Предрасчет ошибки смыкания забоев

При проведении выработок встречными забоями до начала работ маркшейдер должен выполнить предварительную оценку точности смыкания забоев для каждого ответственного направления. Для этого составляется проект маркшейдерских работ по обслуживанию проходки с пояснительной запиской, в которой указываются методика выполнения маркшейдерских работ и перечень маркшейдерско-геодезических инструментов, которые будут использованы при маркшейдерских съемках. Кроме того, маркшейдерская служба должна иметь согласованные с руководством предприятия величины допустимых расхождений выработок по ответственным направлениям.
Предварительная оценка точности смыкания забоев включает: оценку точности смыкания забоев по ответственному направлению отдельно по каждому из источников, определяющих общую погрешность смыкания забоев; вычисление общей средней погрешности смыкания забоев по ответственному направлению; вычисление ожидаемой погрешности смыкания забоев и сопоставление ее с установленным допуском. Предварительную оценку точности заканчивают в том случае, когда полученная ожидаемая погрешность не превысит установленного допуска. В противном случае необходимо повторить расчет ожидаемой общей погрешности смыкания, принимая более точные методы маркшейдерских работ и инструменты. При необходимости надо увеличить число наблюдений для тех видов работ, которые в основном определяют величину ожидаемой общей погрешности.

При проведении выработок встречными забоями различают три направления: по оси сбойки (ось у’); перпендикулярное оси сбойки (ось х’) и направление в вертикальной плоскости (ось z’) (рис. VII.21). Каждое из этих направлений может быть ответственным или свободным. Ответственным направлением считается то направление, по которому точность маркшейдерских измерений повышена и которое обеспечивает установленный допуск погрешности смыкания встречных забоев. Так, например, в сбойке горизонтальной выработки, проводимой по проводнику, ответственным будет только одно направление — в вертикальной плоскости по оси z’; два других направления в горизонтальной плоскости по осям х’ и у’ будут свободными, в сбойке наклонных выработок, проводимых по проводнику, ответственным направлением является направление по оси х’; направления по осям у’ и z’ будут свободными. Свободные направления позволяют применять более простую методику при маркшейдерских съемках. Так, например, при сбойке горизонтальной выработки, проводимой по проводнику, для обеспечения качественной сбойки необходимо проложить нивелирный ход повышенной точности между точками, с которых дано направление на сбойку, и систематически контролировать направление проводимой выработки в вертикальной плоскости. Горизонтальные съемки при этом выполняются обычными способами согласно требованиям Технической инструкции по производству маркшейдерских работ.
До начала проведения выработки встречными забоями устанавливают допустимую погрешность смыкания забоев, которая имеет важное практическое значение, так как в зависимости от ее величины определяется методика маркшейдерских съемок и измерений. Допустимая погрешность сбойки устанавливается техническим руководством шахты в зависимости от назначения выработки, ее вида, рода откатки и других факторов. После получения утвержденного значения допустимого расхождения осей встречных забоев маркшейдер рассчитывает необходимую и достаточную точность маркшейдерских измерений, которые обеспечили бы погрешность сбойки, не превышающую допустимую.
Предрасчет ожидаемой погрешности сбойки сводится к определению погрешности положения смыкания забоев только для несвободных (ответственных) направлений. Расчет необходимой точности маркшейдерских измерений проводится методом последовательного приближения. В этом случае применяются определенные значения средних квадратических погрешностей каждого вида измерений и вычисляется погрешность положения точки сбойки. Если общая ожидаемая погрешность положения точки сбойки по ответственному направлению окажется больше установленного допуска, то принимают методику отдельных видов измерений повышенной точности и вычисления повторяются.

Предварительная оценка точности смыкания забоев наклонной выработки, проходимой без проводника (рис. VIII.22). В рассматриваемом типе сбойки ответственными являются два направления; по оси х’ — перпендикулярное оси сбойки и по оси z’ — в вертикальной плоскости. Точность смыкания забоев по ответственному направлению в плане зависит от погрешностей ориентирования шахт и измерения углов, а также длин сторон в полигонометрических ходах. Точность смыкания забоев по высоте зависит от погрешностей передачи высотной отметки через шахтный ствол, геометрического нивелирования на поверхности, геометрического и тригонометрического нивелирования в шахте.
Пусть точка К — предполагаемая точка встречи забоев. Проведем через эту точку оси: у’ — направленную по оси выработки и х’ — перпендикулярную ей. В данном случае ответственными направлениями будут: в плане — ось х’ и по высоте — ось z’.
Среднюю погрешность смыкания забоев, зависящую от погрешности ориентирования через один шахтный ствол, определяют по формуле

где Mo — средняя погрешность ориентирования, с; Ry^ — проекция на ось у’ расстояний от точки встречи забоев до начальной точки хода, M (значения определяют графически по плану).
Среднюю погрешность смыкания забоев от погрешности измерения углов в висячих полигонометрических ходах, проложенных дважды, определяют по формуле

где mβi — средняя погрешность измерения углов; Ryi — проекция на ось у’ расстояний от точки смыкания забоев до вершин полигона, M (значения Ryi. определяют графически по плану).
Среднюю погрешность смыкания забоев, зависящую от погрешности измерения длины сторон, в полигонометрических ходах при двукратном выполнении измерительных работ определяют по формуле

где μ — коэффициент влияния случайных погрешностей измерения длины сторон (при прокладывании теодолитного хода 1 разряда по горизонтальным выработкам с углом наклона до 15° μ = 0,0005, по наклонным выработкам с углом наклона более 15° ц = 0,0015); λ — коэффициент влияния систематических погрешностей измерения длины сторон (для горизонтальных выработок λ = 0,00005, для наклонных λ = 0,0001); Ii — длина стороны полигонометрического хода, м; L — проекция замыкающей хода на ось х’ (расстояние между начальными точками полигонометрических ходов в шахте); αi — угол между стороной полигонометрического хода и ответственным направлением (определяется графически по плану); v — угол между замыкающей стороной и ответственным направлением (определяется по плану).

Величина li cos2 αi равняется нулю, если направление данной стороны хода совпадает с направлением оси выработки, проводимой встречными забоями, т. е. при αi = 90° или αi = 270°; если направление стороны хода совпадает с направлением оси х’, то эта величина равняется длине самой стороны. Когда сторона хода составляет с осью х’ или у’ острый угол, превышающий 5—7°, величина li cos2 αi определяется графически двойным проектированием по плану (рис. VIII.23).
Общую среднюю погрешность смыкания забоев по ответственному направлению в плане вычисляют по формуле

Предельная (ожидаемая) погрешность смыкания встречных забоев в плане равняется утроенной средней погрешности

Предельная погрешность смыкания забоев по высоте зависит от погрешностей передачи высотной отметки через шахтный ствол, геометрического нивелирования на поверхности, геометрического и тригонометрического нивелирования в шахте.
Предельную погрешность смыкания забоев по высоте от погрешности передачи высотной отметки через шахтный ствол определяют по формуле

где Δh = 10 + 0,2Н — предельное расхождение между двумя независимыми определениями глубины шахтного ствола, мм; H — глубина шахтного ствола, м.
Погрешность смыкания забоев по высоте от погрешности хода геометрического нивелирования на земной поверхности

где L — длина хода, км.
Погрешность смыкания забоев по высоте от погрешности геометрического нивелирования в шахте

Погрешность смыкания забоев по высоте от погрешности тригонометрического нивелирования

где Δh = ±10 √n1+n2 — предельное расхождение между двумя независимыми определениями превышения начальной точки хода относительно конечной, мм; n — число сторон в одном и другом ходах тригонометрического нивелирования.
Общую среднюю погрешность смыкания забоев по высоте с учетом погрешностей от различных источников при двукратном выполнении измерительных работ определяют по формуле

Ожидаемую погрешность сбойки по высоте определяют из выражения

Предварительную оценку точности смыкания встречных забоев вертикальных выработок произведем для примера углубки ствола (рис. VIII.24). При таком типе сбойки маркшейдер должен в натуре произвести выноску точки К на горизонт 100 м, которая должна находиться на одной отвесной линии с центром ствола № 2 на горизонте 200 м.
Погрешность смыкания встречных забоев при строгом соблюдении вертикальности стенок ствола в процессе проходки будет зависеть от погрешности положения точки К (центра ствола) на горизонте 100 м, которая складывается из погрешностей угловых и линейных измерений в полигонометрических ходах на горизонтах 200 и 100 м и погрешности ориентирования горизонта 100 м с горизонта 200 м.

Для данного типа сбойки ответственными являются два направления горизонтальной плоскости: по оси х’ и по оси у’. Точность смыкания забоев по ответственным направлениям в плане будет зависеть от источников погрешностей, определяющих общую погрешность, от погрешностей измерения горизонтальных углов, длин сторон в полигонометрических ходах и от погрешности ориентирования съемок нижнего горизонта.
Средняя погрешность смыкания встречных забов, зависящая от погрешностей измерения горизонтальных углов, в полигонометрических ходах, проложенных дважды между стволами, вычисляется по формуле

где mβ — средняя погрешность измерения угла; Ri — расстояние от точки смыкания забоев до вершин углов полигонометрического хода (определяется графически по плану).
Средняя погрешность смыкания встречных забоев, зависящая от погрешности измерения длины сторон в полигонометрических ходах, прокладываемых на верхнем и нижнем сбиваемых горизонтах, определяется по формуле

где mli — средняя погрешность измерения длины стороны полигонометрического хода.
Величины mli при двукратном измерении длины стороны полигона

где li — длина стороны полигонометрического хода, м; μ и λ — коэффициенты случайных и систематических погрешностей (соответственно равны 0,0005 и 0,00005).
Средняя погрешность смыкания встречных забоев, зависящая от погрешности ориентирования съемок нижнего горизонта.

где mo — средняя погрешность ориентирования; R0 — расстояние между центрами стволов (определяется графически по плану). Общая погрешность смыкания встречных забоев

Ожидаемое расхождение центров встречных забоев стволов