Дисциплина Маркшейдерские работы при разработке месторождений открытым способом Заболотная Юлия Александровна, доцент кафедры маркшейдерии, кандидат технических наук Лекции – 28 часов Практические занятия – 28 часов 1
ПЛАН КУРСА 1. Содержание и задачи маркшейдерской службы при разработке месторождений открытым способом 2. Маркшейдерские опорные и съемочные сети. 3. Детальная маркшейдерская съемка карьеров (съемка подробностей) 4. Маркшейдерское обеспечение проведения траншей 5. Маркшейдерские работы при рекультивации 6. Маркшейдерский учет объемов вскрыши, добычи запасов, величины потерь и разубоживания. 7. Маркшейдерское обеспечение буровзрывных работ 8. Маркшейдерское обеспечение работы экскаваторов и отвалообразователей при их монтаже и эксплуатации, железнодорожного и автомобильного транспорта. 9. Маркшейдерские наблюдения за сдвижением откосов карьеров
ЛИТЕРАТУРА Маркшейдерские работы при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Учебное пособие. / Васильев А. А. . Издательство МГОУ, 2009. Маркшейдерское дело: Учебник. В 2 ч. / Под ред. И. Н. Ушакова. М. , 1989. Маркшейдерское дело: Учебник. /Под ред. Д. Н. Оглоблина. М. , 1981. Маркшейдерия: Учебник. / Под ред. М. Е. Певзнера. М. , МГГУ, 2003. Маркшейдерские работы на карьерах и приисках. Перегудов М. А. , Пацев И. И. , Борщ-Компаниец В. И. и др. , М. , Недра, 1980. Маркшейдерские работы при открытых разработках. Родионов Л. Е, Бугаец Е. А. Госгортехиздат, 1961. Справочное пособие по добыче строительных материалов. Родионов Л. Е, Бугаец Е. А. Недра, 1990. Маркшейдерське забезпечення відкритих гірничих робіт. Бакка М. Т. , Назаренко В. О. , ЖДТУ, 2006. Маркшейдерська справа. Четверик М. С. , Ніколаєва Т. Г. , 1993.
КАРЬЕРЫ УКРАИНЫ (САЙТ WWW. KARER. IN. UA) 1. Гранитные карьеры 2. Кварцитовые карьеры 3. Песочные карьеры 4. Известняковые карьеры 5. Мраморные карьеры 6. Андезитовые карьеры 7. Цеолитовые карьеры 8. Блочные карьеры
ГРАНИТНЫЕ КАРЬЕРЫ Днепропетровская область 1. Новопавловский гранитный карьер (бутовый камень, отсев гранитный, щебень, песок) 2. Петровский каменный карьер (камень бутовый, отсев гранитный, щебень, песок) 3. Рыбальский карьер (камень бутовый, отсев гранитный, щебень) Запорожская область 1. Мокрянский каменный карьер № 2 (камень бутовый, отсев гранитный, щебень, песок ) 2. Токмакский гранитный карьер (камень бутовый, отсев гранитный, щебень )
КВАРЦИТОВЫЕ КАРЬЕРЫ Днепропетровская область Ингулецкий горно-обогатительный комбинат (концентрат железорудный, щебень кварцитный ) Полтавская область 1. Полтавский горно-обогатительный комбинат (железорудные окатыши, кварцитный щебень) 2. УКРКВАРЦИТ (щебень дорожный кварцитный)
ПЕСЧАНЫЕ КАРЬЕРЫ Днепропетровская 1. Днепропетровский речной порт (песок речной) 2. Никопольский речной порт (песок речной ) 3. Днепродзержинский речной порт (песок речной) Запорожская область Запорожский речной порт (песок речной)
АНДЕЗИТОВЫЕ КАРЬЕРЫ Закарпатская область Месторождение андезитов МПП «СЛИВА» (камень бутовый, камень бутовый тонкокол, камень бутовый грубокол, брусчатка, камень бутовый формак, каменный бордюр)
Каменный бордюр Камень бутовый грубокол Брущатка каменная
МРАМОРНЫЕ КАРЬЕРЫ Закарпатская область Мраморный карьер «Трибушаны» (камень бутовый, мраморная крошка, мраморный песок, мраморная мука) Блочные карьеры Днепропетровская область 1. ООО «БЕЮТАГА» Токовский гранитный карьер (гранитные блоки, брусчатка, бордюр, ступени, подоконники, столешницы, бордюрный камень ) 2. ООО «ТТС-ГРАНИТ» Новоданиловский карьер (бордюрный камень, ступени, плитка гранитная, брусчатка гранитная, подоконники, мощение, столы и столешницы)
Блоки гранитные Бордюр гранитный Брусчатка гранитная
Запорожский карьер 12
Запорожский карьер 13
Запорожский карьер 14
Запорожский карьер 15
Анновский карьер
Анновский карьер
Анновский карьер
Буровые машины (Ин. ГОК)
Ингулецкий ГОК
Ингулецкий ГОК
Карачуновский гранитный карьер
Маркшейдерские работы на различных этапах разработки месторождений геологоразведка проектирование горного предприятия осушение месторождения строительство горного предприятия эксплуатация горного предприятия ликвидация горного предприятия 27
Геологоразведка Создание или пополнение опорной сети Выполнение тахеометрической съемки Вычерчивание топографического плана местности Нанесение на план проектных геологоразведочных скважин Перенос скважин в натуру Геометризация месторождения полезных ископаемых 28
Проектирование горного предприятия Пополнение опорной сети Проектирование земельного, горного отводов Проектирование технической границы горного предприятия Проектирование горных работ Проектирование зданий, сооружений; Проектирование целиков Проектирование коммуникаций (ЛЭП, автодорог и т. д. ) 29
Строительство горного предприятия Анализ и пополнение опорной сети Вынос в натуру земельного, горного отводов Вынос в натуру проекта и контроль геометрических элементов горных работ Вынос в натуру проекта и контроль геометрических элементов зданий, сооружений Вынос в натуру проекта и контроль геометрических элементов коммуникаций (ЛЭП, авто-, железные дороги и т. д. ) Съемка карьера и подготовка горной графической документации к эксплуатации карьера 30
Эксплуатация горного предприятия Учет и контроль вскрыши и добычи полезного ископаемого Осуществление периодической съемки участка карьера, где проводились горные работы; Пополнение графической документации Тахеометрическая съемка и графическое сопровождение отвалов Составление различных структурных и качественных горно-геометрических графиков Маркшейдерское обеспечение буровзрывных работ (БВР) Маркшейдерские работы при проведении траншей и разбивке транспортных путей 31
Эксплуатация горного предприятия Маркшейдерское обеспечение работы горнотранспортного оборудования (роторных, шагающих экскаваторов, отвалообразователей) Осуществление контроля за полнотой выемки Учет потерь и разубоживания полезного ископаемого Производство наблюдений за правильным и безопасным ведением горных работ Производство наблюдений за устойчивостью бортов карьеров и откосов отвалов Составление текущих и перспективных планов горных работ 32
Права маркшейдерской службы Браковать контролируемые ею работы, выполненные с отклонениями от плана горных работ или проектов Браковать горные выработки, неправильно пройденные по направлению, профилю и габаритам Запрещать проведение горных работ, которые приводят к потерям и разубоживанию полезных ископаемых свыше проектной нормы 33
Схема опорной сети карьера M В N А c b O a 2 N P 1 R 3 4 h Q d e g D F С 34
ОПОРНЫЕ ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ СЕТИ: - ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕТЬ ОПОРНЫХ ПУНКТОВ; - ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ОПОРНЫЕ СЕТИ СГУЩЕНИЯ. ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕТЬ ОПОРНЫХ ПУНКТОВ: 1) СЕТИ ТРИАНГУЛЯЦИИ, ТРИЛАТЕРАЦИИ И ПОЛИГОНОМЕТРИИ 1, 2, 3, 4 -ГО КЛАССОВ; 2) НИВЕЛИРНЫЕ СЕТИ І, ІІІ И IV КЛАССОВ. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ОПОРНЫЕ СЕТИ СГУЩЕНИЯ: 1) АНАЛИТИЧЕСКИЕ СЕТИ 1 И 2 -ГО РАЗРЯДОВ, ПОЛИГОНОМЕТРИЧЕСКИЕ СЕТИ 1 И 2 -ГО РАЗРЯДОВ; 2) ТЕХНИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ. МАРКШЕЙДЕРСКИЕ ОПОРНЫЕ СЕТИ НА КАРЬЕРАХ СОСТОЯТ ИЗ ПУНКТОВ 4 -ГО КЛАССА И АНАЛИТИЧЕСКИХ ИЛИ ПОЛИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ СГУЩЕНИЯ 1 И 2 -ГО РАЗРЯДОВ.
НЕОБХОДИМЫЕ УСЛОВИЯ ПРИ ПОСТРОЕНИИ ОПОРНЫХ СЕТЕЙ: 1) равномерное размещение пунктов на отвалах и бортах карьеров; 2) обеспечение видимости каждого пункта на обширной территории горных работ; 3) обеспечение возможно более длительного срока сохранности пунктов; 4) учет перспектив развития горных работ и рекультивации земель.
ЦЕНТР ПЛАНОВОЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ СЕТИ: а центр: 1 монолит; 2 якорь; 3 пилон; 4 чугунная марка; 5 опознавательный столб; б чугунная марка: 1 разрез; 2 вид торца
ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ЗНАКИ
Маркшейдерские сети опорных пунктов
Маркшейдерские сети опорных пунктов 40
Маркшейдерские сети опорных пунктов 41
АНАЛИТИЧЕСКИЕ (ТРИАНГУЛЯЦИОННЫЕ) СЕТИ 1 И 2 -ГО РАЗРЯДОВ Аналитические сети 1 и 2 -го разрядов создаются в виде сплошных сетей сгущения методом триангуляции в виде цепей треугольников, вставок систем или отдельных пунктов. Развитие аналитических сетей 1 -го разряда осуществляется на основе сети пунктов 4 -го класса. При развитии сетей 2 -го разряда в качестве исходных могут быть использованы и пункты аналитической сети 1 -го разряда. В аналитических сетях измерение углов производится теодолитами типа Т 2 и Т 5: в сетях 1 -го разряда тремя и четырьмя круговыми приемами, а в сетях 2 -го разряда - двумя. Результаты угловых измерений должны удовлетворять следующим условиям: незамыкание горизонтов на начальное направление и колебание направлений в отдельных приемах не должны превышать ± 8 " - при измерении углов теодолитом Т 2 и ± 20" - теодолитом Т 5. Элементы центрировок и редукций на пунктах аналитических сетей определяют графически дважды. • Аналитические сети пунктов 1 -го разряда уравнивают по способу наименьших квадратов, а 2 -го разряда - упрощенным способом.
Аналитические (триангуляционные) сети 1 и 2 -го разрядов 2 1 3 А В 6 5 4 а) Цепочка треугольников, опирающихся на два геодезических пункта или на жесткую сторону
Аналитические сети 1 и 2 -го разрядов А В 1 6 2 5 С 3 4 Д б) Цепочка треугольников, опирающаяся на жесткие стороны
Аналитические (триангуляционные) сети 1 и 2 -го разрядов в) Центральная система А В 2 5 1 4 3 При наличии внутри карьера не отрабатываемой части или внутренних отвалов треугольники образуют 45 центральную систему
Аналитические (триангуляционные) сети 1 и 2 -го разрядов В А 1 С г) Центральная система (вставка в жесткий угол)
Аналитические сети Требования к точности построения: во всех случаях наиболее выгодная форма треугольника равносторонняя; величина углов должна быть не менее 30° и не более 120 °; длины сторон треугольников должны быть не менее 120 м и не более 1000 м; на пунктах ошибка центрирования теодолита не должна превышать 3 мм; невязка углов в треугольнике не должна превышать 60"; относительная погрешность наиболее удаленной стороны 1: 2000; длина цепочки зависит от масштаба 1: 1000 -1, 5 км; 1: 2000 3 км; 1: 5000 - 6 км 47
Аналитические сети Требования к точности построения: в аналитические сети 1 -го разряда можно вставить до 15 новых пунктов, 2 -го разряда - до 8; если треугольников больше, то цепочку необходимо рассечь измерением одной из сторон посередине; уравнивание аналитической сети 1 -го разряда выполнять по способу наименьших квадратов, а 2 -го разряда - упрощенным способом. в углы, измеренные на исходных пунктах, вводят поправки за центрировку и редукцию; при угле наклона более 1° вводится поправка за наклон 48
Полигонометрия 1 и 2 -го разрядов Сети создают в виде одиночных ходов, проложенных между двумя опорными пунктами, или в виде пересекающихся ходов с узловыми точками. Ходы опираются на пункты сети 4 -го класса и аналитической сети 1 -го разряда. А 1 2 D 3 6 4 В 8 7 5 С
Полигонометрия 1 и 2 -го разрядов Требования к условиям и допускам: В полигонометрии 1 и 2 -го разрядов горизонтальные углы измеряют теодолитами Т 5 и Т 15. Погрешность центрирования теодолита и визирных сигналов должна быть не более 1 мм и 2 мм для ходов 1 и 2 -го разрядов. Угловые невязки в полигонах или ходах не должны превышать для полигонометрии 1 -го разряда 10 nу и для полигонометрии 2 -го разряда 20 nу , где nу - число измеренных углов, включая примычные. Системы полигонометрических ходов уравнивают способом приближений, узлов, полигонов или эквивалентной замены. 50
Создание сетей пунктов съемочного обоснования Съемочное обоснование на карьерах – это сеть пунктов и точек, равномерно расположенных на территории карьера, используемых для съемки подробностей и решения различных горнотехнических задач. Точки съемочного обоснования закрепляются постоянными или временными пунктами. Постоянными центрами закрепляются съемочные точки, расположенные на бортах нерабочих уступов, за контурами промышленных запасов, на старых устоявшихся внутренних и внешних отвалах – в местах, обеспечивающих длительную их сохранность. Временными центрами закрепляются съемочные точки в пределах рабочей части карьера, на рабочих уступах, на внутренних и внешних отвалах.
Конструкции постоянных и временных пунктов а постоянный пункт в рыхл породах ; б постоянный пункт в скальных породах; в, г – временные пункты в рых породах
В зависимости от рельефа земной поверхности, горногеологических условий, глубины, размеров и конфигурации карьера, а также способа детальной маркшейдерской съемки съемочным обоснованием могут быть: теодолитные хода; аналитические сети; азимутальные теодолитные хода; способ профессора Дурнева; полярный способ; способ параллельных сечений; способ прямоугольной (эксплуатационной сетки); прямые, обратные, боковые геодезические засечки
Особенности создания съемочного обоснования в карьерах В каждом конкретном случае при выборе способа создания съемочного обоснования необходимо учитывать: Необходимую точность определения положения отдельных пунктов на всех без исключения участках и горизонтах карьера. Удобство пользования опорными пунктами съемочного обоснования при проведении детальной маркшейдерской съемки в карьере. Необходимую производительность и простоту полевых и вычислительных работ. По возможности продолжительную сохранность пунктов. 54
Способ теодолитных ходов Является одним из основных способов развития съемочного обоснования, применяется на карьерах со значительно вытянутым фронтом горных работ и широкими рабочими площадками уступов. Теодолитные ходы прокладываются вдоль площадок уступов между пунктами опорной сети либо в виде замкнутых полигонов. Масштаб 1: 500 1: 1000 1: 2000 1: 5000 Длина теодолитного хода, км 0, 9 2 2, 5 6, 0 Длины сторон, м 100 - 250 100 - 300 100 - 400 Относительная невязка 1 : 3000
Способ теодолитных ходов А С 1 6 В 2 7 4 3 8 5 9 10 Д
Способ теодолитных ходов Теодолитные хода в виде замкнутых полигонов С 2 1 В А 11 8 3 10 4 9 7 5 6
Способ теодолитных ходов Требования к условиям и допускам: длина ходов между твердыми пунктами не должна превышать: в 1: 500 – 0, 6 км; 1: 1000 – 1, 5 км; 1: 2000 – 3 км; 1: 5000 – 6 км; угловые невязки не должны превышать (n -количество углов); ско измерения углов в теодолитных ходах находятся в пределах ± 30"; форма хода должна быть максимально вытянута при минимальных углах поворота 135°; длина стороны теодолитного хода в масштабе 1: 2000 – 100 - 400 м; 1: 1000 – 100 - 300 м; допустимая разность между двумя независимыми измерениями длины линии не более 1: 2000; допустимая относительная линейная невязка не более 1: 3000 периметра хода (замкнутые хода);
Способ теодолитных ходов Требования к условиям и допускам: уравнивание - упрощенное (пропорциональное распределение невязок по углам и длинам); вводят поправки за компарирование; при угле наклона более 1° вводится поправка за наклон; разность между двумя независимыми измерениями длины должны быть в пределах 1: 1000 этой длины; СКО пункта: 2 2 МР = ± mβ L r 2 2 2 + m L + m. Ф mβ - СКО измерения угла; m. L - СКО измерения длины; m. Ф - ошибка фиксации отражателя и визирной марки
Прокладка азимутальных ходов с определением длин линий косвенным способом (по А. И. Дурневу) B A 1 I I 1 1 1 C 2 3 III II 2 2 3 2 4 V IV VI VIII IX VII 6 3 3 4 5 Углы и должны быть не менее 30 и не более 150°, углы 10 -15 ° II
Прокладка азимутальных ходов с определением длин линий косвенным способом (по А. И. Дурневу) Применяется в тех случаях, когда рабочая площадка уступа неудобна для непосредственного измерения длин линий (навалы породы, загруженность механизмами и транспортными средствами). Порядок создания съемочной сети и камеральная обработка: 1. На внутренних отвалах или на противоположном борту карьера выбираются вспомогательные точки А, В, С. 2. Вдоль рабочей площадки уступа между двумя точками I и II прокладывается теодолитный ход I-1 -2 -3 -4 -5 -6 -II. 3. В точках теодолитного хода измеряются горизонтальные углы α 1, β 1, α 2. . и длины линий I-1 и 6 -II. 4. Из треугольника IА 1 по теореме синусов определяется длина стороны 1 -А:
5. Из треугольника 1 А 2 по теореме синусов определяется длина стороны 1 -2 и А-2: 6. Контроль: вычисленной длины последней линии 6 -II теодолитного хода с измеренной длиной. Линейная невязка должна составлять не более 1: 3000 длины хода.
Прямая геодезическая засечка А D 1 2 3 В 4 1 2 С P Ошибка положения пункта Р Оценка точности прямой геодезической засечки Координаты вставляемого пункта Р (формулы Гаусса) 63
Прямая геодезическая засечка Применяется при малой ширине рабочих площадок вскрышных и добычных уступов. При этом способе необходимо, чтобы на бортах или вблизи бортов карьера было не менее 3 -4 пунктов опорной сети, хорошо видных с любого участка карьера. Порядок создания съемочной сети и камеральная обработка: 1. Для определения положение пункта Р на исходных пунктах D и A измеряются горизонтальные углы β 1 и β 2. 2. Для контроля в пунктах A и B дополнительно измеряются горизонтальные углы 3 и 4. . 3. Для повышения точности измеряются горизонтальные углы γ 1 и γ 2. 4. Вычисляется дирекционный угол и длина стороны АD. 5. По теореме синусов, используя длину стороны АD и измеренные углы β 1 и β 2, вычисляются длины сторон АР и DР. 6. Определяются дирекционные углы сторон АР и DР. 7. Вычисляются координаты точки Р дважды. Для контроля аналогично производится вычисление координат точки Р по второму треугольнику.
Обратная геодезическая засечка 1 I 2 1 2 P II A B C III 3 Оценка точности обратной геодезической засечки K Измеряют углы 1 и 2 между направлениями на пункты А, В и С. Для контроля, визируя на пункт К, измеряют дополнительно угол 3. Координаты вставляемого пункта Р (формулы Деламбра) 65
Азимутальный теодолитный ход с определением координат пунктов прямыми геодезическими засечками Q P M N А 1 2 1 3 2 5 6 7 8 4 B C D E F G Если угол 30° 150° Если один из дирекционных углов сторон близок к 90 или 270°
Порядок создания съемочной сети и камеральная обработка: 1. По уступу карьера или породного отвала между двумя жесткими пунктами прокладывается азимутальный теодолитный ход А, В, С, . . . G. 2. В пунктах С, D, E, F одновременно с измерением углов полигона определяются углы γ 1, γ 2, γ 3, γ 4 на соответствующие опорные пункты M, Q и N, P. 3. Определяются дирекционные углы всех сторон полигона, а также дирекционные углы направлений (CM), (CQ), (DM), (DQ) и т. д. 4. По известным дирекционным углам (MQ) и (NP) и дирекционным углам направлений (CM), (CQ), (DM), (DQ) определяются углы засечек α 1, β 1, α 2, β 2. 5. Определяются координаты пунктов С и D, а также E и F.
Полярный способ создания съемочного обоснования А В 6 6 5 5 4 4 С 1 3 2 1 2 3 Определение положения отдельных съемочных пунктов 1, 2, 3, …n относительно направления AC и полюса A заключается в измерении на местности горизонтальных 1, 2, 3, …, n; вертикальных 1, 2, 3, . . . n углов теодолитом и наклонных расстояний L 1, L 2, L 3, . . . Ln с помощью светодальномера где: - средняя квадратическая погрешность измерения угла; m. L - средняя квадратическая погрешность измерения расстояния светодальномером; m. Ф - погрешность фиксации отражателя и визирной марки
Эксплуатационная (прямоугольная) сетка Способ эксплуатационной сетки применяется при наличии: 1) ровной поверхности, на которой можно производить разбивку пунктов сетки без учета наклона поверхности; 2) достаточно широких площадок уступов, на которые можно выносить несколько линий сетки; 3) ровных бровок и более или менее постоянного направления уступов; 4) небольшой глубины работ. Стороны прямоугольной сетки располагаются параллельно (перпендикулярно) направлению подвигания фронта горных работ карьера.
Последовательность работ: Составление проекта эксплуатационной сетки. прямоугольной Вычисление дирекционных углов внешних сторон сетки и координат угловых точек. Составление схемы эксплуатационной сетки по координатам Х и У в масштабе 1: 5000. Вычисление исходных данных для выноса в натуру эксплуатационной сетки (длины, углы, дирекционные углы). Анализ точности положения угловых точек.
Эксплуатационная сетка Представляет собой сеть квадратов, вершины которых служат пунктами съемочной сети. Длины s сторон основной сетки в зависимости от масштаба съемки принимают равной от 50 до 200 м. На участках горных работ внутри каждого квадрата основной сетки разбивают сетку заполняющих квадратов со сторонами, равными от 5 до 40 м. Вершины и стороны этих квадратов служат основой для производства съемки подробностей на карьере. Погрешность вставки пункта b: B II x c III 3 2 b l 2 2 e l 1 1 1 s 4 s I A IV
Создание съемочного обоснования способом створных линий Способ створных линий применяется при развитии горных работ в одном направлении с неподвижным положением одного из бортов карьера и небольшой глубине разработки. Порядок создания съемочной сети и камеральная обработка: 1. На неподвижном борту карьера разбиваются параллельные профильные линии, которые закрепляются минимум двумя створными пунктами (1 -1'-1", 2 -2'-2", 3 -3'-3"). Координаты этих пунктов определяются привязкой к пунктам опорной сети. 2. В створе профильной линии 2 -2' устанавливаются точки съемочного обоснования с и d. 3. Для определения координат точек c и d , в створе 2 - 2' на уступах измеряют углы β 1, β 2, β 3, и β 4, которые не должны быть менее 30°. 4. В прямоугольных треугольниках вычисляются длины сторон l(2 -с) и l(2 -d), а затем и координаты точек c и d.
Создание съемочного обоснования способом створных линий e 1'' f III g 2'' 3'' III h d A B l( I II Ac) 1 с 1' 2 3 2' 3' в а а B l (a- B) I II
Способ створных линий l'(2 -с)= l(1 -2)ctg 3 c 3 4 d l"(2 -с)= l(2 -3)ctg 4 1 2 l'(2 -d)= l(1 -2)ctg 1 A B l(2 -3) l(1 -2) I 1 2 3 I II 1' 2' 3' l"(2 -d)= l(2 -3)ctg 2 II ХС=Х 2 +l(2 -C) ctg ; YС=Y 2 +l(2 -C) tg l(2 -с) = l' (2 -с)+l"(2 -с) 2 Разница при вычислении длин должна быть 10 см
Детальная маркшейдерская съемка карьеров Детальная маркшейдерская съемка - детальная планово-высотная съемка развития горных работ, а также других объектов в карьере и на прилегающей территории месторождения (залежи) полезного ископаемого. Назначение детальной маркшейдерской съемки – систематическая количественная и качественная оценка, а также учет и контроль основных видов работ, осуществляемых предприятием в соответствии с проектом разработки.
Детальная маркшейдерская съемка карьеров Объекты детальной планово-высотной съемки: • рельеф и ситуация земной поверхности; • устья и трассы разведочных и дренажных выработок, водоотводных канав, естественные обнажения полезных ископаемых, точки взятия проб почвы и полезных ископаемых; • транспортные пути (оси, бровки выемок и насыпей), станции, эстакады, мосты и путепроводы и др. ; • верхние и нижние бровки вскрышных и добычных уступов, въездных и разрезных траншей и съездов, неровности на их откосах;
Детальная маркшейдерская съемка карьеров Объекты детальной планово-высотной съемки: • поверхности горизонтов (рабочие площадки и бермы); • здания, сооружения и коммуникации (ЛЭП, линии связи, водопровод, трубопровод, пульпопровод, конвейерные линии, железные дороги и автодороги; • постоянные и временные породные отвалы и склады полезных ископаемых; • устья и трассы разведочных, взрывных, дренажных скважин и выработок; • геологические и гидрогеологические элементы (контакты пород вскрыши и полезного ископаемого, точки опробования, зоны геологических нарушений, оползни и т. д. ).
Задачи, объекты, способы и сроки съемок Сроки выполнения детальной съемки Пополнение маркшейдерских планов рабочей зоны карьера производится по состоянию на первое число месяца. Несколькими этапами в различные сроки выполняют следующие виды маркшейдерских работ: буровзрывные, горно-капитальные, транспортно-путевые, строительномонтажные, дренажные. Съемку породных отвалов (внешних и внутренних) на различных их стадиях производят ежемесячно, ежеквартально или по полугодиям. Контрольно-измерительные работы по замерам складов, емкостей готовой продукции и др. часто выполняют ежедекадно или 2 раза в месяц. Через 3 -4 или 5 лет производят полную детальную съемку всей территории карьера (в том числе горных работ).
Способы выполнения детальной съемки В зависимости от окружающего рельефа, формы и условий залегания полезного ископаемого, производственной мощности предприятия, системы, технологии и условий разработки (размеры, глубина и форма карьера) применяют следующие способы детальной съемки: тахеометрический; ординатный; стереофотограмметрический 79
Детальная маркшейдерская съемка карьеров Средние квадратические погрешности положения наиболее важных точек (элементов) и контуров относительно ближайших пунктов съемочной сети характеризуются величинами: 80
Тахеометрическая съемка уступов VI 4 5 6 IX 2 3 7 V IV 8 1 9 Станциями для тахеометрической съемки служат планово -высотные пункты съемочного обоснования (IV, V, IX). 81
Способ перпендикуляров (ординатный способ) 12, 7 14, 3 4, 2 9, 8 4, 6 4, 5 4, 3 7, 5 4, 4 5, 1 4, 3 2, 1 26 14, 5 27 17, 6 17, 5 17, 3 1. На концах линии 26 -27 полигона или стороны квадрата эксплуатационной сетки устанавливаются вехи. 2. Из точки 26 в створе закрепляют промежуточные точки. 3. В каждой промежуточной точке измеряют длины перпендикуляров до верхне и нижней бровок. 4. Высотные отметки промежуточных точек определяют геометрическим нивелированием.
Маркшейдерское обеспечение проведения траншей Комплекс работ по маркшейдерскому обеспечению проведения траншеи 1. Составление проекта проведения траншеи. 2. Разбивка на местности трассы траншеи и контроль за ее проходкой. 3. Замеры и подсчет объемов выполненных земляных работ. 4. Исполнительная съемка и составление графической документации. 83
Способы проведения траншей: - экскаваторный; - скреперный; - гидромеханизированный; - взрывной. Экскаваторный: 1). Безтранспортный (сплошным забоем и послойной выемкой). 2). Транспортный (с использованием автотранспорта, железнодорожного транспорта, конвейерного транспорта). При безтранспортной системе проведения траншей используют экскаваторы ЭШ-10/40, ЭШ-10/60, ЭШ-15/90, ЭШ-25/100. При транспортной системе проведения траншей используют механические лопаты ЭКГ-4, ЭКГ-8 и т. п.
а) безтранспортный способ б) транспортный способ с использованием ж/д
Проект проведения траншеи содержит: 1) генеральный план карьера; 2) геологические разрезы и профили по оси траншеи; 3) координаты основных точек оси траншеи и основные параметры траншеи (ширина траншеи по низу, угол откоса бортов траншеи, коэффициент разрыхления пород угол откоса забоя траншеи), параметры отвала применении безтранспортного способа проведения (ширина отвала, расстояние от оси траншеи до оси отвала, угол откоса отвала); 4) дирекционные углы и углы поворотов, радиусы закруглений, высотные отметки основных точек оси траншеи, продольный уклон траншеи.
Порядок составления исполнительного проекта проведения траншеи 1) определяют проектные данные для выноса в натуру оси траншеи и ее элементов (дирекционный угол оси траншеи, длина оси траншеи, горизонтальные углы , С, А); 2) используя проектные данные, выносят в натуру продольную ось траншеи (А-В) и закрепляют ее деревянными колышками через 20 -50 м; 3) после разбивки оси траншеи выполняют нивелирование по колышкам и детальную тахеометрическую съемку всей полосы, которую занимает траншея;
4) используя данные нивелирования и тахеометрической съемки, строят продольный и поперечные разрезы по линиям 1 -1, 2 -2, 3 -3; 5) определяют проектный объем земляных работ; 6) определяют положение оси отвала относительно продольной оси траншеи; 7) проводят анализ соответствия геометрических параметров траншеи и отвала геометрическим параметрам экскаватора. Сравнивают максимальную глубину траншеи с глубиной черпания экскаватора, радиус черпания с радиусом траншеи по верху забоя, высоту разгрузки экскаватора с высотой отвала.
Маркшейдерское обеспечение проведения траншей А-В – ось траншеи; 3 3 b 72 b. О 2 кт II Rp 4 71 70 а 2 Rp 3 69 Rp 1 1 67 А A а – минимальное расстояние между бортом траншеи и нижней бровкой отвала; b – ширина траншеи по низу; b 0 – ширина отвала; Rp 2 68 На пун 73 1 -1, 2 -2, 3 -3 – линии построения поперечных разрезов (закреплены через 20 -50 м); В C 1 C - пункт опорной сети; I I С – пункт съемочной сети; Rp 1 -Rp 4 – линия реперов
Продольный вертикальный разрез траншеи 74 1 2 B 3 72 70 68 A =30 66 Расстояние Факт. отм. Проектн. отм. Рабоч. отм. Уклоны 67, 2 0 1 50, 0 69, 7 66, 8 -2, 9 0, 015 2 72, 1 66, 0 -6, 1 27 73, 4 0 0, 015 3 Строят продольный и поперечные разрезы через 20 -50 м в масштабе плана 1: 1000. На продольном разрезе по оси траншеи указывают фактические ZФ и проектные ZП высотные отметки, а также проектный уклон i.
Поперечный вертикальный разрез траншеи а) на горизонтальной местности h. О О b. О а h b h = Zп – Zф б) на наклонной местности а b h. О h О b. О
Проведение траншеи по склону 2 II Вертикальный разрез 2 О 2 3 1 О 1 2 I 2 II т В 2 План нк На пу 2 О 2 I 1 I l I-1 I 1 II l I-C I C C
Проведение траншеи по склону выполняют с следующей последовательности: 1. по заданным координатам на начальную точку оси траншеи; местности определяют 2. предварительно разбивают направление оси траншеи и закрепляют временными пикетами через 50 -100 м; 3. по заданному уклону и проектным отметкам почвы траншеи определяют нулевые отметки точек линии пересечения выхода почвы траншеи со склоном и закрепляют их пикетами 10, 20; 4. используя линию нулевых точек разбивают окончательное направление оси траншеи 1, 2, 3 и закрепляют ось траншеи деревянными колышками через 20 -50 м; 5. отмечают верхнюю бровку траншеи пикетами 1ІІ, 2ІІ.
A-A Прохождение траншеи с применением БВР B-B Данный способ применяется при проведении траншей в скальных породах. Скважины располагают в блоке сериями по 4 -5 рядов. C-C Порядок выполнения работ: 1. По исходным данным намечают и разбивают ось траншеи. C C B B Rp 2 A A Rp 1 1 1 I 1 III 2. Дополнительной съемкой уточняют и пополняют плановые и высотные данные разбитой трассы. 3. По мере проведения траншеи намечают серии скважин. 4. Перед заряжанием скважин составляют план расположения пробуренных скважин в пределах блока с указанием глубины каждой скважины.
УЧЕТ БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ В ТРАНШЕЕ Параметр Блок № 1 № 2 № 3 № 4 № 5 9, 22 10, 12 11, 50 12, 0 11, 50 Число скважин 37 29 34 35 35 Общая длина скважин, м 336 296, 6 301, 0 379, 0 362, 0 5/46, 1 1/10, 12 6/69, 0 5/60, 0 7/80, 5 Площадь блока, м 2 700 412 610 700 540 Объем блока, м 3 6400 3500 4300 6300 4700 12. 10. 14 15. 11. 14 20. 12. 14 20. 01. 15 25. 02. 15 Глубина скважин, м В том числе неиспользованных Дата взрыва
Исходными данными для заложения скважин является графическая часть проекта массового взрыва: детальный топографический план в масштабе 1: 500 с нанесением на оси траншеи, устьев скважин (плановое и высотное положение); геологический разрез траншеи с нанесением взрывных скважин. Определение результатов взрыва осуществляется способом вертикальных сечений и объемной палеткой с предварительным составлением плана изомощностей удаленной или наваленной породы. Для полной оценки эффективности взрыва учету подлежат: общий объем взорванной и выброшенной горной массы из котлована; объем взорванной породы, оставшейся на дне котлована; объем навала взорванной породы, оставшейся в пределах карьерного поля; объем взорванной карьерного поля. породы, выброшенной за пределы границ
Маркшейдерские работы при проведении БВР Обязанности маркшейдера при проведении БВР: 1. Проведение детальной съемки и составление плана участка взрывания. 2. Составление проекта расположения взрывных скважин с расчетом их глубин, величины перебура, перенесение проекта серии скважин в натуру. 3. Съемка фактического положения пробуренных скважин с точным определением глубин, положения трасс скважин относительно верхней и нижней бровок откоса уступа. 4. Детальная маркшейдерская съемка результата взрывания, составление графической и отчетной документации и заключения об эффективности взрыва.
Маркшейдерские работы при проведении БВР 26 l 1 1 27 l 2 2 28
Маркшейдерские работы при проведении БВР Последовательность работ при проведении БВР: 1. Пополнение съемочного обоснования. 2. Выполнение тахеометрической съемки в зоне действия взрыва. 3. Составление проекта взрыва (нанесение на план высотных отметок рабочих площадок и уступов, контура взрывного блока, проектной сетки скважин, контуров влияния взрыва). 4. Вынос в натуру сетки скважин полярным способом или способом перпендикуляров. 5. Бурение скважин. 6. Тахеометрическая съемка фактического положения скважин, определение глубины скважин, обводненности и т. д. 7. Выполнение взрыва. 8. Проверка скважин на отказы. 9. Детальная тахеометрическая съемка развала и вновь образовавшейся верхней бровки уступа. 10. Определение объемов взорванной массы, эффективности взрыва и коэффициента разрыхления.
Съемка откосов уступов с помощью эклиметра 101
Съемка откосов уступов с помощью выдвижной штанги 102
Маркшейдерские работы при рекультивации
Маркшейдерские работы при рекультивации П 2 24 П 4 а/д Съемочным обоснованием для проведения топографической съемки могут служить теодолитные ходы или разбивка сетки квадратов 100 х 100 м. По результатам топографической съемки или нивелирования площади по квадратам 20 х20 на каждый участок составляют топографический план в масштабе 1: 500 или 1: 1000 с сечением горизонталей через 0, 2 0, 5 м. П 1 104
Маркшейдерское обеспечение рекультивации нарушенных земель Маркшейдерские работы, связанные с рекультивацией, имеют следующие цели: Проведение топографической съемки земной поверхности на площадях, отведенных под внутренние, внешние отвалы и хвостохранилища. Отвод площадей под снятие почвенного и подпочвенного слоев участков карьера и породных отвалов. Съемка площадей спланированных породных отвалов (внутренних и внешних) и хвостохранилищ, подготовленных к покрытию почвенным слоем. Съемка и определение объемов выполненных работ по снятию и насыпи почвенного слоя. Определение объемов почвенной массы на временных складах. Перенесение проекта планировки бортов и дна отработанного карьера, предназначенного к использованию в качестве водоема или других целей.
Маркшейдерское обеспечение рекультивации нарушенных земель Оценка полноты восстановления нарушенной поверхности земли открытыми разработками Коэффициент восстановления ландшафта: где SВ и SН - восстановленная и нарушенная разработками площадь земли, м 2(или га) Качественный коэффициент восстановления: где СВ и СН - ценность (продуктивность) восстановленной и нарушенной площади С учетом горногеологических условий разработок, по характеру восстановимости нарушенной поверхности земли все открытые разработки можно разделить на I, II и III категории 106
Планировка рекультивируемой площади а) в) С помощью лазерный приемник лазерный излучатель С помощью лазерного излучателя б) С помощью Т-образных визиров переносной визир стационарные визиры нивелирования по квадратам Повторяют планировочные работы и нивелирование 3 -4 раза с интервалом 6 -8 месяцев. Масштаб плана и высота сечения рельефа: для с/х и строительных работ – 1: 1000 h = 0, 5 м; для лесного хозяйства – 1: 2000 h = 1 м; для водного хозяйства – 1: 5000 h = 1 -2 м
Маркшейдерский контроль оперативного учета вскрышных и добычных работ На горнодобывающих предприятиях принимают три вида учета: а) бухгалтерский; Q = Q 1+Q 2 - Q 3 где Q 1 количество отгруженного полезного ископаемого; Q 2 , Q 3 - остаток полезного ископаемого на складе на начало и конец месяца б) оперативный; V = n·VN· КЗ· KP где n - число транспортных средств; VN - паспортная емкость или вместимость самосвала; КЗ - коэффициент заполнения или загрузки; КР - коэффициент разрыхления в) маркшейдерский 108
Маркшейдерский контроль оперативного учета вскрышных и добычных работ Способ горизонтальных сечений Применяют, когда на плане имеется 1 или 2 -3 и более контуров горизонтальных сечений блока. S 2 V= S 1+S 2 • hcр 2 1. 09. 06 1. 08. 06
Маркшейдерский контроль оперативного учета вскрышных и добычных работ Способ вертикальных сечений S 1 S 2 S 3 1. 09. 06 1. 08. 06 Применяют при подсчете объемов горной массы на карьерах. Блок (экскаваторная заходка, породный отвал или склад руды, угля и др. ) делится вертикальными сечениями S 1 , S 2 …Sn на малые блоки. 110
Маркшейдерский контроль оперативного учета вскрышных и добычных работ 2007 р, 2008 р 111
Способ вертикальных сечений VI l 5 S 5 IV S 4 III lo l 1 l 2 S 1 l 3 S 2 l 4 S 3 II I l 6 S 6 V Определение объема и количества полезного ископаемого
Способ объемной палетки Соболевского а б с д е г 1 1 0, 0 0, 9 0, 5 0, 0 1, 9 2 2 0, 1 1, 9 2, 1 2, 0 0, 7 6, 8 3 0, 4 1, 8 3, 2 2, 2 0, 4 8, 0 3 4 3 2 5 4 0, 7 1, 7 2, 5 2, 1 0, 5 7, 5 1 0 s s 5 0, 0 0, 6 0, 8 0, 7 0, 2 2, 3 26, 5 в 1, 2 6, 9 10, 1 7, 5 1, 8 27, 5 = s · s; Q = · m · , тыс. т 113
Способ правильных геометрических фигур a h S R S Клин Обелиск г в h h r Пирамида Усеченный конус r б Конус да 1 в 1 а 1 h h а 2 в а 2 115
Способ правильных геометрических фигур е а Штабель h в а Призматоид Усеченная пирамида ж S 1 з S 0 h h S 2 116
Способ правильных геометрических фигур Применяют при определении вместимости подвижного состава, бункеров, складов готовой продукции или породных отвалов (при переэкскавации), а также приближенного определения объемов отдельных экскаваторных заходок или включений, позволяющих представить их в виде правильных геометрических тел. Линейные элементы таких фигур или тел определяют по результатам измерения или съемки и графического построения, а объем - по формулам стереометрии.
Погрешность нахождения величины объема добычи и вскрыши по данным маркшейдерских работ Не должны превышать: Объем вынутых пород, тыс. м 3 до 20 20 - 50 50 - 100 - 200 - 500 - 1000 - 2000 более 2000 Допустимая относительная разность объемов вынутых пород при контрольном подсчете, % 15 12 9 6 4 3 2 1
Деформации пород бортов карьеров Осыпи характеризуются тем, что с верхней части откоса в нижнюю часть происходит постепенное скатывание небольшими объемами сыпучих масс
Деформации пород бортов карьеров Обрушения – быстрое смещение породных масс по поверхностям скольжения, которыми могут являться поверхности, ослабленные геологическими нарушениями и трещиноватостью; плоскости напластования, падающие в сторону почвы карьера и т. д.
Деформации пород бортов карьеров Оползни характеризуются тем, что движение пород происходит медленно, процесс продолжается в течение длительного времени и сдвижению подвергаются большие горные массивы. При оползнях происходят пластические деформации в движущемся массиве.
Маркшейдерские наблюдения за сдвижением откосов карьеров Организация наблюдений за деформациями откосов карьеров: а) определяются потенциально неустойчивые участки и разрабатываются проекты наблюдательных станций; б) производится закладка наблюдательных станций; в) выполнение инструментальных наблюдений; г) обработка данных инструментальных наблюдений и составление графической документации.
Маркшейдерские наблюдения за сдвижением откосов карьеров П 11 П 12 П 10 опорные пункты П 3 П 2 П 1 П 6 П 5 П 4 П 9 П 8 П 7 Инструментальные наблюдения включают: а)нивелировку всех реперов, начиная от опорных; б) измерение расстояний между реперами; в) съемку трещин и других особенностей, появившихся после предыдущей серии наблюдений. рабочие репера
В результате выполнения наблюдений составляется следующая графическая документация: а) план наблюдательной станции в масштабе 1: 500, 1: 1000, 1: 2000, на котором изображены профильные линии, горные работы, рельеф поверхности; б) вертикальные разрезы по каждому профилю, на которых отмечено положение борта на моменты закладки профильной линии и данной серии наблюдений; в) графики векторов сдвижений реперов в вертикальной плоскости; г) графики скоростей сдвижения реперов.
Установление характера оползней по результатам маркшейдерских наблюдений Поверхность скольжения оползня – поверхность, по которой происходит смещение оползня. 2 1 4 3 1' I 2' 5 7' 8' 6' 7 6 5' 4' 10' IV V 9 10 X III 8 9' VI IX VIII II 3' VII
Определение положения поверхности скольжения по данным наблюдений: а) по результатам наблюдений за сдвижением оползня строится профиль откоса, на который наносится положение всех реперов и трещин, возникающих при оползне; особенно тщательно должны документироваться трещины в верхней части и у основания оползня; б) на построенный профиль наносятся вектора перемещений реперов, из середины которых восстанавливаются перпендикуляры в сторону массива; в) от верхней и нижней границ оползня (вверху – трещина отрыва, внизу – линия надвига) проводятся отрезки, параллельные векторам перемещения реперов на соответствующих перпендикулярах.
Обеспечение устойчивости бортов карьеров и откосов отвалов C B V IV Условие равновесия пород в массиве: III II 1 A I Ni Si Qi l Ti - длина элементарного участка; - коэффициент сцепления; - коэффициент внутреннего трения; - угол трения; n - коэффициент устойчивости пород
Профилактические мероприятия: а) тщательное изучение геологических и гидрологических условий залегания горных пород, их прочности, структурных и других особенностей участка месторождения; б) максимально полный учет условий залегания, свойств пород и особенностей месторождения при расчете устойчивости бортов карьеров и составлении проекта горных работ; в) четкое осуществление проекта в натуре, особенно в части запроектированных параметров карьера (углов откоса бортов и уступов); г) качественное и своевременное выполнение дренажных работ, в том числе глубинного дренирования пород, слагающих откосы, дренирования земной поверхности в окрестностях карьера и поверхности его бортов; д) организацию систематических маркшейдерских и гидрогеологических наблюдений, регулярный отбор проб и их испытания, уточнение местонахождения структурных поверхностей ослабления массива, анализ полученных данных и оперативную корректировку принятых в проекте параметров карьера, технологии и порядка ведения горных работ.
Способы укрепления откосов 1. Механические способы укрепления: анкерная крепь; тросовые тяжи; железобетонные подпорные стенки. 2. Укрепление пород с использованием инъекций цементного раствора; закачивание растворов полимерных материалов, смол, силикатов. 3. Использование защитных покрытий торкрет-бетонном, битумом, эпоксидными смолами. Покрытия могут применяться вместе с металлической сеткой и анкерной крепью.
Задача планирования горных работ на карьере состоит в обеспечении их развития в соответствии с направлением и объемами, которые предусмотрены проектом разработки месторождения. Планирование развития горных работ на карьере Задачи маркшейдерской службы при планировании: 1) производство инструментальной съемки, пополнение планов и профилей горных работ, а также породных отвалов на начало планируемого периода; 2) расчет добычи на год, кварталы и месяцы с разбивкой ее по отдельным уступам; 3) расчет подготовки и прироста подготовленных и готовых к выемке запасов на конец планируемого периода и их движение; 4) определение необходимого объема вскрышных работ для обеспечения плана добычи полезных ископаемых и прироста запасов с разбивкой их по уступам, расчет размещения вскрышных пород в отвалах, а также объемов удаления почвенного слоя с участков, намеченных к отработке и занимаемых внешними породными отвалами.
Расчетные показатели плана развития горных работ: - размеры уступа; Высота уступа определяется параметрами экскаватора, свойствами полезного ископаемого и пород вскрыши. Определяющим параметром является высота черпания экскаватора. Элементы рабочей площадки уступа могут быть определены аналитически и графически. Ширина рабочей площадки уступа: - по добычному уступу: - по породному уступу: Бр - ширина бермы по добычному уступу; Бп - ширина бермы по породному уступу; С - ширина транспортной линии; Х - ширина развала пород после взрыва.
Ширину розвалу породи після вибуху визначають за формулою: h - высота уступа; - угол откоса уступа; d- угол откоса развала пород; А - ширина заходки экскаватора; k - коэффициент разрыхления пород Ширину бермы по добычному Бр и породному Бп уступах: h 1 и h 2 - высота добычного и породного уступов; - угол откоса уступа; - угол обрушения пород
Графическое определение элементов рабочей площадки уступа
- норматив продуктивности добычных и вскрышных экскаваторов определяется на основании продуктивности экскаватора за 1 час работы; Продуктивность работы экскаватора может быть определена по формуле: Vц - количество полезного ископаемого (в тоннах) и вскрыши (в м 3) за один цикл черпания; nц - количество циклов черпания за 1 час беспрерывной работы , т , м 3 Vг - емкость ковша, м 3; Пц - продолжительность одного цикла черпания, с; a - коэффициент наполнения ковша; kp - коэффициент вскрытия полезного ископаемого; - объемный вес полезного ископаемого, т/м 3
-количество суток работы экскаваторов по месяцах, кварталах и за год; - выход полезного ископаемого и вскрыши из 1 м фронта уступа; - эксплуатационный коэффициент вскрыши на плановый период: Vп - объем вскрышных пород, которые обеспечивают план добычи; Vн - необходимое количество вскрытых запасов с учетом потерь - норматив потерь полезного ископаемого.
Построение контуров планируемых вскрышных работ 1) На профилях наносится фактическое положение горных работ на начало планируемого периода; 2) На профилях по существующей сетки высот строятся породные уступы с учетом высоты уступов, ширины рабочих площадок или берм; 3) Точки верхних и нижних бровок уступов с профилей переносятся на планы, где осуществляется построение контуров планируемых вскрышных работ по всей длине рабочего фронта карьера; 4) Определение объемов планируемой вскрыши на год
Скачать презентацию Дисциплина Маркшейдерские работы при разработке месторождений открытым способом
Конспект лекций МРРРВС.ppt