Геодезические работы на земной поверхности

 

На территории Учалинского рудника в прежние годы выполнен ряд геодезических и маркшейдерских работ по развитию триангуляции, сети сгущения и нивелирной сети. Перечень ранее выполненных работ и характеристика качества их исполнения приведены в таблице 5.1.

На объекте выполнено уточнение местной системы координат, в которой произведена реконструкция сохранившихся на местности геодезических сетей. При этом с наибольшей точностью сохранены значения координат пункта Северный, который является исходным при развитии опорной маркшейдерской сети подземного рудника. Уравнивание реконструированной геодезической сети выполнено только в Местной системе как свободной сети, в которой в качестве исходных используются координаты одного пункта триангуляции 2 класса Олатау, заданные в Местной системе, дирекционный угол одного направления пункт триангуляции 2 класса Олатау - пункт триангуляции 3 класса Буйды и измеренные длины двух сторон пункт триангуляции 2 класса Олатау - пункт триангуляции III класса Ташбиик и пункт триангуляции III класса Ташбиик – пункт триангуляции 3 класса Имангулово, редуцированные на уровенную поверхность и к осевому меридиану в системе координат 1942г.

Связь реконструированной геодезической сети на объекте с государственной геодезической сетью осуществлена путем совмещения их по трем пунктам: Олатау (2 класс), Имангулово (3 класс), Буйды (3 класс). Уравнивание геодезической сети в системе координат 1942 года не производилось из-за наличия деформации государственной геодезической сети (пункты: Олатау, Имангулово, Буйды).

Реконструкция маркшейдерской опорной геодезической сети на объекте выполнена по следующей схеме:

- Обследование и восстановление пунктов геодезической и маркшейдерской сетей;

- Рекогносцировка пунктов и характеристика построенных сетей;

- Закладка центров, установка пирамид;

- Триангуляция 4 класса;

- Государственная полигонометрия 4 класса;

- Полигонометрия 4 класса (1:25000), I и II разрядов;

- Нивелирование IV класса, тригонометрическое нивелирование.

Обследованию и восстановлению подлежали пункты геодезической и маркшейдерской сетей, расположенные вблизи предусмотренных проектом ходов полигонометрии и нивелирования.

 

Таблица 5.1 – Перечень и характеристика геодезических и маркшейдерских работ прошлых лет на Учалинском руднике

 

Название объекта, участка работ	Название организации, выполнившей работу	Триангуляция			Полигонометрия			Нивелирование
		Класс	Ср. кв. ошибка измеренного угла, с		Класс (разряд)	Ср. кв. ошибка измеренного угла, с		Класс	Ср. кв. ошибка на 1 км хода, мм
			По формуле:	Из уравнивания		По невязкам ходов:	Из уравнивания		Случайная	Систематическая	Из уравнивания
Челябинский	Свердловское АГП, 1956-60	2	0,8	1,6	-	-	-	-	-	-	-
		3	1	1,2	-	-	-	-	-	-	-
Технический отчет по топографо-геодезическим работам, 1969	ЧГРЭ, 1968-69	4	+1,4	-	-	-	-	-	-	-	-
Учалинский район	Трест «Уралцвет-метразведка», 1951	III	4	6	-	-	-	-	-	-	-
Промплощадка Учалинского ГОКа	УралТИСИЗ, 1972-1973		-	-	4	2,5	-	IV	-	-	10,7
			-	-	(I)	4,5	-	-
Учалинский ГОК (договор №141)	Предприятие №18 экспедиция №127, 1980		-	-	(I)	3,1 (невязка хода) 1:12360 относительная ошибка хода		IV	max невязка линии +23 мм, при допустимой +27 мм
			-	-	(II)	5.4	-	-	-	-	-
Магнитогорский	Предприятие №9, 1956-59		-	-	-	-	-	-	-	-	-
			-	-	-	-	-	IV	-	-	11,0- 15,0

Работы по обследованию пунктов состояли из следующих процессов:

- отыскание пункта на местности;

- осмотр состояния наружного знака, центра, внешнего оформления, ориентирных пунктов;

- корректура кроки и описание местоположения пункта с учетом происшедших на местности изменений.

Отыскание пунктов на местности производилось с помощью карт, кроки или описания пунктов, по сохранившимся на местности внешним признакам. При отыскании пунктов по кроки или описанию местоположения выполнялись линейные промеры от сохранившихся на местности четких контуров.

Пункты считались утраченными, если обнаруживались явные признаки их уничтожения.

В результате обследования установлено, что на территории объекта из 3 пунктов триангуляции сохранились 3, из 56 пунктов полигонометрии сохранились 33.

На обследованных пунктах выполнены следующие восстановительные работы:

- очистка центров от ржавчины и покрытие их антикоррозийным слоем;

- восстановление видимости на смежных пунктах;

- восстановление маркировочного знака на пункте;

- исправление кроки и описания местоположения пункта;

- сдача восстановленных пунктов на наблюдение за сохранностью.

На все обследованные и восстановленные пункты составлены карточки, в которых даны новые описания их местоположения, привязки и указаны выполненные работы по восстановлению.

В соответствии с Техническим проектом, на объекте выполнены:

- триангуляция 4 класса;

- полигонометрия 4 класса;

- полигонометрия 4 класса (1:25000);

- полигонометрия I и II разрядов;

- нивелирование IV класса, тригонометрическое нивелирование.

Триангуляция 4 класса выполнена в виде геодезического четырехугольника и представлена в приложении 13. Длины сторон в треугольниках: максимальная 10,4км, минимальная 4,4км, средняя 7,8км. Углы в треугольниках колеблются от 13  до 152 .

Государственная полигонометрия 4 класса проложена в виде отдельного хода между пунктами триангуляции Олатау и Имангулово.

Полигонометрия I разряда проложена в виде системы из 5 ходов с двумя узловыми точками, Полигонометрия II разряда – в виде системы из 4 ходов с двумя узловыми точками. Схема построения геодезической сети приведена в приложении 14.

Характеристика геометрического построения сети приведена в таблице 5.2

 

Таблица 5.2 – Характеристика геометрического построения сети

Показатели	Полигонометрия
	4 класса	4 класса (1:25000)	I разряда	II разряда
Количество ходов	1	1	5	4
Количество исходных пунктов	1	2	3	2
Количество определяемых пунктов, из которых:	2	5	18	6
- старых	2	4	8	3
- временных	-	-	2	-
Общая протяженность хода, км	11,0	4,4	7,1	3,6
Максимальная длина хода, км:
- между исходными пунктами	-	4,4	-	-
- между исходным и узловым пунктами	11,0	-	2,7	0,5
- между узловыми пунктами	-	-	1,0	1,3
Максимальное количество сторон в ходе	3	6	6	3
Длина сторон, км:
- максимальная	4,00	1,72	0,66	0,66
-минимальная	3,14	0,26	0,13	0,18
- средняя	3,67	0,73	0,34	0,45

 

Степень изогнутости хода полигонометрии 4 класса вычислена по формуле

 

                                                                             (5.1)

где - сумма длин сторон хода, км;

- длина замыкающей хода, которая составляет 1,25.

На местности пункты полигонометрии закреплены постоянными центрами типа 155 (6 пунктов) на глубину 2,25м и типа 158 (6 пунктов) на глубину 0,7м. Чертежи центров представлены в приложении 15.

Над центрами пунктов установлены трехгранные металлические пирамиды высотой 3,3 – 5,2м. Пункты сданы на наблюдение за сохранностью в маркшейдерский отдел Учалинского ГОКа. Сведения о вновь заложенных пунктах приведено в таблице 5.3

 

Таблица 5.3 – Сведения о вновь заложенных пунктах

Вид центра	Тип центра	Глубина закладки, м	Полигонометрия
			4 класса	4 класса (1:25000)	I разряда	II разряда
Центр глубокого заложения	155	2,25	-	1	3	2
Центр мелкого заложения	158	7	-	-	5	1
	врем	0,3	-	-	2	-
Итого по объекту	-	-	-	1	10	3

 

Для измерения горизонтальных направлений (углов) и зенитных расстояний (вертикальных углов) на пунктах триангуляции 4 класса, полигонометрии 4 класса, 4 класса (1:25000), I и II разрядов применялись теодолиты Theo 0I0-В, 2Т2А. Основные технические характеристики теодолитов приведены в таблице 5.4

 

Таблица 5.4 – Основные технические характеристики теодолитов

Характеристика	Тип инструмента
	Theo 0I0-В	2Т2А
1. Средняя квадратическая погрешность измерения одним приемом:
Горизонтального угла
Зенитного расстояния
2. Увеличение зрительной трубы, крат	30	27,5
3. Световой диаметр объектива, мм	40	37
4. Диаметр лимба, мм	86/86	90/65
5. Цена деления лимба, мин	20/20	20/20
6. Цена деления шкалы оптического микрометра, с	1	1
7. Цена деления уровня при алидаде горизонтального круга, с./2 мм	20	15
8. Цена деления установочного уровня, мин./2 мм	8	-

 

Линейные измерения в триангуляции 4 класса и полигонометрии всех классов выполнено светодальномерами СТ5 и 2СМ2. Исследования и поверки масштабных светодальномеров выполнены в геомастерской предприятия «Уралмаркшейдерия». Сведения о результатах исследования приведены в таблице 5.5

 

Таблица 5.5 – Результаты исследования светодальномеров

Марка и номер прибора	Дата исследования	Отклонение масштабных частот, Гц		Значение постоянной «с», мм	Ср. кв. погрешность определения «с», мм
		Полученное	Допустимое
СТ-5	12.02.88 г.	+3	150	0	4,4
	12.04.89 г.	+3	150	5	1,5
	9.06.89 г.	-	-	0	3,5
2СМ2	3.02.88 г.	-	-	-45	1,0
	4.04.88 г.	+43	60	-	-

 

Угловые измерения на пунктах триангуляции 4 класса производились способом круговых приемов шестью приемами, в полигонометрии – по трехштативной системе способом круговых приемов или способом измерения отдельного угла (при двух направлениях на пункте полигонометрии) следующим числом приемов:

- полигонометрия 4 класса – 9 приемов;

- полигонометрия 4 класса (1:25000) – 6 приемов;

- полигонометрия I, II разрядов – 2 приема.

Измерения горизонтальных направлений выполнялись при хорошей видимости, в триангуляции 4 класса – в утренние или вечерние часы, при четких, спокойных или слабо-колеблющих изображениях визирных целей.

В триангуляции и полигонометрии 4 класса визирование выполнялось на малофазные визирные цилиндры, в полигонометрии 4 класса (1:25000), I и II разрядов – на марки, установленные над центрами пунктов с точностью 1 мм.

Элементы центрировки и редукции на пунктах триангуляции и полигонометрии 4 класса определялись графическим способом дважды: непосредственно перед началом наблюдений на пункте и после их окончания. Результаты наблюдений удовлетворяют допускам и приведены в таблице 5.6

 

Таблица 5.6 – Результаты наблюдений

Показатели	Триангуляция 4 класса	Полигонометрия
		4 класса	4 класса (1:25000)	I, II разряда
Расхождение между результатами наблюдений на начальное направление в начале и конце полуприема
Колебание значений направлений в отдельных приемах, приведенных к общему нулю
Расхождение значений одного и того же угла, полученных из двух полуприемов
Колебание значений угла, полученных из разных приемов

 

Приемы, выходящие за пределы допуска, повторялись на тех же установках лимба. Число повторных приемов не превышает 10%. Допустимая невязка в треугольнике 4 класса принята равной . Средняя квадратическая погрешность измеренного угла по невязкам треугольников не вычислялась (4 треугольника).

Средняя квадратическая ошибка измеренного угла по результатам уравнивания вычислена по формуле

 

                                                       (5.2)

где - поправка в угол ();

- количество углов.

Оценка качества угловых измерений в полигонометрии выполнена по невязкам полигонов. Схема замыкания полигонов 4 класса представлена в приложении 16, схема замыкания полигонов 4 класса (1:25000), I и II разрядов представлена в приложении 17. Невязки полигонов приведены в таблице 5.7

 

Таблица 5.7 – Невязки полигонов

Номер полигона	Число углов	Невязка, с
		Полученная	Допустимая
1	4	-7,0	20
2	15	-21,6	22
3	17	+4	39
4	9	+2	30
5	16	-7	58
6	6	+21	49
7	7	-27	49

 

Допустимая невязка в замкнутом полигоне полигонометрии 4 класса вычислена по формуле:

 

                                                                   (5.3)

где в полигонометрии 4 класса;

количество углов в ходе.

Допустимые невязки для смешанных полигонов вычислены по формуле

 

                                                     (5.4)

где - количество углов в полигоне, измеренных в полигонометрии 4 класса (1:25000);

количество углов в полигоне, измеренных в полигонометрии I разряда.

Измерение вертикальных углов выполнялось одновременно с измерением горизонтальных углов теодолитом 2Т2А тремя приемами в прямом и обратном направлениях. Колебание значений вертикальных углов и места нуля не превышало . Высота верха визирной цели и горизонтальной оси прибора над центром измерялись с точностью 1 см.

Допустимые расхождения прямого и обратного превышений вычислены по формуле

 

                                                                 (5.5)

где расстояние между пунктами, см.

Тригонометрическое нивелирование представлено в виде 4 ходов с двумя узловыми пунктами. Исходными служили пункты нивелирования IV класса.

Измерение базисных сторон Олатау-Ташбиик и Ташбиик-Имангулово в триангуляции 4 класса производились светодальномерами СТ-5 одновременно с угловыми измерениями тремя приемами. Один прием состоит из двух наведений, по три отсчета в каждом направлении.

Базисные стороны измерены в прямом и обратном направлениях. Относительная ошибка линии из двух измерений составила 1:103000, 1:111000.

Линейные измерения на пунктах полигонометрии 4 класса, 4 класса (1:25000) и I и II разрядов производились по трехштативной системе одновременно с угловыми измерениями следующим числом приемов:

- полигонометрия 4 класса – три приема, по два наведения в приеме, в наведении взято три отсчета: прямо и обратно;

- полигонометрии 4 класса (1:25000), I и II разрядов – два приема, по два наведения в приеме и три отсчета в наведении.

Высота пунктов отчетной полигонометрии I разряда определены методом нивелирования IV класса. По геометрическому построению нивелирование IV класса представляет собой систему из 5 ходов с двумя узловыми точками. Исходными служили пункты полигонометрии, имеющие отметки из нивелирования IV класса, указанные в таблице 5.1, представленной выше.

Техническая характеристика нивелирной сети приведена ниже:

- количество исходных пунктов - 2;

- число линий - 5;

- количество определенных пунктов – 17, из них старых – 9;

- общая протяженность хода, км – 13,10;

- максимальная длина линии, км – 6,10.

Схема нивелирования IV класса приведена в приложении 18.

Сведения о закреплении линий нивелирования на местности приведены в таблице 5.8

 

Таблица 5.8 – Сведения о закреплении линий нивелирования

Вид центра	Тип центра	Глубина закладки	Вновь заложено	Закладка прошлых лет
Центр глубокой закладки	155	2,25	4	4
Центр мелкой закладки	158	0,70	4	5
Всего пунктов			8	9

 

Нивелирование выполнялось методом “из середины” нивелиром Н3 по шашечным нивелирным рейкам системы Высоцкого. Основные характеристики нивелира представлены в таблице 5.9

 

Таблица 5.9 – Основные характеристики точного нивелира Н3

Увеличение зрительной трубы, крат	30,5
Угол поля зрения, град	1
Цена деления цилиндрического уровня, с	15 3
Коэффициент дальномера, %	100 0,5

 

В процессе измерения выдерживались следующие допуски:

- неравенство расстояний от инструмента до реек на станции 5м;

- накопление неравенств плеч в секции 10м;

- расхождение превышений на станции, полученных по черным и красным сторонам реек 5мм;

- высота луча визирования над поверхностью 0,2м.

В измеренные превышения введены поправки за среднюю длину метра пары реек.

Качественная характеристика нивелирования IV класса по результатам уравнивания приведена в таблице 5.10

 

Таблица 5.10 – Качественная характеристика нивелирования IV класса

Название линии	Число штативов	Длина линии, км	Невязка, мм
			Полученная	Допустимая
п.п. 13 – узл. п.п. 7478	25	1,9	+1	28
узл. п.п. 7478 – узл. п.п. XXXII	92	6,1	-41	49
узл. п.п. XXXII – узл. п. п. 7478	24	1,2	+0	24
узл. п.п. XXXII – узл. п. п. 7478	29	2,3	-14	30
П.п. 50 – узл. п.п. XXXII	25	1,6	-1	25

 

Качественная характеристика тригонометрического нивелирования приведена в таблице 5.11

 

Таблица 5.11 – Качественная характеристика тригонометрического нивелирования

Название линии	Число штативов	Длина линии, км	Невязка, мм
			Полученная	Допустимая
п. п. 0622 – узл. п. п. 0641	1	0,48	+1,6	19
узл. п. п. 0641 – узл. п. п. XV	3	1,30	-1,3	30
п. п. 7261 – узл. п. п. XV	1	0,47	-1,6	19
п. п. XV – узл. п. п. 0641	3	1,31	-5,7	30