TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Chủ biên Th s Ngô Thị Hài GIÁO TRÌNH HÌNH HỌC MỎ DÙNG CHO SINH VIấN ĐẠI HỌC TRẮC ĐỊA (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Năm 2013 Admin 2 LỜI NÓI ĐẦU Hình học mỏ là học phần chuyên[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH -Chủ biên: Th.s Ngô Thị Hài GIÁO TRÌNH HÌNH HỌC MỎ DÙNG CHO SINH VIấN ĐẠI HỌC TRẮC ĐỊA (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Năm 2013 LỜI NĨI ĐẦU Hình học mỏ học phần chun mơn ngành Trắc địa mỏ, cung cấp kiến thức chủ yếu việc xác định yếu tố sản trạng lớp khống sản, mơ tả bề mặt vách trụ vỉa đường đẳng trị, phương pháp tính trữ lượng khống sản, phép tính ứng dụng cho bề mặt cấp địa hình, Những kiến thức góp phần hồn chỉnh trình độ cho người Cử nhân Cao đẳng Trắc địa mỏ trường Cao đẳng Kỹ thuật mỏ Tuy vậy, từ có ngành Cao đẳng Trắc địa mỏ đến nay, sinh viên chưa có tài liệu thức để học tập, tham khảo Dựa theo mục tiêu đào tạo ngành, đồng ý Bộ môn Trắc địa Lãnh đạo Nhà trường, mạnh dạn viết Giáo trình nhằm tạo điều kiện cho sinh viên học tập tốt Giáo trình làm tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành Cao đẳng địa chất mỏ học sinh bậc Trung cấp ngành tương ứng Giáo trình gồm chương: Chương : Hình chiếu có số độ cao (hình chiếu ghi độ cao) Chương : Biến đổi hình vẽ hịnh chiếu có số độ cao Chương : Các phép tính ứng dụng cho bề mặt cấp địa hình Chương : Hình chiếu trục đo Chương : Hình học hố khống sản có ích dạng phẳng(tấm) Chương : Hình học hố phân bố tính chất vật chất khống sản có ích Chương : Các thơng số phục vụ tính trữ lượng Chương : Các phương pháp tính trữ lượng Chương : Thống kê khối lượng tài nguyên mát làm nghèo quặng Khi viết giáo trình này, chúng tơi chủ yếu dựa vào giáo trình Hình học mỏ Tiến sỹ Nguyễn Xuân Thuỵ - Trường Đại học mỏ Địa chất, biên soạn cho phù hợp với mục tiêu trình độ ngành Cao đẳng Trắc địa mỏ trường Trong trình viết, chúng tơi thường xun nhận cổ vũ, khích lệ đồng chí, đồng nghiệp Tuy nhiên, trình độ có hạn, lại thiếu tài liệu tham khảo, thiếu kiên thức thực tế, nên có nhiều cố gắng khơng tránh khỏi thiếu sót Trong q trình sử dụng chúng tơi mong nhận ý kiến đóng góp đồng nghiệp học sinh - sinh viên để Giáo trình hồn chỉnh Mọi ý kiến xin gửi Bộ môn Trắc địa - Khoa Trắc địa Địa chất - Trường Cao đẳng Kỹ thuật mỏ - Yên Thọ - Đông Triều - Quảng Ninh Chúng xin trân trọng cảm ơn ! TÁC GIẢ BÀI MỞ ĐẦU Mục đích nhiệm vụ Hình học mỏ 1.1.Mục đích : -Nghiên cứu biểu thị rõ ràng yếu tố sản trạng khoáng sản có ích (độ dày, độ sâu, góc nghiêng, vỉa quặng) -Biểu thị đầy đủ đặc tính chất lượng khống sản -Biểu thị q trình biến đổi vỉa quặng 1.2.Nhiệm vụ : -Nghiên cứu số phương pháp chiếu dùng trắc địa -Nghiên cứu phương pháp biến đổi bề mặt cấp địa hình ứng dụng -Nghiên cứu phương pháp tính trữ lượng khống sản có ích.Phương pháp thống kê tổn thất tài nguyên 2.Khái quát phương pháp biểu diễn khoảng cách lòng đất 2.1.Phương pháp chiếu nghiêng Dựa vào độ dày, độ sâu sản trạng thu từ lỗ khoan thăm dò, cắt đường cắt theo tuyến lỗ khoan, dựng biểu đồ theo lát cắt xác định hình dáng vỉa quặng (hình 1) I I 4 h1 III II - II II I-I h3 h2 h4 h5 h6 II III a) b) Hình : Phương pháp chiếu nghiêng Hình 1a: Mặt cắt theo tuyến I-I Hình 1b: Mặt cắt theo tuyến II-II 2.2 Phương pháp tiết diện ngang Vẽ mặt cắt nằm ngang hệ thống đường lị theo mặt cắt biểu diễn chi tiết đường lò hệ thống khai thác (hình 2) Hình 2a : Mơ tả mặt cắt đứng qua giếng đứng Hình 2b : Mơ tả hệ thống đường lò vẽ theo mặt cắt nằm ngang I-I a) I x b) I o y Hình : Phương pháp tiết diện ngang 2.3 Phương pháp mơ hình Dựa vào đồ địa hình mặt cắt theo khung đồ ( cho 1,2 3,4 mặt ) dựng thành mơ hình Mơ hình khối vng mặt kính (Hình 3) a d b a b c f e e b c g C Hình : Phương pháp mơ hình Phương pháp đẹp , biểu diễn cụ thể cầu kỳ nên tốn thời gian 2.4 Phương pháp đường đẳng trị Nối điểm có giá trị ( độ cao, hàm lượng, trữ lượng , chiều dày, ) thành bình đồ đẳng trị để biểu thị tính chất địa hình, vỉa quặng, Các đường đẳng trị vẽ màu khác tuỳ theo đối tượng mà thể (Hình 4) Phương pháp giáo sư Xơbơlepski phát minh năm 1901 3.0 2.0 3.0 2.0 2.0 1.0 1.5 1.0 0.6 2.0 Bình đồ hàm lượng C% Bình đồ chiều dày vỉa Hình : Phương pháp đường đẳng trị Các phép chiếu dùng Hình học mỏ 3.1.Phương pháp chiếu hình trung tâm (Tương tự chiếu phim ) (Hình 5) Tâm chiếu đặt O; vật thể chiếu lên hình O Hình : Phương pháp chiếu hình trung tâm Phương pháp mơ tả rõ rệt đường thẳng, đường cong, không cho kích thước thật nên tính tốn đồ gặp nhiều khó khăn 3.2 Phương pháp chiếu song song (Hình 6) Hình : Phương pháp chiếu song song Phương pháp dùng nét vẽ song song để biểu thị – gọi phương pháp vẽ phối cảnh, áp dụng kỹ nghệ hoạ Thường ứng dụng cho việc chiếu khối Mở rộng phương pháp hình học mỏ có phương pháp chiếu trục với trục x, y, z (Hình 7) dùng để mơ tả hệ thống đường lị khai thác Có quy định tỷ lệ riêng cho trục trị số riêng cho góc , Z X Y Hình 7: Hệ trục toạ độ dùng hình chiếu trục đo 3.3 Phương pháp hình chiếu có số độ cao ( Hình chiếu ghi độ cao ) Dùng phép chiếu thẳng góc, chiếu điểm (hoặc đường) khơng gian xuống mặt phẳng nằm ngang Mỗi điểm, đường thẳng áp dụng phương pháp chiếu có kèm theo trị số độ cao (Hình 8) Phương pháp thuận tiện cho việc tính tốn đồ A12 B10 C7 b10 a12 H Hình 8:Hình chiếu có số độ cao c7 Chương HÌNH CHIẾU CĨ SỐ ĐỘ CAO 1.1 KHÁI NIỆM 1.1.1.Đặt vấn đề -Vỉa quặng, hầm lò, vật thể, khối lập thể khơng gian Muốn hình dung biểu thị đầy đủ khoa học để tính tốn giải vấn đề có dùng phương pháp chiếu tiện lợi -Trong tốt phương pháp hình chiếu có số độ cao gọi tắt phương pháp hình chiếu ghi độ cao -Nội dung phương pháp hình chiếu ghi độ cao : áp dụng phương pháp chiếu thẳng góc , hình chiếu ghi giá trị độ cao tương ứng khơng gian 1.1.2.Chiếu điểm Ví dụ : Trong khơng gian có điểm A, B, C với độ cao tương ứng ZA = 10 ZB = ; ZC = -5 Chọn mặt phẳng nằm ngang (H) độ cao tuỳ ý ( thường chọn O ) Từ A, B, C hạ đường thẳng góc xuống mặt phẳng (H) điểm a, b, c Ghi độ cao tương ứng bên cạnh điểm hình chiếu (Hình I - 1) A10 a10 B6 c(-5) b6 H C(-5) Hình I-1 : Hình chiếu ghi độ cao điểm Phương pháp áp dụng để vẽ đường đẳng cao trắc địa 1.1.3.Chiếu đường thẳng a.Khái quát : Như chúnh ta biết : - Một đường thẳng xác định : + Hai điểm đường thẳng ; + Một điểm đường thẳng phương - Phương đường thẳng xác định : + Góc phương vị ( ) + Góc nghiêng hay góc dốc ( ) - Góc nghiêng hay góc dốc ( ) đường thẳng góc hợp đường thẳng hình chiếu mặt phẳng nằm ngang Góc cịn gọi góc cắm đường thẳng x a a a Hình I – : Hình chiếu đường thẳng Trong trắc địa thường dùng phương pháp để biểu diễn đường trung tâm lò , đường phương hướng chạy vỉa * Trong phép chiếu độ dài đoạn thẳng đồ ( độ dài đoạn thẳng chiếu ) so với độ dài thật phụ thuộc vào góc nghiêng đường thẳng : Nếu góc nghiêng lớn độ dài chiếu nhỏ Nếu góc nghiêng nhỏ độ dài chiếu gần độ dài thật * Để tìm độ dài thật phải dựa vào “ đơn vị cự ly ngang” góc nghiêng độ chênh cao “ Đơn vị cự ly ngang hình chiếu đoạn thẳng mà đẳng cao cự Hay hình chiếu đoạn thẳng có độ chênh cao hai đầu 1” (Hình I - ) 11 10 h=1 li l = 2li l : độ dài hình chiếu Hình I - : Mơ tả đơn vị cự ly ngang b.Mơ tả hình chiếu ghi độ cao đường thẳng Ví dụ : Mơ tả hình chiếu ghi độ cao đường thẳng AB , CD (Hình I- 4) x a35 y c11 b(-15) d Hình I - : Hình chiếu ghi độ cao đoạn thẳng c Giải tốn đường thẳng Trong hình học mỏ giải tốn đường thẳng, hình chiếu ghi độ cao thường xác định điểm có độ cao số nguyên 1, 2, 5, 10, 20, Muốn xác định điểm phải dùng phép phân chia đường thẳng Hiện thường áp dụng phương pháp : - Phương pháp giải tích : ứng dụng đường thẳng biểu thị điểm Giả sử cần phân chia đường thẳng AB có hình chiếu hình I - Trước tiên ta phải đo độ dài hình chiếu AB l ab, tiếp tính độ chênh cao hab, xác định đơn vị cự ly ngang li theo công thức (I - 1) : li = l ab hab (I - 1) Trong : lab : Độ dài hình chiếu AB hab : Độ chênh cao A B Ví dụ : Hình chiếu đoạn thẳng AB có lab = 45 mm ; hab = m Vậy li = 45 : = mm Có đoạn li = mm, ta phân chia đoạn thẳng hình vẽ (Hình I - 5) b31 Hình I - : Phân chia đoạn thẳng với đơn vị cự ly ngang mm - Phương pháp đồ giải + Phương pháp mặt trông nghiêng Ứng dụng đường thẳng cho điểm hướng Ví dụ : Đường thẳng AB có toạ độ điểm A (XA, , YA , ZA ) ; góc phương vị o , góc dốc o Cần biểu diễn đường thẳng AB hình chiếu ghi độ cao với phân khoảng 5li Cách làm : Vẽ điểm a đường ab có o Trên hình chiếu chọn độ dài ab = S Để phân chia ab, ta dựng mặt cắt qua ab Chọn điểm A bất kỳ, đường nằm ngang đặt đoạn AK.Từ A dựng đường có góc dốc o ; từ K kẻ đường vng góc KK’ Theo thang độ cao KK’ ta phân chia hình I - Đánh dấu điểm cần tìm lên hình chiếu đoạn ab Điểm K lấy tuỳ ý đường nằm ngang AK Từ K dựng KK’ ⊥ AK Để phân chia thang độ cao KK’ phải dựa vào tỷ lệ đồ độ chênh cao yêu cầu Như ví dụ tương ứng với phân khoảng 5li , độ chênh cao yêu cầu Đường nằm ngang AK tương ứng với độ cao 63, đồ có tỷ lệ 1/500 muốn có đường 60, ta phải đo từ K xuống đoạn 6mm (mỗi mét thực tế ứng với 2mm đồ) , đánh dấu điểm 60 Để có điểm 55, ta đo từ điểm 60 xuống 10 mm.Để có điểm 50, 45, ta tiến hành tương tự Từ điểm 60, 55, 50, kẻ đường nằm ngang // KA, đường cắt đường AK’ điểm tương ứng.Từ điểm gióng vng góc lên đường AK, điểm độ cao hình chiếu Khoảng cách điểm độ cao AK khoảng cách ngang cần tìm.Đánh dấu điểm lên ab, tốn hồn thành.(Hình I - 6) + Phương pháp khn đồ hình Trên giấy bóng kẻ đường song song cách (1, 2, 3mm, ) đường ứng với độ cao định.Đặt tờ giấy bóng ( khn đồ hình ) lên hình chiếu ghi độ cao đoạn thẳng, cho đầu đoạn thẳng trùng với độ cao đường khuôn đồ hình (Hình I - 7) A63 b 60 55 50 45 40 K 60 10 40 45 55 50 ... theo trị số độ cao (Hình 8) Phương pháp thuận tiện cho việc tính tốn đồ A12 B10 C7 b10 a12 H Hình 8 :Hình chiếu có số độ cao c7 Chương HÌNH CHIẾU CĨ SỐ ĐỘ CAO 1. 1 KHÁI NIỆM 1. 1 .1. Đặt vấn đề -Vỉa... viết giáo trình này, chúng tơi chủ yếu dựa vào giáo trình Hình học mỏ Tiến sỹ Nguyễn Xuân Thuỵ - Trường Đại học mỏ Địa chất, biên soạn cho phù hợp với mục tiêu trình độ ngành Cao đẳng Trắc địa mỏ. .. ngang hình chiếu đoạn thẳng mà đẳng cao cự Hay hình chiếu đoạn thẳng có độ chênh cao hai đầu 1? ?? (Hình I - ) 11 10 h =1 li l = 2li l : độ dài hình chiếu Hình I - : Mơ tả đơn vị cự ly ngang b.Mơ tả hình