Методика наблюдений за сдвижением земной поверхности - Маркшейдерские работы и опорные сети

Выемка угля из-под сооружений и природных объектов, рациональное размещение новых населенных пунктов и промышленных сооружений на угленосных площадях имеют большое народнохозяйственное значение. Правильное и технически обосновано решить эти вопросы нельзя без детального и всестороннего изучения процесса сдвижения горных пород и земной поверхности, возникающего под влиянием горных разработок. В последнее время значительная часть запасов угля оказалась под застроенными территориями, а условия выемки пластов весьма усложнились (увеличилась глубина разработки, участились случаи появления в пластах разрывных тектонических нарушений и т. п.). Кроме того, при охране зданий и сооружений наряду с традиционным методом - оставлением предохранительных целиков - значительное место занимает применение горных и конструктивных мер охраны. Все это требует более детального изучения характера распределения деформаций в мульде сдвижения, взаимосвязи деформаций основания и сооружений, деформаций околоствольного массива.

Методика наблюдения за сдвижением земной поверхности на ШУ "Терновское" шахта "Западно-Донбасская":

1. Методика выполнения инструментальных наблюдений за сдвижением земной поверхности от влияния горных разработок

Инструментальные наблюдения производят с целью определения или уточнения параметров процесса сдвижения при освоении новых участков месторождений, выемке угля на больших глубинах, применении закладки выработанного пространства, наличии тектонических нарушений или складчатого залегания пластов, внедрении новых систем разработки.

Наблюдения за сдвижением земной поверхности обязательны:

    1) при выемке угля под охраняемыми объектами с применением горных мер охраны; 2) когда подрабатываемые объекты расположены над выходами сместителей дизъюнктивных нарушений или над осевыми поверхностями синклинальных складок, а при допустимых деформациях для охраняемого объекта [еД] ? 2-10-3 и над выходом под наносы разрабатываемых вышележащих пластов и пропластков угля; 3) по требованию организации (ведомства), эксплуатирующей подрабатываемый ответственный или уникальный объект; 4) когда подрабатываемые объекты - железная дорога, водные объекты, дамбы, плотины, леса, подкрановые пути, сварные трубопроводы.

Инструментальные наблюдения проводят на наблюдательных станциях, состоящих из системы реперов, закладываемых по профильным линиям.

Различают типовые и специальные наблюдательные станции.

Типовые наблюдательные станции закладывают для определения параметров процесса сдвижения, установления характера распределения сдвижений и деформаций земной поверхности в мульде сдвижения, а также характера их накопления при выемке свиты пластов или одного пласта на нескольких горизонтах. Срок существования станции - от одного до нескольких десятилетий. При выборе места закладки станции следует предусматривать возможность реконструкции ее и дозакладки или продления профильных линий по мере развития горных работ.

Специальные наблюдательные станции закладывают для изучения сдвижения земной поверхности, в частности, определения условий и мест образования сосредоточенных деформаций (трещин, уступов) над выходами пластов и нарушений под наносы, установления взаимосвязи грунта (основания) и сооружений при подработке, контроля соответствия фактических деформаций расчетным.

Закладку наблюдательной станции и наблюдения на ней производят по специальному проекту, который должен включать графическую часть и пояснительную записку. Графическая часть должна состоять из плана наблюдательной станции в масштабах 1:500, 1:1000, 1:2000 или 1:5000, геологических разрезов по профильным линиям (в том же масштабе, что и план станции) и чертежей конструкции реперов.

Расстояния между реперами l (в м) на отрезках рабочей части профильных линий типовой наблюдательной станции определяют в зависимости от глубины разработки Н/до 100м - 5; 101 - 300м. - 10; 301м. и более - 20.

Одновременно с разбивкой наблюдательной станции намечают места для закладки исходных реперов (не менее 3), от которых в дальнейшем будут определяться положения опорных реперов профильных линий по высоте и контролироваться их неподвижность.

Исходные реперы должны быть расположены в таких местах, в которых обеспечивается их неподвижность на время существования наблюдательной станции. Исходными реперами могут служить также пункты маркшейдерской опорной геодезической сети, если обеспечивается их неподвижность и они расположены на небольшом удалении от станции.

Разбивка наблюдательной станции (перенесение проекта в натуру) производится инструментально с помощью теодолита и рулетки. Места закладки реперов обозначают колышками или другими способами. Отклонение реперов от створа не должны превышать 5см.

После разбивки наблюдательной станции закладывают реперы. Конструкция реперов и способ закладки их в грунт должны обеспечивать:

    А) их надежную сохранность на весь срок службы наблюдательной станции, защиту от влияния промерзания и от внешних повреждений; Б) прочную связь с грунтом при которой сдвижение грунта вызвало бы такое же сдвижение реперов; В) удобство наблюдений за их сдвижением в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Наблюдения за сдвижением земной поверхности, а также за деформациями различных сооружений, вызванными подработкой, заключаются в инструментальном определении на разные даты положения реперов наблюдательных станций с одновременным фиксированием видимых нарушений, а также всех факторов, влияющих на величины и характер сдвижений и деформаций.

Сдвижение реперов в вертикальной плоскости (оседания) определяют из периодически проводимых нивелировок, а в горизонтальной - измерением расстояний между реперами.

Перед началом наблюдений производят привязку (определение координат X, Y, Z) опорных реперов наблюдательной станции к ближайшим пунктам маркшейдерской опорной геодезической сети.

Система координат пунктов, от которых производят привязку станции, должна соответствовать принятой на шахте для подземной съемки.

Относительная линейна невязка теодолитного хода при привязке не должна превышать 1:2000, угловая невязка не более определяемой по формуле

Шахта маркшейдерский опорный сеть

Где n - число углов хода.

Длины необходимо измерять стальными компарированными рулетками с натяжением 98 Н с помощью динамометра. Одновременно необходимо измерять температуру воздуха с точностью до 1°.

Высотную привязку исходных и опорных реперов наблюдательных станций производят от реперов или пунктов нивелирной сети. Высотные отметки передают сначала на исходные реперы, а от них - на опорные реперы профильных линий.

Для нивелирования можно применять нивелиры любого типа с трубой, имеющей увеличение не менее 30х, цена деления цилиндрического уровня должна быть не более 15" на 2мм, контактного - не более 30" на 2мм, применимы также нивелиры с самоустанавливающейся линией визирования.

Рейки следует применять со сферическими уровнями трехметровые двухсторонние шашечные с минимальным делением по черной стороне 1см или штриховые трехметровые односторонние с двумя шкалами, или двухсторонние с минимальными делениями шкал 0.5см. Не разрешается применять раздвижные или складные рейки.

При передаче высотных отметок на исходные и опорные репера, нивелирование производят из середины с отклонением не более 2м. Расстояние от инструмента до реек - не более 75м. Отсчеты берут по черным (основных шкал) и красным (дополнительным) сторонам реек.

В случае привязки опорных реперов профильных линий типовой станции допускается ограничиваться взятием отсчетов по средней нити. Нивелирование ведут в прямом и обратном направлениях.

Полная серия инструментальных наблюдений на станции должна состоять из следующих работ:

    - нивелирования всех реперов наблюдательной станции; - измерение расстояний между реперами по профильным линиям; - съемки трещин, образовавшихся наземной поверхности под влиянием подземных разработок, с указанием времени их появления и величины раскрытия.

Съемка трещин производится их привязкой к реперам профильных линий. Ширина раскрытия трещин измеряется рулеткой или линейкой с точностью 2мм.

Для нивелирования реперов по профильным линиям применяют те же типы нивелиров и реек, что и привязки станции. Нивелировать можно в одном направлении замкнутыми полигонами или замкнутыми ходами (когда с обеих сторон профильных линий имеются опорные реперы), либо висячими ходами в прямом и обратном направлениях.

Нивелирование реперов типовой наблюдательной станции производится из середины между связующими реперами, по возможности в часы спокойных изображений; расстояние от инструмента до связующих реперов не должно превышать 75 м. Неравенство расстояний от нивелира до обеих реек, установленных на связующих реперах, не должно превышать 2 м. Рейки устанавливают непосредственно на реперы.

Отсчеты на промежуточные реперы берут так же, как на связующие - по двум сторонам рейки или двум шкалам, средней нити. Нивелирование ведут в следующем порядке: отсчеты по черным сторонам (основным шкалам) задней и передней реек, красным (дополнительным) передней и задней реек, черным и красным (основным и дополнительным) реек, устанавливаемых последовательно на всех промежуточных реперах, контрольный отсчет по черной стороне (основной шкале) передней рейки (он не должен отличаться от первоначального отсчета более чем на 3мм).

Расхождение в превышениях реперов, полученных по черным и красным сторонам реек (по основным и дополнительным шкалам), не должно превышать 3мм.

Перед началом работы должны быть выполнены все поверки нивелира. Особое внимание следует обращать на сведение к минимуму непараллельности визирной оси трубы и оси цилиндрического уровня (во избежание ошибок при нивелировании промежуточных реперов, расстояние до которых отличается от расстояния до связующих). Ежедневно перед началом работы проверяют параллельность указанных осей, а также уровни на рейках. Нивелировку всех реперов станции, попадающих в зону влияния горным выработок на момент повторного наблюдения, необходимо выполнять в течение 1 - 2 дней.

Расстояния между реперами профильных линий измеряют стальными компарированными рулетками. Вынос центров реперов осуществляют с помощью жестких отвесов или другими способами, позволяющих обеспечить проектирование центра с точностью 1мм. Длины измеряют с постоянным натяжением 98Н с помощью динамометра. На каждом интервале по обеим сторонам рулетки берут по три отсчета с точностью до 1мм, а также измеряют температуру воздуха с точностью до 1°. Расхождение в длине интервала не должны превышать 2мм. За измеренную длину интервала принимают среднее из трех измерений.

Расстояние между реперами измеряют в прямом и обратном направлениях. Расхождение горизонтальных расстояний между крайними реперами прямого и обратного ходов не должно превышать 1/10000 длины профильной линии.

Для контроля измерения длин профильных линий с целью исключения накопления погрешностей рекомендуется применять светодальномеры со средней квадратической погрешностью измерения, не превышающей 5мм (например МСД - 1М.)

Измерения на наблюдательной станции можно начинать не ранее чем через 7 дней после закладки бетонных и 3 дня забивных реперов.

Начальное положение реперов определяют, как среднее арифметическое из двух серий наблюдений, проводимых до подработки наблюдательной станции. Разница во времени между сериями не должна превышать 5 дней. 2.9.21 Сроки последующих наблюдений на типовых станциях устанавливают в зависимости от решаемых задач.

Однако в период опасных деформаций при отработке пологих и наклонных пластов наблюдения должны проводиться не реже двух раз в месяц, а затем - не реже одного раза в два месяца до окончания процесса сдвижения. После прекращения деформаций подрабатываемого объекта (по результатам наблюдений) проводят не менее двух контрольных нивелировок с интервалом 2 -3 месяца.

Результаты полевых наблюдений отчетливо записывают в специальных полевых журналах простым карандашом или шариковой ручкой. Журналы должны быть пронумерованы, иметь оглавление, подписи лиц. Проводивших наблюдения, даты наблюдений.

Материалы полевых наблюдений после окончания каждой серии должны быть аналитически и графически обработаны.

По материалам вычислений и геолого-маркшейдерской документации составляют и пополняют совмещенный план поверхности, наблюдательной станции и горных выработок; вертикальные геологические разрезы по каждой профильной линии; графики сдвижений и деформаций по каждой профильной линии: оседания реперов, горизонтальных сдвижений реперов, горизонтальных деформаций интервалов (растяжений и сжатий), вертикальных деформаций интервалов (наклонов и кривизны).

Похожие статьи




Методика наблюдений за сдвижением земной поверхности - Маркшейдерские работы и опорные сети

Предыдущая | Следующая