Вычисление объемов рудных складов

Замеры и вычисление объемов горных масс, контроль за перемещением в пространстве и во времени – чрезвычайно трудоемкая задача, выполнять которую приходится в некоторых случаях несколько раз в месяц. При помощи технологии лазерного сканирования эта задача может быть решена с высокой степенью точности в течение нескольких десятков минут, а в некоторых случаях в режиме реального времени. Так как системы лазерного сканирования сами по себе являются объемноориентированными, поскольку промежуточным результатом измерений является трехмерное облако точек, вычисление объемов не вызывает особых проблем. Наиболее распространенный способ вычисления объема рудного склада - выполнение нескольких пространственных сканов объекта с различных точек, закрепленных на местности и заранее закоординированных, автоматическая сшивка единичных сканов в один пространственный объект по характерным точкам и вычисление объема этого объекта в программе обработки. Сканирование рудного склада с трех точек и вычисление его объема занимают 2-4 часа в зависимости от плотности сканирования. Для определения объема рудного склада в автоматическом режиме сканирующая головка устанавливается над рудным складом с таким расчетом, чтобы полное сканирование объекта осуществлялось за один проход сканера. В этом случае данные об изменении объема склада вычисляются автоматически, с дискретностью между замерами 20-30 минут (рис. 5.20).

Сфера применения технологий лазерного сканирования на открытых горных разработках не ограничивается вышеописанными примерами.

 

а

б

 

Рис. 5.20. Скан рудного склада с опорного пункта (а) и с галереи (б)

 

Лазерное сканирование применяется для контроля положения подкрановых путей, составления схем размещения и контроля исправности технологического оборудования на обогатительных фабриках, съемки мостов, галерей и других сложных объектов. А поскольку технология еще молодая, в ближайшее время сфера ее практического применения может значительно расшириться.

 

МАРКШЕЙДЕРСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ГОРНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ В КАРЬЕРЕ

 

Основные положения

К числу наиболее ответственных горно-строительных работ в карьере относятся: проходка траншей; укладка транспортных путей; буровзрывные работы; горно-техническая рекультивация нарушенных земель и др.

В общем случае задачами маркшейдерского обеспечения горно-строительных работ в карьере являются:

перенесение геометрических элементов проекта в натуру;

контроль соблюдения геометрических элементов горно-строительных работ, предусмотренных проектом;

производство маркшейдерской съемки, составление и пополнение горно-графической документации инженерных сооружений и горных выработок;

учет объемов и движения горной массы и добычи полезного ископаемого, если таковая производится в процессе горно-строительных работ.

При выполнении разбивочных работ, учитывая их особую ответственность, маркшейдеры выполняют вычисления и проверяют соответствие указанных в проектных чертежах координат и размеров основных элементов горно-строительных работ.

Проектные чертежи принимают к производству разбивочных работ после проверки правильности всех размеров и числовых значений, а также согласованности всего комплекса горно-строительных работ, указанных в проекте.

При маркшейдерской подготовке проекта выполняют его привязку, т. е. расчет разбивочных элементов по которым выносят его в натуру от пунктов маркшейдерских и съемочных сетей. Разбивочными элементами являются расстояния, углы и превышения (высотные отметки), выбор и расчет которых зависит от принятого способа разбивки. Результатом маркшейдерской подготовки проекта являются разбивочные чертежи, по которым выполняются разбивочные работы в натуре. Разбивочные чертежи выполняются в масштабе 1:500 – 1:2000 и крупнее в зависимости от сложности объекта.

На разбивочных чертежах показывают:

значения координат исходных пунктов маркшейдерских сетей;

дирекционные углы исходных сторон;

высотные отметки исходных маркшейдерских пунктов;

контур и размеры горно-строительных работ;

пункты маркшейдерских сетей, от которых производится разбивка;

разбивочные элементы, значение которых может быть указано прямо на чертеже.

Точность разбивочных работ зависит от многих факторов: вида, назначения, местоположения объекта, его размеров, порядка и способа производства работ, особенностей эксплуатации и т. п.

Нормы точности на разбивочные работы задаются в проекте или в нормативных документах (СНиПы, ГОСТы, ведомственные инструкции). Точность геометрических параметров объекта в нормативных документах и чертежах определяется предельно допустимыми отклонениями. По принципу равных влияний всех источников погрешностей (М) на каждых из них, в том числе и на маркшейдерские измерения (m _М), приходится доля от общей погрешности (М_общ):

.

Переход от допуска к среднеквадратическому отклонению получают из выражения

.

Разбивочные работы сводятся к фиксированию на местности отдельных точек, определяющих геометрические параметры объекта. Плановое положение этих точек определяют путем построения на местности проектного угла от исходной стороны и выноса проектного расстояния от исходного пункта (рис. 6.1).

Работы выполняются в следующей последовательности: в точке съемочного обоснования Р ₁ устанавливают теодолит, наводят зрительную трубу на точку съемочного обоснования Р ₂ и берут отсчет по лимбу горизонтального круга. К данному отсчету прибавляют проектный угол b и, открепив алидаду, устанавливают вычисленный отсчет. Труба теодолита указывает проектное направление. Далее откладываем проектное расстояние (d) и фиксируем на местности точку А.

Маркшейдерские приборы по точности предназначены для выполнения измерений, а не построений. Поэтому точность вынесения разбивочных элементов оказывается ниже, чем точность измерений. Если необходимо построить проектный угол с заданной точностью, нужно построенный проектный угол измерить несколькими приемами (n)

 

 

 

Рис. 6.1. Схема построения проектного угла на местности:

Р ₁ Р ₂ – исходное направление, А – точка определяемого направления

 

 

,

где , – средняя квадратическая погрешность соответственно: теодолита и требуемая для вынесения угла

Измерив построенный угол, вычисляют угловую

и линейную поправки.

Далее откладывают в точке А перпендикулярно к линии Р ₁ А линейную поправку и фиксируют точку А ₁. Полученный угол А ₁ Р ₁ А ₂будет равен проектному с заданной точностью.

Вынос проектного расстояния от исходного пункта производится отложением в заданном направлении длины, равной проектному значению. Для этого используются мерные приборы: рулетки, светодальномеры, оптические дальномеры, гарантирующие необходимую точность. В случае, когда требуется вынесение линии с высокой точностью, на местности от исходной точки сначала откладывают и закрепляют приближенное значение расстояния, а затем это расстояние измеряют с необходимой точностью с учетом всех поправок. Измеренную длину (l _изм) сравнивают с ее проектным значением (l _пр) и находят линейную поправку D l = l _пр - l _изм.

Поправку D l откладывают с соответствующим знаком от ранее закрепленной точки. Для контроля вынесенную линию повторно измеряют.

Вынос в натуру точки с проектной высотной отметкой (Z _пр) производится геометрическим, при угле наклоне земной поверхности менее 5 – 8⁰, или тригонометрическим, при угле наклона более 5 – 8⁰, нивелированием.

Геометрическое нивелирование. Нивелир устанавливается примерно посередине между точкой съемочного обоснования с известной высотной отметкой (Z _изв) и выносимой точкой с проектной высотной отметкой (Z _пр). На точке с известной высотной отметкой устанавливают рейку и берут отсчет (а). Вычисляют вначале горизонт инструмента

ГИ = Z _изв + а,

а затем значение отсчета по рейке, которая будет установлена на выносимой точке (в)

 

в = ГИ - Z _пр = Z _изв + а - Z _пр.

 

Вычислив отсчет (в), в точке выноса проектной отметки поднимают или опускают рейку до тех пор, пока отсчет по ней не будет равен вычисленному значению (в). Данная позиция рейки (ее пятка) соответствует проектной отметке выносимой точки. После этого точка фиксируется в натуре.

Для контроля проводят геометрическое нивелирование необходимой точности, определяют фактическую отметку вынесенной точки и сравнивают ее с проектной. В случае недопустимых отклонений работу выполняют заново.

Тригонометрическое нивелирование. Теодолит устанавливается в точке съемного обоснования (Р ₁) с известной высотной отметкой (Z_изв), (рис. 6.2).

Измеряется высота инструмента (i) c точностью до 1 мм и вычисляется угол наклона визирного теодолита (d)

 

.

 

 

Рис. 6.2. Вынос проектной высотной отметки

тригонометрическим нивелированием

 

Далее на вертикальном круге теодолита с учетом место нуля устанавливают вычисленный отсчет угла наклона (d). В точке выноса проектной отметки (А) устанавливают нивелирную рейку и, поднимая или опуская, фиксируют ее положение по горизонтальной нити зрительной трубы на высоте инструмента (i), отмеченной на рейке. Данное положение рейки (ее пятка) соответствует проектной отметке точки. Точка фиксируется в натуре.

Для контроля проводят тригонометрическое нивелирование и определяют фактическую отметку вынесенной точки и сравнивают ее с проектной. В случае недопустимых отклонений работу повторяют.