Требования к объёму знаний при проведении итогового контроля

Данное руководство предназначено для методического обеспечения самостоятельной работы студентов по изучению дисциплины «Маркшейдерские работы при строительстве подземных сооружений».

Общие указания

Дисциплину «Маркшейдерские работы при строительстве подземных сооружений» студенты со сроком обучения 6 лет изучают на 5-м курсе. Студенты со сроком обучения 4 года – на 4-м курсе.

В процессе обучения студенту необходимо:

   1) прослушать обзорные лекции с практическими занятиями на кафедре «Маркшейдерского дела и геодезии»;

 2) самостоятельно проработать  теоретический курс по учебникам и учебным пособиям (приведены в списке основной и дополнительной литературы), уделяя особое внимание разбору практических примеров и решению задач, предлагаемых в учебных пособиях.

3) выполнить контрольную работу.

После изучения материала и выполнения контрольной работы студент сдаёт её на проверку преподавателю и  после проверки и получения положительной оценки сдаёт зачёт по дисциплине.  

При самостоятельном изучении теоретической части курса рекомендуется вести краткий конспект, в котором фиксировать основные понятия, формулы и схемы, отражающие суть технологии маркшейдерских работ при производстве тех или иных строительно-монтажных или горно-проходческих работ, а также давать ответы на вопросы для самопроверки. При решении задач необходимо использовать рекомендуемые компьютерные программы.

В период сессии на кафедре «Маркшейдерского дела и геодезии» МГОУ студент слушает лекции, проходит практические занятия, сдаёт контрольную работу и зачёт по дисциплине. По ходу лекций рекомендуется вести конспект, который помогает лучше усвоить материал курса и подготовиться к зачёту.

Краткое содержание дисциплины, методические указания по изучению тем и контрольные вопросы для самопроверки

Тема 1. Общие сведения о маркшейдерских работах при проектировании и строительстве шахт и других подземных сооружений  

 

Задачи маркшейдерской службы при проектировании, строительстве, реконструкции, подготовке новых горизонтов шахт, строительстве подземных сооружений. Проектная документация для строительства. Последовательность выполнения маркшейдерских работ. Геодезическая, маркшейдерская и картографическая подготовка к переносу проектных данных в натуру. Этапы разбивочных работ. Принципы и расчёт точности разбивочных работ. Способы и точность перенесения в натуру элементов разбивки: горизонтальных и вертикальных углов, линий, точек по их координатам, точек с высотными отметками, плоскостей. Закрепление элементов разбивки на строительной площадке. Исполнительная съёмка. Система допусков. Метрологическое обеспечение строительства. Строительные нормы и правила (СНиП). Организация производства маркшейдерских работ. Техника безопасности и охрана труда.

 

Методические указания

Студент должен уметь читать строительные чертежи, иметь представление о технологии строительных и монтажных работ. Необходимо знать состав проекта горного предприятия, содержание генерального плана, стройгенплана, проекта производства работ (ППР), рабочих чертежей. Проектные чертежи подлежат проверке в части численной и геометрической информации (вычисление плановых и высотных проектных полигонов, сопоставление размеров и т.п.). После этого можно выполнять аналитическую подготовку проекта, которая позволит получить данные для выноса проекта в натуру и контроля за его реализацией. При расчёте точности используются формулы теории погрешностей и, при необходимости, метод наименьших квадратов в коррелатной или параметрической формах, применяемых при уравнивании. Точность разбивочных и съёмочных работ должна определяться исходя из допусков СНиП, требований проекта или других нормативных документов. Среднюю квадратическую ошибку геодезических разбивочных работ  принимают равной: 1) для особо ответственных сооружений ;  для стандартных зданий и сооружений , где - предельно допустимое отклонение от проектной оси. Для разбивки и съёмки сооружений рекомендуется применять современные высокопроизводительные маркшейдерско-геодезические приборы (электронные тахеометры, лазерные рулетки, гиротеодолиты и др.). Математическую обработку, графические построения и моделирование объектов производить с использованием соответствующего программного обеспечения.   

 

Рекомендуемая литература: [1, с.3-14; 2, с.425-436; 3; 4, п.39-41, 267; 5, с.230-249; 6, с.5-6; 9, с.4-22; 10, с.3; 11, с.4-136, 273-303, 386-428].

 

Вопросы для самопроверки

 

1. Какие задачи решает маркшейдерская служба на этапе проектирования шахты и других подземных сооружений?   

2. Какие масштабы съёмки земной поверхности устанавливаются для проектирования горных производств?

3. В каких масштабах выполняются исполнительные съёмки по окончании строительства (реконструкции) горных производств и съёмки для обеспечения разработки месторождений полезных ископаемых?

4. Перечислите состав проектной документации для строительства горного предприятия.

5. Что изображается на чертежах генплана и стройгенплана?

6. Что представляет собой маркшейдерская проверка проектных чертежей?

7. В чём заключается геодезическая подготовка проекта?

8. На какие этапы разделяют разбивочные геодезические работы и в чём суть каждого из них?

9. Чем определяется точность строительно-монтажных и горно-капитальных работ и как с ней связана точность геодезических разбивочных и съёмочных работ?

10. Объясните способы построения в натуре проектного угла.

11. Объясните способы построения на местности проектной линии.

12. Объясните способы вынесения в натуру проектных высот.

13. Как вынести в натуру линию и плоскость заданного уклона?

14. Перечислите способы разбивки точки при выносе проекта в натуру.

15. Какие нормативные документы регламентируют допустимые отклонения от проектного положения элементов зданий и сооружений?

16. Какие существуют виды исполнительной съёмки в зависимости от стадии строительно-монтажных работ?

17. Какова цель метрологического обеспечения маркшейдерско-геодезических работ в строительстве и какие вопросы рассматриваются в метрологии?

 

Тема 2. Маркшейдерские работы на промышленной площадке

 

Создание (реконструкция) опорной сети. Проектная документация. Вертикальная планировка промплощадки. Картограмма земляных работ. Разбивка центра и осей ствола. Назначение, принципы, способы и точность построения разбивочной сетки на промплощадке. Разбивка зданий, высотных сооружений надшахтного комплекса, подземных и транспортных коммуникаций (железных, автомобильных дорог), эстакад.

 Разбивочные работы при крупноблочном, сборном строительстве, сооружении фундаментов. Контроль за выполнением строительных работ согласно проекту. Назначение и точность исполнительных съёмок. Исполнительная документация.

Методические указания

В соответствии с требованиями инструкции [4], организация на территории своей производственно-хозяйственной деятельности в дополнение к геодезической сети создает маркшейдерскую опорную сеть. Маркшейдерские опорные сети могут создаваться с использованием спутниковой аппаратуры. Маркшейдерские опорные сети на земной поверхности создаются методами триангуляции, трилатерации, полигонометрии 4 класса, 1 и 2 разрядов, нивелированием III и IV классов в соответствии с установленными требованиями. В качестве исходных пунктов для построения маркшейдерской опорной сети служат пункты государственной геодезической сети и геодезических сетей сгущения.

 До начала строительных работ на промплощадке создают разбивочную сеть в виде системы осевых пунктов ствола или строительной сетки. Строительные работы на промплощадке шахты ведутся в условной системе координат, за начало которой берётся центр ствола, а оси ствола – за оси координат. Поэтому нужно уметь перевычислять координаты точек из основной (государственной или местной) системы координат в условную и – наоборот.

До начала разбивочных работ (вынесение проекта в натуру) проверяют проектную документацию сопоставлением рабочих чертежей зданий и сооружений с генеральным планом, а также сопоставлением с расположением существующих сооружений и рельефом местности.

Необходимо знать этапы вертикальной планировки строительной площадки и методы маркшейдерских работ по обеспечению планировки в зависимости от характера рельефа и других факторов; составлять проект вертикальной планировки, картограмму земляных работ и рассчитывать объёмы земляных работ. Уметь применять лазерные построители опорных плоскостей для обеспечения вертикальной планировки.  

При вынесении центра и осей шахтного ствола исходный пункт опорной сети должен находиться не далее 300 метров от проектного положения центра ствола. Каждую ось ствола закрепляют не менее чем 6 осевыми пунктами. От этих осей ведётся разбивка всех сооружений на поверхности шахты, установка и проверка подъёмного комплекса, армирование ствола, рассечка околоствольного двора. Кроме того, оси используются в дальнейшем при эксплуатации шахты, а также в случае реконструкции. Это позволяет сохранить единство и целостность системы координат на весь период функционирования горного предприятия.

При наличии крупных блоков зданий и сооружений, имеющих жёсткую технологическую связь друг с другом, разбивочную сеть создают в виде строительной сетки – системы прямоугольников со сторонами, параллельными осям ствола. Нужно знать технологию построения такой сетки, использующую редуцирование пунктов. Высоты всех пунктов разбивочной сети определяют проложением нивелирных ходов IV класса.

Маркшейдерские работы по перенесению геометрических элементов в натуру производятся с пунктов маркшейдерских опорных сетей, разбивочных сетей и осевых пунктов шахтных стволов. Проект разбивочной сети разрабатывается проектной организацией.

При разбивке главных и основных осей сооружения выполняют дополнительно контрольные измерения с пунктов, которые не были использованы при разбивке. Точность разбивки этих осей должна соответствовать допускам разбивки осей в плане по ГОСТ 21779-82 и зависит от интервала номинального размера и класса точности, который задаётся проектной организацией. Отклонения строительных конструкций и технологического оборудования от проектного положения не должны превышать установленные значения.

Для отражения застройки поверхности и положения инженерных коммуникаций составляются исполнительные чертежи. Необходимо знать их содержание в отношении каждого типа объектов (здания, сооружения, коммуникации, рельеф и т.д.). Съёмка подземных инженерных коммуникаций производится в процессе строительства (в открытых траншеях и котлованах).

Контроль за выполнением строительных работ при возведении зданий и сооружений сводится к текущим исполнительным съёмкам на всех этапах строительства (земляные работы, устройство фундаментов, возведение надземной части) и сопоставлении фактических данных с проектными с учётом регламентированных допусков. Этот принцип имеет место и при сооружении любых других объектов строительства.

     

Рекомендуемая литература: [1, с.14-21; 2, с.445-450; 3; 4, п.268-289; 5, с.249-253; 6, с.6-15; 7, с.112-119; 11, с.340-401].

 

Вопросы для самопроверки

 

1. Какими методами создаются маркшейдерские опорные сети на промышленной площадке шахты?

2. К каким классам и разрядам принадлежат маркшейдерские плановые и высотные опорные сети, создаваемые на промплощадке шахты?

3. Чем представлены разбивочные сети на промплощадке шахты?

4. Что служит исходной основой для выноса проекта в натуру?

5. Почему маркшейдерские работы на промплощадке ведутся в условной системе координат?

6. Опишите последовательность выноса в натуру центра и осей вертикального ствола шахты. С какой точностью выполняются работы?

7. В чём состоят требования к разбивочным работам при выносе в натуру центра и осей ствола, связанного с технологическим комплексом существующей шахты?

8. Что является основой для составления проекта разбивочной сети (строительной сетки)?

9. Опишите последовательность работ по разбивке строительной сетки. Каким способом производят съёмку пунктов сетки? В чём состоит процедура редуцирования пунктов? Из каких измерений определяются высоты пунктов сетки?

10. Дайте определение главных и основных осей здания и сооружения.

11. Что является основой для детальной разбивки промежуточных осей?

12. Опишите порядок разбивки осей зданий и сооружений. Какими способами выполняется разбивка основных осей зданий, блоков сооружений и фундаментов? Каковы требования к закреплению осевых пунктов?

13. На каком максимальном расстоянии от пунктов или сторон разбивочной сети допускается располагать определяемые в натуре пункты основных осей? С какой точностью допускается определять направления на них и расстояния до них? С какой точностью определяются высоты пунктов, закрепляющих основные оси зданий (сооружений, фундаментов)?

14. Какими способами контролируется произведённая разбивка?

15. От каких пунктов допускается производить разбивку при строительстве сооружений технологического комплекса с размещением оборудования в отдельных зданиях?

16. Перечислите маркшейдерские работы при сооружении фундаментов различных конструкций: ленточные, коробчатые, ростверковые плиты на сваях или опускных колодцах и т.п. Какие оси выносят в натуру при устройстве свайного фундамента?

17. Какие строительные работы входят в так называемый нулевой цикл?

18. Какие разбивочные работы производятся на верхней плите фундамента и за её пределами перед установкой колонн каркаса здания из сборных стальных и железобетонных конструкций? Как производится исполнительная съёмка колонн?

19. Какие исполнительные съёмки выполняются при работах нулевого цикла?

20. Какие разбивочные работы выполняются для возведения надземной части зданий и сооружений?

21. Как производятся исполнительные съёмки надземной части сооружений и зданий?

22. Каковы допуски на смещение в плане и отклонение от вертикали строительных конструкций (стен, железобетонных колонн и т.п.)?

23. В чём заключается особенность съёмки подземных инженерных коммуникаций?

 

Тема 3. Маркшейдерские работы при сооружении шахтного подъёма

 

Назначение и особенности эксплуатации подъёмных установок. Проектная документация. Основные геометрические элементы подъёма. Разбивочные работы при монтаже копра. Подкопровая рама и её установка. Проверка правильности установки и монтажа копра и укосин. Контрольные измерения при установке направляющих шкивов и разгрузочных устройств. Разбивочные работы и контроль при установке подъёмной машины. Маркшейдерские работы при сооружении башенных копров и установке многоканатных подъёмных машин. Проверка действующего подъёмного комплекса. Меры безопасности при выполнении работ. Требования технической инструкции к точности выполняемых маркшейдерских работ. Исполнительная документация.

Методические указания

Подъёмный комплекс шахты включает подъёмную установку, армировку ствола и вспомогательное подъёмное оборудование. Шахтная подъёмная установка состоит из подъёмной машины, копра, копровых шкивов, подъёмных канатов и подъёмных сосудов. Подъёмные установки вертикальных шахтных стволов подразделяются по назначению – на главные (грузовые), вспомогательные (грузолюдские) и людские; по типу подъёмных сосудов – на бадьевые, клетевые, скиповые и скипо-клетевые; по числу подъёмных канатов – на одно- и многоканатные; по типу органов навивки подъёмного  каната – на машины с постоянным радиусом навивки (с цилиндрическими барабанами, с ведущими шкивами трения) и машины с переменным радиусом (с коническими, бицилиндро-коническими барабанами). Армировка ствола, в зависимости от вида направляющих, разделяется на жёсткую и канатную. При проходке вертикальных стволов применяются проходческие подъёмные машины и лебёдки.

Копры, устанавливаемые над шахтным стволом, предназначены для поддержания направляющих шкивов, закрепления проводников и посадочных устройств клетей, разгрузочных кривых, а так для расположения на них многоканатных подъёмных машин. По конструкции шахтные копры можно разделить на две группы: укосные и башенные. Башенные копры могут быть сборными или монолитными – железобетонными. В последнем случае для их возведения используется скользящая опалубка. Задачей маркшейдера при этом является сопровождение строительно-монтажных работ на всех этапах – от монтажа опалубки на фундаментной плите до окончания возведения башни.

Нужно усвоить, из каких основных конструктивных элементов состоят копры, какие существуют технологические схемы их возведения и какие маркшейдерские работы в каждом конкретном случае обеспечивают возведение копров. После возведения копра на подшкивную площадку выносят оси ствола, от которых устанавливают шкивы в соответствии с рабочими чертежами проекта. В случае башенных копров оси передают в машинный зал и на горизонт отклоняющих шкивов. При возведении башенных копров в скользящей опалубке необходимо надёжно контролировать её положение в пространстве и сохранение геометрической формы. Инструментом для этого служит либо система отвесов, либо зенит-прибор (например, PZL-100), позволяющие определять положение системы контролируемых точек скользящей опалубки по мере её поступательного движения вверх, относительно базового положения на нулевой площадке.  

Монтаж подъёмных машин, шкивов и другого оборудования, входящего в состав подъёмного комплекса, осуществляется от монтажных осей, которые необходимо разбивать с высокой точностью и надёжным контролем. Несоблюдение этого требования может привести к нарушению необходимых условий геометрической связи элементов подъёмной установки. Геометрическая связь всех элементов подъёмной установки, необходимая для правильной её эксплуатации, осуществляется привязкой основных осей оборудования по проектным размерам к осям шахтных стволов. 

Главными критериями оценки соотношения геометрических элементов одноканатных подъёмных установок служат углы девиации подъёмных канатов на барабанах  и шкивах , углы отклонения от вертикали в двух взаимно перпендикулярных плоскостях ,  головных канатов, углы наклона осей главного вала  и валов копровых шкивов , а также относительный наклон копра .

Состав работ по исполнительной проверке одноканатной подъёмной установки:

- примыкание полигонометрического хода к оси главного вала;

- проложение хода из машинного зала к копру с вынесением на подшкивную площадку вспомогательной оси, параллельной оси подъёма;

- нивелирование главного вала и валов копровых шкивов;

- линейные измерения на барабанах подъёмной машины и на подшкивной площадке;

- съёмка головных подъёмных канатов;

- высотная съёмка основных элементов подъёмной установки.

Положение геометрических элементов подъёмной установки определяется в условной системе координат, центр которой совмещается с центром подъёмной машины, а за оси Y и X принимаются соответственно ось главного вала и перпендикулярная ей линия, направленная в сторону копровых шкивов. 

Правильность соотношения геометрических элементов многоканатной подъёмной установки по окончании монтажа, а также в процессе её эксплуатации оценивают по значениям следующих углов: отклонения от вертикали осей систем неотклоняемых ,  и отклоняемых , головных канатов в проекции на вертикальные координатные плоскости и ; девиации неотклоняемых и промежуточных ,  канатов; наклона осей главного вала и вала отклоняющих шкивов ; отклонения от вертикали продольной оси башенного копра . После установки многоканатной подъёмной машины положение главного вала, ведущих и отклоняющих шкивов проверяется измерениями от разбивочных осей. Расстояния, измеренные от разбивочных осей до оси вала, также до плоскостей ведущих и отклоняющих шкивов, не должны отличаться от проектных более чем на 10 мм. Необходимо усвоить комплекс работ по исполнительной съёмке многоканатной подъёмной установки и на её основе получения необходимых геометрических параметров (приведены выше: , , , , , , , , ).

  Маркшейдерские работы, обеспечивающие возведение подъёмных комплексов, должны выполняться с точностью, регламентированной СНиП, инструкцией [4] и другими действующими в отношении выполняемых работ нормативными документами.

 

Рекомендуемая литература: [1, с.19-52; 2, с.450-480; 3; 4, п.290-321; 6, с.15-29; 7, с.5-44, 119-140, 144-156, 167-198].

 

Вопросы для самопроверки

 

1. Перечислите основные геометрические элементы шахтного подъёма. Дайте  определение каждого из них.

2. Дайте определение оси подъёма одноканатной и многоканатной подъёмных установок.

3. Что включает в себя подъёмный комплекс шахты?

4. Что включает в себя шахтная подъёмная установка?

5. Как подразделяются подъёмные установки вертикальных шахтных стволов в зависимости от: 1) назначения, 2) типа подъёмных сосудов, 3) числа канатов, 4) типа органов навивки подъёмного каната?

6. На какие две основные группы делятся шахтные копры?

7. Опишите в общих чертах конструкцию укосного копра.

8. Опишите работы при установке подкопровой рамы. Какова величина допусков на положение рамы в плане и по высоте?

9. Перечислите маркшейдерские работы, связанные с возведением укосного копра.

10. Опишите работы по выносу осей ствола на подшкивную площадку укосного копра. С какой точностью необходимо выносить эти оси?

11. Опишите последовательность и состав маркшейдерских работ при возведении сборного башенного копра. Назовите основные геометрические элементы копра.

12. Опишите последовательность и состав маркшейдерских работ при возведении монолитного железобетонного башенного копра в скользящей опалубке. Как часто маркшейдер должен контролировать положение скользящей опалубки? Как показывают на чертеже смещения опалубки от проектного положения?

13. Опишите работы по выносу осей ствола на монтажные горизонты башенного копра. С какой точностью необходимо выносить эти оси?

14. Опишите работы по выносу осей ствола (подъёма) на промплощадке в здания подъёмных машин. Какие отклонения от проекта допускаются для постоянных подъёмных машин?

15. Дайте определение углов отклонения (девиации) каната подъёмной установки. Где их определяют для одноканатных и многоканатных машин?

16. Покажите на схеме барабана подъёмной машины расположение различных зон витков и назовите эти зоны.

17. Объясните, как ошибки в установке шкивов и подъёмной машины будут сказываться на величинах углов девиации канатов на барабане машины и на шкивах?

18. Объясните, какие факторы влияют на величину углов отклонения канатов от вертикали в случае одноканатной и многоканатной подъёмных установок?

19. Какие допустимые значения углов девиации канатов и углов отклонения канатов от вертикали определены для одноканатных и многоканатных подъёмных машин?

20. Нарисуйте схему одноканатной подъёмной установки и объясните, каким образом определяются её геометрические элементы и как рассчитываются углы девиации и углы отклонения канатов от вертикали?

21.  Приведите схему многоканатной подъёмной установки и дополните её схемой маркшейдерских измерений для определения геометрических элементов подъёмной установки и расчёта углов девиации канатов и углов отклонения канатов от вертикали. С какой точностью необходимо выполнять при этом маркшейдерские измерения?

Тема 4. Маркшейдерские работы при сооружении вертикальных стволов

 

Назначение, особенности строительства и эксплуатации вертикальных стволов. Допуски на точность возведения стволов. Проектная документация. Маркшейдерское обоснование для проходки, крепления и армирования ствола. Маркшейдерские работы при оснащении стволов проходческим оборудованием (установка проходческих (временных) подъёмных машин и лебёдок, проходческой рамы, проходческого копра со шкивами, подвеска проходческих отвесов, сборка опалубки в стволе). Контроль за проходкой и креплением ствола. Составление и ведение журнала проходки. Факторы, влияющие на точность проходки и возведения крепления при разных способах проходки. Исполнительная документация. Маркшейдерские работы при армировании ствола. Допуски, точность, меры безопасности. Профилирование стенок ствола, расстрелов, проводников при помощи шахтных отвесов. Автоматизация маркшейдерских измерений в стволе, проектиры направлений, звуколокационные приборы для профилирования стенок, автоматические станции для профилирования проводников и т.п. Маркшейдерские работы при сооружении стволов специальными способами (бурение, замораживание, цементация, кессонный, опускная крепь). Маркшейдерские работы при углубке вертикальных стволов разными способами. Восстановление центра и осей ствола. Маркшейдерские работы при углубке ствола сверху вниз и снизу вверх. Особенности маркшейдерских работ при проходке стволов с одновременным армированием. Наблюдения за деформациями крепления ствола, армировки и надшахтных зданий.

 

Методические указания

Вертикальный шахтный ствол является одной из главнейших вскрывающих и транспортных выработок. Горно-геологические условия в зависимости от физико-механических, гидрогеологических и других свойств пересекаемых пород стволом шахты можно условно разделить на три основные группы: сухие или слабообводнённые горные породы, рыхлые неустойчивые водоносные породы, устойчивые трещиноватые весьма водообильные породы.  

В зависимости от горно-геологических условий проектом принимают обычный или специальный способ сооружения ствола. Специальные способы обеспечивают повышение устойчивости и водонепроницаемости горных пород на период сооружения ствола.

 В качестве специальных способов применяют, как правило, искусственное замораживание горных пород, бурение стволов буровыми установками, предварительный тампонаж горных пород и кессонный (под сжатым воздухом). Методика маркшейдерских работ при соответствующих способах сооружения стволов отличается некоторыми особенностями, которые необходимо усвоить.

При сооружении вертикального шахтного ствола работы выполняются на основе следующей проектной документации: 1) стройгенплана промплощадки, 2) координат центра ствола и дирекционного угла главной оси ствола, 3) высотных отметок устья ствола и сопряжений, 4) рабочих чертежей устья ствола и основной части ствола с указанием опорных венцов на разных горизонтах, 5) расположения проходческого оборудования и элементов армировки, 6) геологического разреза по стволу с указанием гидрогеологии.

      При подготовке к проходке ствола в соответствии со стройгенпланом организуется промплощадка: возводится проходческий копёр, здания временных подъёмных машин и лебёдок; производится установка проходческой нулевой рамы и разгрузочного станка, монтаж подъёмных машин, лебёдок и шкивов; в стволе монтируют металлическую подвесную опалубку, проходческий металлический полок; на нулевой раме подвешивают проходческие отвесы (центральный и боковые). Необходимо знать, как осуществляется маркшейдерское обеспечение этих видов работ. До начала проходки должны быть составлены исполнительные геометрические схемы всех подъёмных установок с вычисленными углами девиации канатов. Необходимо отметить, что установка и монтаж проходческого оборудования производится только с осевых пунктов ствола. Необходимо знать требования к точности установки в проектное положение нулевой рамы, разгрузочного станка, проходческого копра (подшкивной площадки) и шкивов, временных подъёмных машин и проходческих лебёдок.

      При сооружении ствола обычным способом сначала осуществляется проходка и крепление устья. Работы начинают с установки и проверки рамы-шаблона с временным центральным отвесом, от которого проверяют вертикальность стенок устья ствола, его сечение и правильность возведения временной и постоянной крепи. Необходимо обратить особое внимание на правильное положение рамы-шаблона и центрального отвеса относительно осей ствола, закреплённых осевыми пунктами.

В практике проходки шахтных стволов применяют три основные технологические схемы: последовательную, параллельную и совмещённую. Характер маркшейдерских работ при сооружении стволов определяется технологической схемой, но содержание во всех случаях остаётся неизменным.

Независимо от технологической схемы сооружения ствола контроль за проходкой осуществляется с помощью центрального проходческого отвеса, закреплённого в центре ствола на основной проходческой раме, или боковых проходческих отвесов, закреплённых на осевых пунктах основной проходческой рамы. Особое внимание необходимо обращать на отсутствие касания отвесов.

Необходимо усвоить особенности маркшейдерских работ при различных технологических схемах проходки ствола. Для обеспечения необходимых требований к геометрическим параметрам крепления необходимо с самого начала (с контрольной сборки на поверхности) периодически контролировать размеры и форму передвижной опалубки, а также правильность установки её перед приёмкой бетонной смеси. Важно усвоить содержание всех работ по контролю проходки крепления ствола. Результаты съёмок переносят в «Журнал проходки ствола». Результаты текущего контроля с замечаниями маркшейдера заносятся в «Книгу маркшейдерских указаний».

При возведении крепи ствола из тюбингов особое внимание необходимо уделить точности установки основных (опорных) венцов. При этом тюбинговое кольцо должно быть ориентировано относительно осей ствола в соответствии с чертежом привязки тюбингового кольца к расстрелам армировки.

При проходке ствола способом замораживания пород для образования ледопородного ограждения вокруг контура будущего ствола через толщу водоносных пород бурят вертикальные скважины, в которые опускают замораживающие колонки. Замораживание может быть: 1) на всю глубину, 2) ступенчатое замораживание и 3) местное замораживание пород. Важным условием в обеспечении надёжного ледопородного ограждения является вертикальность пробуренных скважин, которые редко сохраняют во время бурения заданное им направление. Необходимо изучить способы задания направления скважинам, методы проверки геометрических элементов буровой установки перед её монтажом, а также способы и инструментальные средства (инклинометры и т.п.) съёмки для определения положения оси скважины в пространстве. По результатам съёмки скважин нужно уметь строить погоризонтные планы с отображеним проектных и ожидаемых контуров ледопородного ограждения.

Наиболее прогрессивным способом проходки стволов считается бурение. До начала бурения ствола, как правило, сооружают его устье диаметром на 25-30 см больше диаметра конечного расширителя. Маркшейдерские задачи при бурении ствола можно разбить на две основные группы: 1) задачи, решаемые при выполнении основных подготовительных работ и 2) задачи, выполняемые в процессе бурения и крепления ствола шахты. Необходимо чётко представлять комплекс весьма ответственных маркшейдерских работ, связанный с монтажом буровой установки. При бурении ствола используются различные виды съёмки (геометрические, оптические, инклинометрические и звуколокационные), суть которых и условия применения необходимо знать. Необходимо также усвоить специфику маркшейдерских работ при возведении крепи в пробуренном стволе.

В шахтном строительстве цементацию пород применяют как способ сооружения шахтных стволов в водоносных породах (предварительная цементация) и как способ устранения притока воды в пройденный ствол (последующая цементация). Цементация может производиться как с поверхности земли, так и из забоя ствола. При этом выполняются следующие маркшейдерские работы: разбивка устьев цементационных скважин; контроль за направлением бурения скважин; составление исполнительной графической документации; контроль за геометрическими размерами тампонажной подушки при её укладке. Необходимо знать, как выполняются эти работы и какие приборы и инструменты могут при этом применяться.

Для размещения постоянного эксплуатационного оборудования (подъёмных сосудов, труб водоотлива, кабелей и т.д.) в стволе устанавливают постоянную армировку, состоящую из расстрелов, проводников, лестничного отделения). Основными элементами армировки являются проводники и несущие их расстрелы. Армировка может быть жёсткой (металлическая, деревянная и смешанная) и канатной (проводниками являются натянутые канаты). Необходимо изучить различные проектные схемы расположения армировки в стволах и соответствующие им схемы расположения армировочных отвесов. До начала армирования ствола маркшейдер составляет проект организации и производства маркшейдерских работ, в котором, в частности, представлена схема расположения армировочных отвесов. От рационального решения этой задачи зависит в дальнейшем эффективность и точность монтажных работ. При наличии всей необходимой проектной документации производятся разбивочные работы и контроль за положением оборудования при оснащении армирования, вынесение и закрепление точек схода отвесов, контрольные измерения при монтаже армировки. Необходимо изучить состав и содержание всего комплекса маркшейдерских работ, которые выполняются: 1) в подготовительный период (подготовка ствола к армированию), 2) при установке контрольных ярусов армировки (базисные яруса армировки, от которых производится установка остальных ярусов), 3) контрольные измерения при установке расстрелов и навеске проводников. Окончательный контроль за правильностью монтажа армировки выполняют после завершения монтажных работ и навески постоянных или временных подъёмных сосудов. Для этого производят профилирование проводников относительно осей ствола и составляют профильные линии в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. При этом также замеряют величину колеи. Профилирование производят от вертикально закреплённых проволок (тросов) или автоматически (например, с помощью станции СИ4). Маркшейдеру необходимо в совершенстве знать операции, связанные с профилированием стенок ствола, проводников и расстрелов, а также допустимые погрешности измерений и допуски на отклонения контролируемых элементов (стенки ствола, расстрелы, проводники) от проектного положения. Большинство допусков представлено в инструкции [4]. Необходимо также изучить особенности маркшейдерских работ при установке канатной армировки. Здесь главная задача - обеспечить правильное положение осей канатных проводников относительно осей ствола на горизонте подвеса (на копре) и на горизонте фиксации (нижняя часть ствола), а также – обеспечить установку вспомогательных проводников в сопряжениях ствола с горизонтами, с дозаторными камерами и т.п.

При разработке полезных ископаемых на горнодобывающих предприятиях часто приходится осуществлять работы по углубке действующего вертикального ствола шахты для обеспечения ввода в действие новых рабочих горизонтов. Особенностью углубки ствола являются горнопроходческие работы в условиях эксплуатации подъёма в стволе, обеспечивающего нормальный эксплуатационный режим шахты в целом. В зависимости от направления проведения основных горнопроходческих работ углубку ствола производят сверху вниз, снизу вверх или одновременно сверху вниз и снизу вверх. Необходимо изучить маркшейдерские работы при различных схемах и условиях углубки стволов. Обратить внимание на особую ответственность этих работ из-за необходимости смыкания забоев (участков) ствола с высокой точностью. Перенесение центра и осей ствола в углубочную камеру производится, как минимум, дважды.

Необходимо уметь определять объёмы выполненных работ по проходке, креплению и армированию ствола.

  Все работы в вертикальных стволах представляют повышенную опасность, поэтому необходимо обратить особое внимание на изучение техники безопасности при производстве маркшейдерских работ как в стволе, так и в копре.

  

Рекомендуемая литература: [1, с.52-75; 2, с.481-521, 523-524; 3; 4, п.322-336, 340-371; 6, с.30-44, 54-74, 87-218; 7, с.140-144, 156-166, 198-217].

Вопросы для самопроверки

1. Каково назначение вертикальных стволов шахт? В чём заключаются особенности их строительства и эксплуатации?

2. Приведите состав проектной документации при сооружении вертикального ствола.

3. Какие существуют способы проходки стволов в зависимости от горно-геологических условий?

4. В чём заключается проверка проектной документации?

5. Какие три основные технологические схемы существуют в практике проходки стволов? В чём состоят их особенности?

6. Что служит маркшейдерским обоснованием для проходки, крепления и армирования ствола?

7. Перечислите маркшейдерские работы при оснащении ствола проходческим оборудованием.

8. Какие требования предъявляются к установке проходческих лебёдок (допустимые отклонения: оси рамы от оси подъёма, от проектной высоты, оси лебёдки от разбивочной оси, превышения одного конца вала относительно другого)?

9. Приведите допуски на установку в проектное положение нулевой проходческой рамы и разгрузочного станка.

10. Чему равны допустимые углы девиации на подъёмных установках с проходческими лебёдками?

11. Чему равно допустимое смещение относительно проектного положения в горизонтальной плоскости подшкивной площадки проходческого копра?

12. Приведите требования к размещению центрального и боковых проходческих отвесов.

13. Каким образом задают опорное направление для проходки и крепления ствола?

14. Какие геометрические элементы контролирует маркшейдер при проходке и креплении ствола: 1) монолитным бетоном; 2) металлическими тюбингами? Какие допуски должны при этом соблюдаться?

15. Запишите формулу, по которой определяется допустимая величина общего отклонения фактической оси ствола от проектной?

16. Какова величина допустимых отклонений от вертикали пролёта проводника между смежными ярусами расстрелов?

17. На каком минимальном расстоянии от стенок ствола должны располагаться боковые проходческие отвесы?

18. Как часто маркшейдер должен проверять положение передвижной опалубки, породных и закреплённых стенок ствола? Как и с какой точностью выполняются эти замеры?

19. Какие работы выполняет маркшейдер при переоснащении ствола для армирования?

20. Какова допустимая величина отклонения осей подъёмных канатов временных подъёмных сосудов от проектного положения?

21. Опишите состав проекта организации маркшейдерских работ при монтаже армировки.

22. Какими проектными чертежами руководствуется маркшейдер при выполнении работ, обеспечивающих монтаж армировки?

23. Какое оборудование применяется при армировании для фиксирования в стволе разбивочных вертикальных осей?

24. В каких местах относительно армировки располагают армировочные отвесы? На каком максимальном расстоянии от элементов армировки могут располагаться отвесы?

25. Какие допускаются отклонения армировочных отвесов от проектного положения на контрольном ярусе по направлениям осей ствола и по расстояниям между ними?

26. Каким должен быть минимальный запас прочности проволоки (троса) отвеса на разрыв?

27. Какие виды шаблонов используются при монтаже армировки? Какова требуемая точность их изготовления?

28. Дайте определения яруса и шага армировки.

29. Что включает маркшейдерский контроль армирования? Чему равна допустимая величина расхождений расстояний от отвесов до расстрелов (проводников) на горизонте установки и на контрольном ярусе? Какова величина допустимого отклонения расстояний между ярусами расстрелов от проектного? Какое отклонение от горизонтального положения допускается для расстрелов?

30. Какой интервал допускается между горизонтами установки ограничителей колебаний отвесов? Как определяются положения точек схода ограничителей?

31. Как часто выполняется маркшейдерский контроль армирования? Что при этом проверяется?

32. Каким образом закрепляются армировочные отвесы при армировании по восходящей схеме (снизу вверх)?

33.  Какими способами может быть выполнена профильная съёмка проводников? Какие величины и с какой точностью при этом измеряют? 

34. Напишите формулу, по которой определяется допустимое расхождение расстояний между закреплёнными проволоками, измеренных на поверхности (контрольный ярус) и в шахте.

35. Какие маркшейдерские работы выполняются при монтаже канатной армировки?

36. Что называют горизонтом подвеса и горизонтом фиксации канатных проводников?

37. Какое допускается отклонение от вертикали оси системы канатных проводников?

38. Перечислите маркшейдерские работы при проходке ствола способом искусственного замораживания пород.

39. С какой точностью производится разбивка устьев замораживающих скважин?

40. Как и какими приборами проверяется вертикальность кондукторов скважин? Какова величина допустимого отклонения кондуктора от вертикального положения?

41. Какие геометрические параметры положения буровой установки проверяются перед её монтажом?

42. Какими приборами и с какой точностью производят съёмку замораживающих скважин?

43. На основе чего и каким образом составляют погоризонтные планы ледопородного ограждения?

44. Что входит в состав маркшейдерских работ при проходке ствола бурением?

45. В чём заключается проверка соотношения геометрических элементов буровой установки при проходке ствола бурением?

46. Как и с помощью каких приборов определяется крен буровой вышки?

47. Каким образом производится контроль вертикальности оси ствола? 

48. Как и с помощью каких приборов производится съёмка породных стенок ствола?

49. В чём сущность геометрического способа определения положения оси ствола?

50. В чём заключается инклинометрический способ определения положения оси ствола?

51. Какую информацию можно получить с помощью звуколокационной съёмки ствола?

52. Какие работы выполняет маркшейдер при углубке ствола сверху вниз под породным целиком? Какие допускаются расхождения между двумя определениями центра ствола и направления оси ствола в углубляемой части?

53. Какие работы выполняет маркшейдер при углубке ствола сверху вниз под предохранительным полком? Какие допускаются расхождения между двумя определениями центра ствола и направления оси ствола в углубляемой части?

54. Какие работы выполняет маркшейдер при углубке ствола через вспомогательные выработки (с выдачей породы на углубочный горизонт)? Какие допускаются расхождения между двумя определениями центра сечения ствола на действующем горизонте и в углубляемой части?

55. Как контролируется проходка ствола снизу вверх?

56. Что представляет собой «Журнал проходки ствола» и какая информация в нём отражается?

57. Как производятся месячные замеры выполненных горно-капитальных работ? Какие виды работ подлежат маркшейдерскому учёту?

58. Перечислите основные меры безопасности при производстве маркшейдерских работ при сооружении вертикальных шахтных стволов.

 

Тема 5. Маркшейдерские работы при сооружении наклонных стволов и уклонов

 

Назначение, особенности строительства, реконструкции и эксплуатации наклонных стволов и капитальных уклонов. Маркшейдерские работы при сооружении наклонных стволов и уклонов. Работы при укладке путей, бетонировании оснований, монтаже мощных стационарных конвейеров и другого оборудования. Маркшейдерское обеспечение строительства автотранспортных уклонов большой протяжённости с криволинейными участками большого радиуса. Допуски на точность возведения выработок. Проектная документация. Особенности маркшейдерского обеспечения установки подъёмных машин для наклонных стволов и уклонов. Исполнительная документация.

 

Методические указания

 

Наклонные стволы шахт в основном служат тем же целям, что и вертикальные, хотя со временем у таких выработок появились и некоторые новые функции. В настоящее время наклонные стволы, выходящие на земную поверхность, чаще используются для оборудования стационарными конвейерами, чем скиповыми подъёмами, которые используются на вертикальных стволах. Наклонные стволы, как и вертикальные, могут быть слепыми (капитальные уклоны); такие стволы служат для выдачи породы и полезного ископаемого с нижних горизонтов на верхние и могут быть оборудованы как скиповыми подъёмными установками, так и конвейерами. Стволы, оборудованные моноканатной кресельной дорогой (МДК) служат для спуска и подъёма людей и могут быть как слепыми, так и с выходом на поверхность. Старые наклонные стволы иногда реконструируют, увеличивая их сечение и настилая рельсовые пути широкой колеи для перемещения в шахту платформ с крупногабаритным оборудованием и техникой, которые невозможно без разборки опустить по вертикальному стволу. В современных шахтах может использоваться автотранспорт, поэтому для его спуска и выдачи на поверхность без разборки, а также для спуска длинномерных материалов строят автотранспортные уклоны с бетонным покрытием и значительными радиусами закруглений.

При проходке наклонного ствола в натуре должно быть указано пространственное положение его продольной оси. Исходными материалами для выполнения разбивочных работ служат: 1) план, продольный и поперечный разрезы ствола; 2) план и разрезы участков сопряжения ствола с основными горизонтами; 3) числовые значения координат условного центра ствола и дирекционного угла оси ствола, абсолютная отметка устья.

В наклонных стволах, также как и в горизонтальных выработках, различают только одну ось. За ось принимают след вертикальной плоскости, являющейся плоскостью симметрии выработки. За начало ствола принимают линию пересечения почвы ствола с плоскостью нулевой площадки. Точку пересечения линии начала ствола с осевой плоскостью называют условным центром ствола. 

При проходке ствола с поверхности работы начинают с сооружения устья ствола. Необходимо усвоить комплекс маркшейдерских работ, связанный с сооружением устья открытым способом (разбивка границ котлована; вынос и закрепление оси ствола; контроль за производством земляных работ и установкой опалубки; и т.д.). 

При подземных работах направление в плане закрепляют точками с подвешенными отвесами или лазерным указателем направления, закреплённым в сводовой части выработки. Направление в вертикальной плоскости задают боковыми реперами в стенках ствола, а при использовании лазерного указателя – направления в плане и в профиле задаются одновременно, но боковые репера выносят с некоторым отставанием, так как они необходимы для настилки пути, бетонирования пола, монтажных работ и т.п., что невозможно обеспечить с необходимой точностью только при наличии одного лазерного луча. При выносе боковых реперов стоит задача найти след наклонной плоскости на противоположных стенках ствола, угол наклона которой равен проектному углу наклона ствола, а направление линии падения параллельно оси ствола. Теодолитом нельзя непосредственно задать такой след, т.к. при углах наклона трубы, отличных от нуля, визирная ось описывает коническую поверхность. Но если воспользоваться следующей формулой, которая определяет условие нахождения прямой (визирной оси теодолита) в плоскости с заданным углом наклона при повороте этой прямой вокруг вертикально оси, то задача легко решается: , где - проектный угол наклона ствола; - горизонтальный угол между осью ствола и направлением, по которому определяют след наклонной плоскости (измеряют с помощью теодолита); - вертикальный угол, определяющий направление на искомый след наклонной плоскости на стенке ствола (задают с помощью теодолита).

При оборудовании ствола мощным стационарным конвейером необходимо обратить внимание на необходимость иметь достаточно точную полигонометрию, с пунктов которой будет производиться разбивка монтажной оси. Это диктуется повышенными требованиями к прямолинейности става конвейера. При проходке, креплении и профилировании выработки под конвейер рекомендуется использовать лазерный указатель направления. Необходимо знать методы проверки соотношения геометрических элементов стационарного конвейера. Такие конвейеры могут устанавливаться и в горизонтальных выработках.

При оборудовании стволов рельсовыми путями под скипы и платформы, маркшейдер тщательно выверяет положение ниток рельсов по профилю, ширине колеи и превышению в направлении нормали к оси пути. После этого пути бетонируют. Кроме прямолинейных участков путей в стволах с платформенным подъёмом есть криволинейные вертикальные участки пути, служащие для сопряжения горизонтальных и наклонных участков: выпуклые – на нулевой площадке ствола, и вогнутые – на горизонте шахты. Геометрия криволинейных рельсов должна быть проверена до их монтажа: постоянство радиуса; равенство радиуса проектному значению; длина кривой должна соответствовать проектному значению. При монтаже кривых маркшейдер разбивает ось пути и точки сопряжения прямолинейных рельсов с криволинейными. После бетонирования путей выполняется окончательная исполнительная съёмка всего рельсового пути. Особенность съёмки криволинейного участка состоит в определении координат ряда точек на головке рельсов, расположенных таким образом, что каждая пара точек смежных кривых находится примерно в одной радиальной плоскости. Это позволяет после математической обработки результатов съёмки с достаточной точностью получить радиальные превышения между головками рельсов левой и правой кривых, отклонения кривых от проектного положения и другие параметры вертикального закругления пути. Для анализа геометрии закругления по методу наименьших квадратов подбирается цилиндрическая поверхность, наиболее близкая к обеим кривым.

Подъёмные установки для наклонных стволов отличаются тем, что ось подъёма и ось рельсового пути должны находиться в одной вертикальной плоскости.

В стволах (уклонах), в которых монтируется кресельная дорога, разбивают монтажную ось, параллельную (или совпадающую) оси ствола и поперечные оси для каждой из балок, несущих роликоопоры для подвески кресел.

Автотранспортные капитальные уклоны проходят, как правило, с небольшим углом наклона (порядка 8 градусов), поэтому они отличаются значительной длиной. При наличии криволинейных участков (закруглений) большого радиуса (в плане) задавать направление при их проходке с использованием традиционного графического определения «скоб» на чертежах крупного масштаба неудобно (а при уменьшении масштаба снижается точность), поэтому нужно пользоваться аналитическими решениями.

Большая протяжённость выработок и большие радиусы закруглений позволяют эффективно использовать для задания направлений лазерного визира (указателя) как при проходке и креплении уклонов, так и при возведении из бетона проезжей части. Геометрия бетонного пола на закруглениях представлена винтовой поверхностью (прямой геликоид), что требует специального способа разбивки стенных (боковых) реперов, когда каждая их пара лежит в радиальной вертикальной плоскости, а превышения между смежными парами рассчитываются по длине дуги, заключённой между смежными парами реперов, и проектному уклону выработки. Большая протяжённость выработки может потребовать прокладки в ней более точной полигонометрии, особенно если планируются сбойки с другими участками.

К сожалению, многие виды строительно-монтажных работ и соответствующие методы маркшейдерского обеспечения, которые уже достаточно давно использовались при строительстве и реконструкции шахт, не освещены в учебной литературе, хотя часто излагались в журнальных статьях.

  

Рекомендуемая литература: [1, с.75-80; 2, с.521-522; 3; 4, п.372-383].

Вопросы для самопроверки

 

1. Какие функции выполняют наклонные стволы и капитальные уклоны? Каким оборудованием их оснащают в каждом случае?

2. Какие проектные материалы необходимы для выполнения разбивочных работ при сооружении наклонного ствола?

3. Что называют осью наклонного ствола (уклона)?

4. Дайте определение условного центра ствола. Какая линия называется началом ствола?

5. Какие выработки и их геометрические элементы необходимо включить в схему проектного полигона наклонного ствола?

6. Какие работы выполняются при задании направления для проходки наклонного шахтного ствола или капитального уклона?

7. Какие известны способы задания боковых реперов  с помощью теодолита: 1) с использованием линейных измерений и 2) без использования линейных измерений?

8. Каковы требования к маркшейдерскому обеспечению проходки ствола, который будет оснащён мощным стационарным конвейером?

9. В чём заключается проверка соотношения геометрических элементов стационарного конвейера? Какова величина допустимого отклонения става конвейера от прямой линии?

10. В чём заключается особенность подъёмных установок наклонного ствола по сравнению с таковыми на вертикальных стволах?

11. Какие разбивочные работы производят в стволах (уклонах) для обеспечения монтажа кресельной дороги?

12. В чём состоят особенности маркшейдерских работ при сооружении автотранспортных уклонов на закруглениях большого радиуса? Как необходимо располагать боковые репера для обеспечения проектной геометрии бетонного покрытия проезжей части, если её поверхность в проекте представлена прямым геликоидом?

13. Как может повлиять большая протяжённость автомобильных уклонов на требования к подземной опорной сети?

14. Каким образом производится съёмка сечений наклонных стволов?

15. Какая исполнительная документация (вычислительная и графическая) составляется по результатам строительно-монтажных работ?  

Тема 6. Маркшейдерские работы при сооружении околоствольных и других капитальных выработок

Назначение, особенности строительства и эксплуатации околоствольных и других капитальных выработок. Проектная документация. Увязка проектных полигонов (в плане и по высоте) по околоствольным выработкам. Маркшейдерские работы при рассечке околоствольных выработок, разбивке осей прямолинейных и криволинейных выработок, задании направления в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Контроль за проходкой выработок. Маркшейдерские работы при настилке путей в шахте, возведении фундаментов под горнотранспортное оборудование и его монтаже. Маркшейдерские работы в выработках, оборудованных магистральными конвейерами. Допуски, точность. Маркшейдерская документация при сдаче шахты в эксплуатацию.

 

Методические указания

 

Рассечку сопряжения ствола с околоствольным двором и рассечку приствольных камер, как правило, производят одновременно с проходкой ствола в соответствии с рабочими чертежами этих выработок. Сопряжения выработок со стволом крепят железобетоном, поэтому маркшейдерский контроль за геометрическими параметрами выработок при проходке и бетонировании должен быть особенно тщательным. Направление для рассечек сопряжений и камер можно задавать боковыми отвесами, опущенными с нулевой площадки ствола, или с помощью гиротеодолита (гиронасадки, гиробуссоли) и центрального отвеса. Направление закрепляют на скобах, расположенных в бетонной крепи ствола над рассечкой. К скобам подвешивают рабочие отвесы для фиксации направления. За 10-20 м до рассечки в стенке ствола закладывают репер, на который передают отметку (рекомендуется длиномер ДА-2 или светодальномер). Проведение околоствольных выработок по направлению, заданному для рассечки сопряжения, допускается на расстояние до 20 м.

Околоствольные дворы современных шахт представляют собой довольно сложную систему горных выработок. Эти выработки проводятся встречными забоями из нескольких мест, что предъявляет к маркшейдерскому обеспечению надёжности и безопасности работ повышенные требования. До проведения выработок составляют и вычисляют проектные полигоны, позволяющие проверить правильность размеров горных выработок, указанных на проектных чертежах, и получить исходные данные для выноса в натуру характерных точек осей проектируемых горных выработок и их направлений. Проектные полигоны составляют в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Направления горизонтальным и наклонным горным выработкам задаются вдоль осей, по углам поворота и уклонам рельсовых путей, указанным в проектной документации, от пунктов опорной и съёмочной сетей. В горизонтальной плоскости направления фиксируются отвесами, лучом лазерного указателя или другими приборами и способами. Необходимо знать, как устанавливается лазерный указатель, какие допускаются предельные расстояния от отвесов и указателя до забоя, какое количество отвесов должно фиксировать задаваемое направление. Направление в вертикальной плоскости обозначается осевыми, боковыми реперами или лучом лазерного указателя. При проведении выработок, оборудуемых мощными стационарными конвейерами, направления задаются от пунктов подземных полигонометрических ходов. При этом съёмка боков выработок выполняется от заданного направления не реже чем через 10м.

Для обеспечения проходки выработок встречными забоями составляется проект производства маркшейдерских работ, который утверждается техническим руководителем (руководителем) организации. Проект содержит обоснование требований к величинам допустимых расхождений забоев по ответственным направлениям, предварительную оценку точности смыкания забоев, описание методики выполнения маркшейдерских работ. Это требование не распространяется на выработки, не требующие высокой точности смыкания забоев (вентиляционные, восстающие и т.п.). Необходимо знать весь комплекс требований к маркшейдерским работам по обеспечению проходки встречными забоями.    

Работу с проектными чертежами необходимо вести в определённой последовательности, соблюдая принцип перехода от общего к частному. Начинают знакомство и изучение с больших чертежей, в которых заключена информация общего характера. Затем переходят к более детальным чертежам и, наконец, к чертежам отдельных выработок. При изучении чертежей необходимо обратить внимание на возможность наличия опасных зон (скважины, тектонические нарушения, затопленные выработки и т.д.) и охранных целиков.

Особое внимание при задании направлений, контроле и исполнительных съёмках нужно уделить маркшейдерским работам при сооружении различных камер, сопряжений, узлов, бункеров и т.п., которые часто имеют большое сечение, сложную геометрическую форму, сложное положение в пространстве, затрудняющее маркшейдерское обеспечение, а также – технологическую связь с окружающими выработками. Необходимо знать методику маркшейдерских работ и допустимые отклонения от проектных решений при сооружении: 1) дозаторной камеры (камера загрузочных устройств скипа); 2) разгрузочной ямы и бункера; 3) камерных выработок околоствольного двора (насосная камера, камера кругового опрокидывателя вагонеток и т.д.); 4) сопряжений вертикальных и наклонных выработок с горизонтальными; 5) сопряжений (узлов) горизонтальных выработок между собой.

Необходимо также уделить достаточно внимания вопросам маркшейдерского обеспечения при возведении в камерных выработках фундаментов под оборудование и различных несущих конструкций, подкрановых путей, а также при монтаже оборудования в этих выработках (дозаторная камера, камера кругового опрокидывателя, насосная камера, электровозное депо, породные и рудные бункеры и т.п.).

Перед монтажом устройств в загрузочной камере закладываются реперы для установки рамы опрокидывателя на проектной отметке, и выносится ось рельсовых путей. Отклонение головок рельсов барабана опрокидывателя в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно подъездных путей допускается не более 5 мм.

Монтаж оборудования в дозаторной камере (камера загрузочных устройств скипа) проводят после армирования ствола. Исходными данными для разбивки осей загрузочного устройства служат только расстрелы и проводники. Осями ствола не пользуются. Разбивку осей загрузочного устройства выполняют после закрепления скоб в стенах камер. Высотную привязку фундаментов загрузочного устройства делают только от уровня пола камеры питателей.

  Маркшейдерские работы в насосной камере выполняют до монтажа оборудования. Закрепляют ось фундаментов под насосы, оси всасов, монтажный горизонт и дают привязку оси пути. Разбивку и закрепление осей производят с учётом следующих условий: камера имеет большую высоту – 5 и более метров; пути в камере строго горизонтальны; фундаменты под насосы строго привязаны к осям водозаборных колодцев; монтаж труб ведётся готовыми секциями. Необходимо знать особенности маркшейдерских работ, учитывающих данные условия.

Посадочные кулаки на нулевой площадке и горизонтах монтируют после армирования ствола. При установке опорных балок пользуются вертикальным разрезом по стволу, сечением ствола и установочным чертежом опорных балок. В горизонтальной плоскости исходными для установки балок служат оси проводников (в крайнем случае – оси ствола). При установке в вертикальной плоскости важно не допустить, чтобы верх опорных плит не был выше уровня, заданного проектом. Верх опорных плит нужно устанавливать либо точно на проектную отметку, либо на несколько миллиметров ниже.

При сооружении наклонных бункеров с широким поперечным сечением и вертикальных бункеров с армированным рельсами днищем перед маркшейдером встаёт, среди прочих, задача задания наклонной опорной плоскости заданного положения в пространстве. Здесь целесообразно применить методику, описанную при задании боковых реперов (без линейных измерений) при сооружении наклонных стволов. Здесь необходимо помнить, что на допустимые отклонения элементов конструкций оказывает влияние технологическая связь смежных объектов между собой.

Маркшейдерские работы по настилке постоянных рельсовых путей в капитальных горных выработках заключаются в выноске в натуру оси пути, привязке стрелочных переводов и контролю за соблюдением проектного уклона. Укладку стрелочных переводов на узлах (сопряжениях) следует производить по размерам, фиксирующим ось пути и центр крестовины. Необходимо знать, чем определяется марка стрелочного перевода и его характерные точки. Необходимо усвоить, как производится привязка оси пути на прямолинейных участках выработок и на закруглениях, как в плане, так и по высоте.

Необходимо знать перечень и содержание исполнительной документации, отражающей весь комплекс околоствольных сооружений.

 

Рекомендуемая литература: [1, с.75-76; 2, с.524-538; 3; 4, с.337-339, 372-383; 6, с.45-48].

 

Вопросы для самопроверки

1. Опишите кратко перечень и назначение приствольных камер и сопряжений, а

также различных выработок околоствольного двора.

2. Как задают направление и отметку рассечкам сопряжений и приствольным

камерам? Какие при этом используются чертежи?

3. На какое расстояние допускается проходка околоствольной выработки по направлению, заданному для рассечки сопряжения?

4. Как производят перенос направления со створа отвесов, подвешенных на поверхности, на скобы над рассечкой? Как задать направление для рассечки с помощью гиротеодолита и центрального отвеса?

5. Каким образом передаётся отметка с поверхности на репер в районе рассечки?

6.  С какой целью составляют и рассчитывают проектные полигоны? Опишите содержание этих работ.

7. Как строят проектный полигон на закруглениях горизонтальных выработок?

8. Каково содержание проекта производства маркшейдерских работ при проходке выработок встречными забоями?

9. При каком расстоянии между забоями определяется по координатам конечных пунктов окончательное направление выработок: 1) не предназначенных для установки стационарного конвейера; 2) в конвейерных выработках?

10. В зависимости от чего определяются и каким документом устанавливаются допустимые величины расхождения встречных забоев?

11. По каким данным задают направления горизонтальным и наклонным горным выработкам? Как задают эти направления (методика, инструменты)?

12. Как и чем закрепляют заданные направления в горных выработках?

13. От чего производят разбивку осей при монтаже оборудования в дозаторной камере ствола? От чего производится высотная привязка фундаментов загрузочного устройства? Какие маркшейдерские работы выполняются при монтаже кругового опрокидывателя вагонеток? Чему равны значения допусков на отклонение головок рельсов барабана относительно подъездных путей в горизонтальной и вертикальной плоскостях?

14.  Какие разбивочные работы производятся в насосной камере водоотлива и в чём состоят их особенности?

15. От чего делают привязку опорных балок под посадочные кулаки в горизонтальной плоскости? Какие требования предъявляются к установке балок (верха опорных плит) в вертикальной плоскости?

16. Какие задачи решаются маркшейдером при сооружении разрузочной ямы и бункера? Как задаётся опорная плоскость для выполнения футеровки стенки наклонного бункера (днища – для вертикального бункера)?

17. Какие маркшейдерские работы выполняются при настилке постоянных рельсовых путей и укладке стрелочных переводов в капитальных горных выработках? Как выносят в натуру и фиксируют ось пути?

18. По каким размерам производят укладку стрелочного перевода? Какие линии и точки для этого выносят в натуру? Что называют маркой стрелочного перевода?

19. Какая исполнительная документация составляется по окончании сооружения околоствольного двора? Что должно быть изображено на исполнительных чертежах различных выработок околоствольного комплекса? 

 

Тема 7. Маркшейдерско-геодезические работы при строительстве метрополитенов, тоннелей и подземных сооружений большого сечения

 

Общие сведения о подземных сооружениях и их геометрических параметрах. Проектная документация. Геодезическо-маркшейдерская разбивочная основа. Разбивочные работы при проходке вертикальных стволов и эскалаторных тоннелей. Маркшейдерско-геодезическое обеспечение и разбивочные работы при сооружении тоннелей глубокого заложения. Особенности маркшейдерско-геодезических работ при выполнении ориентирно-соединительных съёмок. Производственные допуски к точности их выполнения. Классификация ориентировок. Подземная полигонометрия. Классификация полигонометрических ходов в тоннелестроении. Используемые приборы и инструменты и методика прокладывания полигонометрических ходов. Методы определения положения пунктов полигонометрии относительно трассы на прямолинейных и криволинейных участках. Маркшейдерские работы при укладке железнодорожных путей в тоннеле. Работы при укладке рельсовых путей на бетонное основание. Применение лазерных указателей для задания направлений забоям горных выработок. Маркшейдерские работы при щитовой проходке выработок. Маркшейдерские работы при сооружении станций метрополитена. Маркшейдерское обеспечение монтажных и отделочных работ на станциях и в эскалаторных тоннелях. Особенности маркшейдерских работ при строительстве крупных подземных сооружений и выработок большого сечения. Наблюдения за деформациями при строительстве и эксплуатации подземных сооружений. Маркшейдерские работы при сооружении подземных коммуникаций методами продавливания и прокалывания. Исполнительная документация проходки горных выработок. Техника безопасности при производстве маркшейдерских работ.

 

Методические указания

 

По назначению подземные сооружения подразделяют на: тоннели на путях сообщения (железнодорожные, метрополитены, пешеходные, судоходные); гидротехнические тоннели (в комплексах гидроузлов, водоснабжения, мелиорации); промышленные и горнопромышленные; коммунальные тоннели (водостоки, коллекторы и др.); специальные. Сооружение тоннелей в зависимости от глубины заложения выполняют открытым или закрытым способом без нарушения обустройств на земной поверхности. Открытым способом сооружают обычно тоннели мелкого заложения. Этот способ в части маркшейдерского обеспечения не рассматривается в данном курсе (при необходимости студент может изучить его самостоятельно). Тоннели глубокого заложения сооружают либо через порталы (защитные стенки, оформляющие вход в тоннель), либо через вертикальные стволы шахт и специальные камеры. Через порталы строят чаще всего горные тоннели. Тоннели метрополитена глубокого заложения сооружают обычно посредством вертикальных стволов шахт, которые в целях удобства при дальнейшей эксплуатации располагают на расстоянии 20-50 м от трассы тоннеля. По внешнему контуру поперечного сечения тоннеля после выемки грунта сооружают постоянное крепление, называемое обделкой. Она бывает металлическая или железобетонная и состоит из отдельных колец шириной 0.75-1.0 м. Каждое кольцо состоит из отдельных сегментов – тюбингов или блоков. Такую обделку применяют преимущественно в мягких грунтах для гидротехнических тоннелей и тоннелей метрополитена. Тоннели глубокого заложения сооружают преимущественно щитовым способом. Необходимо иметь представление об устройстве щитов, технологии проходки тоннелей с их помощью и возведении обделки. Знать сущность каждого из двух применяемых способов проектирования тоннелей: геометрического и аналитического, и условия, в которых используется тот или другой.

До начала разбивочных работ производится аналитическая подготовка проекта тоннеля к перенесению в натуру. Запроектированная трасса тоннеля в плане состоит из прямых участков и круговых кривых, а в профиле – из горизонтальных и наклонных прямых отрезков, сопряжённых вертикальными круговыми кривыми. Ось такой трассы называют разбивочной. Для более плавного движения поездов при переходе с прямых участков на круговые кривые заданного радиуса вписывают переходные кривые, радиусы кривизны которых меняются обратно пропорционально длине кривой по клотоиде (радиоидальной спирали). В результате вписывания переходных кривых круговая смещается к центру кривизны и её радиус становится несколько меньше. Ось такой трассы называют осью пути. Тоннели метрополитена строят преимущественно однопутными. Для движения поездов в прямом и обратном направлениях сооружают два параллельных тоннеля с расстоянием между осями 25.4 м. Для большего удобства пользования при проектировании, расчётах и выносе трассы в натуру одноимённые пикеты правого и левого тоннелей располагают на перпендикулярах к оси трассы. Это требование при наличии криволинейных участков тоннеля приводит к возникновению так называемых неправильных пикетов. Проектный чертёж с данными, определяющими положение запроектированной трассы в плане, называют геометрической схемой трассы и составляют в масштабе 1:1000. Профиль запроектированной трассы представляется прямыми, имеющими уклоны, и вертикальными кривыми. Проектный чертёж с данными, определяющими положение тоннеля по высоте и в профиле, называют укладочной схемой, которую составляют в масштабе 1:2000. Для проверки основных проектных элементов трассы используют данные на геометрической схеме и производят вычисления: длин тангенсов и круговых кривых, координат основных точек круговых кривых и пикетов, расположенных на круговых кривых разбивочной оси, координат концов переходных кривых, и др. Необходимо хорошо представлять, как производятся все вычисления, связанные с контролем данных на геометрической схеме тоннеля. Аналитическая подготовка к перенесению кривых в натуру заключается в определении координат концов хорд (при вынесении круговой кривой по хордам) или координат концов секущих (при вынесении круговой кривой в натуру по секущим). Нужно знать, как выбирать подходящие длины хорд и секущих, и как вычислять все необходимые для разбивочных работ элементы. Для вынесения вертикальных кривых разбивочные элементы рассчитывают по данным укладочной схемы.

Геодезическое обоснование для строительства подземных сооружений можно разделить на две части: геодезическое обоснование на поверхности и геодезическое обоснование в подземных выработках (подземная разбивочная основа). Геодезическое обоснование на поверхности создаётся в районе подземного строительства до начала горнопроходческих работ, подземная разбивочная основа – в течение всего периода горностроительных работ во всех подземных сооружениях по мере их возведения. Геодезическая основа является исходной для всех разбивочных работ и предназначена для обеспечения точного совпадения осей при сбойках тоннелей, сооружаемых встречными или догоняющими забоями. Плановым геодезическим обоснованием на поверхности является тоннельная триангуляция, линейно-угловая сеть или полигонометрия, заменяющая триангуляцию. Для сгущения основного геодезического обоснования вдоль запроектированной трассы тоннеля прокладывают ходы основной полигонометрии. Для передачи координат от пунктов основной полигонометрии к стволам прокладывают сети подходной полигонометрии в виде отдельных ходов, системы ходов или замкнутых полигонов, опирающихся на пункты основной полигонометрии или триангуляции. Нужно знать технические характеристики построения геодезического обоснования на поверхности (тоннельной триангуляции, тоннельной полигонометрии, основной полигонометрии); иметь представление об источниках ошибок, возникающих при сбойке тоннелей, а также о принципе расчёта требуемой точности измерений на различных стадиях построения геодезического обоснования.  

Под ориентированием подземной основы понимают комплекс геодезическо-маркшейдерских работ, при помощи которых через стволы шахт передают с дневной поверхности на горизонты подземных сооружений систему координат, принятую при разработке проекта подземного сооружения. Ориентирование подземных выработок заключается в передаче дирекционного угла (ориентирование) и координат (центрирование) с пунктов геодезической разбивочной основы на пункты подземной полигонометрии. Через стволы горизонтальные соединительные съёмки выполняются при помощи отвесов; через порталы, штольни и наклонные выработки – проложением полигонометрических ходов. С помощью отвесов производят ориентирование по способу створа, способу соединительного треугольника и способу через два ствола (ствол и скважину). Ориентирование и центрирование подземной сети выполняют не менее трёх раз. Гироскопическое ориентирование выполняют через каждые 300 м проходки. Величина расхождений в значении дирекционного угла, полученных при ориентированиях, не должна превышать 20". Высотные отметки в подземные выработки передают не менее трёх раз с разных исходных реперов на поверхности. Высотные отметки подземного репера, полученные по разным передачам, не должны отличаться более чем на 7 мм. Нужно знать характеристики подземной полигонометрии (рабочей, основной и главной). Высотные отметки пунктов подземной полигонометрии определяют по результатам проложения ходов геометрического нивелирования, требования к которому соответствуют требованиям к нивелированию III класса на земной поверхности. Таким образом, пункты подземной полигонометрии служат одновременно и реперами подземной нивелирной сети. Различные виды горизонтальных и вертикальных соединительных съёмок и их анализ изучаются в курсе «Маркшейдерское дело».

Для вынесения проекта трассы тоннеля по высоте создают высотное геодезическое обоснование в виде нивелирных сетей, класс которых зависит от длины тоннеля. Нужно усвоить следующие основные способы ориентирования тоннелей через вертикальную шахту: створа двух отвесов, соединительного треугольника, двух шахт, гиротеодолитом. Для обеспечения сбойки подземных выработок в высотном отношении порталы строящегося тоннеля на поверхности должны быть связаны нивелирными ходами. При длине тоннеля более 2 км, а в горных районах более 1 км выполняют нивелирование II класса, а при длине тоннелей менее 2 км – нивелирование III класса. Имея в виду особую ответственность этих работ, нивелирование выполняют двумя независимыми ходами или сетью замкнутых полигонов. При сооружении метрополитенов высотное обоснование, кроме обеспечения сбойки подземных выработок, необходимо для наблюдений за осадками зданий и сооружений. Поэтому нивелирование III класса строится в виде системы замкнутых полигонов, опирающихся на марки городского нивелирования II класса и покрывающих полосу вдоль трассы метрополитена шириной не менее чем тройная глубина строящегося тоннеля. В связи с происходящими во время строительства осадками заложенных реперов выполняют их повторное нивелирование. Исходными для передачи высот в подземные выработки являются реперы нивелирования III класса, закреплённые на шахтной площадке. Так как при проходке стволов и строительстве околоствольных подземных сооружений происходят осадки земной поверхности, то не более чем за два дня до передачи высот производят контрольное нивелирование III класса реперов, которые предполагается использовать в работе. Высоту в горные выработки можно передавать с помощью компарированной стальной рулетки, длиномера (типа ДА-2) или светодальномера.

При проходке стволов шахт используют в основном метод опускной крепи и метод подводки колец снизу. Первый применяют в слабых грунтах, а второй – в плотных породах. Необходимо усвоить содержание маркшейдерских работ при сооружении форшахты, сборке ножа и первых колец, при опускании крепи, при сборке колец методом подвода снизу.

Ось тоннеля разбивают от пунктов подземной полигонометрии способом полярных координат или перпендикуляров. На участках круговой кривой точку оси тоннеля выносят по направлению радиуса, откладывая от пункта полигонометрии длину вычисленного отрезка. На участке переходных кривых в натуре разбивают направление линии тангенса, проходящей через точку «начало переходной кривой». Точки переходной кривой разбивают от линии тангенса. Точки трассы закрепляют в своде, затем на них вешают отвесы.

Геодезические работы при сооружении наклонных тоннелей начинаются с разбивки центров наклонных скважин, служащих для замораживания пород и располагаемых равномерно по окружности контура тоннеля. Дирекционный угол оси наклонного хода и координаты центра эллипса (сечение круглого тоннеля горизонтальной плоскостью), отнесённые к определённой уровенной поверхности, даются в проектных чертежах. Необходимо обратить внимание на то, что реальная поверхность земли в местах её пересечения с осями наклонных скважин может отличаться по высоте от упомянутой уровенной поверхности в проекте, поэтому в значения проектных координат устьев скважин необходимо рассчитать поправки. Перед монтажом замораживающих колонок пробуренные наклонные скважины проверяют, чтобы выявить их положение и определить уклонения от проекта. Необходимо уяснить какими методами и с помощью каких приборов и инструментов осуществляется съёмка и контроль пробуренных наклонных скважин.

Сооружение наклонного тоннеля с блочной или тюбинговой обделкой начинают с бетонирования оголовка, к которому крепят первые кольца обделки. Ось наклонного тоннеля в проектных чертежах задают координатами и высотами верхней и нижней точек перелома и проектным дирекционным углом. Направление оси тоннеля задают теодолитом, установленным на специальном столике. От этой оси контролируется установка колец тюбинговой обделки.

Маркшейдерские работы при сооружении тюбинговой обделки в горизонтальных тоннелях заключаются в контроле за правильной укладкой её как в плане, так и в профиле. Эллиптичность и положение в профиле определяется для каждого уложенного кольца. Нужно знать, что такое эллиптичность колец, как её определяют, и какие бывают виды эллиптичности. Через каждые 8-10 колец определяют опережение колец – отклонение передней плоскости колец от перпендикуляра к оси тоннеля. На прямолинейном участке оно должно равняться нулю. На криволинейном участке проектное опережение рассчитывают. Нужно знать, как получить фактические значения опережений.  Опережение в вертикальной плоскости определяют с помощью отвеса. В процессе сборки обделки не реже чем через 5 колец проверяют правильность их положения в плане и профиле. Нужно знать методику маркшейдерских работ по контролю обделки тоннеля на прямолинейных и криволинейных участках, и на участках переходных кривых (нивелирование свода и лотка, боковое нивелирование и т.п.). Кольца тюбинговой или блочной обделки при сооружении тоннеля щитовым способом собирают в оболочке щита. Основная задача маркшейдера заключается в определении положения щита и исправлении найденных отклонений от проекта в плане и в профиле. Необходимо знать, какие геометрические параметры и каким образом контролируются при наблюдении за положением щита. Для этих целей щит снабжают специальными устройствами, позволяющими отслеживать указанные параметры его положения. Эти устройства могут быть различной сложности: от простых отвесов и экранов, расположенных на дугах, до автоматических устройств. Опорное направление удобнее всего фиксировать лучом лазера. Лазерный указатель направления подвешивают либо в своде тоннеля, либо устанавливают на уровне горизонтального диаметра. Для лучшего понимания технологии контроля щита рекомендуется рассмотреть различные схемы реализации этого контроля, начиная с самых простых. Необходимо обратить внимание на то, как исключается влияние крена щита при наблюдении отклонений щита от проектного положения.

Для укладки железнодорожных путей в тоннелях закрепляют путейские реперы: на прямых участках через 20 м с правой стороны по ходу поезда, на кривых – через 5 м с внешней стороны кривой (со стороны возвышенного рельса). Отклонение реального пикетажного значения путейских реперов от проектного не допускается более 3 см. По фактическим значениям пикетажа путейских реперов, определённым относительно пунктов полигонометрии, вычисляют их проектные высоты. На этих высотах устанавливаются сферические головки болтов реперов. Нужно знать, как определяют разбивочные расстояния от путейских реперов до оси пути на различных участках тоннеля, а также маркшейдерские работы по контролю за укладкой пути и установленные допуски для окончательно отрихтованного пути.

Станции метрополитена располагаются, как правило, на прямых участках пути и строятся открытым и закрытым способами. Маркшейдерские работы при проходке станционных тоннелей, сооружаемых из тюбингов или железобетонных блоков, сходны с работами, выполняемыми при строительстве перегонных тоннелей. Методы определения положения колец в плане и профиле, их эллиптичности, бокового и вертикального опережения остаются теми же. Однако для совпадения габаритов проёмов в смежных тоннелях после демонтажа боковых тюбингов появляется необходимость более точной установки колец в продольном направлении (по пикетажу), а также наблюдения за их кручением. Необходимо знать особенности маркшейдерских работ при возведении станций. Обратить внимание на необходимость контроля за кручением тюбингов, точной установкой первых колец и уяснить способы этого контроля. Значение пикетажа одноимённых колец в трёх станционных тоннелях не должно отличаться более чем на 50 мм. Станции глубокого заложения соединяются с наземными вестибюлями эскалаторными наклонными тоннелями. По окончании проходки этих тоннелей производят монтаж фундаментов под эскалаторы. Необходимо усвоить технологию маркшейдерских работ при монтаже фундаментов и эскалаторов, а также допустимые значения отклонений от проекта.

После завершения строительства станционных тоннелей производят монтаж внутренних строительных конструкций и оборудования на станции и монтаж платформ. В натуру выносят оси станционных путей, увязанные с осями перегонных тоннелей. Необходимо ознакомиться с комплексом работ, выполняемых на станции (установка бортового камня вдоль платформы, облицовка полов, разбивка служебных помещений и т.д.) и их маркшейдерским обеспечением.

По окончании строительства должен быть составлен комплект исполнительных чертежей: продольные разрезы и планы в масштабах 1:100 – 1:200, поперечные разрезы в масштабах 1:100 – 1:50.

К крупным подземным сооружениям относят: пересадочные узлы метрополитена, включающие несколько станций, соединяющихся между собой горизонтальными и наклонными тоннелями; подземные предприятия энергетического и промышленного значения и другие сооружения, занимающие значительные подземные площади и включающие тоннели большого поперечного сечения. Следует отметить, что в отличие от одиночных транспортных тоннелей точность геодезического обоснования на поверхности для крупных подземных сооружений будет несколько выше. Это обусловлено необходимостью обеспечения сбоек подземных выработок, проходимых в различных направлениях и на разных горизонтах. Проект сети триангуляции и полигонометрии составляют, используя генеральный план подземных сооружений. При строгой оценке получают значения обратных весов тех элементов сети, которые используются для ориентирования подземной основы и передачи координат в подземные выработки. По найденным значениям обратных весов и допускаемым величинам сдвигов пунктов в месте сбойки определяют средние квадратические погрешности измерения углов и сторон геодезического обоснования. При проходке выработок больших сечений необходима установка кружал, лекал и опалубки при бетонировании тоннельной обделки стен и лотка. Разбивочные работы выполняют от оси выработки или от параллельно смещённой оси. После окончания работ по устройству тоннельной обделки производят исполнительную съёмку поперечных сечений. В настоящее время для этого можно использовать электронные тахеометры, фотограмметрические приборы, лазерные сканеры.

Выработки, производимые под землёй, при строительстве подземных сооружений и тоннелей, как правило, вызывают осадки дневной поверхности земли. Принято считать, что эти осадки могут распространяться от оси строящегося сооружения на расстояние, равное полуторной глубине его заложения. В связи с этим при наличии на поверхности земли зданий в районе строящихся подземных сооружений возникает необходимость выполнять работы по наблюдению за осадками и деформациями. В подземных выработках, особенно в местах с неблагоприятными геологическими условиями, развивается значительное горное давление, в результате которого возможны осадки и деформации креплений и обделки тоннеля. Для выявления величины и интенсивности осадок в этом случае производят периодическое нивелирование специальных точек, закреплённых в своде и лотковой части тоннеля. Нужно иметь представление об организации наблюдений за деформациями в подземных выработках в зависимости от геологических условий, конструкций и материалов обделки, формы и размеров поперечных сечений выработок. Обратить внимание, что при расположении выработок в оползневом участке ведутся наблюдения и за горизонтальными смещениями.

В настоящее время в городах получил распространение способ проходки методом продавливания. Маркшейдерское обеспечение проходки этим методом отличается от работ по обеспечению тоннельной проходки с помощью щита. Это отличие обусловлено следующими факторами: 1) проталкивание стальных и железобетонных футляров и иных колец (секций) производится методом наращивания звеньев труб (колец) в котловане (шахте); 2) вся крепь передвигается, возможность устройства в горной выработке знаков плановой и высотной основы для проведения маркшейдерского контроля отсутствует. Определение положения всех точек труб необходимо каждый раз проводить от знаков, расположенных в котловане или на поверхности земли; 3) исправление допущенного отклонения головного звена (режущей кромки), как правило, возможно лишь на первых моментах вдавливания звеньев стальных труб.

При проведении работ способом прокола (без разработки забоя) маркшейдерские замеры положения всех звеньев труб вообще исключены, кроме способа, при котором определение проводится с поверхности земли методами поиска стальных коммуникаций при оснащении буровых головок генераторами излучения электромагнитных волн. Маркшейдерское обеспечение строительства подземных коммуникаций методами продавливания и прокола заключается в следующем. В соответствии с проектом в натуре разбивают котлован. Направление продавливание в плане задают теодолитом способом створа. Отметки и уклон направляющей рамы задают нивелированием. Проверяют установку упорной плиты и направление гидроцилиндров продавливающей установки. Упорная плита должна быть установлена строго перпендикулярно осям домкратов и оси проходки. На днище рабочей камеры устанавливаются направляющие деревометаллические рамные конструкции. От правильности ввода в забой первого звена труб зависит успех всех последующих работ. Поэтому инструментальный контроль за вводом первого ножевого звена проводится постоянно, не реже чем через 2 м проходки. Необходимо детально познакомиться с маркшейдерскими работами в процессе проходки продавливанием, например в [10, с.256-263].      

 

Рекомендуемая литература: [1, с.236-240; 2, с.539-545; 3; 5, с.481-503; 8, с.238-247, 259-331; 9, с.4-35, 130-137, 177-182, 196-231, 234-243, 247-258; 10, с.12-33, 134-143, 165-174, 185-268].

 

Вопросы для самопроверки

1. Как подразделяются подземные сооружения по назначению?

2. Что называют обделкой тоннеля? Какая она бывает (конструкция, материал)?

3. Что представляют собой тюбинги, блоки, кольца?

4. Какими способами сооружают тоннели глубокого заложения? В каких условиях применяется щитовая проходка?

5. Что представляет собой щит и какие операции производятся с его помощью при сооружении тоннеля?

6. В чём состоит сущность геометрического и аналитического способов проектирования тоннелей? В каких случаях отдаётся предпочтение тому или другому способу?

7. В чём заключается аналитическая подготовка проекта к выносу в натуру?

8. Из каких элементов состоит запроектированная трасса тоннеля в плане и в профиле?

9. Ось какой трассы называют разбивочной осью?

10. Для чего служат переходные кривые и какова их геометрия?

11. Почему возникают неправильные пикеты?

12. Какой чертёж называют геометрической схемой трассы тоннеля и какие данные он содержит? В каком масштабе его составляют?

13. Какой чертёж называют укладочной схемой и какие данные в нём отражаются? В каком масштабе составляют этот чертёж?

14. Какой чертёж и какие данные используют для проверки основных проектных элементов трассы? Какие вычисления производят при этом и какие геометрические элементы определяют?

15. В чём заключается аналитическая подготовка к перенесению горизонтальных кривых в натуру? В чём состоит способ хорд и способ секущих? Откуда берутся исходные данные?

16. В чём заключается аналитическая подготовка к перенесению вертикальных кривых в натуру? Откуда берутся исходные данные?

17. Для чего нужна геодезическая основа? Где она создаётся?

18. Что является плановым геодезическим обоснованием на поверхности?

19. Что является плановым геодезическим обоснованием на поверхности?

20. Приведите характеристики тоннельной триангуляции (разряды, длины сторон, средние квадратические ошибки (с.к.о.) измерения углов треугольников, допустимая невязка треугольника, с.к.о. дирекционного угла наиболее слабой стороны, относительная ошибка измерения длины базиса, относительная ошибка наиболее слабой стороны).

21.  Приведите характеристики тоннельной полигонометрии (разряды, длины сторон, с.к.о. измерения углов поворота (по оценке на станции или по невязкам ходов), относительные ошибки измерения длин сторон (для криволинейного и прямолинейного тоннеля), допустимая относительная невязка хода (для криволинейного и прямолинейного тоннеля)). Как её размещают по отношению к тоннелю? 

22. Каково назначение основной полигонометрии? Как её размещают по отношению к тоннелю? Приведите характеристики основной полигонометрии (схемы построения, допустимые длины ходов, длины сторон, с.к.о. углов поворота, и пр.).  

23. Каково назначение подходной полигонометрии? Приведите характеристики основной полигонометрии (схемы построения, допустимые длины ходов, длины сторон, с.к.о. углов поворота, и пр.). 

24. Какая зависимость существует между длиной тоннеля и классом нивелирования высотного обоснования на поверхности? Как это относится к горным тоннелям?

25. Нивелирные сети какого класса развиваются на поверхности в полосе строительства метрополитена для наблюдения за осадками? Что является исходной основой для этих сетей? Где закладывают реперы на застроенной и незастроенной территории? Как определяют ширину полосы над строящимся тоннелем для наблюдений за осадками?

26. Что входит в понятие «соединительные съёмки» и для чего они предназначены? Какие различают виды соединительных съёмок?

27. Как производится центрирование и ориентирование сети в геометрических способах? Какие геометрические способы ориентирования используются при строительстве подземных сооружений?

28. Как производится ориентирование и центрирование сети в физических способах? Какие существуют физические способы ориентирования и какие из них используются при строительстве подземных сооружений?

29. Какие виды полигонометрии и по какому принципу развивают в подземных выработках? Приведите характеристики рабочей полигонометрии и объясните её назначение. Для чего служит основная полигонометрия? Как она создаётся и какова точность её элементов?

30. Дайте характеристику подземному высотному обоснованию. С какой точностью должны определяться высоты пунктов подземной полигонометрии?

31. В чём заключается метод опускной крепи при проходке стволов и метод подводки колец снизу? Что является основанием для применения каждого из них? Какие маркшейдерские работы выполняются при реализации данных методов сооружения ствола?

32. Что является основой для разбивки оси тоннеля? Какими способами выносят точки оси тоннеля на прямых участках, участках круговой кривой и переходной кривой? Где закрепляют осевые точки?

33. Какие проектные данные служат исходными для разбивки центра и оси наклонного тоннеля? В чём заключаются особенности разбивки устьев замораживающих скважин?

34. Какими методами и с помощью каких приборов и инструментов осуществляется съёмка и контроль пробуренных наклонных скважин? В чём опасность отсутствия съёмки скважин или её некачественного исполнения?

35. Каким образом задают направление при проходке наклонного тоннеля и как контролируют установку тюбинговых колец?

36. Что такое эллиптичность тюбинговых колец? Какие бывают виды эллиптичности и как их определяют?

37. Что называют горизонтальным и вертикальным опережением колец? Как они определяются на прямых и кривых участках тоннеля? Каковы допустимые значения опережений? Как часто нужно определять опережения?

38.  Как производится маркшейдерская съёмка обделки в плане и профиле? В чём сущность способа бокового нивелирования?

39. Что называют эксцентриситетом кольца, как его определяют?

40. Как определяют положения центров колец на прямых участках, на участках круговых и переходных кривых?

41. Как определяют положение колец в профиле?

42. Каковы допуски на отклонение центра кольца от проектного положения в плане и профиле: 1) в процессе укладки, 2) за эректором?

43. Перечислите маркшейдерские работы при щитовом способе проходки тоннеля?

44. Какие геометрические условия проверяются при сборке щита?

45. Что называют кручением (креном) щита? Почему его необходимо учитывать? Как исключается крен по предложению проф. М.С.Черемисина?

46. Как контролируется движение щита на прямых и кривых участках тоннеля?

47. Как используются лазерные приборы для ведения проходческих щитов? Что входит в передающую и приёмную части лазерного устройства по контролю за положением щита и какие задачи решает каждая из этих частей? Как устроены визуальная и фотоэлектрическая приёмные части?

48. Для каких целей служат путейские реперы, где и как часто они располагаются в тоннеле на прямых и кривых участках? Что представляет собой конструкция путейского репера?

49. По каким данным вычисляют проектные высоты путейских реперов? Каково допустимое отклонение реального пикетажного значения путейских реперов от проектного?

50. Как определяют разбивочные расстояния от путейских реперов до оси пути на различных участках тоннеля (прямом, кривом, переходной кривой)?

51. Перечислите допустимые отклонения от проектного положения, установленные для окончательно отрихтованного пути: 1) рельсов в плане и профиле; 2) уширение и заужение колеи; 3) измеренные величины стрелок прогиба рельсов от проектных на кривых для 20-метровых и 10-метровых хорд.

52. Как проверяют положение рельсов в плане и по высоте в процессе заливки шпал бетоном?

53. В чём заключаются особенности маркшейдерских работ при возведении станций метрополитена? Каково допустимое расхождение пикетажа одноимённых колец в трёх станционных тоннелях? Почему необходимо следить за кручением тюбинговых колец и как его наблюдают?

54. С какой точностью от исходных реперов выставляются маяки для облицовки полов в пределах платформы?

55. Какие маркшейдерские работы производят при монтаже платформ?

56. Какие маркшейдерские работы производят при монтаже фундаментов под эскалаторы в наклонных тоннелях? Каковы допустимые отклонения элементов фундаментов от проектных в плане и по высоте?

57. Какие исполнительные чертежи и в каких масштабах составляются по окончании строительства станции?

58. Какие подземные сооружения относят к крупным?

59. Почему для крупных подземных сооружений требования к точности геодезического обоснования на поверхности выше, чем для одиночных транспортных тоннелей?

60. Какие маркшейдерские задачи возникают при проходке выработок большого сечения и возведении в них обделки из монолитного бетона?

61. Какими методами и приборами производят съёмку поперечных сечений и поверхностей сложной геометрии крупных подземных сооружений?

62. Какие маркшейдерские работы выполняют на поверхности и в подземных выработках при наблюдениях за осадками и деформациями? На какое расстояние от оси строящегося сооружения могут распространяться осадки земной поверхности?

63. Нивелирование какого класса используется для определения высот реперов и марок, установленных в зоне влияния подземных выработок?

64. До каких пор продолжается повторное нивелирование осадочных марок? Как часто производят повторные нивелировки и от чего это зависит? Как представляют результаты наблюдений?

65. Какие измерения смещений и деформаций производят в подземных выработках? Что при этом измеряют в перегонных тоннелях круглого очертания? В тоннелях прямоугольного сечения?

66. Как проводят наблюдения за смещениями и деформациями в тоннелях, расположенных в оползневых массивах?

67.  В чём заключаются особенности методов маркшейдерского обеспечения проходки методом продавливания? Чем обусловлено отличие маркшейдерских работ при продавливании от работ при щитовой проходке?

68. Какие разбивочные работы выполняются для обеспечения технологии продавливания? Какие предъявляются требования к установке упорной плиты? Как проверяют направление гидроцилиндров продавливающей установки? Каким должно быть взаимное положение упорной плиты, осей домкратов и оси проходки?

69. Какие факторы определяют качество проходки методом продавливания?

70. В чём заключается проходка методом прокола и каким образом контролируется соблюдение проектных параметров?

 

 

 

	ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ УЧЕБНЫЙ ГРАФИК
	для студентов специальности 130402 "Маркшейдерское дело"
Курс	Наименование дисциплин	По плану очной формы обучения, час.	Установочная сессия					Экзаменационная сессия
			Лекции, час.	Лабораторные работы, час.	Практические занятия, час.	Контрольные работы	Форма контроля	Контрольные работы	Курсовые работы и проекты	Форма контроля
	Срок обучения 4 года на базе техникума (колледжа)
3	Маркшейдерские работы при строительстве подземных сооружений	70	10		4			1		Зач.
	Срок обучения 6 лет
4	Маркшейдерские работы при строительстве подземных сооружений	70	12		4	1	Зач.

Перечень рекомендуемой литературы

Основная

1. Маркшейдерское дело: Учеб. для вузов.- В двух частях / Под ред. И.Н.Ушакова.- 3-е изд.- М.: Недра, 1989.- Часть 2 / А.Н.Белоликов, В.Н.Земисев, Г.А.Кротов и др. - 437 с.

2. Маркшейдерское дело: Учеб. для вузов / Д.Н.Оглоблин, Г.И.Герасименко, А.Г.Акимов и др.- 3-е изд.- М.: Недра, 1981.- 704 с.

3. Маркшейдерия: Учеб. для вузов / Под ред. М.Е.Певзнера и В.Н.Попова.- М.: Изд. МГГУ, 2003.- 419 с.

4. Инструкция по производству маркшейдерских работ. – Москва, 2003.

 

Дополнительная

5. Справочное пособие по прикладной геодезии / В.Д.Большаков, Г.П.Левчук, Е.Б.Клюшин и др.; Под ред. В.Д.Большакова.- М.: Недра, 1987.- 543 с.

6. Николаенко В.Г., Соловьёв В.Н. Маркшейдерские работы при сооружении вертикальных шахтных стволов.- М.: Недра, 1977.- 220 с.

7. Маркшейдерские работы при установке и эксплуатации шахтного подъёмного оборудования / И.И.Добкин, В.Б.Лебедев, М.Н.Галинская и др.- М.: Недра, 1983.- 221 с.

8. Левчук Г.П., Новак В.Е., Лебедев Н.Н. Прикладная геодезия. Геодезические работы при изысканиях и строительстве инженерных сооружений. Под ред. Г.П.Левчука. Учебник для вузов. – М.: Недра, 1983. – 400 c.

9. Черемисин М.С., Воробьёв А.В. Геодезическо-маркшейдерская разбивочная основа при строительстве подземных сооружений. – М.: Недра, 1982.- 262 c.

10. Поликашечкин А.И. Геодезическо-маркшейдерское обеспечение строительства подземных сооружений в городах. – М.: Недра, 1990.- 288 c.

11. Геодезические работы в строительстве / В.Н.Ганьшин, Б.И.Коськов, Л.С.Хренов и др.; Под ред. В.Н.Ганьшина.- 2-е изд.- М.: Стройиздат, 1984.- 447 с.- (Справочник строителя).

 

Требования к объёму знаний при проведении итогового контроля

Изучив дисциплину, студент должен знать:

- виды маркшейдерско-геодезических работ при строительстве шахт и других подземных сооружений (метро, тоннелей различного назначения, автостоянок, гаражей и т.п.);

- порядок проектирования и состав проекта горного предприятия и других подземных сооружений;

- состав и способы выполнения разбивочных работ;

-способы текущего контроля при возведении укосных и башенных копров;

- методы маркшейдерских работ при монтаже подъёмных установок;

- способы определения геометрических элементов подъёмных установок;

- методы маркшейдерских работ при проходке, креплении и армировке вертикальных стволов шахт;

- методы маркшейдерских работ при реконструкции шахт;

- методы маркшейдерских работ при углубке вертикальных стволов шахт различными способами;

- методы маркшейдерских работ при профилировании крепи, армировки и проводников;

- методы маркшейдерских работ при проходке и креплении наклонных стволов и капитальных уклонов;

- методы маркшейдерских работ при настилке и бетонировании путей в наклонных стволах и уклонах;

- методы маркшейдерских работ при проходке и креплении рассечек и сооружении комплекса околоствольных выработок вертикальных и наклонных стволов;

- способы выполнения исполнительных съёмок различных объектов и составления по ним чертежей с использованием компьютерных технологий (autocad и т.п.);

- допуски СНиП, Инструкции, ЕПБ на основные виды горнокапитальных работ;

- методы контроля смещений и деформаций элементов горных выработок и конструкций;

- методы маркшейдерских работ при сооружении выработок специальными методами (бурение вертикальных стволов, замораживание, цементация и др.);

- способы съёмки буровых скважин и построения проекций их осей на горизонтальную и вертикальные плоскости;

- методы построения опорной геодезической сети при сооружении тоннелей;

- методы горизонтальных и вертикальных соединительных съёмок;

- методы построения подземных опорных сетей в метро и тоннелях различного назначения;

- методы расчёта данных для контроля настилки путей от путейских реперов;

- методы маркшейдерского обеспечения при сооружении станций метро и выработок большого поперечного сечения;

- маркшейдерское обеспечение строительства подземных коммуникаций способами продавливания и прокола.

 

 Студент должен владеть:

- методами аналитической подготовки проектов для выноса их в натуру;

- методами разбивочных работ;

- методами работы с маркшейдерско-геодезическими инструментами, приборами и оборудованием (наряду с традиционными нивелирами, теодолитами и электронными тахеометрами – гиротеодолитами, приборами для передачи отметок в шахту (типа ДА-2), приборами вертикального проектирования (типа PZL-100), лазерными указателями, построителями плоскостей различного положения в пространстве, инструментами для съёмки скважин, станциями для профилировки стволов);

- методами контроля положения элементов укосного копра при его монтаже различными способами (монтаж наращиванием звеньев, сборка на земле с последующим подъёмом);

- методами контроля положения скользящей опалубки при возведении башенного копра;

- методами расчёта элементов кривых для железнодорожного пути в тоннелях метро;

- методами контроля за положением проходческого щита;

- методами контроля положения обделки тоннеля и её деформаций;

- методами задания направления выработкам на прямолинейных и криволинейных участках и контроля за их сооружением;

- методами съёмки поперечных сечений выработок и контроля их геометрии;

- методами задания направления наклонным выработкам в плане и в профиле и контроля за их проведением;

- методами маркшейдерского обеспечения при сооружении станций метро и выработок большого поперечного сечения;

- методами маркшейдерского обеспечения установки оборудования (подъёмные установки, круговые опрокидыватели, стационарные конвейеры, эскалаторы и т.п.) в проектное положение;

- методами маркшейдерского обеспечения при сооружении вертикальных выработок способом опускного колодца;

- методы маркшейдерских работ при строительстве объектов способом «стена в грунте»;

- методами маркшейдерского обеспечения строительства подземных коммуникаций способом продавливания.

 

Студент должен уметь:

- читать проектные чертежи;

- проверять проектные чертежи в части геометрической и числовой информации (рассчитывать проектные полигоны в плане и по высоте, сопоставлять размеры и т.п.);

- выполнять аналитическую подготовку проекта и рассчитывать разбивочные элементы;

- выполнять работы по выносу проекта в натуру;

- контролировать строительно-монтажные работы на всех стадиях сооружения объектов;

- работать с различными маркшейдерско-геодезическими приборами, инструментами и оборудованием; проверять их на соответствие выполняемым работам;

- составлять проекты маркшейдерских работ для наиболее ответственных видов строительно-монтажных и горно-проходческих работ (возведение башенного копра в скользящей опалубке, армирование ствола, проведение выработок встречными забоями и др.);

- выполнять съёмки горных выработок с различной площадью поперечного сечения и сложной геометрией поверхностей;

- строить компьютерные модели выработок по результатам съёмки и сопоставлять с проектными моделями;

- анализировать результаты контрольных и исполнительных съёмок, учитывая регламентированные отклонения от проекта, и вносить предложения для исключения в дальнейшем их появления;

- подсчитывать объёмы выполненных горно-капитальных и других видов работ для предъявления к оплате (горная масса, бетон, арматура, прокат, рельсовые пути, стрелочные переводы и т.д.);

- выполнять исполнительные чертежи в цифровом и бумажном вариантах для сдачи объектов заказчику;

---

Дата добавления: 2020-11-23; просмотров: 127; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!