Курсовая работа (т): Расчет проектного полигона околоствольных выработок

Закрепляют пункты полигонометрии обычно в кровле выработок с неходовой стороны. В специально пробуренных шпурах бетонируют металлические штыри диаметром 20-25 мм. В монолитной бетонной крепи длина штырей 250-300 мм, в других видах крепи 1,0 - 1,6 м. Выступающую внутрь выработки часть штыря (50-60 мм) делают в форме усеченного конуса, для того чтобы монтажники и проходчики не могли использовать пункт полигонометрии в качестве якоря или подвески. Надежное и удобное закрепление пунктов полигонометрии позволяет иметь плановую и высотную основу всегда «под рукой», не делая лишних угловых и линейных измерений, что гарантирует оперативную работу по проектному полигону.

Все маркшейдерские знаки и надписи делают быстросохнущей краской красного или оранжевого цвета на стенках выработок с неходовой стороны. Через 2-3 дня надписи покрывают тонким слоем солидола. Это предохраняет их от влияния рудничной атмосферы и различных субъективных факторов.

Как правило, на все пункты полигонометрии передают высотные отметки, обеспечивающие маркшейдерские работы любой точности.

2. Расчет проектного полигона околоствольных выработок

В соответствии с проектом околоствольного двора подземного горизонта и до начала проходки выработок маркшейдер выполняет расчет проектного полигона околоствольных выработок. Задачей расчета является проверка указанных размеров в проекте и получение исходных данных для задания направления горным выработкам.

Исходные данные: ширина выработки ℓ = 3,5 м; элементы закруглений

R1 = 15 м, R2 = 15 м и R3 = 15 м, центральные углы поворота а01 = 48°, а02 = 151°, а03 = 90°, длина прямолинейных участков и уклоны выработок приведены на схеме полигона (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 - Схема проектного полигона

При составлении проекта полигона выполняют разбивку точек на закруглениях, определяют углы и длины сторон. На прямолинейных участках длины сторон принимают в соответствии с проектным чертежом. При расчете полигона используют принятую на шахте систему координат или выбирают условную.

.1 Расчет проектного полигона выполняют в следующей последовательности

. Обрабатывают криволинейные участки. На закруглении (рисунок 2.2) определяют количество точек по схеме, составленной в крупном масштабе, или вычисляют по формуле:

 , (2.1)

где a' - центральный угол, соответствующий максимальной длине стороны (хорды); ℓ - ширина выработки; R - радиус закругления.

Угол a' вычислен при соблюдении условий: максимальная длина стороны и наличие видимости между соседними точками.

= = = .

Определяют число сторон на закруглении:

п΄ = а0 / а' (2.2)

Рисунок 2.2 - Схема закругления

и, если п ' не целое число, округляют его значение в большую сторону до целого. Принимаем n1 > n΄1 = 1; n2 < п'2 = 3; n3 < п'3 = 2.

Окончательно:

а=а0 / n. (2.3)

. Углы βА и βB на сопряжении закругления и прямолинейных участков и углы β1, β2 внутри кривой определяют из выражений:

 (2.4)

3. Длину сторон (хорды) на криволинейном участке (рисунок 2.1) вычисляют по формуле:

 (2.5)

S1 = 2·15 · = 12,202 м; S2 = 2·15 ·= 12,758 м;

S2 = 2·15 ·= 11,480 м.

. Выбирают условную систему координат, за центр которой принимают центр ствола (Ц), намечают точки проектного полигона и вычисляют координаты этих точек (рисунок 2.2).

Проектные полигоны, как правило, имеют замкнутую форму, и, следовательно, можно проверить вычисление углов полигона сравнением фактической суммы углов с теоретической: для внутренних углов

 (2.6)

При правильном вычислении углов угловая невязка равна нулю (ƒβ = 0). Линейную невязку в полигоне определяют обычным образом. Если невязка не превышает допустимого значения ƒs = 1:2000, то поправки вносят не во все стороны, а только в максимальные стороны прямолинейных участков, оставляя без изменений элементы закруглений и узлов сопряжения выработок.

Рисунок 2.3 - Схема теодолитного хода

. После обработки проектных полигонов в плане выполняют их обработку в вертикальной плоскости: определяют превышения Δh между характерными точками или уклоны i выработок между этими точками.

Если в проекте заданы высотные отметки точек, то уклон выработки между этими точками

i = Δh/S. (2.7)

Таблица 2.1 - Ведомость вычисления координат пунктов теодолитного хода

Если проектом задан уклон i, то превышение между точками

Δh = iS. (2.8)

ΔhЦ-А = 0,002 *102,47 = 0,2049 м;

ΔhА-Б = (-0,003) *102,302 = - 0,3069 м;

ΔhБ.Ц = 0,002*63,274 = 0,1265 м;

Для контроля вычисления превышений в замкнутом полигоне используют выражение:

∑Δh = 0, (2.9)

∑Δhдоп = 50√L, (2.10)

где L - длина хода, мм.

∑Δhдоп = 50√0.27 = 26 мм.

∑Δh = 0,0245 м < 0,026 м.

Выполненный расчет свидетельствует, что проект околоствольных выработок составлен правильно и полученные данные можно использовать для задания направления горным выработкам.

.2 Расчет сопряжения горных выработок

Решение задач при расчете сопряжений горных выработок выполняется в следующей последовательности (рисунок 2.3).

Таблица 2.2 - Элементы сопряжения горных выработок, м

Рисунок 2.4 - Расчетные элементы сопряжения горных выработок

Рассчитываем закругление R2.

. Вычисляем угол поворота β2:

 (2.11)

β2 =  - + 360° = .

. Определяем центральный угол a2:

 (2.12)

. Вычисляем координаты точки (0) пересечения CD и A:

 (2.13)

=287,961 м

y0 = yC + (x0 - xC), (2.14)

y0 = 419,63 + (287,691 - 357,05)= 401,737 м.

Контроль:

y0 = yB + (x0 - xB), (2.15)

y0 = 498.32 + (287,691 - 300.85)= 401,737 м.

. Вычисляют тангенс (Т2) кривой R2, то есть расстояние 0Н2 и 0К2:

 (2.16)

 = 26,919 м.

Т2 = 0Н2 = 0К2.

. Определяем координаты начала (Н2) и конца (К2) кривой R2:

xH2 = x0 + Т2cos; xK2 = x0 + Т2cos;= y0 + Т2sin; yK2 = y0 + Т2sin. (2.17)= x0 + Т2cos= 287,691 + 26.919*cos = 313,750 м;= x0 + Т2cos= 287,691 + 26.919*cos = 284,130 м;= y0 + Т2sin = 401,737 + 26.919*sin = 408,486 м;= y0 + Т2sin= 401,737 + 26.919*sin = 375,055 м.

6. Вычисляем расстояние CH2 и К2А:

;

. (2.18)

= = 44,45 м.

=  = 15,118 м.

. Определяем число хорд на закруглении R2 по формулам (2.1 - 2.3):

 = .

Определяют число сторон на закруглении:

и, если п ' не целое число, округляют его значение в большую сторону до целого. n2 < п'2 = 2.

Окончательно:

. Вычисляем углы и длины сторон хорд на закруглении R2 по формулам (2.4 - 2.5):

S2 = 2·40 ·= 22,333 м.

Закругление R1 обрабатывается аналогично закруглению R2.

. Вычисляем угол поворота β1 (2.11):

β1 =  - + 360° = .

. Определяем центральный угол a1 (2.12):

α1 = - 180° = .

. Вычисляем координаты точки (0) пересечения CD и AВ (2.13 - 2.15):

=287,961 м.

y0 = 419,63 + (287,691 - 357,05)= 401,737 м.

Контроль:

y0 = 498.32 + (287,691 - 300.85)= 401,737 м.

. Вычисляют тангенс (Т1) кривой R1, то есть расстояние 0Н1 и 0К1 (2.16):

 = 29,719 м.

Т1 = 0Н1 = 0К1.

. Определяем координаты начала (Н1) и конца (К1) кривой R1 (2.17):

xH1 = x0 + Т1cos= 287,691 + 29.719*cos = 316,703 м;= x0 + Т1cos= 287,691 + 29.719*cos = 291,892 м;= y0 + Т1sin = 401,737 + 29.719*sin = 409,188 м;= y0 + Т1sin= 401,737 + 29.719*sin = 431,175 м.

6. Вычисляем расстояние CH1 и К1B (5.18):

= = 41,650 м.

=  = 67,720 м.

. Определяем число хорд на закруглении R1 по формулам (2.1 - 2.3):

 = .

Определяют число сторон на закруглении:

и, если п ' не целое число, округляют его значение в большую сторону до целого. n2 < п'1 = 2.

Окончательно:

. Вычисляем углы и длины сторон хорд на закруглении R1 по формулам (2.4 - 2.5):

S2 = 2 ·20 ·= 18,797 м.

Таблица 2.3 - Ведомость вычисления пунктов координат сопряжения