Библиографический список . .. .. 235

Б. П. Голубко, В. А. Гордеев, В. Н. Яковлев

МАРКШЕЙДЕРИЯ.

ЧАСТЬ 1.

Маркшейдерские работы

НА КАРЬЕРАХ И РАЗРЕЗАХ

Допущено учебно-методическим отделением ВУЗов Российской Федерации по образованию в области горного дела в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по

специальности "Маркшейдерское дело" направление подготовки

дипломированных специалистов "Горное дело"

Под редакцией профессора В.А. Гордеева

________________________________________________________________

Издание УГГУ Екатеринбург 2010

УДК 622.1.528.1

Г 62

Рецензенты - Б. Г. Афанасьев, докт. техн. наук, директор Уральского филиала ВНИМИ, заведующий лабораторией устойчивости бортов карьеров;

М. Г. Видецкий, заместитель Генерального директора ОАО «Уралмеханобр» по науке;

П. В. Кольцов, канд. техн. наук, заведующий лабораторией устойчивости бортов карьеров и сдвижения горных пород.

Печатается по решению Редакционно-издательского совета Уральского государственного горного университета

Голубко Б. П., Гордеев В. А., Яковлев В. Н.

Г 62. Маркшейдерия. Часть 1. Маркшейдерские работы на карьерах и разрезах: Учебное пособие для студентов специальности 090100 - "Маркшейдерское дело" направления 650600 - "Горное дело"/ Под ред. В.А. Гордеева. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2010. - 239 с.

ISBN 5 –8019 – 0069 – 1

Дается описание современных способов создания опорных и съемочных сетей как геометрической основы для производства маркшейдерских, геодезических, топографических и геологических съемок на карьерах.

Изложены схемы, методы измерений и вычислений при создании и реконструкции опорного обоснования на поверхности, съемочного обоснования и маркшейдерской съемки в карьере классическими способами, а также с использованием спутниковой геодезии и систем лазерного сканирования.

Издание рекомендовано студентам высших учебных заведений специальности "Маркшейдерское дело", может, однако, по характеру и содержанию рассмотренных вопросов представлять интерес и для работников маркшейдерских служб горнодобывающих предприятий, специалистов-практиков.

Учебное пособие рассмотрено на заседании кафедры маркшейдерского дела "20" октября 2009 года (протокол № 1 2009/2010 уч.г.) и рекомендовано для издания в УГГУ.

Ó Голубко Б. П., Гордеев В. А.,

Яковлев В. Н. 2009

Ó Уральский государственный

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . .. .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . 5

1. Общие сведения об открытой разработке

месторождений полезных ископаемых . . . . . . ... . . . . . . . . . 7

2. Нормативно-правовые основы маркшейдерского

обеспечения недропользования . .. ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.1. Государственный надзор за использованием и охраной недр .. . . 11

2.2. Оформление представления горного и земельного отводов . . .. . .16

3. Опорные маркшейдерские сети на территории

горного предприятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

4. съемочные Маркшейдерские сети

на карьерах и разрезах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

4.1. Классические способы создания съемочных сетей . . . . . . . . . . . . 28

4.1.1. Плановое съемочное обоснование . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .28

4.1.2. Высотное съемочное обоснование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

4.2. Применение спутниковой геодезии на карьерах и разрезах . . . .. . 49

4.2.1. Основные положения спутниковой геодезии . . . . . . . . 49

4.2.2. Технологии съемок комплексами глобальных спутниковых

систем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

4.2.3. Приборное и программное обеспечение спутниковых

съёмок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

4.2.4. Создание и реконструкция маркшейдерского опорного

обоснования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 87

4.3. Анализ точности и проектирование маркшейдерских

сетей на карьерах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .99

4.3.1. Общие положения . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 99

4.3.2. Накопление ошибок в линейно-угловых ходах . . . . . . . . .102

4.3.3. Накопление ошибок в высотных ходах . . . . . . .. .. . . . . . . 112

4.3.4. Оценка точности геодезических засечек . . . . . . . . . . . . . . 120

4.3.5. Точность спутниковых геодезических технологий . . . . . . 137

4.3.6. Проектирование и уравнивание маркшейдерских сетей . . 143

5. Съемочные работы на карьерах и разрезах .. . . . . . . . . .151

5.1. Способ перпендикуляров (ординарный способ съемки) . . . .. . 152

5.2. Тахеометрическая съемка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 153

5.3. Стереофотограмметрическая съемка . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 157

5.3.1. Аэрофотограмметрическая съемка карьеров (аэросъемка) 159

5.3.2. Наземная фотограмметрическая съемка . . . . . . . . . . . . . . . . 163

5.4. Лазерное сканирование в карьерах и разрезах .. . . . . . . .. . . . . . . . 176

5.4.1. Основные положения и технология лазерного сканирования 176

5.4.3. Практическое применение систем лазерного сканирования . 197

6. МАРКШЕЙДЕРСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГОРНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ В КАРЬЕРЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ….. 202

6.1. Основные положения . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

6.2. Перенос в натуру проектных данных горнотехнических объектов . 207

6.3. Маркшейдерские работы при проходке траншей . . . . . . . . . . . . 211

6.4. Маркшейдерские работы при разбивке и съемке транспортных

путей . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216

6.5. Маркшейдерское обеспечение буровзрывных работ . . . . . . . . . . 221

6.6. Маркшейдерские работы при рекультивации нарушенных земель .226

Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229

Библиографический список . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 235

ВВЕДЕНИЕ

Открытый способ разработки месторождений полезных ископаемых по сравнению с подземным имеет преимущества, которые обусловлены специфическими условиями производства. К их числу относятся: системы разработки, позволяющие одновременно проводить горные работы на больших площадях с перемещением значительных объемов горной массы; высокая степень механизации трудоемких работ с использованием высокопроизводительного оборудования; интенсивное подвигание горных выработок; высокая производительность и безопасность труда; низкая себестоимость добычи.

В связи с этим, маркшейдерские работы на карьерах имеют свои особенности. Прежде всего, становится возможным применять высокоэффективные современные методы съемки с использованием геодезических спутниковых систем, проводить съемку при естественном освещении. В то же время, все виды съемок находятся в зависимости от внешних факторов – рельефа местности, метеоусловий. При выборе методики маркшейдерских работ на карьере указанные факторы имеют существенное, а иногда и основополагающее значение.

Маркшейдерские работы на карьере по значимости, трудоемкости и характеру работ подразделяются на три вида: капитальные, основные и текущие. К капитальным относятся крупные работы разового характера, например, создание или реконструкция опорной сети. К основным относятся систематически повторяющиеся работы: построение съемочных сетей; наблюдения за устойчивостью откосов уступов и бортов карьера. К текущим относятся постоянно выполняемые работы: съемка горных выработок (уступов), буровзрывных работ и транспортных путей; определение и учет объемов вскрыши и полезного ископаемого; обеспечение направления проходки траншей; контроль за выполнением плана ведения горных работ.

Маркшейдерские опорные сети на карьерах являются маркшейдерским обоснованием, т. е. геометрической основой, обеспечивающей все виды съемки на территории карьерного поля. По мере строительства и эксплуатации карьера пункты маркшейдерского обоснования утрачиваются из-за нарушения видимости между смежными знаками или уничтожения их горными разработками. Работы по созданию, реконструкции и пополнению утраченных пунктов опорных сетей проводятся по техническому проекту, в котором определяется их количество, схема расположения, методика измерений и вычислений. Известно, что данный вид работ требует тщательного анализа фактического состояния маркшейдерских сетей, знания существующих способов их создания применительно к условиям карьера, соответствующего технического и финансового обеспечения.

Данные работы выполняются маркшейдерами предприятия, или по их заданию для выполнения работ привлекаются специализированные организации. Маркшейдер должен овладеть теорией и практикой ведения этих работ, используя учебную и справочную литературу.

Маркшейдерские съемки на карьерах включают определение положения горных выработок и инженерных сооружений относительно пунктов опорных и съемочных сетей с целью нанесения их на план горных работ с точностью и подробностью, обусловленной масштабом съемки.

В предлагаемом учебном пособии обобщен основной материал по организации и выполнению работ, связанных с маркшейдерско-геодезическим обоснованием и производством маркшейдерской съемки при разработке месторождений открытым способом.

Изложены требования, предъявляемые к опорным съемочным сетям и маркшейдерским съемкам, даны схемы, методика измерений и вычислений, а также новые методы спутниковой геодезии. Спутниковыесистемы находят все большее применение в отечественном геодезическом и маркшейдерском производстве и требуют постоянного информационного и методического обеспечения.

4. Общие сведения об открытой разработке

месторождений полезных ископаемых

Открытый способ разработки месторождений в России сохраняется как генеральное направление горнодобывающей промышленности для обеспечения топливом и минеральным сырьем потребностей энергетики, металлургии, строительства, сельского хозяйства и др.

Развитие открытых горных работ на основе их интенсификации и повышения производительности осуществляется при создании проектов уникальных карьеров с глубиной разработки до 800 м.

Горные работы в карьерах характеризуются определенным порядком выемки и последующего перемещения полезного ископаемого, вскрышных и вмещающих пород, что определяет конфигурацию и размеры карьерного поля.

Карьер (рис. 1.1) – совокупность открытых горных выработок, посредством которых производят разработку месторождения, одновременно это административно-хозяйственное производственное подразделение, производящее добычу полезного ископаемого открытым способом.

Разрез – название открытых горных работ при разработке угольных месторождений.

Геометрическими элементами карьера (разреза) являются:

уступы – слой толщи пустых пород или руды, разрабатываемый самостоятельными техническими средствами отбойки, погрузки и транспорта;

траншея (капитальная, разрезная) – открытая горная выработка трапецеидального поперечного сечения, обеспечивающая доступ с поверхности к рабочим горизонтам (капитальная), с горизонта на горизонт (разрезная);

откос уступа – наклонная поверхность, ограничивающая уступ со стороны выработанного пространства;

угол откоса уступа – угол наклона поверхности уступа в плоскости, нормальной к простиранию уступа;

бровка уступа (верхняя и нижняя) – линии пересечения откоса уступа с верхней и нижней площадками (бермами) уступа;

борт карьера – боковая поверхность, ограничивающая выработанное пространство карьера. Различают борта рабочие и постоянные, поставленные в предельное (проектное) положение.

Рис. 1.1. Карьер и его элементы:

A'ABC, BCDE, DEFG – уступы; EFGH – разрезная траншея;

АВ, СD, EF – откосы уступов; b – угол откоса уступа; A, B, C, D – бровки уступов; ВС, DE – рабочие горизонты; L – предохранительная берма;

A'O и NP – борта карьера; g – угол разгона или угол эксплуатации;

a – угол погашения бортов карьера; h – высота уступа;

Н_р – рабочая глубина карьера; Н_п – предельная глубина карьера

Показателем оценки пригодности месторождения к разработке открытым способом, определения экономически целесообразной глубины и планирования горных работ, расчета себестоимости полезного ископаемого служит коэффициент вскрыши.

Под коэффициентом вскрыши понимают количество вскрышных пород, исчисляемое на единицу полезного ископаемого. Коэффициент вскрыши называют "весовым" (т/т) и "объемным" (м³/м³). Различают следующие виды коэффициента вскрыши: граничный – максимально допустимый по условию экономичности открытых разработок; средний – в пределах конечных контуров карьера или его участка; контурный – в пределах прирезаемого к карьеру одного слоя при увеличении его глубины; текущий – по месяцам, кварталам и годам; слоевой – в границах горизонтального слоя; эксплуатационный – за определенный период эксплуатационных работ в карьере; первоначальный – отношение объема вскрыши за период строительства карьера к общему объему полезного ископаемого в конечных контурах; текущий (стоимостной) – при текущем планировании объемов вскрыши и производственной себестоимости.

Вскрытие карьерного поля и разработка месторождения – два взаимосвязанных процесса. В зависимости от инженерно-геологических и горнотехнических условий вскрытие карьерного поля осуществляется проведением открытых или подземных горных выработок (табл. 1.1, 1.2).

Таблица 1.1