Giáo trình Trắc địa mỏ chuyên sâu (Ngành Trắc địa) Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Untitled TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH GIÁO TRÌNH TRẮC ĐỊA MỎ CHUYÊN SÂU DÙNG CHO SINH VIÊN ĐẠI HỌC TRẮC ĐỊA (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Th S Ngô Thị Hài Th S Nguyễn THị Mai Anh Năm 2020 Admin 2 BÀI 1 G[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH -Th.S Ngô ThịHài Th.S Nguyễn THịMai Anh GIÁO TRÌNH TRẮC ĐỊA MỎ CHUYÊN SÂU DÙNG CHO SINH VIÊN ĐẠI HỌC TRẮC ĐỊA (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Năm 2020 BÀI GIỚI THIỆU NỘI DUNG THỰC TẬP 1.1 Phổ biến nội dung thực tập 1.2 ChuÈn bị trang thiết bị, máy móc phục vụ thực tập Giáo viên chuẩn bị: Máy GPS Topcon; Leica; X20 Máy Thủy bình điện tử XDL 1X + mia + cóc mia Sinh viên chuẩn bị: Sổ đo GPS; sổ đo thủy chuẩn; sơn đỏ; bút; vở; búa; cọc sắt; dây 50m; ô che 1.3 Khảo sát khu vực thực tập: Đi thực địa BI THNH LP LI KHNG CHẾ TRẮC ĐỊA 2.1 Thành lập lưới khống chế mặt 2.1.1 Thiết kế lưới khống chế Lưới khống chế sở mặt bao gồm điểm lưới tam giác nhà nước cấp I, II, II, IV, điểm lưới giải tích điểm đường chuyền đa giác có độ xác tương đương.Trên sở điểm tam giác Nhà nước có bề mặt mỏ, mỏ lộ thiên tự thành lập loại lưới cấp thấp để phục vụ trực tiếp cho kế hoạch khai thác, thông dụng lưới giải tích đường chuyền đa giác a Lưới giải tích Lưới giải tích thanhg lập phát triển từ điểm lưới tam giác Nhà nước Ở Việt Namcác khu mỏ tập trung vùng có địa hình phức tạp: đồi núi dốc thẳm, rừng rậm, sơng suối chia cắt,điều kiện khí hậu thay đổi,…nên việc xây dựng đồ hình giải tích thường áo dụng dạng tam giác Bnhư sau: D P A   C A B A C A 2a) 59 F D 12 45 E 13 11 10 14 G 16 15 B B A 13 12 O14 11 15 B Đ C1 D 10 E C C5 C3 C4 C2 C C D Hình 1.1 : Một số đồ hình lưới giải tích mỏ lộ thiên a- Tam giác đơn b- Tứ giác trắc địa c- Đa giác trung tâm d- Chuỗi tam giác cạnh cứng e- Chuỗi tam giác hai cạnh cứng Theo quy phạm trắc địa mỏ Nhà nước, lưới giải tích Việt Nam chia làm cấp: 1, 3, điều kiện địa hình phức tạp, với trang thiết bị truyền thống ,việc phân cấp lưới giải tích khu mỏ hoàn toàn hợp lý, bảo đảm tương quan độ xác, phù hợp với điều kiện khó khăn công tác trắc địa vùng mỏ.Quy phạm tạm thời trắc địa mỏ công nghiệp việt nam quy định tiêu kỹ thuật yêu cầu lưới giải tích sau: Bảng 1.1.Các tiêu kỹ thuật lưới giải tích cấp Lưới trắc địa mỏ Tên tiêu Cấp Cấp Cấp - Lớn 5km 4km 3km - Nhỏ 1km 0,8km 0,5km - Góc hướng cấp khơng nhỏ 200 200 200 10 10 10 20” 30” 40” 4” 6” 9” 1:50.000 1:30.000 1:15.000 1:30.000 1:15.000 1:8.000 15 15 15 10 10 Lưới tam giác nhỏ Chiều dài cạnh tam giác - Số lượng tam giác cạnh khởi tính -Sai số khép góc lớn tam giác - Sai số trung phương đo góc tính theo sai số khép tam giác - Sai số trung phương cạnh khởi tính -Sai số tương đối cạnh yếu Lưới đa giác - Số lượng cạnh + Từ điểm gốc đến điểm gốc + Từ điểm gốc đến điểm nút + Từ điểm nút đến điểm nút - Chiều dài cạnh (m) +Trung bình +Dài +Ngắn - Chiều dài lớn đường chuyền phù hợp (m) - Sai số trung phương đo góc 7 800 200 150 1:500 500 300 200 100 80 2500 1200 7” 12” 4” Khi tính toạ độ điểm mạng lưới phải dựa vào: -Toạ độ điểm gốc -Chiều dài cạnh gốc -Góc phương vị cạnh gốc -Các góc tam giác mạng lưới - Chiều dài cạnh lưới Trong thực tế, có trường hợp bề mặt khu mỏ khơng có điểm tam giác nhà nước việc đo nối gặp nhiều khó khăn, khơng thực tế lưới khống chế sở xây dựng dạng lưới giải tích độc lập Khi để tính toạ độ điểm mạng lưới phải đo trực tiếp cạnh gốc, xác định góc phương vị giả định toạ độ cho điểm Khi xây dựng lưới khống chế sở cần lưu ý sau: - Các điểm phải phân bố đặn tồn diện tích khu đo - Các điểm phải có tầm bao quát lớn nhất, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển lưới khống chế đo vẽ - Các điểm nằm xa khu vực bị ảnh hưởng phá hoại để đảm bảo tồn lâu dài b Lưới đường chuyền đa giác Trước đây, đường chuyền đa giác áp dụng vùng mỏ nước ta.Nguyên nhân cơng tác đo chiều dài cạnh gặp khó khăn, đến với đời máy đo xa điện tử, đường chuyền đa giác áp dụng nhiều mỏ đặc biệt vùng có địa hình khó khăn, khả thơng nhiều hướng trạm máy không thuận lợi mà phương pháp giải tích lại khó thực Khi thiết kế lưới đường chuyền đa giác cần lưu ý thoả mãn điều kiện sau: - Các góc đường chuyền phải lớn 1350 - Chiều dài cạnh lớn 250m - Đo góc phải tiến hành với máy móc có độ xác cao - Sai số góc phải thoả mãn: + Đối với đường chuyền cấp I : + Đối với đường chuyền cấp II : f    10" n f    20" n Trong : n - Số góc ngoặt đường chuyền đa giác - Chiều dài đường chuyền cấp I đo dây inva, thước thép máy đo dài điện tử - Chiều dài tối đa hai điểm khởi tính khơng vượt q 10 km - Máy đo góc có độ xác đến 1” 2.1.2 Chôn mốc lưới khống chế Khi xây dựng đường chuyền kinh vĩ lò, phải khảo sát thực địa để chọn vị trí chơn mốc đường chuyền Vị trí cần chơn mốc điểm đường chuyền phải đảm bảo: - Đất đá ổn định lâu dài, thuận tiện cho việc đặt máy đo đạc - Hai điểm kề phải nhìn thấy - Khoảng cách mốc lớn tốt, khoảng cách mốc cấp 50m, cấp  30m Nếu bố trí hay lị thường hay bố trí lị thuận tiện cho việc bố trí, tìm đặt máy đo đạc Mốc cấp bố trí mốc cố định, cấp mốc tạm thời - Mốc cố định: Là mốc sử dụng nhiều lâu dài, bố trí sân ga giếng, lị xun vỉa lị vận tải chính…và bố trí thành cụm, cụm ba mốc, khoảng cách cụm từ 300  500 m, sau bố trí xong, mốc đánh số thứ tự tăng dần biển hình vng kim loại thành lị vị trí mốc ,đồng thời thuận tiện cho việc tìm kiếm mốc đo đạc 50 m 300 -:-500 m Hình 2-2 : Sơ đồ bố trí cụm mốc cố định Cấu tạo mốc cố định gồm loại sau : 10 Để đổ mốc bê tông ta tiến hành sau : Mốc ,ta đào hố sau 300400 mm, đặt lõi thép có cưa tâm mốc vào đổ bê tông cho mặt mốc thấp lò 100 đến 150 mm Đổ bê tơng xong ta phủ kín mặt mốc đánh dấu vị trí hơng lị Cịn mốc lị, ta dùng 30 30 ụ3 100 b) Hinh 2-3: Mốc cố định hầm lò 200 a) đục khoan bê tông khoan mộ lỗ rộng 100 sâu 300 tiến hành dổ bê tông mốc -Mốc tạm thời: Mốc tạm thời đường chuyền kinh vĩ thường tồn thời gian ngắn bố trí cụm mốc cố định, lò phụ, lò chuẩn bị biên giới khai thác,…để trực tiếp đo vẽ đồ đường lị cơng việc chun mơn khác Mốc tạm thời làm tôn dày 2mm cắt theo hình tam giác, làm đinh sắt có đường kính đến 10mm làm hình chữ L, mốc có khoan lỗ đường kính 2mm để treo dọi, mốc cố định tạm thời đánh số đánh dấu vào chống hay thành lị có ghi sơ đồ bố trí mốc để thuận tiện cho việc tìm mốc đo đạc 2.1.3 Đo chiều dài mạng lưới khống chế Trường hợp thường tiến hành điều kiện hầm lò rộng, độ dốc đường lò nhỏ 80, khô thuận tiện cho việc đo đạc Thông thường chiều dài cần đo dài chiều dài thước thép nên ta phải phân thành đoạn nhỏ ngắn chiều dài thước để đo (công tác định tuyến).Việc chia thành đoạn định tuyến điểm trung gian giống mặt đất, tức dùng máy kinh vĩ để định tuyến theo phương pháp ba điểm thẳng hàng B A II I Hình 2.8 : Đo chiều dài hầm lò * Phương pháp đo chiều dài theo đường ngắm máy kinh vĩ Khi đo chiều dài đường lị có độ dốc lớn ,việc đo sát gặp nhiều khó khăn, nên người ta sử dụng ℓI b phương pháp đo theo đường ngắm máy kinh vĩ Nội dung ℓI_II II phương pháp sau : I b Giả sử cần đo chiều dài đoạn AB, ℓMI M V sau đo xong góc ngang góc đứng B V ,ta cố định máy ống ngắm Đo chiều cao máy i ,chiều cao tiêu ngằm t i thước thép ngắn ,đo hai lần ,sự DAB chênh lệch kết hai lần không 1:- mm (cố gắng cho i = t để việc tính A Hình 2.9 : Sơ đồ đo chiều dài theo tốn đơn giản ).Dựa vào đường ngắm từ máy đến b Mb ,ta chia thành đường ngắm máy kinh vĩ nhiều đoạn nhỏ mốc trung gian I II đinh đóng vào xà đỡ chống lị có treo vật nặng tiến hành định tuyến đề cập Sao cho đoạn trung gian phù hợp với chiều dài thước thép Tiến hành đo đoạn ,các nội dung đo đạc đo sát ,ta chiều dài đoạn AB trung bình lần đo : LAB(ĐI) = ℓ MI +ℓ MI +ℓ MI Trong ℓ i kết trung bình lần đo đoạn thứ i Tiếp tục chuyển máy kinh vĩ sang đo mốc B ,sau hồn thành việc đo góc ngang góc đứng ,ta đo chiều dài lần Các bước tiến hành giống lần đo Nếu hai lần đo đo chọn i = t chiều dài theo đường ngắm hai lần so sánh với theo công thức (612) (6-13) Trường hợp hai lần đo riêng biệt ,khác chiều dài đo góc nghiêng V, ta đổi chiều dài ngang theo công thức : DAB (ĐI) = LAB(ĐI) cosVAB(ĐI) DAB (về) = LAB(về) cosVAB(về) Tiếp theo so sánh chiều dài ngang lần lần Trong công thức T mẫu số cho phép hạn sai tính theo chiều dài cấp đường chuyền * Đo chiều dài giá đỡ Trường hợp không phẳng ngập nước, không cho phép ta đo sát đo theo đường ngắm máy kinh vĩ, ta sử dụng phương pháp đo chiều dài giá đỡ để giảm độ võng thước đo Nội dung phương pháp sau : Giá đỡ chân máy kinh vĩ chân máy thuỷ chuẩn đặt mốc trung gian định tuyến Trong trường hợp mốc trung gian đánh dấy vào giá đỡ 2.1.4 Đo góc mạng lưới khống chế - Đối với đường chuyền kinh vĩ cấp dùng máy kinh vĩ để đo tất góc đường chuyền Tuỳ theo u cầu độ xác áp dụng phương pháp đo đơn giản đo lặp, thông thường hầm lò người ta áp t dụng phương pháp đo lặp phương pháp làm giảm số lần đọc số nâng cao độ xác -Phương pháp đo lặp Giả thử cần đo góc AOB hình vẽ Ta dùng phương pháp đo lặp để đo góc AOB Phương pháp sử dụng cho máy kinh vĩ có ốc khố bàn độ Thao tác : + Thuận kính: Ta để sẵn giá trị bàn độ ngang 000 00' 00'' đóng ốc hãm bàn độ lại, mở máy ngắm mục tiêu A, đọc giá trị ban đầu đẫ đặt (000 00' 00'') Mở ốc hãm bàn độ đồng thời mở máy quay thuận kim đồng hồ ngắm mục tiêu B, đọc số b1, gọi giá trị kiểm tra (kt) Khoá ốc hãm bàn độ lại, mở máy quay thuận kim đồng hồ ngăm A không đọc số, sau mở ốc hãm bàn độ, mở máy quay thuận kim đồng hồ ngắm B không đọc số, làm tới n lần lặp góc thuận kính, khố bàn độ lại,ta đảo kính + Đảo kính : Ngắm A khơng đọc số mở ốc hãm bàn độ đồng thời mở máy quay thuận kim đồng hồ ngắm mục tiêu B, không đọc số & động tác lần thuận kính, cuối đọc số b2 Cơng thức tính góc sau : (b2 - a1 ) + k.3600 tb = Trong : 2n k: Là số lần quay máy vượt qua 3600 đo góc, k lấy số chẵn tính theo cơng thức : k= Chỉ tiêu so sánh : 2nKT - (b2 - a1 ) ; kt = (b1 - a1) 3600 TB -  kt ≤ ± 1,5t Sai số trung phương cho phép đo góc đường chuyền cấp 22, đường chuyền cấp 45 - Đo góc đứng: Mục đích việc đo góc đứng tính đổi chiều dài nghiêng đường chuyền chiều dài tính độ cao cho điểm theo phương pháp lượng giác Việc đo góc đứng tiến hành đo hai vị trí bàn độ đứng, tuỳ theo yêu cầu độ xác mà số lần đo áp dụng cho phù hợp Chú ý: Thao tác đo góc góc đứng, cách ghi số đo giống đo góc mặt đất Tuy nhiên điều kiện lị khơng có ánh sáng người ta phải dùng đèn để soi mục tiêu đo soi máy đọc số c Đo cạnh đường chuyền: Đo chiều dài xác định khoảng cách hai điểm cạnh đường chuyền kinh vĩ cụ thể khoảng cách nằm ngang cạnh Cạnh đường chuyền kinh vĩ lị dùng thước hay máy đo dài điện tử để đo, thông thường người ta dùng thước thép xác có chiều dài 20m, 30m 50m.Tuỳ thuộc vào khả thiết bị, độ dốc lò, điều kiện cụ thể mỏ độ xác u cầu mà ta lựa chọn phương pháp đo chiều dài cạnh đường chuyền kinh vĩ hầm lò : Tuỳ thuộc vào độ dốc lò yêu cầu độ xác người ta áp dụng phương pháp như: kéo thước sát nền, kéo thước không, kéo thước giá đỡ - Phương pháp kéo thước sát nền: áp dụng lị có độ dốc V< 80 - Phương pháp kéo thước không: áp dụng lị có độ dốc V> - Đo trực tiếp thước thép - Đo thiết bị quang học máy đo dài điện tử - Đo trực tiếp thước vải thiết bị đo dài có độ xác thấp Sau ta nghiên cứu số phương pháp đo dài hầm lò : vĩ Việc đo đạc đoạn chiều dài phương pháp kéo thước theo đường ngắm máy kinh 2.1.5 Bình sai lưới khống chế mặt Sau hồn công tác đo đạc hạn sai đo đạc hồn tồn bảo đảm ta tiến hành cơng tác tính tốn bình sai đường chuyền kinh vĩ hầm lị.Trình tự tiến hành sau : - Tính sai số khép góc fõ điều chỉnh cho góc đo + Đối với đường chuyền khép kín ,ta sử dụng công thức n f õ(t) = β i 1 ido - (n ± 2),1800 Dấu (+2) đo góc ngồi (-2) đo góc đường chuyền Trong : n số góc đo đường chuyền + Đối với đường chuyền phù hợp n β f õ(t) = i 1 ido - ( ỏc - ỏ đ ) – n.1800 + Đối với đường chuyền nhánh ta tính cho trạm máy f= ( fiT+ fiP) - 3600 Tính sai số khép góc cho phép: fcho phép = 45 n Đối với đường chuyền cấp fcho phép =90” n Đối với đường chuyền cấp So sánh sai số khép góc tính sai số khép góc cho phép : f tính ≤ fcho phép ta phân phối sai số khép v theo nguyên tắc sau : + Số hiệu chỉnh trái dấu với dấu sai số khép + Hiệu chỉnh cho góc đường chuyền + Sau hiệu chỉnh phải triệt tiêu sai số khép Tức trị hiệu chỉnh tính theo cơng thức : f v = - n Tiến hành hiệu chỉnh cho góc theo cơng thức : i' =  i + v - Tính chuyền phương vị cho cạnh đường chuyền i = i-1  'i  1800 ' Là góc hiệu chỉnh Dấu (+) đo góc bên trái dấu -  đo góc bên phải - Tính gia số toạ độ theo cơng thức tổng qt : X = S cos  Y = S sin - Tính sai số khép toạ độ (fx ; fy ) hiệu chỉnh : +Đường chuyền khép kín : n fX = n  x i fY =  Y i 1 i i 1 +Đường chuyền phù hợp : n fX =  x i 1 i - (ỏ c - ỏ Đ ) - n.1800 10 - Tuyến đo phải khép kín đo đo - Sai số khép tồn tuyến khơng vượt  15 L mm, L chiều dài tuyến đo tính theo đơn vị 100m Đối với lưới cấp 2: - Phải phát triển hai điểm cấp từ điểm cấp đo đo - Sai số khép cho phép  30 L mm Vì lị mốc bố trí lị lị, nên tính độ chênh cao xảy trường hợp sau đây: Trường hợp 1: mia đặt lò: hAB = a – b a b hAB B A Trường hợp 2: mia lị: hAB = b – a B A hAB b a Trường hợp 3: mia trước lị, mia sau lị: hAB = a + b A hAB b a B Trường hợp 4: mia trước lị, mia sau lị: hAB = - a – b = - ( a + b) B hAB a A 18 b Tổng quát lại ta có: hAB = a – b, với điều kiện mia đặt lị mang dấu âm (-) b Đo cao lượng giác lò: Trong hầm lò, đo cao lượng giác tiến hành lị có độ dốc 80 Đo cao lượng giác tiến hành máy kinh vĩ mỏ có độ xác đọc số bàn độ đứng không 30 Sau hồn thành việc đo góc ngang ,đo chiều dài nội dung cần thiết khác ,trước chuyển trạm máy ta thuỷ chuẩn lượng giác Trình tự tiến hành sau : Giả sử cần đo cao lượng giác hai mốc A B Máy kinh vĩ đặt A ,đánh dấu điểm ngắm mục tiêu B điểm b b Đo chiều cao máy i ,chiều cao LAB mục tiêu t ,đo hai lần thước thép chênh lệch lần đo không ữ mm Tiến hành đo góc đứng V theo hai vị trí bàn độ Tại trạm đo ta phải tính MO ,giá trị MO khơng VAB i A Hình 2.10 : Sơ đồ đo cao lượng giác vượt 1’30’’ Đo chiều dài nghiêng theo đường ngắm máy kinh vĩ LAB Chênh cao hai điểm A B tính theo cơng thức : ∆hAB = LAB.sin VAB + i – t (*) Trong hầm lị vị trí mốc nện ,trị số i t coi giá trị a b thuỷ chuẩn hình học Tức cơng thức (*) tổng qt ,mốc vị trí mang thêm dấu trừ thuỷ chuẩn hình học Để kiểm tra ta đo theo chiều ngược lại chênh lệch kết hai lần đo không vượt giới hạn sau : L 1.500 L Khi L ≤ 30 m 2000 Khi L > 30 m Trường hợp đo thành đường chuyền lượng giác phải khép mốc thuỷ chuẩn hình học 19 t B Sai số khép tồn tuyến khơng vượt q ± 100 L mm hay ± 10 Trong : n1  n mm L chiều dài toàn tuyến ,tính số km n1 n2 : Số cạnh đo đo c Tính tốn độ cao lị: Cơng việc tính tốn độ cao lị tương tự tính tốn đường chuyền độ cao mặt đất phải tính tốn bình sai sai số khép độ cao tính độ cao cho điểm đường chuyền, khác tiêu sai số cho phép áp dụng theo qui định đường chuyền lò nêu phần BÀI CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA PHỤC VỤ XÂY DỰNG THÁP GIẾNG 3.1 Công tác trắc địa phục vụ dựng tháp Đo vẽ chi tiết đường lị tiến hành đồng thời với việc xây dựng lưới khống chế đo vẽ Đối tượng để đo vẽ chi tiết tiết diện đường lò, nhằm kiểm tra phù hợp thực tế với hộ chiếu đào lò Đo tiết diện lị cách xác định vị trí tương đối thành lò với cạnh đường chuyền kinh vĩ, môi điểm khống chế đo vẽ tiến hành đo tiết diện lò thước thép ngắn(5m) thước vải Các đại lượng đo gồm: Khoảng cách bên phải, bên trái, trên, đường lò so với điểm khống chế đo vẽ Nếu đường lò thẳng đo tiết diện lị điểm uốn, điểm thay đổi tiết diện, điểm trụ bảo vệ, điểm đặt kho… Đo vẽ chi tiết đường lị ứng dụng phương pháp toạ độ cực phương pháp đường vng góc Song song với việc đo góc bằng(õi), tiến hành đo chiều dài(li) từ máy đến điểm đặc trưng vẽ vẽ phác hoạ nơi đo, vẽ phác hoạ riêng cho điểm đứng máy Những chỗ phức tạp hay chỗ có điểm đặc trưng cao, việc đo chiều dài gặp khó khăn dùng phương pháp giao hội góc Trong q trình đo vẽ chi tiết đường lị, ngồi việc xác định kích thước, tiết diện đường lị cần tiến hành đo vẽ yếu tố địa chất có như: đứt gãy, kẽ nứt, chiều dày lớp đất đá… 3.2 Kiểm tra lắp đặt rịng rọc Cơng tác trắc địa phải phương hướng đào lò đánh dấu điểm thẳng hàng (để dễ kiểm tra ) thực địa Thông thường sau xác định vị trí đào lị ,trắc địa đánh dầu sơ để khai thác triển khai đào, lò đào phía trước khoảng ữ m ,trắc địa cho hướng thức để khai thác chỉnh lại kích thước gương lị cơng việc bao gồm: - Xác định điểm khởi xuất đào lị ngồi thực địa - Cho hướng đào lò từ đầu lò cần đào lò quan trọng 20 ... vùng mỏ. Quy phạm tạm thời trắc địa mỏ công nghiệp việt nam quy định tiêu kỹ thuật yêu cầu lưới giải tích sau: Bảng 1.1.Các tiêu kỹ thuật lưới giải tích cấp Lưới trắc địa mỏ Tên tiêu Cấp Cấp Cấp... hình lưới giải tích mỏ lộ thiên a- Tam giác đơn b- Tứ giác trắc địa c- Đa giác trung tâm d- Chuỗi tam giác cạnh cứng e- Chuỗi tam giác hai cạnh cứng Theo quy phạm trắc địa mỏ Nhà nước, lưới... số cho phép áp dụng theo qui định đường chuyền lò nêu phần BÀI CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA PHỤC VỤ XÂY DỰNG THÁP GIẾNG 3.1 Công tác trắc địa phục vụ dựng tháp Đo vẽ chi tiết đường lị tiến hành đồng thời