Внедрению в производство прогрессивных методов геодезических работ на основе использования новых, усовершенствованных и производительных приборов способствуют всесторонние исследования точности инструментальных способов съемки горных выработок. Большой вклад в развитие прогресса, в частности, внесли научные коллективы ВНИМИ, ВИОГЕМ, а также известные ученые – представители отечественной маркшейдерско-геодезической школы – Н.А. Гусев, В.И. Лавров, Г.А. Кротов, К.С. Ворковастов, Ю.И. Беспалов, М.Е. Певзнер, Л.М. Тригер и др.
Развитие наземного и подземного строительства в различных отраслях народного хозяйства требует совершенствования производительности и точности маркшейдерско-геодезических работ на основе использования приборов нового поколения и новейших методов измерений. Современные приборы, используемые в геодезии и маркшейдерии, обеспечивают высокую точность измерений, однако их применение для подземного строительства требует учета влияния факторов внешней среды, характерных для подземных выработок. Кроме того, возникает необходимость учета инструментальных погрешностей лазерных приборов.
The use of new generation of instruments at mining enterprises
The authors analyze the results of the instrumental land surveying observations of the rock and terrain deformations at the mining enterprises in Kazakhstan. They provide the examples of using the state-of-the-art electronic taximeters, laser levelling instruments and GPS technologies.
Инструментальные погрешности лазерных приборов свойственны маркшейдерско-геодезическим приборам всех типов. К ним относятся погрешности, вызванные работой оптических и механических узлов и т.д. К тому же лазерным приборам свойственны и специфические погрешности, связанные с работой излучателей оптических систем.
Погрешности лазерных измерений, вызванные влиянием внешней среды в подземных горных выработках, можно разделить на погрешности вследствие воздействия запыленности рудничного воздуха, проявлений капежа и атмосферной рефракции. И, хотя некоторые из этих источников погрешностей являются обьектами исследований на протяжении многих лет, до сих пор не разработаны рекомендации по учету их влияния при маркшейдерских измерениях, в частности, при производстве высокоточного нивелирования лазерными приборами.
Процесс разработки месторождений полезных ископаемых подземным способом требует также обязательной организации систематических инструментальных наблюдений за состоянием земной поверхности и горных выработок как одного из основных элементов геомеханического контроля. Это требование логически укладывается в обшую концепциию обеспечения безопасности ведения горных работ.
В последние годы широкое внедрение в практику маркшейдерско-геодезических работ электронных тахеометров и спутниковых приборов дает уникальную возможность не только определять параметры сдвижения массива горных пород быстро и точно, но и вести регулярные наблюдения за изменением этих параметров во времени.
Дальнейшие исследования, практические разработки и организация инструментальных маркшейдерско-геодезических измерений на рудниках должны идти, в первую очередь, по пути создания автоматизированных систем наблюдений. Достоинствами автоматизированных систем являются простота измерения, отсутствие погрешности считывания и записи, автоматическое вычисление высот во время измерения и регистрации данных.
В данной статье излагаются некоторые результаты проводимых кафедрой «Маркшейдерское дело и геодезия» Казахского национального технического университета имени К.И. Сатпаева по наблюдению за процессом сдвижения горных пород на ряде рудников Казахстана («Акбакай», «Акжал», «Аксай», «Жерек») с применением электронных тахеометров.
Геодезические наблюдения производились в два цикла (осенний и весенний периоды), иногда по прогнозу производственников производились дополнительные измерения. Результаты обработки повторных наблюдений свидетельствуют:
-
о непрерывности процессов деформации земной поверхности, причем деформация весьма неравномерна во времени и пространстве (оседания имеют положительные и отрицательные знаки);
-
о максимальных скоростях деформирования, отмечавшихся в 2005-2008 гг., приуроченных к зонам разломов.
Повторные геодезические измерения проводились также электронными тахеометрами фирмы Lеіса Т5110, Т5120, и результаты определения оседаний реперов сравнивались с результатами повторного наблюдения. Обработка наблюдений выполнялась специальной программой, входяшей в комплект электронных тахеометров, в результате которой получены плановые координаты всех пунктов сети и высотные отметки.
Таблица 1
Сравнительный анализ спутниковых и линейных измерений
| От пункта |
До пункта |
S-GPS
(сетевая схема) |
NS 1201 |
dS |
Относительная погрешность |
| 1 |
2 |
2359,266 |
2359,265 |
0,001 |
1/1947000 |
| 2 |
4 |
2606,720 |
2606,714 |
0,006 |
1/429000 |
| 2 |
3 |
1220,430 |
1220,428 |
0,002 |
1/663000 |
| 1 |
4 |
2276,461 |
2276,465 |
-0,004 |
1/625000 |
| 1 |
3 |
2840,789 |
2840,796 |
-0,007 |
1/386000 |
| 4 |
3 |
1962,898 |
1962,896 |
0,002 |
1/1002000 |
| Среднеквадратическая погрешность |
0,005 |
|
Для анализа точности измерений, выполненных GPS-приемниками, были проведены измерения основной спутниковой сети электронным тахеометром TS 1201 (Leica). Схема контрольной сети представляет четырехугольник с измерениями всех углов и расстояний. В схему включены опорные пункты GPS-сети 1,2,3 и рабочий пункт GPS-сети – 4. Максимальное расстояние в треугольнике между пунктами 1 и 3 составляет 2,9 км. Минимальное расстояние между пунктами 2 и 3 – 1,2 км.
Сравнительный анализ выполненных измерений (табл.1) показывает, что точность GPS-измерений практически совпадает с точностью измерений электронным тахеометром.
На руднике Акбакай за период с 2004 по 2007 г. было проведено 8 циклов следуюших GPS-измерений:
-
передача координат с п. ITRF на опорный пункт;
-
определение координат всех трех опорных пунктов сети;
-
определение смещений рабочих пунктов по профильной линий.
Таким образом, при дальнейших исследованиях повышенного внимания заслуживает организация геодезических мониторинговых наблюдений, базируюшихся на использо вании геодезических приборов нового поколения.
Геодезические измерения являются дискретными, они не позволяют получить полную картину деформационных процессов во времени. Это возможно осушествить только с проведением комплексных исследований, включаюших сейсмологические, геофизические и другие методы с использованием современных автоматизированных систем управления.
