Гірнича геометрія

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

Вступ

1. Проекції з числовими відмітками

1.1 Проекція точки

1.2 Проекція прямої

1.3 Проекція площини

1.4 Зображення інших поверхонь

1.5 Взаємне положення прямих і площини

1.6 Позиційні задачі

2. Креслення відкритих гірничих робіт

2.1 Елементи кар'єру та їх позначення на кресленні

2.2 Загальні відомості про зображення елементів відкритих гірничих робіт

2.3 Зображення основних типів гірничих виробок та відвалів

3. Зображення підземних гірничих виробок

3.1 Короткі теоретичні відомості та позначення підземних гірничих виробок

3.2 Плани, вертикальні проекції, горизонтальні і вертикальні розрізи таперерізи гірничих виробок

3.3 Зображення похилого перерізу (розрізу) гірничих виробок на вертикальну, горизонтальну і похилу площину проекції

Література

Розрахунково-графічні роботи

проекція гірничий розріз переріз

Вступ

Види і особливості гірничих креслень

Для гірничих креслень характерним є їх різноманітність, яка визначається їх призначенням, видом зображуваного об'єкта, способом зображення, масштабом і т.і.

Значне місце в графічній документації займають креслення, на яких зображені невидимі об'єкти і динаміка процесів.

Гірничі креслення містять відомості, необхідні для проектування, будівництва і експлуатації родовищ корисних копалин, а також для контролю ведення гірничих робіт.

Велика різноманітність об'єктів зображення, їх складність і багатотипність, різний ступінь достовірності їх розмірів і форм, а також неоднаковий характер вимог, які пред'являються щодо креслень окремих об'єктів, визначають необхідність застосування найрізноманітніших методів графічного зображення. Тому в гірничо-інженерній графіці, поряд з власними методами і способами, використовуються також елементи геометричного, проекційного, топографічного, інженерно-будівельного і машинобудівного креслень.

Гірничі креслення мають суттєві відмінності від інших видів технічних креслень, зокрема від машинобудівних, а саме:

ь Гірські тіла та інші об'єкти зображення мають, як правило, досить складні обриси, причому кожний окремий об'єкт зображення неповторний у природі. Але немає практичної потреби детально і точно відтворювати на кресленнях їх форму, в зв'язку з чим на гірничих кресленнях часто спрощують зображення, замінюючи складні криволінійні контури простішими, але зберігаючи при цьому загальні обриси об'єкта і досить точно основні його параметри.

ь Гірничі роботи внаслідок розвитку в часі і просторі неперервно змінюють свою форму, розміри і положення. Тому гірничі креслення є динамічними: мають надавати можливість вносити зміни і доповнення в них.

ь Гірничі виробки, які на гірничих кресленнях є основними об'єктами зображення, являють собою не фізичні тіла, а пустоти в товщі масиву гірських порід. Тому креслення гірничих виробок виконуються з додержанням специфічних умовностей.

ь Базовою основою гірничо-інженерних креслень, поряд з методом прямокутного проектування, є метод ортогональних проекцій з числовими відмітками. В зв'язку з цим для багатьох гірничих креслень план є основним видом зображення.

ь Гірничі об'єкти зображення досить протяжні, причому основна їх частина знаходиться в надрах землі, а тому для кращого сприймання форми і просторового положення об'єктів на гірничих кресленнях особливо необхідне застосування наочних зображень. Але оскільки аксонометричні методи часто тяжко застосувати через складність побудови тіл неправильної форми, то використовуються афінні відповідності і векторні проекції, які не застосовуються в інших видах технічних креслень.

Розрізняють такі види гірничих креслень:

ь проектні;

ь маркшейдерсько-геологічні;

ь виробничо-технологічні;

ь ілюстративні.

На проектних кресленнях відображаються проектні рішення на будівництво (реконструкцію) гірничого підприємства або його окремих об'єктів, приводиться принципова технологічна схема майбутнього гірничого підприємства, даються конструктивні вирішення капітальних гірничих виробок, споруд та їх вузлів.

Маркшейдерсько-геологічні креслення складаються маркшейдерсько-геологічною службою гірничих підприємств за результатами натурних вимірювань і розрахунків. На таких кресленнях відображаються рельєф і ситуація земної поверхні в районі гірничого відводу, геологічні умови залягання родовища, просторове положення гірничих виробок, якісно-кількісні характеристики корисної копалини, фіксуються положення і стан виробок, механізмів, устаткування, комунікацій.

Виробничо-технологічні креслення виконуються виробничо-технічними службами в процесі експлуатації гірничого підприємства. Вони відображають технічні і технологічні вирішення з проведення гірничих робіт. До цих креслень відносяться уточнені креслення розкриття і підготовки нових горизонтів, креслення розробки блоків, транспортні схеми, паспорти буровибухових та інших видів робіт, схеми вентиляції, структурні схеми управління і т.д.

На ілюстративних кресленнях відображаються принципові технічні, технологічні й організаційні вирішення при добуванні корисних копалин.

Методи зображення гірничих об'єктів

Гірничі об'єкти залежно від їх типів і призначення креслення можуть зображуватись методом прямокутного проектування, аксонометричного проектування, в проекціях з числовими відмітками, в афінних і векторних проекціях та в лінійній перспективі.

Прямокутне проектування широко застосовується в гірничо-інженерних кресленнях. При цьому, як відомо, об'єкт зображується в двох-трьох і більше проекціях. Але зображення покладів корисних копалин і порід, які їх вмішують, сукупності гірничих виробок, земної поверхні в районі гірничого відводу та інших об'єктів, як правило, виконуються методом проекцій з числовими відмітками. В проекціях з числовими відмітками об'єкт проектується лише на одну (наприклад, на горизонтальну) площину. Висотні відмітки точок або й інших геометричних елементів об'єкта відносно площини проекцій визначають положення його в просторі.

Проекції з числовими відмітками застосовуються для зображення об'єктів, які мають невеликі розміри за висотою порівняно з розмірами на плані, а також для зображення поверхонь неправильної форми (поверхонь топографічного характеру). На кресленнях в проекціях з числовими відмітками зображуються рельєф поверхні, відкриті гірничі виробки, поклади корисних копалин, положення гірських порід, які вміщують ці копалини, а також зведені і суміщені плани гірничих робіт. Для таких креслень характерно, що на одній площині проекцій зображуються гірничі виробки, які знаходяться на різних горизонтах розробки, або одночасно відкриті та підземні гірничі виробки.

Креслення, що виконуються в прямокутних проекціях, а також в проекціях з числовими відмітками, поряд з перевагою (зручністю вимірювання) мають істотний недолік (відсутність наочності зображення). Для забезпечення наочності креслення виконують в аксонометрії, в векторних проекціях, а також застосовують афінну відповідність та лінійну перспективу.

В повному зображенні найбільш точно і детально відтворюються форма і розміри об'єкта та його елементів. З найбільшою повнотою зображуються елементи гірничо-будівельних та інших конструкцій. Враховуючи специфічні особливості гірничих об'єктів - складність і неповторність форм, а також різний ступінь достовірності вихідних даних, на кресленнях наносять спрощені порівняно з натурою контури гірничих виробок та інших гірничих об'єктів (відвалів, териконів, складів корисної копалини, розвалів зруйнованої гірської маси і т.д.), якщо немає необхідності в детальному відображенні їх форм. При цьому топографічні поверхні і складні криві лінії замінюють правильними поверхнями і лініями, а також відповідно площинами, прямими і ламаними лініями.

Зображення об'єктів та їх елементів на виробничо-технологічних кресленнях в більшості випадків спрощуються, наприклад, на кресленнях всіх типів за масштабом 1:100, 1:200 і менше. Спрощено зображуються, як правило, гірничі виробки і насипи (штабелі розсипчастої і зруйнованої скельної гірської породи). Контури допускається спрощувати тим більше, чим менший масштаб креслення.

Спрощені контури виконуються на кресленні тонкою суцільною лінією або основною суцільною лінією, якщо дається лише спрощене зображення.

1. Проекції з числовими відмітками

Проекції з числовими відмітками являють собою один з видів ортогонального паралельного проектування на площину проекцій. Особливість їх полягає в тому, що предмет зображується лише на одній площині, а не на двох чи трьох, як в технічному кресленні.

На площину проекцій ортогонально проектують характерні точки просторового предмета. Одержують зображення предмета в двох його вимірах. Третім виміром є числові відмітки точок.

Числовою відміткою називається відстань по нормалі від точки, яка проектується, до площини проекцій. За основну площину проекцій може бути прийнята будь-яка площина, але в практиці найчастіше застосовується горизонтальна площина. Числові відмітки замінюють собою другу проекцію точки на площину, яка в ортогональних проекціях називається вертикальною площиною проекцій.

Цей метод особливо зручний для зображень на кресленнях складних криволінійних і топографічних поверхонь, для яких геометричний закон утворення невідомий.

1.1 Проекція точки

а) б)

Рис. 1.1 Точки в проекціях з числовими відмітками: а - в просторі; б - на плані

Горизонтальну площину проекцій називають площиною нульового рівня, або нульовою. Точку в проекціях з числовими відмітками зображують її проекцією на нульову площину з позначенням буквою і цифрою. Цифра - це числове значення відмітки.

Точки, які знаходяться над нульовою площиною, позначають знаком "плюс", що відповідає додатнім значенням відміток. Точки, які знаходяться під нульовою площиною, позначають знаком "мінус", що відповідає від'ємним значенням відміток. Точки, що належать нульовій площині, мають нульову відмітку.

Знак "плюс" часто не проставляють. Крім того, інколи точки позначають відмітками, не використовуючи букви. Відстань від точки,

наприклад А, до нульової площини позначають h_A. Креслення виконують за масштабом, який подають біля зображень у вигляді лінійного або числового масштабу.

Отже, положення точки в просторі визначається такими елементами:

ь ортогональною проекцією точки на основну площину;

ь числовою відміткою біля проекції точки, що визначає відстань точки до площини проекцій.

Числові відмітки точок, розташованих над площиною проекцій, вважаються додатними, нижче площини - від'ємними. Для точки, розташованої безпосередньо на площині проекцій, її положення в просторі співпадає з проекцією, а числова відмітка дорівнює нулю.

Площину проекцій іноді називають нульовою, оскільки значення її відмітки дорівнює нулю.

Горизонтальна площина проекцій може співпадати з вихідною рівневою поверхнею. В цьому разі числові відмітки точок є їх абсолютними відмітками.

1.2 Проекція прямої

а) б)

Рис. 1.2.1 Кути падіння і простягання прямої: а - в просторі; б - на плані

Положення прямої лінії в просторі визначене, якщо задані проекції двох її точок з числовими відмітками або проекція однієї точки з числовою відміткою, а також кути падіння д і простягання б прямої (рис.1.2.1).

Кутом падіння д прямої називається кут її нахилу до площини проекцій. Кут простягання б відраховується від додатнього напряму ocі абсцис, або північного кінця меридіана за ходом годинникової стрілки до проекції прямої.

Кутом простягання б (дирекційним кутом) називається кут між північним напрямом осі х і напрямом прямої в бік зменшення її відміток (напрямом падіння прямої), який відраховується зліва направо за ходом годинникової стрілки. Кут між горизонтальною площиною і лінією падіння називається кутом падіння. Гострий кут між горизонтальною площиною і напрямом підняття прямої називається кутом підняття. Кут підняття вважається додатним, кут падіння від'ємним. Кути підняття і падіння чисельно дорівнюють один одному і позначаються через S. Нахилення прямої до горизонту називають кутом нахилу. Якщо площина проекцій горизонтальна, то кут нахилу називають кутом падіння прямої.

Дирекційний кут (кут простягання) б і кут нахилу д, які повністю визначають напрям прямої, називають елементами залягання прямої.

При розв'язуванні багатьох задач на проекції прямої виникає необхідність визначити такі точки, відмітки яких кратні заданій величині h. Такі точки називають точками зі ступінчастими відмітками.

Величину h називають висотою перерізу і вибирають так, щоб вона мала заокруглені значення, наприклад, 0,1 м; 0,2 м; 0,25 м; 0,5 м; їм; 2 м; 5 м; 10 м; 20 м; 25 м; 50 м; 100 м.

Закладенням d прямої називається відстань між проекціями двох точок прямої, різниця числових відміток яких дорівнює висоті перерізу h.

Градуювання прямої. Знаходження на проекції прямої положення точок з відмітками, кратними заданій величині, називається градуюванням або інтерполяцією. Базується воно на способі пропорціонального поділу відрізка і може бути виконане декількома способами. Найчастіше застосовуються способи профілів і пропорціонального поділу, градуювання за допомогою палетки, а також використовуються допоміжні графіки закладень.

Розглянемо градуювання відрізка прямої способом профілів (рис.1.2.1, а).

Порядок побудови при цьому способі такий:

Від проекцій точок відрізка прямої проводять перпендикуляри, довжина яких (в масштабі креслення) дорівнює висотним положенням точок А і В. Діагональний відрізок 36 дорівнює натуральній величині АВ, а точки 1, 2, 3 на перпендикулярах до лінії А₃В₆ розташовані на віддалі однієї, двох, трьох і т.д. одиниць від рівня площини проекцій.

Із точок 1, 2, 3 проводять відрізки прямих, які паралельні лінії А₃В_6, і одержують лінії рівнів, розташованих на віддалі однієї, двох, трьох одиниць від площини проекцій.

Рис. 1.2.2 Градуювання відрізка прямої: 3. На відрізку 36 лінії рівня 4 і 5 перетинаються відповідно в точках 4 і 5. Перпендикуляри, опущені з цих точок на лінію А₃В₆ дають в перетині точки С₄ і D_5, висотні відмітки яких відповідно дорівнюють чотирьом і п'яти одиницям

Градуювання відрізка прямої способом пропорціонального поділу (рис. 1.2.2, б) здійснюється так:

а) до проекції заданого відрізка проводять під довільним кутом допоміжну пряму, на якій відкладають пропорціональні відрізки в масштабі, зручному для виконавця;

б) кінцеві точки допоміжного відрізка і того, що градуюють, з'єднують прямою, паралельно якій через кожну поділку допоміжного відрізка проводять прямі, які розбивають заданий відрізок на шукані частини.

При градуюванні за допомогою палетки (рис 1.2.2, в) застосовують спеціальні трафарети (палетки), які виконані на кальці або іншому прозорому матеріалі. На трафареті нанесені паралельні лінії на однаковій віддалі.

Палетку накладають на креслення прямої таким чином, щоб відмітка лінії на палетці і відмітка точки співпадали. Наприклад, точку А з відміткою 150 суміщають з лінією 150. Потім палетку обертають навколо точки A₁₅₀ до суміщення точки В₂₁₀ з лінією палетки, що має відмітку 210.

На гірничих кресленнях, крім вказаних способів, часто будують графіки закладень, з допомогою яких градуюють елементи креслення.

1.3 Проекція площини

Площина в проекціях з числовими відмітками може бути задана масштабом закладення, проекціями горизонталей, проекціями трьох точок з числовими відмітками, що не лежать на одній прямій, проекціями двох прямих, що перетинаються, або паралельних прямих.

Рис. 1.3.1 Способи задання площини в проекціях з числовими відмітками

Але найчастіше площина задається масштабом закладення (масштабом уклонів). Масштабом закладення або уклонів називається проградуйована проекція лінії найбільшого скату площини. Лінія найбільшого скату - це пряма, яка належить" площині і перпендикулярна до її горизонталей.

В гірничій справі замість терміна "лінія найбільшого скату" використовується термін "лінія падіння", горизонталі площини називаються "лініями простягання", а замість поняття "кут нахилу площини до горизонтальної площини проекцій" використовують термін "кут падіння площини" (рис.1.3.2).

Рис. 1.3.2 Площина в проекціях з числовими відмітками: а - в просторі; б - на плані

На кресленні масштаб закладення зображується подвійними (тонкою і товстою) лініями з поділками, які відповідають висотним відміткам.

Якщо на кресленні нанести горизонталі площини (лінії простягання), то кут падіння S можна визначити побудовою прямокутного трикутника. Із рисунка видно, що , де Z - перевищення між сусідніми горизонталями, l - віддаль між сусідніми горизонталями на плані. Звідки й визначаємо кут .

Щоб показати орієнтацію площини за сторонами світу, вказують напрям і кут простягання площини (азимут). Напрям простягання йде вправо, якщо на площину дивитися в напрямку зростання відміток. Кут простягання а вимірюють між північним напрямом меридіана і проекціями горизонталей за ходом годинникової стрілки.

В гірничих кресленнях площина як геометричний образ широко використовується для апроксимації поверхонь пластів корисної копалини, укосу уступу, насипів тощо.

1.4 Зображення інших поверхонь

Зображення поверхонь і їх перетинів. В проекціях з числовими відмітками форма будь-яких поверхонь досить повно характеризується їх горизонталями. Для деяких поверхонь вказуються проекції характерних точок і ліній. Всі ці способи являють собою різновидності каркасного способу задання поверхонь. Покажемо найбільш характерні випадки зображення поверхонь.

Многогранники. Многогранники задаються проекціями вершин або ребер (рис.1.4.1). При необхідності методом заміни будується друга проекція многогранника.

Конічні поверхні. Прямий круговий конус (рис.1.4.2, а) як поверхня рівного нахилу, зображується рядом концентричних кіл, які проведені через рівні інтервали. Похилий конус (рис.1.4.2, б) має ексцентричні горизонталі-кола, і нахил поверхні змінюється при переміщенні вздовж горизонталі.

Циліндричні поверхні. Проекції прямолінійних твірних циліндричної поверхні паралельні і нахил їх однаковий. Горизонталі циліндричної поверхні проходять через точки твірних, які мають однакові відмітки (рис.3.20). Циліндрична поверхня з горизонтальними прямолінійними твірними зображується рядом паралельних прямих з різними інтервалами. Нахил поверхні змінюється із зміною висоти точок (рис. 1.4.3).

Поверхні однакового скату. Поверхня однакового скату являє собою лінійчасту поверхню, всі прямолінійні твірні якої утворюють з горизонтальною площиною постійний кут. Така поверхня може бути утворена, якщо прямий круговий конус з вертикальною віссю і твірними заданого уклону переміщувати вздовж деякої напрямної, залишаючи вісь конуса вертикальною. Поверхня, яка обгинає конус у всіх його положеннях, і буде поверхнею однакового скату (рис. 1.4.4.).

Рис. 1.4.4 Утворення поверхні однакового скату

Топографічна поверхня. До топографічних поверхонь відносяться поверхні рельєфу землі, покрівлі і підошви корисної копалини, контактів гірських порід, а також умовні реально неіснуючі поверхні, як, наприклад, поверхні, які геометрично відображають зміну коефіцієнта розкриття в певних контурах кар'єру, зміну показника якості корисної копалини та ін.

Топографічні поверхні на кресленнях зображуються за допомогою горизонталей, тобто ліній, утворених при уявному перерізі цієї поверхні

декількома горизонтальними площинами, віддаленими одна від одної на однакові відстані. Проекції горизонталей на горизонтальну площину проекцій визначають план цієї топографічної поверхні (рис.1.4.5).

Рис. 1.4.5 Побудова горизонталей топографічної поверхні

Топографічні поверхні мають такі важливі властивості:

а) скінченність - будь-яка точка має скінченну відмітку. Ця відмітка не може бути ні нескінченно великою, ні нескінченно малою;

б) однозначність - кожній парі координат х і у відповідає лише одне значення третьої координати z (h);

в) плавність - горизонталі на плані і поверхні на будь-якому розрізі мають плавні обриси.

Віддаль між сусідніми горизонталями по висоті називається висотою перерізу. Висота перерізу на одному плані не завжди однакова, а її вибір залежить від призначення креслення і його масштабу, а також від особливостей топографічної поверхні.

Закладенням горизонталей називається віддаль між двома сусідніми горизонталями на плані. Між висотою перерізу Дh, закладенням горизонталі L_Г і кутом нахилу д_і існує така залежність:

.

Для побудови плану в горизонталях необхідно мати координати х, у і відмітки h характерних точок поверхні.

1.5 Взаємне положення прямих і площин

Взаємне положення прямих. Проекції з числовими відмітками являють собою частинний випадок ортогональних проекцій, а тому всі ознаки, які визначають взаємне розташування прямих, справедливі і в цьому випадку.

Прямі паралельні, якщо паралельні їх проекції, інтервали їх рівні, а числові відмітки зростають (або спадають) в одному напрямі (рис.1.5.1, а).

Прямі перетинаються, якщо їх проекції перетинаються, а відмітки прямих в точці перетину співпадають (рис. 1.5.1, б).

Якщо проекції прямих на плані не задовольняють умов паралельності або взаємного перетину, то такі прямі відносяться до мимобіжних (рис. 1.5.1, в).

Рис. 1.5.1 Взаємне положення прямих

Взаємне положення площин. Якщо площини паралельні, то їх масштаби уклонів взаємно паралельні, інтервали рівні і уклони мають один напрям (рис. 1.5.2, а). Ознакою паралельності площин є також рівність їх кутів простягання і кутів падіння (рис. 1.5.2, б).

Рис. 1.5.2 Паралельність площин

Площини, що перетинаються. Якщо хоча б одна із ознак паралельності площин відсутня, то площини перетинаються. Для побудови лінії перетину двох площин, що перетинаються, досить знайти дві точки, які належать цим площинам. Для цього вводимо допоміжні горизонтальні площини (посередники: Н,И), які перетинають задані площини Р і Q по горизонталях (5-5, 7-7). При перетині горизонталей з однаковими відмітками одержуємо точки (М і N), через які пройде лінія перетину двох площин (рис.1.5.3, а). Побудова лінії перетину площин на плані показана на рис.1.5.3, б.

Рис. 1.5.3 Побудова лінії перетину двох площин: а - в просторі; б - на плані

1.6 Позиційні задачі

Взаємне положення прямої і площини. Пряма може лежати в площині, бути їй паралельною або перетинатися з нею. В частинному випадку пряма може бути перпендикулярною до площини, тобто перетинатися з нею під прямим кутом.

Пряма лежить в площині, якщо хоча б дві її точки лежать в цій площині.

В маркшейдерській практиці особливий інтерес викликає знаходження точки перетину прямої з площиною. Це може бути зустріч виробки з площиною змішувача тектонічного порушення, зустріч прямолінійної свердловини з пластом та інше. Знаходження такої точки зустрічі часто має важливе технічне й економічне значення, забезпечує вирішення питань техніки безпеки та інше.

Щоб знайти точку перетину прямої з площиною, пряму заключаємо в допоміжну площину, знаходимо лінію перетину площин, а потім точку перетину заданої прямої з побудованою лінією перетину.

В проекціях з числовими відмітками через пряму слід проводити не проектуючу площину, як це рекомендувалось в ортогональних проекціях, а довільну площину загального положення, яка легко визначається парою будь-яких горизонталей.

Рис. 1.6.1 Перетин прямої з площиною на плані

На рис.1.6.1 показано перетин прямої АВ з площиною, заданою масштабом уклону P_і Через пряму А_І1В₇ проводимо допоміжну площину загального положення з довільним кутом простягання, задану горизонталями 10-10, 7-7, які пройдуть відповідно через точки А₁₁ і В₇.

Знаходимо точки перетину горизонталей з однаковими відмітками даної і допоміжної площин. Пряма, проведена через одержані точки М₁₁ і N₇, - лінія перетину двох площин. Визначаємо точку К перетину одержаної прямої M_I1N₇ з заданою А₁₁В₇. Визначити числову відмітку К можна проектуванням її на лінію масштабу уклону P_і, а також градуюванням прямих M₁₁N₇ або А₁₁В₇.

Паралельність прямої і площини.

Задача. Через точку А провести пряму, яка не належить площині У_і, паралельну площині, яка задана масштабом уклонів (рис 1.6.2, а).

Рис. 1.6.2 Паралельність прямої і площини

Розв'язання. Візьмемо в заданій площині S, деяку пряму M₄N₇, дві точки якої знаходяться на відповідних горизонталях площини. Через точку А проводимо проекцію цієї прямої паралельно M₄N₇, градуюємо її таким же інтервалом із зростанням відміток в тому ж напрямі. У випадку задання площини трьома точками (рис.1.6.2, б), пряма, яка проходить через задану точку F₁₁, буде паралельна одній із сторін і градуйована таким же інтервалом.

Перпендикулярність прямої і площини. Якщо пряма перпендикулярна площині, то вона перпендикулярна будь-якій прямій цієї площини, в тому числі лінії скату (рис.1.6.3, а). Отже, кут нахилу такої прямої до площини проекцій дорівнює 90°-б, де б - кут нахилу площини до площини проекцій. Оскільки уклон площини дорівнює tgб, то уклон перпендикулярної до неї прямої дорівнює tg(90°- б) або ctgб.

Рис. 1.6.3 Перпендикулярність прямої і площини: а - в просторі; б - на плані

Уклон площини і уклон перпендикулярної до площини прямої обернено пропорційні.

де l_пл -- інтервал лінії скату площини, а l_пр, - інтервал прямої, яка перпендикулярна до площини.

В точці К₇ площини, заданої масштабом уклону, поставимо до неї перпендикуляр (рис.1.6.3, б). Проведемо через К₇ пряму a, перпендикулярну горизонталям площини - проекцію перпендикуляра. Градуюємо її: для цього або підрахуємо інтервал перпендикуляра за приведеною вище формулою, або виконаємо такі побудови: через довільно взяту точку А проведемо відрізок AD, що дорівнює одиниці довжини. Відкладаємо відрізок BD, що дорівнює інтервалу лінії скату площини на перпендикулярі до прямої AD, з'єднаємо точки В і А. Проведемо пряму АС, перпендикулярну АВ, яка перетинається в точці С з прямою DB. Відрізок CD дорівнює інтервалу перпендикуляра.

2. Креслення відкритих гірничих робіт

2.1 Елементи кар'єру та їх позначення на кресленні

Відкритими гірничими роботами називають сукупність робіт, які проводяться з земної поверхні з метою видобування гірських порід і створення різних виїмок і котлованів.

Найбільші масштаби відкритих гірничих робіт пов'язані з видобуванням корисних копалин. При цьому всі основні види і процеси по вилученню корисної копалини з надр здійснюються у відкритих гірничих виробках.

Відкриті роботи включають два види робіт: розкривні і видобувні.

Розкривні роботи - виймання і переміщення у відвали пустих порід і некондиційних корисних копалин із створенням підготовлених до розробки і розкритих запасів корисної копалини; видобувні роботи - виймання і доставлення видобутої корисної копалини до складів або до споживача.

Внаслідок виконання відкритих гірничих робіт на земній поверхні утворюються великі виїмки, сукупність яких називається кар 'єром.

В адміністративно-господарчому розумінні кар'єром називають гірниче підприємство, яке здійснює відкриту розробку родовищ. У вугільній промисловості і на розсипних родовищах кар'єр називають розрізом.

Ділянка земної поверхні, яку займає гірниче підприємство, називається земельним відводом.

Родовище або частину його, яка розроблюється одним кар'єром, називають кар 'єрним полем.. Кар'єрне поле є об'ємною геометричною фігурою, яка характеризується розмірами в плані, глибиною і кутами укосів бортів. Воно входить до складу земельного відводу кар'єру, в межах якого розміщуються також відвали, промислові площадки та інші виробничі споруди. Кар'єрні поля можуть мати різні фігурні види і розміри. Розміри кар'єрного поля визначають загальні обсяги гірничих робіт і можливу виробничу потужність кар'єру.

На рис.4.1 зображена схема розташування основних об'єктів кар'єру: 1 - кар'єрне поле; 2 - відвали; 3 - збагачувальна фабрика; 4 -промплощадка; 5 - кар'єрна підстанція; 6 - межа земельного відводу.

Кар'єри характеризуються своїми елементами і параметрами. В багатьох випадках шари гірських порід в кар'єрі горизонтальні. Інколи похилий поклад розроблюють похилими шарами, а крутий поклад -крутими шарами. Шар являє собою більш широке поняття, ніж уступ. Уступ - це окремо розроблювана частина шару гірських порід, яка має форму східця. В найбільш поширених умовах розробки горизонтальними і похилими шарами відповідно горизонтальні й похилі уступи співпадають з ними та мають ту ж висоту (потужність шару) і розміри в плані. При великій висоті горизонтального шару (до 50-100 м) його можна розробляти і похилими уступами, круті шари - горизонтальними уступами.

Кожний уступ характеризується висотною відміткою, яка відповідає горизонту розміщення на ньому транспортних комунікацій. Відмітки уступів можуть бути абсолютними (відносно рівня моря) або, рідше, відносно постійного пункту на поверхні. У горизонтальних уступів відмітки постійні, а у похилих - змінні.

Рис. 2.1.1 Схема розташування основних об'єкті кар'єру

Горизонтальні або похилі поверхні уступу, які обмежують його по висоті, називають нижньою і верхньою площадками, а похилу поверхню, що обмежує уступ зі сторони відпрацьованого простору, - укосом уступу.

Кутом укосу уступу називається кут, який утворений поверхнею укосу уступу і горизонтальною площиною, а лінії перетину укосу з верхньою і нижньою площинами - відповідно верхньою і нижньою бровками.

Розрізняють робочі і неробочі уступи. На робочих уступах здійснюється виймання розкривних порід або корисної копалини. Якщо на площадці розміщується обладнання, необхідне для розробки уступу, вона називається робочою площадкою.

Часто уступи розділяються на підуступи, які розроблюються різним або одним і тим же виймальним обладнанням послідовно або одночасно, але мають єдині для уступу транспортні шляхи.

Частина уступу за його довжиною, підготовлена для розробки, називається фронтом робіт уступу, який вимірюється його протяжністю. Фронт робіт уступу може бути прямолінійним або криволінійним в плані, а протяжність його залишається постійною або змінюється, що залежить, в першу чергу, від форми і розмірів розроблюваного покладу. Підготовка фронту робіт полягає, головним чином, в підведенні транспортних і енергосилових комунікацій для забезпечення роботи обладнання на уступі. Внаслідок виймання порід здійснюється відпрацювання уступу. В переважній більшості випадків у кар'єрі одночасно розроблюється декілька уступів, відбувається їх просування, а часто й створення нових уступів по глибині кар'єру. Східцеві бокові поверхні, утворені укосами та площинами уступів і які обмежують відпрацьований простір, називають бортами кар 'єру.

Борт, який представлений робочими уступами, називають робочим бортом кар'єру. Лінія, яка обмежує кар'єр на рівні земної поверхні, є верхнім контуром кар'єру, а лінія, яка обмежує дно (підошву) кар'єру, - його нижнім контуром. При виконанні гірничих робіт положення робочого борту, верхнього і нижнього контурів змінюється в просторі. Поступово окремі уступи, починаючи зверху, досягають кінцевих контурів (границь) кар'єру. До моменту погашення (закінчення) відкритих робіт їм відповідає кінцева глибина і кінцеві розміри кар'єру в плані. Укоси уступів неробочих бортів кар'єру, на яких гірничі роботи не проводяться, розділяються бермами (площадками) - транспортними і запобіжними.

Кут між лінією, нормаллю до простягання борту, яка з'єднує верхній і нижній контури, та горизонталлю, називається кутом укосу борту кар'єру (робочого або неробочого). Величина його залежить від висоти уступів та ширини їх площадок і знаходиться в більшості випадків в межах: робочого борту 7-17° (інколи 23-27°), неробочого 25-53°.

Сукупність уступів, які одночасно знаходяться в роботі, називається робочою зоною кар 'єру. Положення робочої зони визначають відміткою нижніх площадок верхнього і нижнього (на даний момент часу) робочих уступів кар'єру. Довжина фронту гірничих робіт кар'єру являє собою сумарну протяжність фронтів гірничих робіт всіх робочих уступів. Для введення в розробку нового уступу необхідно створювати транспортний доступ до нього і першопочатковий фронт робіт з відповідною робочою площадкою.

Для розміщення транспортних комунікацій, по яких буде здійснюватись транспортування гірської маси нового уступу на поверхню або уступи, які лежать вище, необхідно розкрити уступ, тобто виконати з поверхні, або вище лежачого уступу, спеціальні (розкривні) гірничі виробки. Ці виробки здебільшого з'єднують пункти, які розміщені на різних висотних відмітках (якщо розкривають один уступ, то різниця відміток дорівнює висоті уступу), і з цієї причини має схил. При спорудженні таких розкривних виробок їм надається трапецевидний або трикутний переріз і називаються вони капітальними траншеями і напівтраншеями.

Для створення початкового фронту робіт (нарізання уступів) на розкритому уступі необхідно провести від розкривної виробки горизонтальну (рідше з невеликим схилом для стікання води) гірничу виробку значної протяжності порівняно з розмірами поперечного трапецевид-ного (трикутного) перерізу - розрізну траншею (напівтраншею) або розрізний котлован, довжина і ширина якого мають один порядок виміру.

Залежно від призначення розрізняють траншеї:

розкривні, що забезпечують доступ до родовищ;

розрізні, які готують пласти до виймання, забезпечуючи початковий фронт робіт;

в'їзні - одиночні або групові;

спеціальні - для дренажу, розвідувальні і т.д.

Головні в'їзні траншеї похилі і можуть бути розташовані зовні контуру кар'єру або всередині його. Через те що вони призначені для роботи транспорту (автомобільного, залізничного або конвеєрного), уклон дна складає від 20 до 33%, або від 10° до 18°.

Загальний план кар'єру показано на рис. 2.2.

Оскільки гірничі роботи являються великими об'єктами, їх зображують в масштабі зменшення: 1:50; 1:100; 1:200; 1:500; 1:1000; 1:2000; 1:5000. Елементи кар'єру зображуються в масштабі 1:50 - 1:200, а для генеральних планів і розрізів найчастіше застосовують масштаби 1:1000 та 1:2000.

Рис. 2.1.2 План і розріз кар'єру

2.2 Загальні відомості про зображення елементів відкритих гірничих робіт

Одним із основних елементів будь-якої відкритої гірничої виробки або відвалу є укіс уступу (рис. 2.2.1.). На плані поверхня укосу визначається лініями верхньої і нижньої бровок та лініями найбільшого скату.

Рис. 2.2.1 План укосу уступу

При зображенні укосу уступу в масиві гірських порід можливі два характерні випадки:

лінія нижньої бровки уступу виражена чітко (рис. 2.2.2., а). Така форма уступу відповідає технології розробки з застосуванням бульдозерів, скреперів або інших засобів, які зрізують породу по лінійній траєкторії;

чітка лінія нижньої бровки відсутня або нижня бровка уступу є лінією переходу на криволінійній поверхні. Ця криволінійна поверхня виникає внаслідок дії вибуху, роботи робочого органу виймальної машини по складній траєкторії, а також внаслідок осипання породи з укосу уступу (рис.2.2.2., б).

На практиці найчастіше зустрічаються укоси, в яких лінія нижньої бровки виражена нечітко. В таких випадках лінія нижньої бровки укосу зображується на плані, як і будь-яка лінія переходу, тонкою суцільною лінією (рис.2.2.2., б).

Лінії найбільшого скату за побудовою перпендикулярні горизонталям (рис.4.5). А тому лінія найбільшого скату може виконуватись перпендикулярно верхній або нижній бровці уступу лише у випадках, коли верхня або нижня площадки уступу горизонтальні, або при спрощеному зображенні уступу на дрібномасштабних кресленнях лінії найбільшого скату

виконуються тонкою суцільною лінією. Мінімальна віддаль між сусідніми лініями скату приймається рівною 2-3 мм, максимальна - до 1/3 довжини горизонтального закладення укосу. Лінії найбільшого скату допускається наносити на плані врозбіг.

Рис. 2.2.2 Зображення укосів уступу: а - при бульдозерно-скреперній розробці; б - при екскаваторній розробці; 1 - лінія найбільшого скату; 2 - верхня бровка уступу; 3 - нижня бровка уступу

Масив розкривних гірських порід на плані укосу уступу умовно позначається штрихами основної товщини довжиною, що дорівнює 1/3-1/4 довжини горизонтального закладення укосів, які проставляються біля контурів верхньої бровки між лініями найбільшого скату (рис. 2.2.3., а).

Рис. 2.2.3 Позначення масиву гірських порід на укосі уступу: а - розривних; б - добувних

Корисна копалина на укосі уступу позначається здвоєними штрихами (рис.4.7, б). При змінній висоті уступу допускається не змінювати довжину відрізків, прийнявши усереднену їх довжину. Поверхня укосу насипу (відвалу, навалу та ін.) визначається лінією нижнього контуру, що умовно виконується тонкою штрих-пунктирною лінією (рис. 2.2.4.), та лініями найбільшого скату. Розкривні гірські породи і корисна копалина на укосах насипів позначаються аналогічно масиву відповідно одним або двома штрихами.

Якщо немає необхідності виділяти конкретний тип гірських порід або корисної копалини, то розкривні породи в масиві можуть позначатися в перерізах штриховкою в зворотному напрямі з віддаллю між лініями відповідно від 2,5 до 5 мм.

Рис. 2.2.4 Позначення укосу розкривних порід у відвалі (навалі)

У випадках, коли головним об'єктом на кресленні є гірнича виробка, споруда або конструкція, дозволяється гірські породи і корисну копалину позначити не по всій площі перерізу (рис. 2.2.5., а), а по контуру гірничої виробки (рис. 2.2.5., б) і земної поверхні.

Рис. 2.2.5 Позначення гірських порід в перерізах по контуру виробки

2.3 Зображення основних типів гірничих виробок і відвалів

Для гірничого виробництва часто немає особливого значення повне й детальне виявлення форми гірничого об'єкта. Практично контури його зображуються спрощено за декількома точками на основі маркшейдерської зйомки. На кресленнях гірничі об'єкти мають спрощену порівняно з фактичною форму. При цьому криві поверхні топографічного типу на кресленнях замінюються прямими, ламаними або циркульними кривими лініями, а самі поверхні інтерпретуються у вигляді найпростіших закономірних поверхонь (площин, циліндрів, конусів та ін.).

Для практичного виявлення форми гірських тіл досить зобразити їх на плані і на розрізах. Нижче наведено спрощені й уніфіковані зображення основних типів відкритих гірничих виробок і насипних споруд. На рис. 2.2.6 показані розкривні, добувні і змішані уступи кар'єру. На поперечних розрізах масив розкривних порід і взагалі масив гірських порід умовно зображується односторонньою штриховою лінією під кутом 45° до горизонту, а корисну копалину заштриховано в зворотному напрямі.

Рис. 2.2.6 Зображення уступів: розкривного, добувного і змішаного

При зображенні забоїв на відкритих гірничих роботах, якщо детальне виявлення форми не потрібне, доцільно користуватися уніфікованими стилізованими зображеннями (рис. 2.2.7). При цьому на кресленнях обов'язково фіксуються головні лінії контурів, а також основні лінійні розміри, наприклад R₁, R₂, R_ч.у.

Траншеї та інші відкриті гірничі виробки креслять аналогічно викреслюванню укосів (рис. 2.2.8)

Рис. 2.2.7 Уніфіковані зображення забоїв: а - механічні лопати в масиві; б - механічні лопати в розвалі гірської маси; в - драглайна; г - роторного екскаватора; д - бульдозера

Рис. 2.2.8 Уніфіковані зображення траншей

Слід звернути увагу на зображення похилих (а відповідно і крутих) траншей, де лінія найбільшого скату проводиться перпендикулярно горизонталі. А тому для горизонтальних відкритих виробок лінія найбільшого скату перпендикулярна нижній бровці уступу, а при похилих нижніх площадках кут між лінією нижньої бровки і лінією найбільшого скату не буде прямим.

Вибухові свердловини на планах зображуються у вигляді кружечків зі стрілкою (рис. 2.2.9), що показує напрям свердловини. У випадку вертикальних свердловин стрілки не проставляють. При дрібному масштабі замість кружечків показують осі свердловин. Автомобільний шлях і залізницю викреслюють лініями основної товщини.

На гірничих кресленнях часто виникає необхідність в побудові лінії перетину гірських тіл. Точна побудова ліній перетину необхідна у випадку детального виявлення форми, наприклад, при розрахунку об'єму гірських тіл.

Рис. 2.2.9 Виконання креслень на плані і розрізі. а- вибухових свердловин б- автомобільних доріг в- залізниць

Креслення відкритих гірничих виробок і споруд необхідно при побудові виконувати, узгоджуючи з рельєфом місцевості. Проектування зображення виконується на умовну горизонтальну площину, яка називається площиною нульового рівня. Топографічна поверхня на кресленнях зображується за допомогою горизонталей, що являють собою проекції ліній перетину топографічної поверхні з горизонтальними площинами перерізів. Відмітки горизонталей проставляють в розриві лінії горизонталей.

За планом з числовими відмітками може бути побудований переріз або розріз.

Порядок побудови:

ч1. На топографічному плані (рис. 2.2.10, а) проводиться пряма А-А, що характеризує січну площину. Точки перетину цієї прямої з горизонталями фіксуються.

Рис. 2.2.10 Побудова переріз топографічної поверхні за планом

2. Проводиться горизонтальна пряма (рис. 2.2.10, б), що визначає площину умовного рівня. На цій прямій відкладаємо відрізки, що дорівнюють віддалям між горизонталями.

3. Із кожної точки ставимо перпендикуляр довжиною, що дорівнює висотній відмітці відповідної горизонталі в масштабі креслення.

Точки 1', 2',..., 8' з'єднуємо плавною кривою. Одержуємо переріз А-А,

Принцип проектування з числовими відмітками використовується в гірничій справі не тільки для зображення рельєфу земної поверхні, але й для зображення контурів покладу корисної копалини та нанесення на план гірничотехнічних й геологічних показників у межах кар'єрного поля. На основі проекцій з числовими відмітками викреслюють контури кар'єру, відкритих гірничих виробок і споруд, а також показують розподіл в масиві різних типів порід, поширення тектонічних порушень і т. д.

Розглянемо приклад побудови на кресленні автодороги, яка розташована в гористій місцевості. Задача зводиться до побудови лінії перетину укосів виїмки і насипу з топографічною місцевістю. Для побудови потрібно знати відмітки земної поверхні, лінії траси, її уклон і ширину полотна автодороги.

Порядок побудови:

1. На плані з ізолініями топографічної поверхні викреслюють контури автодороги (рис. 2.2.11, а).

2. За допомогою допоміжного графіка закладень проводять горизонталі гірничої виробки (виїмки) і насилу. Оскільки траса автодороги має поздовжній уклон (i = 100‰) (рис.2.2.11, б), то лінії горизонталей на плані складають з площиною автодороги деякий кут.

3. Точки перетину горизонталей земної поверхні з горизонталями виїмки і насипу з'єднуємо суцільними лініями. На рис. 2.2.11, в і г показано остаточне оформлення плану і поздовжнього перерізу траси.

Рис. 2.2.11 Побудова контурів виїмки при будівництві автодороги

3. Креслення підземних гірничих виробок

3.1 Короткі теоретичні відомості і позначення підземних гірничих виробок

Після детальної розвідки родовища приступають до його розробки, під якою розуміють весь комплекс робіт по добуванню корисних копалин.

Добування вугілля або руди підземним способом ведуть гірничі підприємства на відведених для них родовищах або ділянках (гірничих відводах).

Рудником або шахтою називається гірниче підприємство, яке розробляє родовище або частину його і складається з однієї або кількох шахт, штолень й інших виробничих одиниць.

Частина родовища, яка відведена руднику або шахті, називається відповідно рудничним або шахтним полем.

При розробці родовищ корисних копалин підземним способом розрізняють три основні стадії: розкриття, підготовку і очисне виймання.

Шахтне поле за падінням, як правило, ділять на декілька поверхів.

Для доступу до покладу родовища його розкривають, тобто з поверхні проходять шахтний ствол (штольню), від якого проводять горизонтальні, похилі і вертикальні виробки, які поділяють поклад або родовище на поверхи. Над стволом розташований копер, поблизу нього в спеціальній споруді встановлена підіймальна машина, яка переміщує по стволу підіймальну посудину - клітку, що призначена для опускання і піднімання людей, матеріалів, корисної копалини і т.д.

В залежності від виду головної розкривної виробки способи розкриття поділяють на прості і комбіновані. Перші здійснюють вертикальним стволом, штольнею або похилим стволом. Комбіновані способи розкриття являють собою поєднання двох або трьох простих способів.

Шахтний ствол - вертикальна або похила гірнича виробка, яка має безпосередній вихід на земну поверхню і служить для піднімання корисної копалини і пустої породи, транспортування різних вантажів, спуску і піднімання людей, вентиляції та водовідливу.

Головні розкривні виробки (стволи і штольні) проходять безпосередньо з земної поверхні.

Крім головного ствола (штольні) при розробці необхідно мати допоміжний ствол (штольню) та інші допоміжні виробки. До допоміжних виробок відносяться квершлаги і штреки, вентиляційні шурфи і стволи, сліпі шахтні стволи та інші виробки, необхідні для розкриття окремих дільниць рудного тіла, вентиляції і т.д. При значній виробничій потужності шахти або при наявності в одному шахтному полі декількох покладів проходять ще допоміжні стволи, із яких одні призначені для спуску і піднімання пустої породи з підготовчих виробок і т.д., інші - для провітрювання. Верхня частина ствола називається устям, нижня - зумпфом.

Розрізняють три способи взаємного розташування головного і допоміжного стволів:

· обидва стволи - головний і допоміжний - проходять поблизу центра шахтного поля на відстані 30-100м один від одного;

· головний і допоміжний стволи розташовані на флангах шахтного поля;

· головний ствол розташований в центрі шахтного поля, а два допоміжних - на флангах.

Вертикальний ствол може проходити в лежачому, висячому боці, або по покладу. З трьох можливих випадків закладення вертикального шахтного ствола перевагу надають першому та третьому.

На кожному горизонті, що експлуатується, від стволів проходять квершлаги, уздовж покладу до допоміжних стволів - штреки.

Ствол у висячому боці розташовують у тих випадках, коли закладення ствола в лежачому боці неможливе або невигідне за умов рельєфу або забудованості поверхні. При відпрацюванні малопотужних пологих покладів значної протяжності вертикальний ствол часто проходить по родовищу. Для збереження ствола від руйнування залишають в покладі цілик.

Вертикальним стволом на фланзі розкривають горизонтальні або пологі поклади невеликої протяжності, а також в тих випадках, коли напрямки руху підземного і поверхневого транспорту співпадають.

...