Конспект урока на тему: "Ориентирование подземных выработок"

ПРЕДМЕТ: Прикданая геодезия

ТЕМА: Раздел 6. Геодезические работы при строительстве тоннелей и подземных сооружений

6.3. Ориентирование подземных выработок

Тема: Ориентирование подземных выработок способом соединительного треугольника и способом двух шахт.

ТИП УРОКА: Комбинированный урок

ВИД УРОКА: Урок-лекция

ЦЕЛИ УРОКА

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ:Сформировать понятие о ориентирование шахты – передача в подземную выработку дирекционного угла, координат и абсолютной высоты. Ориентирование шахты по способу двух отвесов и способом соединительного треугольника. Передача абсолютной высоты в шахту. Методика, организация и точность работ; применяемые приборы.

ВОСПИТАТЕЛЬНАЯ:Воспитывать осознанное отношение к процессу обучения формировать чувство ответственности за выполенную работу.

РАЗВИВАЮЩАЯ: Развить умение анализировать, выделять главное, развивать творческую активность учащихся.

МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ: Инженерно-геодезические изыскания, основы инженерных сооружений, геология,

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЗАНЯТИЯ

УЧЕБНО-НАГЛЯДНЫЕ ПОСОБИЯ: доска,

ВЕРБАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ:

1. Клюшин Е.Б., Михелев Д.Ш. Инженерная геодезия, §27.5, стр 426; 27.6

2. Лебедев Н.Н. Практикум по курсу прикладной геодезии, § 61, стр 297

СПЕЦИАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ

ПЛАН УРОКА

№	НАИМЕНОВАНИЕ СТРУКТУРНОГО ЭЛЕМЕНТА УРОКА	ВРЕМЯ
1	Организация урока: Приветствие Проверка присутствующих	3
2	Опрос и проверка домашнего задания: Фронтальный опрос по эталону Проверка знаний и умений учащихся по пройденному материалу:по теме: «Ориентирование подземных выработок способом двух отвесов, способом гироскопического ориентирования». Общие сведения о способах ориентирования Способ створа двух отвесов Способ гироскопического ориентирования.	15
3	Сообщение новой темы и цели урока Тема: Раздел 6. Геодезические работы при строительстве тоннелей и подземных сооружений 6.3. Ориентирование подземных выработок Цели урока:Сформировать понятие о ориентирование шахты – передача в подземную выработку дирекционного угла, координат и абсолютной высоты. Ориентирование шахты по способу двух отвесов и способом соединительного треугольника. Передача абсолютной высоты в шахту. Методика, организация и точность работ; применяемые приборы. Объяснение нового материала: Тема: Ориентирование подземных выработок способом соединительного треугольника и способом двух шахт. Общие сведения Камеральная обработка Передача отметки в подземные выработки	5 42
4	Упражнение на активизацию деятельности учащихся: Проверка степени усвоения студентами новой темы решением задач. Выполнение студентами тестовых заданий.	20
5	Подведение итогов урока Выставление оценок студентам за урок	3
6	Домашнее задание: Изучить конспект; Клюшин Е.Б., Михелев Д.Ш. Инженерная геодезия, § 27.5, стр 426; 27.6 Лебедев Н.Н. Практикум по курсу прикладной геодезии, § 61, стр 297	2

Фронтальный опрос с эталонами ответов.

Тема: Ориентирование подземных выработок способом двух отвесов, способом гироскопического ориентирования.

1. Какие задачи решает вертикальная соединительная съёмка?

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

2.Через какие выработки осуществляется соединительная съёмка?

Соединительная съёмка осуществляется через вертикальные, наклонные и горизонтальные выработки.

3. Какие способы ориентирования вы знаете?

На практике в настоящее время получили распространение геометрические и гироскопические способы ориентирования. Значительно реже применяется магнитное ориентирование.

4. Как осуществляется геометрическое ориентирование через вертикальные выработки?

Геометрическое ориентирование через вертикальные выработки осуществляется с использованием вертикальной плоскости, создаваемой двумя отвесами.

5. Что используется при гироскопическом ориентировании?

При гироскопическом ориентировании используется свойство главной оси маятникового гироскопа совершать незатухающие колебания, положение равновесия которых совпадает с направлением астрономического меридиана точки установки.

6. Что лежит в основе магнитного ориентирования?

В основе магнитного ориентирования лежит свойство свободно подвешенной намагниченной стрелки устанавливаться параллельно линиям магнитной индукции Земли, действующим в точке стояния инструмента.

7. Что решается задачей примыкания на поверхности?

Решением задачи примыкания на поверхности определяются координаты и дирекционный угол створа отвесов.

8. Какова цель примыкания в шахте?

Примыкание в шахте имеет целью перенос дирекционного угла и координат со створа отвесов на закреплённую сторону ориентируемого горизонта.

9. Какие задачи решает горизонтальная соединительная съёмка?

Горизонтальная соединительная съёмка решает две задачи:

1. Задачу центрирования (определение координат Х, У в горной выработке).

2. Задачу ориентирования (определение дирекционных углов в горной выработке).

Ориентирование подземных выработок.

Тема: Способом соединительного треугольника

1. Общие сведения,

2. Камеральная обработка,

Тема: Способ двух шахт

1. Передача отметки в подземную выработку

1. Основным современным способом ориентирования является гироскопический. При отсутствии гиротеодалита на строительстве подземных сооружений и тоннелей или для контроля применяют геометрические способы ориентирования через стволы или скважины.

Наибольшее распространение получил способ соединительного треугольника. В этом способе в ствол также опускают два отвеса 01 и 02 (рис. 2). В точкеА, закрепленной на поверхности около ствола, измеряют угол а между направлениями на отвесы и примычный угол ω. Кроме того, измеряют расстояние dмежду отвесами и расстояния bи с от теодолита до каждого из двух отвесов. Таким образом на поверхности получают треугольник ABC, в котором измерены три стороны и один угол. Этот горизонтальный треугольник называют соединительным треугольником.

По результатам измерений могут быть вычислены значения двух остальных углов β и γ треугольника.

Рис.2

Зная дирекционный угол направления АТ1 и значение примычного угла ω и пользуясь углами соединительного треугольника, можно получить дирекционный угол линии ВС, т.е. плоскости, проходящей через отвесы.

В подземных выработках около ствола закрепляют точку A1.В этой точке измеряют углы α1 и ω1, а также стороны а1, b1, c1, подземного соединительного треугольника. Принимая в подземных выработках дирекционный угол плоскости, проходящей через отвесы, за исходный, при помощи измеренного ω1, вычисляют дирекционный угол приствольной линии А1М1 подземной полигонометрии. Все измерения выполняют при трех положениях отвеса, смещая их с помощью специальных пластин ровно на 15 мм.

На поверхности точку А включают в ход подходной полигонометрии и получают ее координаты. Пользуясь сторонами соединительных треугольников на поверхности и под землей, а также дирекционными углами этих сторон, вычисляют координаты точки A1 закрепленной в подземных выработках. При этих вычислениях координаты отвесов, определенные через стороны соединительного треугольника на поверхности, в подземных выработках принимают за исходные.

Точность ориентирования во многом зависит от формы соединительного треугольника. Углы α и α1, не должны превышать 2-3°. При соблюдении всех условий способ обеспечивает среднюю квадратическуюпогрешность передачи дирекционного угла порядка 8". Когда по мере сооружения тоннеля возникает необходимость уточнения его ориентирования и появляется возможность передачи координат в подземные выработки, применяют с п о с о б двух шахт.

1. Камеральная обработка состоит из 5 этапов.

На 1 этапе уравнивания выполняют проверку угловых измерений α и ω. l=15 мм.

Δωтеор = (l/b)*ρ

Δω1 теор = (l/с1)*ρ

Δα теор = ((l/с)*ρ)-( (l/b)*ρ)

Δα1 теор = ((l/с1)*ρ)-( (l/b1)*ρ), где

l=15 мм величина перемещения отвеса

с, b- длиы сторон треугольника

ρ-постоянное значение 206265

Допуск: верх не больше 10^//, низ не больше 15^//.

На 2 этапе выполняется вычисление линейной невязки и вычисление исправленного расстояния.

Свыч = b*cosα+a*cosβ

fs = Cвыч – Сизм

Величина линейной невязки в соединительном треугольнике не должна превышать 2,2 мм – верх, 4,1 –низ.

а испр=а изм = - fs/3

bиспр=b изм = - fs/3

c испр=c изм = + fs/3

На 3 этапе производится окончательное решение соединительного треугольника, выполняется по исправленным расстояниям а,b,c используя формулы теоремы синусов.

Контроль: сумма углов в треугольнике α+ω+γ = 180⁰.

На 4 этапе вычисление и передача дирекционного угла.

αисх +180⁰ +ω = α А-01

αисх +180⁰ -γ = α 01-02

α 01-02 -β = α 01-А1

α 01-А1+180⁰ +ω1 = α А1-М1

На 5 этапе вычисление координат пункта подземной выработки.

ΔХ= d*cosα

ΔY= d*sinα

X= X1+ ΔХ

Y = Y1+ ΔY

1. Исходными для передачи отметки в подземные выработки являются реперы нивелирования III класса, закрепленные на поверхности и шахтной площадке.

Рис.3

Для передачи отметки к копру крепят стальную прокомпарированную рулетку нулевым концом вниз. К рулетке подвешивают груз в 10 кг. При этом же натяжении производят и компарирование рулетки. Наверху и в подземных выработках устанавливают нивелиры (рис. 3). На поверхности берут отсчеты по подвешенной рулетке и по рейке, установленной на репер с исходной высотой. В подземных выработках выполняют отсчеты по рулетке и по рейке, расположенной на репере, на который передается высота.

При глубине ствола, большей 150 м, передачу абсолютной отметки рекомендуется осуществлять с помощью стальной проволоки сечением 0,8- 1,5 мм. Проволоку с грузом опускают при помощи лебедки и блока. Передачу выполняют при таком же положении реек и нивелиров, что и при передаче с помощью рулетки. Отсчеты берут только по рейкам, а на проволоке горизонтальный луч нивелира фиксируется специальными запилами. Длину (превышение) между запилами по проволоке определяют компарированной рулеткой на горизонтальной плоскости при соответствующем натяжении.

В процессе передачи высоты сначала линии визирования обоих нивелиров наводят одновременно на рулетку и по команде отсчитывают по ней. Затем нивелиры наводят на рейки, установленные на реперах, и берут по ним отсчеты.

Высоту репера, закрепленного в подземных выработках, вычисляют по формуле

Нт = Нпов + a – (( l1 – l2) + Δt + Δk + Δl) - b

Нпов — отметка исходного репера на поверхности;

a — отсчет по рейке на поверхности;

l1— отсчет по рулетке на поверхности;

l2— отсчет по рулетке в подземных выработках;

Δt— поправки в длину рулетки за температуру;

Δk — поправка в длину рулетки за компарирование;

Δl — поправка за удлинение рулетки;

b — отсчет по рейке в подземных выработках.

Поправку за температуру рулетки вычисляют по формуле

Δt = α (l1 – l2)*(tср – to)

to — температура, для которой дано уравнение рулетки;

величину коэффициента расширения для стальной рулетки принимают равной α = 0,0000125.

для получения tср при передаче высоты измеряют температуру на поверхности, в подземных выработках и в стволе через каждые 5 м высоты. Из результатов измерений температуры в указанных точках берут среднее значение.

При передаче отметки на большую глубину следует учитывать поправку за удлинение рулетки под действием собственной массы, вычисляемую по формуле

Р- собственная масса рулетки;

l— длина рулетки;

Е — модуль упругости;

F— поперечное сечение.

Расхождения значений высот подземных реперов, полученных при разных горизонтах нивелиров или различных положениях рулетки, не должны превышать 4 мм, а расхождения в высотах, полученных при разновременных передачах, — 7 мм при отсутствии деформаций подземных реперов за период между передачами.

Решение задач по теме:

Задача № 1.

Вычислить дирекционный угол на ориентирный пункт, если известно гироскопический азимут α_гир = 235⁰37^/58^//; поправка за приведение ориентирного направления δ = +2^//; сближение меридианов γ= -2⁰54^/36^//;поправка гиротеодолита равна 90⁰04^/53^//;

Задача №2.

Вычислить координаты пункта подземной выработки скв5, если дирекционный угол т.1 равен 28⁰58^/43,6^//; длина линии т1-скв5 равна 9,721 м; и координаты т1 равны х1=5483,492; у1=7240,524;

Задача №3.

Выполнить проверку угловых измерений Δωтеор и сравнить с Δω изм. При положении отвесов нижней поверхности при длине стороны с=11,1652

А) 179⁰02^/58^//; 179⁰07^/31^//;

Б) 178⁰58^/19^//; 179⁰02^/58^//;

Задача №4.

Определить отметку репера, закрепленного в подземных выработках. Если отметка исходного репера на поверхности равна 232,065 м; отсчет по рейке на поверхности а = 2048; отсчет по рейке в подземных выработках b = 1332; отсчет по рулетке на поверхности l1=1,035 м; отсчет по рулетке в подземных выработках l2=25,638; поправки в длину рулетки за температуру Δt =0,12; поправка в длину рулетки за компарированиеΔk= 0,17;

Тестовые задания

1. При ориентированииугол с поверхности в подземную выработкуспособом створа двух отвесов. Основным источником погрешностей является качание. Для повышения точности на расстоянии 1…2 см от закрепляют шкалы с миллиметровыми делениями. По шкалам берут.

Ключ: 1 - в; 2 - б; 3 - в; 4 - б; 5 - а.

2. Перечислите, какие приборы и оборудование используются при ориентировании подземных выработок способом соединительного треугольника?

Ключ: Теодолит, отвесы, рулетка.

3. Вследствие чего отвес, опущенный в шахту для проектирования точки с поверхности на ориентируемый горизонт, может быть отклонён от вертикального положения?

Ключ:

1. действия на проволоку и груз отвеса потока воздуха, двигающегося в стволе;

2. ударов капель воды;

3. неправильности колебаний отвеса;

4. влияния упругости проволоки отвеса;

5. схождения отвесов по направлению к центру Земли;

6. притяжения отвеса окружающими массами.

4. Что необходимо выполнить, чтобы гарантировать требуемую точность при проектировании отвесов?

Ключ:

1. предельно уменьшить скорость вентиляционной струи в стволе, при возможности на время проектирования выключить вентиляторы;

2. груз отвеса помещать в успокоитель – сосуд, наполненный вязкой жидкостью (отработанным маслом) или, в крайнем случае, водой;

3. при наличии значительного движения воздуха в стволе, особенно в глубоком, изолировать с помощью труб участки проволоки в области сопряжения ствола с околоствольной выработкой;

4. применять максимально допустимую для данного диаметра и типа проволоки массу груза отвеса;

5. при скорости движения воздуха более 0,7 м/с и глубине ствола свыше 300 м применять проволоку диаметром, превышающим 1-1,5 мм;

6. среднее (не отклонённое) положение отвесов определять из серии наблюдений за колебаниями отвесов при помощи шкал и зрительной трубы теодолита;

7. следить, чтобы проволока отвеса при колебаниях не касалась крепи и армировки ствола, а груз отвеса – стенок или дна успокоителя;

8. направляющие блоки, центрировочные пластинки, шкалы, проектировочные тарелочки закреплять таким образом, чтобы гарантировалась их неподвижность в течение всего времени ориентирования.

12