Геометрическая основа маркшейдерских съемок

Маркшейдерские опорные сети делятся на сети на земной поверхности и подземные опорные, построенные в единой системе координат, и служат основой для развития съемочного обоснования и производства съемок. Исходными для производства всех маркшейдерских съемок на территории производственно-хозяйственной деятельности горных предприятий являются маркшейдерские опорные сети на земной поверхности, состоящие из пунктов государственной геодезической сети и геодезических сетей сгущения. На земной поверхности плановые опорные сети создаются методами триангуляции, полигонометрии и трилатерации или их сочетанием.

Пункты плановых опорных сетей часто одновременно являются и высотными пунктами, при этом их высоты определяются геометрическим нивелированием. Метод триангуляции заключается в построении на местности сети треугольников, в которых измеряются углы, минимальное число длин сторон и вычисляют координаты их вершин.

Метод полигонометрии состоит в проложении на местности систем или отдельных полигонов (ходов) с измерением горизонтальных углов при вершинах хода и длин сторон между ними, необходимых для вычисления координат вершин ходов. Метод трилатерации заключается в измерении длин сторон в сети треугольников на местности и вычислении координат их вершин.

Основными для плановых опорных сетей являются сети триангуляции. Однако метод полигонометрии незаменим в условиях закрытой или застроенной местности. В последние десятилетия он получил широкое распространение, чему способствовало развитие радиодальномерных методов измерения длин.

Метод трилатерации пока не нашел широкого практического приложения, хотя высокий уровень технологии измерения длин сторон в треугольниках является благоприятным фактором. Государственные плановые и высотные сети подразделяются на четыре класса, являются главной геодезической основой топографических съемок всех масштабов и должны удовлетворять требованиям при решении научных и инженерно-технических задач. Их развитие подчинено, как указывалось выше, принципу «от общего к частному», т. е. построение выполняется несколькими ступенями.

Сначала создается сеть более редких пунктов высшего класса, служащих основой для дальнейшего сгущения сети. Это позволяет в относительно сжатые сроки развить сети сгущения на обширной территории в соответствии с возникающими потребностями. Измерения в сетях высшего класса производятся с возможно более высокой точностью, которая затем постепенно снижается для сетей низших классов. Сети сгущения служат для обоснования крупномасштабных (1:5000—1:500) топографических съемок и инженерных работ, выполняемых в населенных пунктах, промплощадках, в маркшейдерском деле и т. п. Плановые геодезические специальные сети подразделяются на два разряда и создаются 30 методом триаигуляции или методом полигонометрии. Высотные сети создаются в результате геометрического нивелирования.

Для выполнения съемок на базе сетей сгущения создается разными методами съемочное обоснование (съемочные сети). Совокупность геодезических сетей разного назначения в общей государственной системе координат составляет геодезическую сеть.Для обоснования съемок на земной поверхности Инструкцией по производству маркшейдерских работ установлены требования к плотности (площадь на один пункт, в км2) плановой государственной геодезической сети в зависимости от масштаба съемок:

• 1 : 5000 ……………………………….. 20-30;
• 1 : 2000 и крупнее ………………… 5-15

Поставлена задача довести плотность государственной геодезической сети на застроенных и подлежащих застройке площадях в ближайшие годы до одного пункта на 5 км2. Общая плотность пунктов государственной сети и пунктов геодезических сетей сгущения для заселенных территорий и территорий производственно-хозяйственной деятельности горных предприятий, как правило, должна составлять в застроенной части не менее четырех пунктов на 1 км2 и в незастроенной части не менее одного пункта на 1 км2.

Реперы государственной высотной сети размещаются так, чтобы при съемке масштаба 1:5000 на каждые 10-15 км2 приходилось не менее одного репера. Для съемки масштаба 1 :2000 должно быть не менее одного репера на 5-7 км2. Высоты пунктов плановой государственной сети, закрепленных центрами глубокого залегания, определяются в результате нивелирования IV класса; высоты пунктов плановой сети 2 разряда — техническим нивелированием; тригонометрическое нивелирование для определения высот пунктов опорной сети допускается как исключение в горной местности.

Для решения маркшейдерских задач, требующих особо точных измерений, строятся опорные плановые и высотные сети по специально составленной программе в каждом отдельном случае. В случае отсутствия пунктов государственной сети для обоснования съемки земной поверхности допускается создание самостоятельной геодезической сети 1 и 2 разрядов при условии, что площадь снимаемых участков не превышает 500 км2 для съемки масштаба  1:5000 и 100 км2 для съемки масштаба 1 : 2000. Допускается выполнение съемок на основе только съемочного обоснования, если площадь снимаемых участков не более 20 км2 для съемки масштаба 1:5000 и 10 км2 для съемок масштаба 1:2000. При наличии подземных горных выработок на участке во всех случаях требуется создание опорной сети не ниже 1 или 2 разряда.

Маркшейдерская опорная сеть на земной поверхности в основном представлена пунктами государственной геодезической сети 4 класса и пунктами геодезических сетей сгущения. Пункты триангуляции 4 класса определяются путем вставки жестких систем или отдельных пунктов с обязательным измерением в треугольниках всех трех углов. Пункты полигонометрии 4 класса образуют системы или одиночные ходы, опирающиеся на пункты триангуляции 1, 2, 3 и 4 классов и полигонометрии 1, 2 и 3 классов с обязательной угловой привязкой на всех исходных пунктах.

Триангуляция 1 и 2 разрядов создается в виде сплошной сети, цепи треугольников и вставок систем или отдельных пунктов. При этом триангуляция 1 разряда развивается на основе государственной геодезической сети всех (преимущественно низших) классов, в случае триангуляции 2 разряда в качестве исходных дополнительно используют пункты триангуляции 1 разряда.

Сети полигонометрии 1 и 2 разрядов создаются в виде одиночных ходов или их систем с узловыми точками, опирающимися на пункты государственной геодезической сети всех классов и пункты триангуляции 1 разряда. При создании самостоятельной геодезической сети сгущения сеть полигонометрии должна представлять собой систему замкнутых полигонов.

Высоты пунктов для съемки земной поверхности и для выполнения других маркшейдерских работ определяют путем построений нивелирных сетей III и IV классов и сетей технического нивелирования, развиваемых в дополнение к существующим сетям нивелирования I, II классов.

При съемках земной поверхности с сечением рельефа 2 и 5 м в качестве высотной основы могут быть использованы пункты, высоты которых определяются тригонометрическим нивелированием. При съемках на участках площадью свыше 50 км2 создается высотная сеть нивелированием III и IV классов, а в случае площади участков менее 50 км2 — сеть нивелирования IV класса с привязкой их к сетям нивелирования высших классов. Нивелирные сети всех классов закрепляются реперами, закладываемыми через 5—7 км, в труднодоступных районах это расстояние может быть увеличено до 10—15 км.

При этом в дополнение к постоянным реперам по ходу нивелирования определяются высоты устойчивых предметов местности, занимающих стабильное положение (головки рельсов, устои мостов, забитые в стены штыри, столбы и т. д.). Техническое нивелирование предназначено для определения высот пунктов триангуляционных и полигонометрических 32 сетей 2 разряда и точек объектов маркшейдерской съемки (устьев скважии, шурфов, обнажений горных пород и других объектов), для планирования площадок и определения объемов земляных работ, для определения высот пунктов съемочных сетей и построения профилей, разрезов. Техническое нивелирование выполняется в виде одиночных ходов между исходными пунктами или в виде систем ходов с узловыми точками.

Особое значение при создании геометрической основы горного предприятия имеют подходные пункты и реперы около устьев шахтных стволов. Они необходимы для соединительных съемок и обеспечения работ, выполняемых на промплощадке; располагаются около шахтных стволов на расстояниях, как правило, не более 300 м в удобных для использования местах. Место закладки подходного пункта должно обеспечивать проложение от него висячего полигонометриче-ского хода к стволу шахты с числом сторон не более трех. Подходными пунктами могут служить пункты маркшейдерской опорной сети не ниже 1 разряда.

На промышленной площадке должно быть не менее трех реперов. Одним из них является центр подходного пункта. Кроме того, поблизости от устья шахтного ствола в надшахтном здании закладывается стенной репер. Высоты реперов определяются геометрическим нивелированием не ниже IV класса. Съемочное обоснование развивается на базе маркшейдерской опорной сети и служит непосредственной основой для съемок земной поверхности (производство последних известно студенту из курса геодезии).

Маркшейдерская служба горного предприятия ежегодно должна проводить инвентаризацию опорной сети и съемок, характеризующую их состояние и требуемый объем работ на восстановление и пополнение опорной сети.