Сгущение опорного планово-высотного маркшейдерского обоснования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

«Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева»

Кафедра маркшейдерского дела и геологии

Курсовой проект

На тему: «Сгущение опорного планово-высотного маркшейдерского обоснования»

Выполнил: ст.гр.ГМс-121

Беккер К.В.

Проверил: Изместьев А. Г.

Кемерово 2016



Содержание

1. Исходные данные

2. Физико-географическое описание района работ

2.1 Географическое расположение участка

2.2 Рельеф района работ

2.3 Описание гидрографии

2.4 Описание климата

2.5 Описание грунтов

2.6 Дорожная сеть

2.7 Населенные пункты

3. Расчет числа необходимых пунктов и реперов

4. Выбор метода построения опорной макршейдерской сети (сети сгущения)

5. Проектирование опорного маркшейдерского обоснования с использованием GPS - технологий

6. Техническое предписание на ведение работ

7. Установка станций на исходном пункте, включение, инициализация, наблюдения

8. Расчет объемов работ

Заключение

Список использованной литературы



1. Исходные данные

Исходными данными для составления технического проекта служат техническое задание и карта района работ масштаба 1:25000.

Целевое назначение проектируемого опорного планово-высотного маркшейдерского обоснования состоит в дальнейшей отработке шахты «Полысаевская», расположенной вблизи города Аренск. Площадь шахтного поля составляет 7,094 км².

Пункты, которые соответствуют по точности и которые можно принять за исходные, представлены в таблице 1.1

Таблица 1.1. Исходные пункты

Название пункта	Координаты пунктов, м	Класс точности в плане	Класс точности по высоте
	Х	У	Z
Лысковское	5954,750	11695,930	149,000	4	IV
Успенка	5959,625	11695,580	148,700	4	III
Внуково	5960,169	11691,150	145,800	4	IV



2. Физико-географическое описание района работ

2.1 Географическое расположение участка

Город Аренск располагается в Пензенской области, входит в Поволжский экономический район.

2.2 Рельеф района работ

Тип рельефа холмистый. Перепад высот в районе ведения горных работ составляет 5 м.

2.3 Описание гидрографии

Самая крупная судоходная река Истра протекает из Букревского водохранилища с Востока на Юго-Восток со скоростью течения 0,3 м/с, шириной 130 м и глубиной 2,5 м. По участку горных работ протекает река Ара с Севера - Востока на Юго - Восток глубиной 1,5 м и шириной до 20 м со скоростью 0,2 м/с.

2.4 Описание климата

Климат умеренно-континентальный. Зимние и температуры составляют в январе от -12,8 до -13,9. Лето теплое (средняя температура июля от +19 до +19.7 градусов). В отдельные жаркие дни максимальная температура поднимается до 38 градусов. Глубина промерзания грунта составляет 1,2 м.



2.5 Описание грунтов

Область лежит в умеренном географическом поясе, на стыке лесной, лесостепной и степной природных зон. Месторождения глин, мергеля и других стройматериалов, фосфорита, торфа. Черноземы занимают около 65% площади, под лесами -- серые оподзоленные или серые лесные почвы, в долинах рек -- лугово-чернозёмные и аллювиальные почвы.

2.6 Дорожная сеть

Развита хорошо. Железные дороги: трехпутная дорога пролегает с Юга-Востока на Северо-Запад и связывает 4 крупных населенных пункта - Аренск, Фоминск, Юрьевск, через Петровск и есть ветка в сторону Пинюг, дорога однопутная пролегает с Юго-Запада на Юго-Восток из Аренска, из Юрьевска можно проехать на Северо-Восток в Мурин, на юг из Аренска идет однопутная через Макарьвское и однопутная из Петровскав в сторону Ипатово. Автомобильные дороги развиты повсеместно.

2.7 Населенные пункты

Населенные пункты расположены повсеместно. На Юго-Западе карты расположен город Аренкс с численностью жителей до 50 т человек.. Вокруг него расположены могочисленные поселки сельского типа.



3. Расчет числа необходимых пунктов и реперов

Средняя плотность пунктов опорной государственной геодезической сети и реперов согласно Инструкции по топографической съемке должна быть доведена на территориях, подлежащих съемке в масштабе 1:2000 и крупнее - до одного пункта триангуляции или полигонометрии на 5-15км² и одного репера нивелирования на 5-7км². Количество пунктов (П_ГС) и реперов (Р_ГС) государственной геодезической сети определяем по формулам:

Пг.с.=Q•q^-1п.г.с (1)

Рг.с.=Q•q^-1р.г.с (2)

где q п.г.с., q р.г.с. - плотность пунктов и реперов, км²/пункт; Q - общая площадь съемки, равна 7,094 км².

П_ГС = Q / q_ПГС = 7,094 / 5 = 2 пункта;

Р_ГС = Q / q_РГС = 7,094 / 5 = 2 репера.

Т.к. количество рассчитанных пунктов и реперов государственной геодезической сети равняется 2, а количество исходных пунктов - 3, то построение дополнительных пунктов государственной геодезической сети не требуется. Поэтому проектироваться будет только сеть сгущения.

Количество пунктов сети сгущения определяем по формуле:

Пс.с. = Рс.с.= Пг.о. - Пг.с (3)

где

Пг.о. = (4)

Исходя из плотности геодезической основы (qр.г.с), рекомендованной [3] для незастроенной территории вне города и промышленных площадок плотность пунктов должна быть доведена сетью сгущения не менее I пункта на 2 км² для масштаба 1:2000.

П_СС = Р_СС =П_ГО - П_ГС = 8 - 2=6 пунктов;

П_ГО = Q / q_ПГО = 7,094/1 = 8 пунктов.

Формулы (1), (2), (3) и (4) не дают однозначного ответа, поэтому окончательное количество пунктов и реперов определяется в процессе проектирования в зависимости от рельефа, заселенности и схемы сети, но всегда число их не должно быть меньше минимального значения, полученного при расчетах.



4. Выбор метода построения опорной макршейдерской сети (сети сгущения)

Существуют традиционные методы построения: триангуляция, трилатерация и полигонометрия. В последнее время все более широкое применение находит метод спутникового определения координат.

По сравнению с традиционными спутниковые методы ГЛОНАСС/GPS имеют следующие преимущества:

1) передача с высокой оперативностью и точностью координат практически на любые расстояния;

2) геодезические пункты можно располагать в благоприятных для их сохранности местах, так как не нужно обеспечивать взаимную видимость между пунктами и, следовательно, строить дорогостоящие геодезические знаки;

3) простота и большой уровень автоматизации работ;

4) понижение требований к плотности исходной геодезической основы.

Оценивая достоинства спутникового метода построения сети, можно сделать вывод, что этот метод экономит время и деньги, он прост и удобен, поэтому проектирование опорной маркшейдерской сети будет осуществляться именно этим методом.

маркшейдерский сеть сгущение гидрография



5. Проектирование опорного маркшейдерского обоснования с использованием GPS - технологий

Так как исходные пункты 4 класса точности, то опорная маркшейдерская сеть будет проектироваться 1 разряда.

Геодезическое применение систем GPS, ГЛОНАСС основано на дифференциальном методе фазовых спутниковых измерений, при которых участвуют не менее двух приемников и четыре или более спутников.

Высокая точность навигационных определений спутниковых радионавигационных систем GPS, ГЛОНАСС достигается функционированием трех подсистем:

- сеть навигационных спутников;

- наземное управление сети навигационных спутников;

- аппаратура потребителей.

Основные характеристики сети навигационных спутников СРНС ГЛОНАСС и GPS приведены в таблице 5.1

Таблица 5.1. Характеристики сети навигационных спутников СРНС ГЛОНАСС и GPS

ПАРАМЕТРЫ	ГЛОНАСС	GPS
Проектное число спутников	24	24
Число орбитальных плоскостей	3	6
Высота орбит относительно центра масс, км	25500	26600
Способ разделения сигналов	частотный	кодовый
Несущая частта	L-1 мГц	1602,6-1615,5	1575,4
	L-2 мГц	1246,4-1256,5	1227,6
Система пространственных координат	ПЗ-90	WGS-84 (МГС-84)
Тип эфемерид	Геоцентрические координаты и их производные	Модифицированные кеплеровы элементы

Подсистема наземного управления сети навигационных спутников представляет собой комплекс наземных средств, предназначенных для контроля за работоспособностью спутников, систематического уточнения эфемерид каждого спутника, синхронизации часов спутников, периодического обновления содержания навигационных сообщений и их трансляцию спутникам.

Подсистема аппаратуры потребителей представлена различными типами приемников и программного обеспечения обработки спутниковых измерений. Типы и группы геодезических спутниковых приемников приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.2. Типы и группы геодезических спутниковых приемников

Тип приемника	Группа	Число каналов не менее	Частоты	Точность
Двухсистемные двухчастотные и более	1	24	L1/L2(GPS) + L1/L2(ГЛОНАСС)	3 мм + 110D
Односистемные двухчастотные	2	9	L1/L2(GPS) или L1/L2(ГЛОНАСС)	(3-5) мм + 110D
Односистемные одночастотные	3	9	L1(GPS) или L1(ГЛОНАСС)	10 мм + 210D

Для определения пунктов 1 класса (СГГС-1) допускается выполнение работ с применением спутниковых приемников 1 и 2 группы.

Таблица 5.3. Характеристика спутниковых сетей

Тип сети	Точность определения координат, см	Относительная ошибка определения линий не грубее	Значения средних погрешностей взаимного положения пунктов, мм
исходный пункт (ИП)	1-2	1:1000000	-
каркасная сеть (КС)	1-2	1:500000	15
спутниковая городская геодезическая сеть 1 класса (СГГС-1)	1-2	1:150000	20
спутниковая городская геодезическая сеть 2 класса (СГГС-2)	1-2	1:150000	-

Комплекты спутниковых приемников должны быть сертифицированы для применения на территории РФ, зарегистрированы в ТИГГН и Госсвязьнадзоре и метрологически аттестованы в установленном порядке.

В соответствии с рассчитанным количеством пунктов, намечаем места расположения пунктов МОС. По требованиям инструкции для ориентирования и центрирования подземных маркшейдерских опорных сетей в качестве исходных пунктов используют пункты 1-го разряда. Пункты маркшейдерской опорной сети на поверхности располагают не далее 300 м от устьев шахтных стволов. Подходной пункт и не менее двух смежных с ним пунктов маркшейдерской опорной сети на поверхности закрепляют постоянными реперами (центрами). Так как используется спутниковый метод, то не нужно обеспечивать взаимную видимость пунктов. Расположение пунктов сети показано на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Схема расположения пунктов МОС



Контролем качества спутниковых определений является выполнение следующих геометрических условий:

Допустимые значения геометрической невязки целесообразно считать по формуле:

где n - число базовых и определяемых векторов в ходе полигонометрии,

- паспортная точность прибора (3мм+0,1мм•L(км)).

Данные для расчетов сведены в таблицу 5.4.



Таблица 5.4. Данные необходимые для полученния значений контроля качества спутниковых определений

Дирекционные углы	cos	sin	Расстояния, м
°	?	?
117	43	48	-0,46531	0,88515	985,75
159	30	24	-0,93671	0,350098	415,5
157	48	22	-0,92591	0,377742	1098,25
154	49	9	-0,90497	0,425477	1106,25
176	57	27	-0,99859	0,053077	480,25
278	40	5	0,15071	-0,98858	529,25
213	17	10	-0,83594	-0,54882	1924,75
2	33	48	0,998999	0,044724	3914,75
331	25	45	0,878227	-0,47824	1097,25

Анализ полученного вектора невязок привиден в таблице 5.5.

Таблица 5.5. Анализ вектора невязок спутниковых определений

Номер геометрического условия	Полученная геометрическая невязка (м)	Допустимое значение (м)
1	0,033	0,042
	-0,051
2	0,053	0,050
	0,033
3	-0,020	0,087
	-0,019

На основании полученных результатов можно сделать вывод, что точность спутниковых определений соответствует инструментальной точности используемых GPS - приемников Trimble R8-4. Также данные GPS - приемники удовлетворяют точности определения высотных отметок IV класса.



6. Техническое предписание на ведение работ

В данном техническом проекте будет осуществляться закладка 7 центр - реперов. Тип центра приведен на рисунке 6.1. На незастроенных территориях на расстоянии от 1 до 3 м от центра пункта устанавливается опознавательный железобетонный столб или столб из асбоцементных труб с якорем. Для лучшего опознавания выступающая часть столба маркируется краской. Металлические охранные пластины с надписью "Геодезический пункт. Охраняется государством" цементируются в столб.

Рис. 6.1. Простой центр

Для определения координат пунктов при помощи GPS - приемников, используется статический метод. Название метода означает, что приемники не перемещаются в течение всего наблюдательного интервала. Базовый приемник и приемник, установленный на пункте с неизвестными координатами, одновременно выполняют наблюдения и записывают данные в течение 15 мин - 3 ч. Такая длительность сессии вызвана необходимостью определения целочисленной неоднозначности фаз в начале сессии. Этому способствует и заметное изменение со временем конфигурации спутниковой системы.

Время наблюдений на пунктах СГГС-1 зависит от длин сторон сети таблица 6.1.

Таблица 6.1. Зависимость время наблюдений от длин сторон

Длина линии, км	Продолжительность одного сеанса, час
до 5	1,5
5-10	1,5-2
свыше 10	не менее 2

Измерения будут производиться GPS - приемников Trimble R8-4 с точность:

± 3 мм+ 0,1 мм/км в плане ± 3,5 мм + 0,4 мм/км по высоте



7. Установка станций на исходном пункте, включение, инициализация, наблюдения

Подготовка станций для работы на исходных пунктах выполняется в следующем порядке:

- распаковать станцию;

- установить центрировочное приспособление;

- установить антенный блок, который может иметь самостоятельную конструкцию или совмещен с приемником. Белая риска (или другой указатель) на боковой поверхности антенного блока должна быть ориентирована на север;

- установить регистрирующее устройство, которое может иметь самостоятельную конструкцию или совмещено с приемником;

- выполнить необходимые соединения компонентов станции;

- измерить высоту антенны над центром;

- включить приемник и загрузить программу наблюдений;

- ввести название пункта и высоту инструмента над центром;

- составить карточку спутниковых наблюдений.

Признаком завершения инициализации и готовности приемника к наблюдениям являются прием сигналов от спутников и допустимое значение показателя геометрического фактора.

Установка антенны спутникового приемника над центром пункта осуществляется с применением центрировочного устройства.

Высота антенны над маркой центра измеряется дважды (до и после завершения сеанса наблюдений) с точностью 1-2 мм.

Наблюдения начинаются, прерываются и заканчиваются строго в установленное графиком время.

Во время проведения наблюдений исполнитель обязан обеспечить бесперебойное питание станции, а также контролировать ход наблюдений (показания геометрического фактора, количество наблюдаемых спутников, соотношения "сигнал/шум", степень разрядки аккумуляторной батареи, количество произошедших сбоев в приеме сигналов).

По истечении заданного времени наблюдения прекращаются, повторно измеряется высота инструмента, производится запись данных наблюдений, заполняется журнал (карточка) наблюдений на пункте.

Установка станций на определяемых пунктах, включение инициализация выполняется также как и на исходных. Установка антенны спутникового приемника над центром пункта осуществляется с применением оптических центриров либо при помощи центрировочного устройства.



8. Расчет объемов работ

Виды работ, ед. измерения	Объем	Норма в днях на п/т	Требуемое время в днях
Рекогносцировка пунктов триангуляции 4 класса, шт	3	0,84	1
Изготовление центров, шт	7	0,20	2
Закладка центров, шт	7	0,5	4
Определение координат спутниковым методом, шт	9	0,1	1
Камеральная обработка измерений и уравнивание сети			3
Суммарное количество дней	11

Между закладкой реперов и определением координат необходим промежуток времени не менее 10 дней.



Заключение

Был создан проект сгущения опорного обоснования для дальнейшей отработки шахты «Полысаевская» для масштаба съемок 1:2000 . Для создания сети были запроектированы 7 совмещенных пунктов сети сгущения 4 класса точности, которые создавались спутниковым методом. В результате данного проектирования соблюдена требуемая точность.



Список использованной литературы

1. Р. В. Бузук, Трубчанинов А. Д. Проектирование и реконструкция опорных маркшейдерских сетей на горнодобывающих предприятиях: Учеб. пособие / Кузбас. политехн. ин-т. - Кемерово, 1991.-99 с.

2. Р. В. Бузук. Маркшейдерские опорные геодезические сети: Учебное пособие.-2-е изд., испр. и доп./ГУ КузГТУ. - Кемерово, 2004. - 287 с.

3. Инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:10000 и 1:500. - М.: Недра, 1982. - 118 с.

4. А. Г. Изместьев, Сфероидеческая геодезия. Учебное пособие/ КузГТУ - Кемерово, 2016. - 65 с.

Размещено на Allbest.ru

...