывам на уступах с последующим определением общих объемов по карьеру. Если при измерениях часть взорванной массы не убрана, то общий объем вскрыши по карьеру за отчетный период определяют по формуле

V=

где Vi -- объем взорванных и зачищенных блоков, полученный по данным инструментальной съемки; А -- объем породы, взятый из взорванных за отчетный период, но незачищенных блоков, полученный по данным оперативного учета; В-- объем остальной части породы, взятый из взорванных, но не зачищенных в прошлом отчетном периоде блоков (полученный как разность полных объемов блоков и объемов, взятых ранее). На многих рудных карьерах границы между вскрышными и добычными участками выражены нечетко или выемку полезного ископаемого осуществляют селективным способом. Маркшейдерский контроль за оперативным учетом объема вскрышных работ в этом случае осуществляют вычитанием из общего объема выемки горной массы на карьере (по данным съемки) объемного количества добычи за отчетный период, полученного по данным весового учета.

Учет состояния и движения запасов на горных предприятиях

На действующих горных предприятиях с самого начала разработки месторождений, включая период их строительства, производят статистический учет балансовых и забалансовых запасов полезного ископаемого как утвержденных ВКЗ, так и не утвержденных, установленных по данным оперативных подсчетов.

Учет запасов ведется систематически по периодам, установленным вышестоящей организацией, но чаще всего он ведется в конце каждого года. Учет состояния и движения запасов полезных ископаемых ведется по специальной форме, утвержденной ЦСУ РФ. В этих формах должно быть отражено:

а) числовое значение запасов шахтного (рудничного) поля по состоянию на начало разработки и начало данного отчетного периода;

б) изменение запасов в результате эксплуатационной разведки, переоценки (пересчета), изменения технических границ шахтного поля, добычи и потерь за отчетный период и с начала разработки;

в) остаток балансовых запасов на конец отчетного периода и распределение их по степени разведанности и степени готовности к добыче;

г) степень обеспеченности горного предприятия балансовыми запасами на предстоящие годы с учетом установленной годовой производительности предприятия. Учет запасов производится отдельно для каждого блока, участка, горизонта и по руднику в целом. Балансовые запасы на конец данного отчетного периода определяются из выражения

Бк= Бн- С- З ± И - А - П,

где Бн- балансовые запасы на начало отчетного периода; С -списанные балансовые запасы за отчетный период; 3 -- запасы, переведенные в отчетном периоде из балансовых в забалансовые ; И -- изменение балансовых запасов за отчетный период; А -- добыча чистого полезного ископаемого (без разубоживающей массы) за отчетный период; П -- фактические потери полезного ископаемого за отчетный период.

Списание балансовых запасов производится по инструкции, утвержденной Госгортехнадзором РФ. Списанию подлежат запасы в контурах участков, оказавшихся лишенными балансовых запасов; запасы в контурах участков, где получены новые данные о мощности залежи или о содержании полезных компонентов, которые приводят к уменьшению количества ранее учтенных запасов.

Переведенными в забалансовые считают запасы, ранее учтенные как балансовые, но не подтвердившиеся по требованиям кондиции.

Изменение балансовых запасов за отчетный период может быть обусловлено изменением технических границ шахтного поля; перевода по данным доразведки запасов категорий C1 и С2 в категории А и В или, наоборот, уточнения контуров залежи, изменения ее мощности, объемной массы полезного ископаемого и содержания в нем металла, а также в результате переоценки и пересчета запасов полезного ископаемого в отчетный период.

Указанные изменения в балансовых запасах подлежат утверждению вышестоящими организациями. Количество добычи и размеры потерь полезного ископаемого за отчетный период устанавливаются известными способами.

Данные о состоянии движения запасов полезного ископаемого в конце каждого отчетного периода определяют на основе копии маркшейдерско-геологической графической документации по каждой залежи в пределах технических границ шахтного поля. На этих графических материалах нумеруют блоки подсчета запасов, разным цветом показывают контуры балансовых запасов, участков потерь, забалансовых и списанных запасов, отработанных участков и т. д

Основным отчетным и учетным показателем, характеризующим полноту и качества извлечения полезного ископаемого из недр, являются величины потерь (П) и разубоживания руды (Р), а также зависимые от них коэффициенты извлечения Кн и изменения качества Кк.

Расчет нормативных размеров потерь и разубоживания руды, при отработке Узельгинского месторождения подземным способом разработан в соответствии с основными положениями и требованиями [6, 7, 8].

В зависимости от конкретных горно-геологических условий на отдельных участках месторождения данная система разработки применяется в различных вариантах с изменением отдельных конструктивных элементов, но сущность системы разработки с камерной выемкой и закладкой выработанного пространства не изменяется.

Нормативные размеры потерь и разубоживания руды при отработке рудных тел представлены в таблице 5.9.

Таблица 5.9 - Нормативные размеры потерь и разубоживания руды при отработке рудных тел

Рудное тело	Применяемый вариант системы разработки	Удельный объем данной системы разработки, %	Потери, %	Разубоживание, %
5 и 9 совместная отработка	Медно-цинковые руды Системы с камерной выемкой и закладкой Камерно-столбовая система разработки	97 3	5,0 1,9	6,0 4,7
	Всего по медно-цинковым рудам	-	5,0	6,0
	Медные руды Системы с камерной выемкой и закладкой	100	5,0	6,2
	Всего по медным рудам	-	5,0	6,2
9 оставшиеся запасы	Медно-цинковые руды Камерно-столбовая система разработки	100	2,2	5,0
	Всего по медно-цинковым рудам	-	2,2	5,0
5а	Медно-цинковые руды Системы с камерной выемкой и закладкой	100	8,0	3,2
	Всего по медно-цинковым рудам	-	8,0	3,2
	Медные руды Системы с камерной выемкой и закладкой	100	8,0	3,2
	Всего по медным рудам	-	8,0	3,2
1	Медные руды Системы с камерной выемкой и закладкой Камерно-столбовая система разработки	95 5	9,3 1,2	4,3 2,2
	Всего по медным рудам	-	9,1	4,2
6	Медно-цинковые руды Системы с камерной выемкой и закладкой	100	8,5	4,1
	Всего по медно-цинковым рудам	-	8,5	4,1
	Медные руды Системы с камерной выемкой и закладкой	100	8,6	4,5
	Всего по медным рудам	-	8,6	4,5
1а	Медно-цинковые руды Система подэтажного обрушения с торцовым выпуском руды Система подэтажного обрушения с донным выпуском руды	63 37	16,7 16,1	13,0 13,3
	Всего по медно-цинковым рудам	-	16,5	13,1
	Медные руды Система подэтажного обрушения с торцовым выпуском руды	100	17,7	13,1
	Всего по медным рудам	-	17,7	13,1

Нормативные потери и разубоживание по местам их образования при использовании камерных систем разработки:

- потери при оконтуривании рудного тела;

- потери в угловых частях камер;

- потери отбитой руды на днище камеры;

- потери в целиках горизонта выпуска (при траншейном днище);

- разубоживание при оконтуривании рудного тела (из-за сложности контакта рудного тела);

- разубоживание от отслоения пород висячего блока;

- разубоживание закладкой вышележащих камер;

- разубоживание закладкой от стенок заложенных камер;

- разубоживание от включения прослоев пустых пород.

Общие нормативные потери и разубоживание руды для данной выемочной единицы (камера) определяется суммированием всех видов нормативных потерь и разубоживания.

Значения потерь и разубоживания для каждой отрабатываемой камеры подсчитываются к годовому направлению по обменным планам горизонтов, к проекту - по разрезу камеры по оси, после проведения нарезных работ - по разрезам буровых вееров. Все сведения заносят в «Книгу потерь и разубоживания» (рисунок 5.19).

Рисунок 5.19 - Расчет в «Книге подсчета потерь и разубоживания»

На Узельгинском подземном руднике для определения величин потерь и разубоживания применяют прямой метод. Прямой метод позволяет определить количество потерь и разубоживания на любую дату независимо от степени отработки выемочного блока, что даёт возможность своевременно выявлять причины потерь и разубоживания, определять их количество и оперативно применять меры для их уменьшения.

Сущность прямого метода заключается в систематически производимых съёмках и замерах объёмов потерь полезного ископаемого и объёмов примешиваемых пород, сопоставлении контуров рудных тел, отображаемых на геолого-маркшейдерских планах и разрезах, с контурами фактической отработки.

Формулы для подсчёта количества потерь и разубоживания:

;

где П - потери ,% ; Р - разубоживание ,% ; Б - балансовые запасы ,т; с - содержание полезного компонента в массиве ,%; а - содержание полезного компонента в добытом полезном ископаемом ,%.

Сдвижение горных пород и охрана сооружений

Основные понятия и параметры, характеризующие процесс сдвижения

Процесс сдвижения толщи горных пород и земной поверхности характеризуется следующими параметрами: размерами и формой мульды сдвижения; величиной углов граничных, сдвижения, разрывов, полной подработки; величинами векторов сдвижений, их составляющих (оседания и горизонтального сдвижения), деформациями в мульде сдвижения; общей продолжительностью процесса сдвижения, его отдельных стадий и скоростью оседаний.

Массив пород месторождения дезинтегрирован разными нарушениями типа разломов, зон рассланцевания и вертикально падающих дайковых тел, прослеженных по всему разрезу рудного поля в субмеридиональном и широтном направлениях.

Основной целью наблюдений на проектируемой наблюдательной станции является изучение характера и параметров процесса сдвижения подрабатываемых пород и изменения напряженно-де...