СПОСОБ БЕЗОТВЕСНОЙ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ СЪЕМКИ ПОДЭТАЖНЫХ ГОРИЗОНТОВ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОННОГО ТАХЕОМЕТРА
METHOD OF UNSIGHTED HORIZONTAL INSTRUMENTAL SURVEY OF SUBLEVELS USING AN ELECTRONIC TACHEOMETER

Изобретение предназначено для горнодобывающей отрасли, и относится к способам производства безотвесных горизонтальных соединительных съемок подэтажных выработок, состоящих из решения задач центрирования и ориентирования с помощью электронно-оптического тахеометра с лазерным целеуказателем.
Известен способ горизонтальной ориентирно-соединительной съемки через вертикальные или круто наклонные горные выработки (Д.Н. Оглоблин Маркшейдерские работы при подземной разработке месторождений, часть III, Ориентирование подземной съемки. - М.: Металлургиздат, 1953. - 264 с.) с помощью отвесов, опускаемых с подэтажного горизонта на основной (уже ориентированный) горизонт через одну или две соединительные выработки. Порядок работ на горизонтах соответствует, в первом случае, методике соединительного треугольника, во втором - методике ориентирно-соединительной съемки через два вертикальных ствола.
К недостаткам способа относят большой объем подготовительных работ по установке оборудования и перекрывающих полков, зависимость точности проецирования от шахтных условий (качание отвесов от воздействия воздушной среды и капежа), значительные затраты времени на производство работ.
Известен способ горизонтальной ориентирно-соединительной съемки через полгонаклонные горные выработки проложением полигонометрического хода (Справочник маркшейдера: в 3-х ч. Ч II. - М.: Издательство "Горное дело" ООО "Кимирийский центр", 2015. - 432 с.), часть вершин которого закрепляют по возможности в местах сопряжений соединительной и подэтажной выработками. В тех случаях, когда сквозное визирование на этаж с одной установки прибора невозможно, для отдельных пунктов хода укрепляют специальные полки. В полигонометрическом ходе измеряются горизонтальные углы, углы наклона и длина сторон.
К недостаткам способа относятся большой объем подготовительных работ по установке полков и приборов в наклонной соединительной выработке, значительные углы наклона при визировании вперед и назад по ходу для измерения горизонтальных углов, что приводит к снижению точности измерений, значительные затраты времени на производство работ.
Известен способ ориентирно-соединительной съемки подэтажных горизонтов через наклонные соединительные выработки с помощью несвободного шнурового или проволочного отвеса (Справочник маркшейдера: в 3-х ч. Ч II. - М.: Издательство "Горное дело" ООО "Кимирийский центр", 2015. - 432 с.). При котором сначала, от точек опорного маркшейдерского обоснования, определяются плановые координаты отвеса на основном горизонте, а затем выполняется геометрическая привязка точек съемочного обоснования на горизонте подэтажных выработок.
К недостаткам способа относятся большое количество подготовительных операций по размещению отвеса между горизонтами, а так же значительное влияние воздушной струи на колебание отвеса, что увеличивает время, необходимое для решения задач проектирования и привязки на горизонтах работ.
Известен способ центрирования подэтажных горных выработок с помощью лазерного отвеса (Бегичев С.Н. Лазерное центрирование при ориентировании подземных маркшейдерских опорных сетей: автореферат дис.… кандидата технических наук: 05.15.01, Санкт-Петербург, 1992, 19 с.). Согласно рассматриваемому способу сначала на основном горизонте, от точек опорного маркшейдерского обоснования, определяются плановые координаты вертикальной линии визирования лазерного отвеса, а затем выполняется геометрическая привязка точек съемочного обоснования на горизонте подэтажных выработок.
К недостаткам способа относятся возможность его применения для проведения ориентирно-соединительной съемки только через две вертикальные или крутонаклонные соединительные выработки в условиях прямой вертикальной видимости между горизонтами.
Известен способ горизонтальной соединительной съемки через наклонные горные выработки способом створных точек при помощи теодолита с окулярной призмой (Д.Н. Оглоблин Маркшейдерские работы при подземной разработке месторождений, часть III, Ориентирование подземной съемки. - М.: Металлургиздат, 1953. - 264 с.). Суть способа состоит в том, что на ориентируемом горизонте под маркшейдерской точкой, расположенной на сопряжении подэтажной и соединительной выработками, опускается отвес. Данный отвес наблюдается в трубу теодолита, установленного на основном (нижнем) горизонте через окулярную призму. После измерения горизонтального угла на основном горизонте, в створе линии между точкой стояния теодолита и точкой с отвесом на подэтаже в соединительной выработке создают дополнительную точку и на ней вывешивают отвес. При установке теодолита под маркшейдерской точкой на подэтаже визируют уже не на точку, где ранее стоял теодолит, а на отвес дополнительной точки.
К недостаткам способа относятся то, что визирование вниз с горизонта подэтажа ограничено углами наклона 50°. Необходимость размещения отвеса в наклонной выработке. Значительное влияние воздушной струи на колебание отвеса, что увеличивает время, необходимое для решения задач проектирования и привязки на горизонтах работ.
Известен способ ориентирования подэтажной горной выработки через одну вертикальную выработку (авторское свидетельство СССЗ №1128293, опубл. 07.12.1984). В этом способе две точки опорного стана связывают нитью. На ориентируемом горизонте над целиком в кровле выработки вблизи вертикального восстающего закрепляют одну из точек опорного стана с возможностью установки под ней теодолита. С помощью отвесов проецируют на нижний основной горизонт створ опорного стана ориентируемого горизонта. Тем самым определяют дирекционный угол опорного стана на ориентируемом горизонте. Основное отличие способа состоит в том, что, с целью повышения точности и ускорения процесса ориентирования, вторую точку опорного стана закрепляют в противоположном относительно первой точки борту вертикального восстающего. При этом, из второй точки опорного стана до основного горизонта опускают отвес, под которым устанавливают теодолит, а проекцию створа опорного стана на нижнем основном горизонте задают второй точкой и некоординируемым отвесом, который к нити, связывающей две точки опорного стана.
К недостаткам аналога относят влияние воздушной струи на колебание отвеса, что увеличивает время, необходимое для решения задач проектирования и привязки на горизонтах работ.
Известен способ ориентирно-соединительной съемки через наклонные соединительную выработку с помощью несвободного отвеса (Д.И. Оглоблин Маркшейдерские работы при подземной разработке месторождений, часть III, Ориентирование подземной съемки. - М.: Металлургиздат, 1953. - 264 с.). Сущность способа заключается в следующем. В выработке на верхнем горизонте закрепляют шнур или мягкую проволоку, нижний конец которой на основном горизонте крепится к маркшейдерской точке, расположенной на сопряжении соединительной и горизонтальной выработки основного горизонта. На горизонте подэтажа к проводке прикрепляется растяжка, второй конец которой крепится к маркшейдерской точке. На основном горизонте, на расстоянии 3-4 м от маркшейдерской токи, подвешивается груз. Таким образом, проволока подвергается излому в точках крепления оттяжки и отвеса. Под маркшейдерскими точками верхнего и нижнего горизонтов устанавливают теодолиты или угломеры. Наблюдая в зрительную трубу, перемещают точку закрепления отвеса на нижнем горизонте до тех пор, пока направление, образованное проволокой и растяжкой на верхнем горизонте не совпадет с вертикальной нитью сетки нитей зрительной трубы угломерного прибора. После образования отвесом и растяжками вертикальной плоскости для передачи дирекционного угла с горизонта на горизонт производят измерения примычных углов на основном и ориентируемом горизонтах. Расстояния между точками крепления растяжки и отвеса до маркшейдерских точек, а также между точками крепления измеряются рулеткой. Угол наклона отрезка проводки между точками крепления растяжки и отвеса измеряют висячим полукругом с погрешностью. Дирекционный угол ориентируемой стороны и координаты маркшейдерской точки на подэтаже вычисляют по формулам обработки полигонометрических и теодолитных ходов.
К недостаткам аналога следует отнести большой объем подготовительных операций, состоящих в размещении отвеса в соединительной выработки и его закреплении как на этапе подготовки, так и при выставлении отвеса в створе, значительное влияние воздушной струи и капежа на колебание отвесов и проволоки.
Известен способ ориентирно-соединительной съемки подэтажных горных выработок с помощью лазерных построителей плоскостей (ЛПП) между и электронного тахеометра (патент РФ, №2677089, опубл. 15.01.2019) принятый за прототип. Согласно данному способу операция проектирования, выполняется с помощью вертикальных лазерных взаимно перпендикулярных плоскостей, генерируемых ЛПП, установленного на основном горизонте. Операция центрирования осуществляется с помощью вертикальной линии, образуемой пересечением лазерных вертикальных взаимно перпендикулярных плоскостей. Примыкание на основном горизонте состоит в том, что одну из создаваемых вертикальных плоскостей ЛПП располагают в створе с электронно-оптическим тахеометром, расположенном на ближайшей маркшейдерской точке опорного или съемочного обоснования основного горизонта. Примыкание на ориентируемом горизонте осуществляется посредством определения координат точки пересечения вертикальных плоскостей и точек, расположенных на видимых следах вертикальных плоскостей, спроецированных на стенки или кровлю вертикальной горной выработки.
К недостаткам относится необходимость наличия прямой видимости между основным и ориентируемым горизонтами через вертикальную соединительную выработку.
Техническим результатом является сокращение количества подготовительных операций, обеспечение независимости операций проецирования от влияния воздушной среды и капежа, повышение точности операций центрирования и примыкания, а также обеспечение высокой степени безопасности выполнения работ по передаче исходных координат и дирекционного угла с основного горизонта на горизонт подэтажных выработок.
Технический результат достигается тем, что на этапе подготовки в сечении соединительной выработки размещают на основном горизонте размещают электронно-оптический тахеометр, а на ориентируемом горизонте не менее трех полупрозрачных экранов, на которых, на этапе измерений, с основного горизонта, с помощью лазерного целеуказателя электронно-оптического тахеометра формируются световые следы, центры которых фиксируются как точки визирования для последующего определения их координат с основного горизонта с помощью электронно-оптического тахеометра в безотражательном режиме по методике полярной засечки, после перенесения электронно-оптического тахеометра на ориентируемый горизонт координаты его точки стояния определяют по методике обратной засечки в безотражательном режиме путем привязки к точкам визирования для дальнейшего определения координат точек и дирекционных углов сторон маркшейдерского съемочного обоснования на ориентируемом горизонте.
Способ поясняется следующими фигурами:
фиг. 1 - схема расположения основных элементов (изометрия);
фиг. 2 - схема горизонтальной проекции расположения основных элементов;
фиг. 3 - схема полупрозрачного экрана, где:
1 - горная выработка на основном горизонте;
2 - горная выработка на горизонте подэтажа;
3 - соединительная горная выработка;
4 - ниша под соединительную выработку на основном горизонте;
5 - ниша под соединительную выработку на горизонте подэтажа;
6 - электронно-оптический тахеометр (ЭТ) на основном горизонте;
7 - электронно-оптический тахеометр (ЭТ) на горизонте подэтажа;
8 - маркшейдерские точки на основном горизонте;
9 - маркшейдерские точки на горизонте подэтажа;
10 - полупрозрачный экран;
11 - световой след от лазерного целеуказателя ЭТ;
12 - линия видимого луча лазерного целеуказателя ЭТ;
13 - линия визирования ЭТ;
14 - внешняя рамка полупрозрачного экрана;
15 - консоль;
16 - точка визирования.
Способ осуществляется следующим образом. На подготовительном этапе, в горной выработке основного горизонта 1 (фиг. 1) в нише под соединительную выработку на основном горизонте 4 устанавливается электронно-оптический тахеометр (ЭТ) на основном горизонте 6. Координаты ЭТ на основном горизонте 6 определяются с маркшейдерских точек на основном горизонте 8 (фиг. 1, 2). Одновременно в нишу под соединительную выработку на горизонте подэтажа 5 (фиг. 1) в площадь сечения соединительной горной выработки 3 на консолях 15 (фиг. 3) выносятся и закрепляются полупрозрачные экраны 10 (фиг. 1, 2). На этапе измерений, линией видимого луча лазерного целеуказателя ЭТ 12, наводятся на полупрозрачный экран 10, на котором, в центре светового следа от лазерного целеуказателя ЭТ 11 (фиг. 3), видимого на просвет полупрозрачного экрана 10, маркером ставят точку визирования 16 (фиг. 1, 2, 3). После этого с помощь ЭТ на основном горизонте 6 по методике полярной засечки в безотражательном режиме определяются значения координат X, Y, Z точки визирования 16. Операции по наведению, маркированию точек визирования 16 и определения их координат X, Y, Z, повторяются на других экранах. После завершения измерений на основном горизонте, ЭТ на горизонте подэтажа 7 устанавливается напротив ниши под соединительную выработку на горизонте подэтажа 5. С помощью ЭТ на горизонте подэтажа 7 последовательно наводятся на точки визирования 16, координаты которых хранятся в памяти ЭТ, и по методике обратной засечки в безотражательном режиме определяются координаты ЭТ на горизонте подэтажа 7. Полученные координаты используются для последующего определения координат маркшейдерских точек на горизонте подэтажа 9 и дирекционных углов сторон между ними. Ориентирно-соединительную съемку производят независимо дважды. Результаты ориентирно-соединительной съемки получаются непосредственно в полевых условиях.
Способ поясняется следующим примером.
Результаты многократных тестовых горизонтально-соединительных съемок подэтажной выработки, расположенной на высоте 24 м от основного горизонта, выполненных предлагаемым способом с использованием электронных тахеометров (таблица 1), показали, что отклонения в значениях дирекционных углов стороны съемочного обоснования на ориентируемом горизонте колебались от 2' до 8'.
Полученные результаты меньше величины в 14', соответствующей допустимой разницы значений дирекционных углов ориентируемой стороны, получаемых из двух ориентировок, требуемой инструкцией по производству маркшейдерских работ (РД 07-603-03).
Заявляемый способ позволяет без перекрытия соединительной выработки и опускания отвесов решить задачи по центрированию и ориентированию маркшейдерской сети на горизонте подэтажных выработок путем размещения на горизонте подэтажа не менее трех полупрозрачных экранов, на которых с помощью лазерного целеуказателя электронно-оптического тахеометра, расположенного на основном горизонте формируют светящиеся точки, центры которые фиксируют маркером на горизонте подэтажа для последующего определения их плановых и высотных координат с основного горизонта с помощью электронно-оптического тахеометра в безотражательном режиме по методике полярной засечки. После перенесения электронно-оптического тахеометра на ориентируемый горизонт координаты его точки стояния определяются в безотражательном режиме путем привязки к маркированным точкам на полупрозрачных экранах по методике обратной засечки, для последующего определения координат точек и дирекционных углов сторон съемочного обоснования на ориентируемом горизонте. Реализация заявляемого способа позволяет обеспечить требуемую точность, безопасность работ без длительной "задолженности" соединительной выработки.