Маркшейдерские работы на поверхности шахты

Маркшейдерские работы на поверхности шахты

Маркшейдерские работы на поверхности шахты

Введение

Внедрение новой технологии строительства объектов шахты, комплексная механизация работ и переход на глубокие горизонты разработки месторождений предъявляют все более высокие требования к маркшейдерской службе. В современных условиях маркшейдер непосредственно участвует в строительстве и оказывает влияние на точность монтажа технологического оборудования. Это влияет на безопасность эксплуатации этого оборудования, на уровень износа механизмов и темпы освоения высокой скорости шахтного подъема.

Опыт сооружения высокомеханизированных шахт показал, что без совершенствования методов разбивочных работ и контрольных измерений при возведении объектов, без современной технологии маркшейдерских работ при монтаже и проверке стационарного оборудования, а также без современных высокопроизводительных средств измерений невозможно гарантировать высокую эффективность и качество строительства. Поэтому обновляется и совершенствуется технология разбивочных работ на основе охватывающей промплощадку сети пунктов, обеспечивающих взаимную увязку отдельных элементов комплекса.

1. Маркшейдерские работы, выполняемые на промышленной площадке

.1 Изучение проектной документации

Основные задачи маркшейдерских работ при строительстве зданий и сооружений шахтной поверхности - построение сети опорных пунктов для производства геодезических разбивок; инструментальные разбивки основных осей зданий, сооружений и технологического оборудования; контроль за правильностью перенесения в натуру геометрических осей, размеров и высотных отметок; установление объемов земляных работ; маркшейдерские проверки соотношения геометрических элементов технологического комплекса шахтного подъема; исполнительная съемка промышленной площадки и составление графической документации, отражающей положение зданий и сооружений.

Расположение на промышленной площадке зданий и сооружений определяется координатами шахтных стволов и ориентацией их осей. По указанным в проекте размерам относительно осей ствола маркшейдерской службой осуществляется детальные разбивки надшахтных зданий, подъездных и внутришахтных путей, связанных с ними складов и погрузочных устройств, конвейерных мостов, эстакад, различных коммуникаций и других строящихся объектов.

Прежде чем приступить к детальным разбивкам сооружений, на промышленной площадке и за её приделами строится разбивочная сеть пунктов. Основанием для проектирования и построения разбивочной сети и детальных разбивочных работ служат проекты организации и производства строительных и монтажных работ на поверхности шахт.

Наиболее важный документ для маркшейдера - строительный генеральный план (стройгенплан), где указывается привязка постоянных сооружений, временных зданий и устройств, а также вертикальная их привязка к уровню высот.

Помимо стройгенплана к началу строительства в распоряжение маркшейдера должен быть передан технический отчет о топографо-геодезических работах, выполненных на территории, подлежащей застройке, а также топографический план этой территории. Эти материалы необходимы для проектирования и правильной организации маркшейдерско-геодезических работ. В процессе разбивочных работ маркшейдер часто вынужден обращаться, помимо стройгенплана, к другим проектным чертежам. Это рабочие чертежи сооружений нулевого цикла, проектные планы земляных работ и вертикальной планировки с распределением земляных масс, генеральный план постоянных и временных подземных коммуникаций, проектная документация на шахтные стволы и околоствольные выработки, проектные чертежи расположения проходческого оборудования и др.

Все проектные чертежи, которыми маркшейдер должен пользоваться для разбивочных работ, тщательно проверяются им, чтобы не допустить возможных ошибок и неточностей. Чертежи проверяются сопоставлением изображенного на проектном чертеже и фактического положения окружающей топографического положения окружающей топографической ситуации, рельефа земной поверхности, существующей застройки и т.п., сопоставлением стройгенплана с рабочими чертежами отдельных зданий и привязки их к осям ствола, сопоставлением размеров зданий и сооружений с габаритами размещаемого в них оборудования. О выявленных невязках, расхождениях и ошибках в проектных чертежах маркшейдер докладной запиской ставит в известность главного инженера строительства для внесения в проект необходимых исправлений.

Все измерения, выполняемые при разбивках, и для их контроля фиксируют в журнале разбивок с указанием: даты разбивки; данных, относящихся к исходным точкам; номеров проектных чертежей; расстояний и размеров, по которым выполнялась разбивка и ориентировка объектов относительно осей промплощадки или осей сооружений.

1.2 Создание разбивочной сети

Построению разбивочной сети предшествует разбивка центра и осей шахтных стволов.

Перенесение центров вертикальных шахтных стволов, разбивку и закрепление их осей производят по координатам центров стволов и дирекционным углам их осей от пунктов маркшейдерской опорной сети, удалённых от местоположения ствола не более чем на 300 метров. Центр ствола переносят независимо два раза, при этом согласно требованиям Технической инструкции расхождение в положении центра ствола на местности из двукратного определения не должно превышать 0,5 метра, а угловая ошибка разбивки главной оси ствола не должна превышать плюс-минус три минуты.

После окончания работ по разбивке осей ствола вычисляют координаты осевых пунктов, причём в журнале вычисления координат приводится схема расположения, привязки закрепления осевых пунктов.

Поверхность современной крупной шахты представляет собой сложный комплекс зданий, сооружений и оборудования с максимальным объединением в блоки помещений различного назначения. Основным направлением проектирования шахтного строительства является объединение сооружений в три блока - блок главного ствола, вспомогательного ствола и блок административно-бытового комбината.

В центральной части промплощадки размещают здания большой протяжённости, что исключает возможность сохранять пункты на осях ствола. Поэтому Техническая инструкция по производству маркшейдерских работ рекомендует для обоснования разбивочных работ не ограничиваться осями шахтных стволов, а строить специальную разбивочную сеть в виде сплошной сети прямоугольников, со сторонами, параллельными осям ствола и основному направлению блоков сооружений (рис. 1).

Разбивочную сеть создают из основных и дополнительных пунктов. Стороны основных прямоугольников должны быть не менее 80 метров; дополнительные пункты задают в створах между основными.

Основные пункты разбивочной сети размещают в местах, обеспечивающих их долговременную сохранность, главным образом по периферии промплощадки, и закрепляют постоянными центрами, конструкция которых должна соответствовать климатическим и грунтовым условиям местности. Постоянные центры закладывают так, чтобы нижняя монолитная часть центра находилась ниже глубины промерзания грунта.

Все пункты сети, которые проектом предусмотрено закрепить стенными полигонометрическими знаками или на крышах зданий, а также грунтовыми центрами в местах, где сохранность их возможна только после выполнения определённой стадии строительных работ, предварительно закрепляют временными центрами. Ходы полигонометрии для определения координат пунктов разбивочной сети прокладывают после закрепления основных пунктов постоянными центрами. Перенесение проекта разбивочной сети на местность должно завершаться проверкой створности центров соответствующих основных и дополнительных пунктов и контрольным измерением углов между перпендикулярными направлениями сети.

Построение разбивочной сети решает одну из важных и трудных задач маркшейдерского строительства и реконструкции шахт - задачу сохранения системы пунктов на промплощадке от начала до конца строительства.

Рис. 1. Разбивочная сеть: 1 и 2 - пункты и стороны сети; 3 - здания и сооружения шахтной поверхности.

1.3 Вынос в натуру осей фундаментов под здания и сооружения

Для возведения фундаментов и подземных частей зданий и сооружений маркшейдерская служба переносит на местность основные оси и оси стен здания, определяющая границы котлована, создает высотное обоснование, определяет объем земляных работ. Если фундамент предназначен под монтаж сборных конструкций, то переносят и закрепляют на обноске или столбами за пределами границ котлована оси рядов колонн, называемые также монтажной сеткой. После выемки грунта оси здания или рядов колонн переносят либо теодолитом, либо отвесами на дно котлована и закрепляют там штырями или деревянными кольями. Ошибки перенесения осей на дно котлована не должны превышать 2 см на 100 м фундамента, изготавливаемого из монолитного железобетона и 1 см на 100 м фундамента, сооружаемого из сборных конструкций. Одновременно на дне или стенке котлована закладывают реперы и определяют их высотные отметки с точностью до ±1 см.

Закрепленные на дне котлована оси и реперы по акту передают производителям строительных работ, которые самостоятельно, относительно переданных им осей, с использованием шаблонов, отвесов и уровня, выполняют детальные разбивки для установки щитов опалубки и монтажа каркасов арматуры.

Если для выравнивания дна котлована создаётся бетонная подготовка, маркшейдер проверяет ее горизонтальность; уровень бетонного дна не должен отличаться от проектного более чем на 2 см.

При возведении фундаментов глубокого заложения кроме основных осей сооружения, маркшейдер переносит в котлован оси наружных рядов свай или оси шурфов, делает разбивку контура режущего башмака опускного колодца и проверяет его размеры.

Подготовку фундаментов к монтажу колонн выполняют в зависимости от способа крепления колонн. Для монтажа стальных колонн используют анкерное крепление. Оси анкерных болтов размечают шаблонами на арматуре верхней части фундамента и после установки болтов на арматуре проверяют их положение в плане и по высоте; если смещение анкерных болтов в горизонтальной плоскости не превышает 5 мм, а высотные отметки верхних торцов не отличаются от проектной более чем на 20 мм, то разрешают заливку фундамента бетоном. Под железобетонные колонны в фундаменте делается башмак с углублением, называемый стаканом, в который устанавливают колонну. Первоначально разбивают продольные и поперечные оси рядов колонн, натягивают проволоку и в точках пересечения отвесом проектируют и отмечают центр подушки подколонника.

После бетонирования фундаментных подушек на них укладывают или изготовляют в стационарной опалубке блоки подколонников, проверяя теодолитом их положение на соответственной оси ряда колонн. Далее, последовательно проектируя теодолитом ось на поверхность всех стаканов, отмечают её положение рисками у каждой внутренней грани стакана. Одновременно контролируют положение дна стаканов по высоте.

1.4 Вынос в натуру осей зданий и сооружений

Разбивка зданий и сооружений из сборочных конструкций в основном сводится к перенесению в натуру осей колонн первого и следующих ярусов каркасов, проверке монтажа каждого яруса и всего каркаса в целом. Монтаж колонн начинают с крайних в каждом ряду. Крайнюю колонну, опущенную в стакан, устанавливают так, чтобы риски на колонне совмещались с рисками на поверхности стакана подколонника. Затем проверяют вертикальность колонны с помощью отвесов, для небольших колонн или теодолитом для колонн высотою более 6 м. При несовпадении проекции верхней риски с риской у основания, крен колонны выправляют. После выверки крайних колонн по ряду проверяют промежуточные колонны двумя способами. При первом способе устанавливают теодолит на центр торца одной из крайних колонн, и визируя на центр торца противоположной крайней колонны, рихтуют промежуточные. Второй способ заключается в построении вспомогательной оси параллельно оси ряда колонн в 0,8-1 м от неё. Теодолит устанавливают на вспомогательной оси у крайней колонны и визируют на соответствующий отсчет по рейке, приложенной к верхней риске противоположной крайней колонны ряда. Крен промежуточных колонн определяют визированием на рейку, прикладываемую горизонтально к верхним осевым рискам промежуточных колонн.

Разбивку осей подкрановых балок на подкрановых консолях колонн выполняют теодолитом путем вынесения осей на поверхность консолей крайних колонн в данном ряду. Положение оси подкрановой балки на консолях промежуточных колонн фиксируют проволокой, натянутой между рисками, нанесенными на поверхности и гранях консолей крайних колонн.

Нивелирование плоскости консолей каждого ряда выполняют нивелиром, установленным на плоскость какой-либо консоли в середине ряда и берут отсчеты по линейке, последовательно переставляемой на консолях всех колонн данного и противоположного рядов. Аналогично, нивелированием определяют высотные отметки торцовых плоскостей колонн. Результаты нивелирования показывают на профилях, составленных в масштабах - горизонтальный 1:100 и вертикальный 1:10. После монтажа колонн первого яруса, собирают междуэтажное перекрытие, на котором монтируют колонны следующего яруса.

Оси колонн первого яруса называют монтажной сеткой. На верхней плите фундамента и за её пределами монтажную сетку строят путем сгущения разбивочной сети до квадратов или прямоугольников, имеющих размеры, соответствующие размерам между осями колонн. Для сохранения закреплённых точек монтажной сетки последнюю обычно смещают параллельно осям колонн на расстояние, определяемое размерами опорных плит или подколонников. Монтажную сетку разбивают створными засечками и на фундаменте в местах пересечения осей прочерчивают краской.

Стальные колонны к фундаментам прикрепляют анкерными болтами, фиксирующими положение колонн в плане и по высоте. Вертикальность стальных колонн проверяют так же, как и железобетонных. До сварки сборных элементов металлического каркаса в верхнем сечении колонн первого яруса рулеткой измеряют расстояния между осями колонн. Измерения повторяют после сварки всех узлов и составляют исполнительную схему положения осей колонн. Такую же работу проводят на каждом последующем ярусе в нижнем и верхнем сечениях.

2. Маркшейдерские работы при монтаже подкрановых путей и балок

Подкрановый путь представляет собой конструкцию, по которой передвигаются грузоподъемные краны, обслуживающие производственные помещения и площадки.

2.1 Нивелирование опорных поверхностей консолей

Нивелир устанавливают на полу примерно в центре помещения (цеха), стальную линейку или рейку прикрепляют к Г - образному деревянному брусу. При нивелировании перед отсчетом по рейке брус коротким плечом опирают на консоль. Нивелирование может быть произведено и по рискам, предварительно нанесенными (до установки колонн) на боковые грани колонн на определенном расстоянии от опорных поверхностей консолей. В этом случае линейку (рейку) совмещают с риской.

По результатам нивелирования для наглядности составляют профиль опорных поверхностей вдоль осей балок в масштабах: горизонтальном - 1:100 и вертикальном - 1:10. Наивысшую из отметок консолей принимают за монтажный горизонт. Толщину подкладок (металлических пластин) для приведения опорных поверхностей нижнего пояса балок на монтажный горизонт вычисляют как разность наивысшей отметки и всех остальных.

2.2 Разбивка на консолях осей рельсового пути

Оси подкранового пути на консолях разбивают теодолитом. Для этого на полу в торцах цеха от продольных разбивочных осей откладывают внутрь пролета отрезки с, равные проектному расстоянию оси рельса от разбивочной оси (Рис. 2).Фиксируют точки 1, 1′, 2 и 2′. Контролируют расстояние L между точками 1 и 2, 1′ и 2′. Над точкой 1 устанавливают теодолит и ориентируя трубу по направлению 1-1′, при двух положениях круга наклонным лучом проецируют ось на опорную поверхность консоли крайней колонны. Аналогично ось проецируют на крайние консоли с точек 1′, 2 и 2′. Через риски консолей торцевых колонн натягивают струну, след которой фиксируют рисками на каждой промежуточной консоли.

Для удобства работы целесообразно закрепить оси насечками на скобах 3, укрепленных на противоположных стенах помещения. В этом случае ось на консоли проецируют отвесами 4, подвешенными на струне, которая протянута через насечки противоположных скоб.

При монтаже балок на большой высоте, когда использование теодолита затруднено, передачу осей выполняют зенит - прибором, устанавливаемым на полу цеха в начальной и конечной точках оси.

Рис. 2 Подкрановый путь

2.3 Выверка планового положения и исполнительная съемка балок

После монтажа и временного закрепления балок выверяют их плановое положение. Для этого на опорную поверхность верхнего пояса балок переносят ось рельсов приёмами, изложенными выше; определяют фактическое положение оси балок относительно оси рельса. При необходимости балки рихтуют и окончательно закрепляют сваркой.

По завершении монтажа подкрановых балок на их опорную поверхность вновь выносят ось рельсов, определяют смещения осей балок с оси рельса. Высотное положение опорной поверхности балок определяют нивелированием. По данным съемки составляют исполнительную схему планового положения балок, профили опорных поверхностей и рассчитывают толщину подкладок для приведения опорной поверхности балок на монтажный горизонт рельсов.

2.4 Выверки при монтаже рельсового пути

Ось, зафиксированная рисками на поверхности балок, является опорной линией, по которой ориентируют рельсы при устройстве подкранового пути. Уложенные и временно закрепленные на балках рельсы требуют тщательной выверки в плане и по высоте.

Геодезическую выверку пути начинают с выверки прямолинейности и горизонтальности одной нитки рельсов. Прямолинейность выверяют теодолитом, расположенным у крайней колонны выше подкрановой балки. Если ширина балки не позволяет прочно установить на ней штатив, то теодолит прикрепляют к подставке на кронштейне, который приваривают к закладным частям колонны, либо закрепляют струбциной, хомутом. Боковым нивелированием определяют непрямолинейность рельсовой нитки и при необходимости осуществляют рихтовку. Нивелированием по головке рельсов определяют негоризонтальность всей нитки. Горизонтальность рельсов по всей длине обеспечивают подкладыванием под них стальных пластин соответствующей толщины.

Плановое положение второй нитки рельсового пути выверяют промерами от первой. Измерения производят рулеткой, предварительно компарированной на весу, высотную выверку - нивелированием, а рихтовку рельсов - подкладками. После пробной прогонки мостового крана под нагрузкой вновь производят планово-высотную съемку пути по головкам рельсов. Смещения рельсов в результате обжатия пути устраняют дополнительной рихтовкой. Монтаж рельсового пути завершают исполнительной планово-высотной съемкой и составлением исполнительной документации.

маркшейдерский подкрановый фундамент рельсовый

Литература

1.   Методические указания по маркшейдерскому обеспечению строительства технологического комплекса на шахтной поверхности. - Л., 1988;

2.      Маркшейдерское дело. Учебник для вузов. Под ред. В.А. Букринского - М: Недра, 2001;

.        Курс инженерной геодезии: Учебник для вузов. Под ред. В.Е. Новака. - М: Недра, 1989