П.И. Райский Геодезия и маркшейдерия. Часть 2 Маркшейдерское дело
.pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра маркшейдерского дела и геодезии
ГЕОДЕЗИЯ И МАРКШЕЙДЕРИЯ
Часть 2 МАРКШЕЙДЕРСКОЕ ДЕЛО
Рабочая программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения специальности 090200 –"Подземная разработка месторождений полезных ископаемых"
Составители П.И.Райский Т.Б.Рогова
Утверждены на заседании кафедры Протокол № 44 от 16.03.01 Рекомендованы к печати учебно-методической комиссией специальности 090200 Протокол № 2 от 03.05.01 Электронная копия хранится в библиотеке главного корпуса КузГТУ
Кемерово 2001
1
ВВЕДЕНИЕ
Курс "Маркшейдерское дело" имеет своей целью ознакомить студентов с назначением и способами выполнения основных маркшейдерских и горно-геометрических работ и научить их применять полученные знания в своей практической деятельности.
Главной задачей курса является усвоение студентами основ маркшейдерского дела и горной геометрии.
Врезультате изучения настоящего курса студент должен знать:
-основные виды работ, выполняемые маркшейдерами на различных стадиях освоения месторождения;
-виды горно-графической документации, используемой горнодобывающими предприятиями, способы и условные обозначения, применяемые для ее построения;
-основные задачи горного дела, решаемые с помощью горногеометрических моделей месторождений.
Врезультате усвоения курса студент должен уметь работать со стандартным пакетом производственной горно-графической документации, считывать с нее необходимую информацию, решать с ее помощью стандартные задачи горного дела.
Впроцессе изучения курса предусматривается:
-самостоятельное изучение курса в соответствии с рабочей программой и указанными в ней учебными пособиями;
-выполнение контрольной работы;
-посещение аудиторных лекций по курсу;
-участие в очных практических занятиях;
-экзамен.
К сдаче экзамена допускаются студенты, выполнившие и защитившие контрольные задания.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
ВВЕДЕНИЕ. СОДЕРЖАНИЕ КУРСА, ЕГО ЗНАЧЕНИЕ И СВЯЗЬ СО СМЕЖНЫМИ ДИСЦИПЛИНАМИ
Задачи маркшейдерского дела на всех этапах освоения месторождения: разведка, проектирование, строительство и разработка. Роль маркшейдерской службы в вопросах изучения и охраны недр, рационального ведения горных работ, техники
2
безопасности и охраны труда, комплексной механизации процесса добычи.
Организация маркшейдерской службы в горной промышленности.
1. МАРКШЕЙДЕРСКАЯ ГРАФИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ
Общие сведения о маркшейдерской графической документации, классификация, назначение и содержание чертежей, их роль для безопасного ведения горных работ. Требования, применяемые к маркшейдерским чертежам. Проекции, применяемые при составлении маркшейдерских чертежей. Масштабы и условные обозначения. Составление и пополнение планов горных выработок, проекций и разрезов. Хранение маркшейдерской документации.
Решение горно-геометрических задач по маркшейдерским чертежам.
2. ГЕОМЕТРИЗАЦИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Сущность геометризации и ее значение при разведке, проектировании, строительстве и эксплуатации месторождений полезных ископаемых.
Элементы залегания залежи и способы их определения. Геометризация формы, условий залегания и качественных свойств
полезных ископаемых. Горно-геометрические графики и методы их построения. Практическое использование горно-геометрических графиков при планировании горных работ, механизации и автоматизации процессов добычи полезных ископаемых.
Выявление закономерностей и методы прогнозирования основных показателей залежи на соседние участки.
3. ПОДСЧЕТ И УЧЕТ ЗАПАСОВ, ДОБЫЧИ И ПОТЕРЬ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО
Виды запасов: балансовые, забалансовые и промышленные запасы, классификация запасов по степени их разведанности, изученности и подготовленности к добыче.
Основные параметры подсчета запасов и способы их определения. Оконтуривание месторождений полезных ископаемых. Методы подсчета запасов.
3
Учет движения запасов на горном предприятии, составляющие движения. Промышленные запасы полезного ископаемого. Виды, определение и учет потерь и разубоживания полезного ископаемого в недрах. Маркшейдерский контроль оперативного учета добычи. Маркшейдерский учет добычи.
4. МАРКШЕЙДЕРСКИЕ РАБОТЫ ПРИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Маркшейдерские сети на поверхности. Объекты, виды и принципы подземных маркшейдерских съемок. Ориентирносоединительные съемки, назначение, виды. Вертикальная соединительная съемка.
Маркшейдерские плановые сети в шахте, полевые измерения, камеральная обработка их результатов при создании опорных и съемочных сетей. Высотные опорные и съемочные сети, геометрическое и тригонометрическое нивелирование. Съемочные работы.
Задание направления скважинам, выработкам в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Задание направления при проведении выработок встречными забоями. Разбивка закруглений.
Техника безопасности при ведении маркшейдерских съемок.
5. СДВИЖЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД И ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПОД ВЛИЯНИЕМ ГОРНЫХ РАЗРАБОТОК
Основные понятия и термины. Зона сдвижения. Мульда сдвижения. Углы сдвижения. Основные горно-геологические и горнотехнические факторы, влияющие на процесс сдвижения горных пород. Стадии процесса сдвижения. Безопасная глубина, основные понятия о предрасчете деформаций земной поверхности.
Охрана сооружений от вредного влияния горных работ. Правила охраны сооружений и природных объектов. Расчет и построение предохранительных целиков.
4
РЕКОМЕДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1.Инструкция по производству маркшейдерских работ. – М.:
Недра, 1987. – 239 с.
2.Букринский В.А. Основы геодезии и маркшейдерского дела/ В.А.Букринский, Г.В.Орлов, Е.М.Самошкин. – М.: Недра, 1989. – 382 с.
3.Синанян Р.Р. Маркшейдерское дело. - М.: Недра, 1988. – 312 с.
4.Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях. –
СПб., 1998. – 291 с.
5.Трофимов А.А. Основы маркшейдерского дела и геометризации недр. – М.: Недра, 1985. – 336 с.
6.Горная графическая документация. ГОСТ 2.850-75 – ГОСТ
2.857-75.
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Контрольную работу выполняют в соответствии с вариантом, который устанавливается студентом по двум последним цифрам его зачетной книжки или преподавателем.
ЗАДАНИЕ №1 Решение горно-геометрических задач по маркшейдерским планам
1.Цель задания: Ознакомиться со способами решения различных горнотехнических задач по маркшейдерским планам.
2.Исходные данные:
2.1.Пласт угля разведан тремя вертикальными скважинами и вскрыт на горизонте +50 м вертикальным стволом. Координаты устьев разведочных скважин и ствола приведены в табл. 1.
2.2.Нормальная мощность угольного пласта для нечетных вариантов равна 2,2 м, для четных – 2,5 м. Плотность угля – 1,3 т/м3. Отметка рельефа местности – 155 м. Мощность наносов – 20 м.
3. Порядок выполнения работы
3.1.По координатам (Х, У) нанести устья скважин и ствола на план масштаба 1:2000.
3.2.Учитывая высотные отметки точек подсечения почвы пласта в скважинах, построить изогипсы 100 и 50 м почвы пласта.
5
3.3.Запроектировать на плане положение квершлага на горизонте
+50 м.
3.4.Построить вертикальный разрез по линии квершлага.
3.5.Определить элементы залегания пласта: дирекционный угол направления простирания пласта и угол его падения.
3.6.Определить глубину ствола и длину квершлага.
3.7.Построить линию выхода пласта под наносы.
3.8.Изобразить на плане штреки для отработки запасов между горизонтами +100 и +50 м. Под квершлаг предусмотреть целик шириной 20 м. От квершлага запроектировать очистные работы на два
квартала с учетом подвигания лавы – 30 ÷50 м.
3.9. Определить запасы угля на проектном участке отработки.
|
Координаты подсечения почвы пласта |
Таблица 1 |
|||||
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
|
|
Координаты |
|
|
||
четные варианты |
нечетные варианты |
||||||
скважины |
|||||||
Х |
У |
Z |
Х |
У |
Z |
||
|
|||||||
А |
115 |
115 |
ZА |
110 |
110 |
ZА |
|
В |
285 |
160 |
125 |
280 |
165 |
125 |
|
С |
175 |
265 |
105 |
170 |
260 |
105 |
|
Ствол |
285 |
235 |
50 |
230 |
280 |
50 |
Примечание. Значение отметки почвы пласта скважины А принять: для вариантов 1 - 15: ZА = 45 – №;
для вариантов 16 - 40: ZА = 60 – №, где № – номер варианта.
Указания к выполнению контрольного задания №1
1. Для построения изогипс 100 и 50 м почвы пласта необходимо на плане расположения разведочных скважин у каждой скважины подписать значение Z (рис. 1). Из-за ограниченного числа исходных данных (три) рассматриваемый участок почвы пласта принимается в виде плоскости, поэтому изогипсы почвы пласта представляют собой параллельные прямые, а для построения одной изогипсы достаточно найти две точки с одинаковыми отметками, например, на прямых АВ и АС.
6
Для нахождения отметки 50 м между двумя скважинами А и В измеряют расстояние lАВ между ними в миллиметрах (рис. 2), определяют разность отметок ZB и ZA и рассчитывают длину от точки А до точки а с отметкой +50 м.
lА = ∆l (ZA - 50),
где ∆l = |
|
lAB |
|
. |
|
|
|
||||
|
( ZB − ZA ) |
|
|
Аналогично точку с отметкой +50 м находят на прямой АС. Одноименные точки соединяют прямой, получая изогипсу +50 м.
Для нахождения отметки +100 м между скважинами А и В рассчитывают расстояние от точки В до точки в по формуле
lВ = ∆l (ZВ - 100).
На плане через эту точку можно провести прямую, параллельную изогипсе +50 м.
2. Определение элементов залегания пласта.
Элементами залегания плоскости пласта являются угол падения плоскости δ и дирекционный угол ее простирания α.
За угол простирания принимается горизонтальный угол α, измеряемый по ходу часовой стрелки от положительного направления оси Х до направления простирания плоскости.
За линию простирания плоскости принимается горизонталь (изогипса) плоскости, а за ее направление принимается такое направление, относительно которого направление падения будет вправо.
На рис. 1 показаны изогипсы пласта (100, 50), направление простирания плоскости пласта и дирекционный угол простирания α.
Угол падения δ – это угол, составляемый линией наибольшего ската плоскости с плоскостью проекции. Угол δ измеряется в вертикальном разрезе по линии наибольшего ската плоскости или может быть вычислен по формуле
tgδ = ∆lZ ,
|
|
7 |
|
|
|
где ∆Z – разность отметок соседних изогипс, м; l – кратчайшее |
|||||
расстояние между соседними изогипсами в плане (с учетом масштаба), |
|||||
м. Для определения угла падения плоскости δ достаточно построить |
|||||
вертикальный |
разрез |
плоскости |
по |
произвольной |
линии, |
перпендикулярной горизонталям плоскости на плане. |
|
||||
Х |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
300 |
α |
|
155,0 |
|
|
|
|
С 105,0 |
|
|
||
|
|
в' |
|
Шх.С. |
П |
|
|
|
155,0 |
К |
|
|
|
|
|
50,0 |
|
|
|
|
|
|
200 |
|
|
|
|
1' |
155,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
а' |
l |
В125,0 |
|
|
|
в |
|
||
|
А |
а |
|
|
|
|
155,3 |
2' |
|
|
|
|
30,0 |
|
|
100 |
|
|
|
|
|
||
|
100 |
|
200 |
300 |
|
|
|
|
|
граница целика |
Рис. 1. Пример построения и оформления плана горных выработок
А |
lA |
|
|
lB |
В125,0 |
30,0 |
|
50 |
lAB |
100 |
Рис. 2. Линейная интерполяция между двумя замерами
Для изображения горных выработок по высоте и определения угла падения пласта строят разрез по оси квершлага. Для этого в масштабе 1:2000 проводят сетку высот, т.е. горизонтальные линии 150, 100 и 50 м на расстоянии разности отметок этих линий (50 м) в масштабе плана –
8
2,5 см (рис. 3). На одну из этих линий, например 50 м, переносят с плана точки 1' и 2' без искажения расстояния между ними. Точки по значению отметок их на плане проецируются на соответствующие горизонты и соединяются прямой линией 1–2 (положение почвы пласта). Определяют угол наклона линии 1–2, т.е. угол падения плоскости пласта δ в данном разрезе. Отложив по нормали к линии 1–2 мощность пласта, проводят параллельную ей линию - кровлю пласта.
Для построения выхода пласта под наносы на горизонте 155 м проводят линию, соответствующую земной поверхности. От нее откладывают вниз мощность наносов. Продолжая линию 1 – 2 до наносов, получают точку выхода почвы пласта под наносы (точка П). Точку П переносят на план на линию разреза и через нее проводят линию выхода почвы пласта под наносы, параллельную изогипсам +100 и +50 м. Аналогично можно построить линию выхода кровли пласта под наносы.
|
|
Шх.С. |
|
|
|
155,0 |
|
|
|
К |
|
|
|
П |
|
|
1 |
100 |
|
|
|
||
δ |
квершлаг |
50 |
|
2'=2 |
l |
||
1' |
|||
Рис. 3. Вертикальный разрез по линии квершлага |
Запасы угля на проектном участке отработки определяют по формуле
= Smγ Q cosδ ,
9
где S – площадь отработки пласта на плане м2; m – нормальная мощность пласта, м; δ – угол падения пласта, град/; γ – плотность угля, равная 1,3 т/м3.
3. Оформление работы. Работа выполняется на листах ватмана форматом 210х297 мм цветной тушью в соответствии с ГОСТ 2.850-75; 2.857-75. Масштаб чертежей принимать равным 1:2000. Отчет о работе должен содержать пояснительную записку с порядком описания выполнения работы и данными, которые требуется определить по заданию, а также необходимыми формулами и пояснениями.
Комплект графической документации, включаемый в отчет по работе, должен содержать:
-план с проектируемыми выработками;
-вертикальный разрез по линии квершлага.
ЗАДАНИЕ №2 Построение предохранительного целика под отдельное здание
(сооружение) способом вертикальных разрезов
1.Цель задания: Научиться строить предохранительные целики способом вертикальных разрезов.
2.Исходные данные:
2.1.Наименование и размеры объекта, угол между линией простирания пласта и длинной стороной объекта θ указаны в табл. 2.
2.2.Геологические условия района Кузнецкого бассейна – угол
падения α, мощность пласта m, глубина его залегания под центром объекта Н, мощность наносов hн – приведены в табл. 2.
2.3. С целью упрощения расчетов принять размеры предохранительной бермы а в соответствии с табл. 2.
3. Порядок выполнения работы.
3.1.В соответствии с номером варианта выписать из таблицы геологические условия в районе расположения охраняемого объекта и его характеристику.
3.2.Построить в удобном масштабе план расположения охраняемого объекта и пласта (линию падения и простирания пласта).