Лекция 1. Маркшейдерские работы на карьерах и их задачи

Наиболее старым кредитным институтом регионального типа является Банк международных расчетов (БМР). Банк был основан в процессе реализации плана Юнга после Первой мировой войны 20 января 1930 года согласно межправительственных соглашений. Основная цель его создания заключалась в урегулировании проблем платежей Германии. Основателями БМР стала группа из шести центральных банков (Бельгии, Великобритании, Германии, Италии, Франции и Японии) и группа банков США вл главе с Банкирским домом Моргана. По договору сторон Банк был расположен в Швейцарии, которая предоставила ему Учредительную хартию, но его деятельность регулируется международным правом. Новая международная организация должна была содействовать сотрудничеству центральных банков стран-участниц и предоставлять дополнительные возможности относительно осуществления международных финансовых операций. БМР начал свою деятельность 17 мая 1930 г. в Базеле. До 1932 г. его участниками стали еще 19 стран Европы.

Банк международных расчетов неизменно остается центральным банковским учреждением на мировой арене. Он является международной организацией, которая стимулирует кооперацию среди центральных банков и других агентств в достижении денежно-кредитной и финансовой стабилизации. БМР принадлежит центральным банкам стран-членов, контролируется ими, предоставляет немало чисто специализированных услуг исключительно центральным банкам, а также международным организациям.

Одна из основных целей деятельности Банка состоит в укреплении международной финансовой стабильности. Особую актуальность такая деятельность имеет в современных условиях интеграции мировых финансовых рынков. Это определяет место и роль банка в системе международных отношений: БМР является местом встречи представителей центральных банков; является банком центральных банков – сохраняет их депозиты, которые составляют значительную часть мировых валютных резервов, осуществляет расчеты между ними на клиринговой основе; является агентом или доверенным лицом по разнообразным международным финансовым договоренностям.

Членами БМР в настоящее время являются 55 центральных банков стран Европы, Азии, Африки и США, ряд стран ожидают решения о принятии их в БМР.

1. Предмет маркшейдерские работы на карьерах.

2. Маркшейдерские работы на различных этапах освоения месторождения.

3. Задачи, решаемые маркшейдерской службой горного предприятия.

1.Маркшейдерское дело – это отрасль горной науки, связанная с измерениями и вычислениями, служащими основой для составления графической документации и решения разнообразных практических задач на горном предприятии.

Открытый способ разработки месторождений полезных ископаемых по сравнению с подземным имеет преимущества, которые обусловлены специфическими условиями производства. К их числу относятся: системы разработки, позволяющие одновременно проводить горные работы на больших площадях с перемещением значительных объемов горной массы; высокая степень механизации трудоемких работ с использованием высоко производительного оборудования; интенсивное подвигание горных выработок; высокая производительность и безопасность труда; низкая себестоимость добычи.

Все это обуславливает особенности проведения маркшейдерских работ на карьерах. Прежде всего, становится возможным применять высокоэффективные методы съемки, проводить съемки при естественном освещении, и в то же время все виды съемок находятся в зависимости от внешних факторов (рельефа местности, метеоусловий). При выборе методики маркшейдерских на карьере данные факторы имеют существенное, а иногда и основополагающее значение.

Маркшейдерские работы на карьере по значимости, трудоемкости и характеру работ подразделяются на три вида: капитальные, основные и текущие. К капитальным относятся крупные работы разового характера: создание или реконструкция опорной сети, обеспечение ответственных строительных работ и др. К основным относятся базовые, систематически повторяющиеся работы: построение съемочных сетей, стереофотограмметрическая съемка, наблюдения за устойчивостью откосов уступов и бортов карьера. К текущим относятся постоянно выполняемые работы: съемка горных выработок (уступов), буровзрывных работ. Транспортных путей, определение и учет объемов вскрыши и полезного ископаемого, обеспечение направления проходки траншей, контроль за выполнением плана ведения горных работ.

Горные работы на карьерах характеризуются определенным порядком выемки и последущего перемещения полезного ископаемого, вскрышных и вмещающих пород, что определяет конфигурацию и размеры карьерного поля.

Карьер (рис.1) - совокупность открытых горных выработок, посредством которых производят разработку рудного месторождения, одновременно это административно-хозяйственное производственное подразделение, производящее добычу полезного ископаемого открытым способом.

Разрез - название открытых горных работ при разработке угольных месторождений.

Геометрическими элементами карьера (разреза) являются:

Уступы – слой толщи пустых пород или руды, разрабатываемый самостоятельными техническими средствами отбойки, погрузки и транспорта;

Траншея (капитальная, разрезная) – открытая горная выработка трапецеидального поперечного сечения, обеспечивающая доступ с поверхности к рабочим горизонтам (капитальная), с горизонта на горизонт (разрезная);

Откос уступа – наклонная поверхность, ограничивающая уступ со стороны выработанного пространства;

Угол откоса уступа – угол в плоскости, нормальной к простиранию уступа;

Бровка уступа (верхняя и нижняя) – линии пересечения откоса с верхней и нижней площадками (бермами) уступа;

Борт карьера – боковая поверхность, ограничивающая выработанное пространство карьера. Различают борта рабочие и постоянные, поставленные в предельное (проектное) положение.

Показателем оценки пригодности месторождения к разработке открытым способом, определения экономически целесообразной глубины и планирования горных работ, расчета себестоимости полезного ископаемого служит коэффициент вскрыши.

Под коэффициентом вскрыши понимают количество вскрышных пород, исчисляемое на единицу полезного ископаемого. Коэффициент вскрыши называют «весовым» (т/т) и «объемным» (м³/м³). Различают следующие виды коэффициента вскрыши: граничный – максимально допустимый по условию экономичности открытых разработок; средний – в пределах конечных контуров карьера или отдельного участка; контурный – в пределах прирезаемого к карьеру одного слоя при увеличении его глубин; текущий – по месяцам, кварталам и годам; слоевой – в границах горизонтального слоя; эксплуатационный – за определенный период эксплуатационных работ в карьере; первоначальный – отношение объема вскрыши за период строительства карьера к общему объему полезного ископаемого в конечных контурах; текущий (стоимостной) – при текущем планировании объемов вскрыши и производственной себестоимости.

Вскрытие карьерного поля и разработка месторождения - два взаимосвязанных процесса. В зависимости от инженерно-геологических и горно-технических условий вскрытие карьерного поля осуществляется проведением открытых или подземных горных выработок (табл.1,табл.2).

Таблица 1.- Элементы системы горных выработок для вскрытия карьерных полей

Горная выработка	Назначение
Наклонная траншея (внешняя траншея)	Обеспечение связи горизонтов в рабочей зоне карьера с поверхностью или нижележащим горизонтом
Горизонтальная траншея (разрезная траншея)	Создание фронта горных работ на горизонте
Наклонная транспортная берма (внутренняя траншея, съезд, насыпь)	Обеспечение связи между горизонтами внутри эксплуатационного пространства карьера
Горизонтальная транспортная берма	Связь в пределах горизонта, размещение пунктов примыкания к наклонной трассе транспортных коммуникаций рабочих горизонтов, тупиков и петлевых соединений транспортных путей
Крутая траншея	Связь концентрационного горизонта с поверхностью
Ствол	Связь рабочей зоны глубоких карьеров с поверхностью
Штольня	Связь эксплуатационного пространства нагорных карьеров с поверхностью, на равнинах – со стволом
Рудоспуск	Гравитационная доставка полезного ископаемого на рабочей зоне карьера на транспортный горизонт
Рудоскат	Гравитационная доставка полезного ископаемого из рабочей зоны карьера к пункту погрузки
Таблица 2 - Связи систем	разработки с вскрытием карьерных полей
стема разработки	Система вскрытия основных горных выработок
Бестранспортная, транспортно-отвальная	Наклонные траншеи и горизонтальные бермы для грузопотоков полезного ископаемого
Экскаватор-карьер	Вскрывающие выработки не требуются
Транспортная: с перевозкой вскрышных пород в выработанное пространство с перевозкой вскрышных пород на внешние отвалы	Наклонные траншеи и горизонтальные бермы для грузопотоков полезного ископаемого, горизонтальные транспортные бермы и насыпи для грузопотоков вскрышных пород Наклонные траншеи и наклонные бермы для грузопотоков вскрышных пород и полезного ископаемого
Комбинированная	Наклонные траншеи, горизонтальные и наклонные бермы для грузопотока вскрышных пород и полезного ископаемого

На карьере может быть два – вскрышной и добычной – или несколько технологических потоков, которые отличаются между собой числом забоев в разрабатываемой зоне карьера и количеством пунктов приема горной массы, а также по их связи между собой.

Главными параметрами карьера являются: границы открытых разработок (геометрические размеры карьера – длина, ширина, глубина); производительность карьера; схема вскрытия карьера; система разработки; геомеханика карьерного поля (устойчивость откосов уступов, бортов карьера, отвалов).

Основным критерием при определении границ открытых разработок является граничный коэффициент вскрыши, на основе сравнения которого с другими видами коэффициента вскрыши определяется предельная глубина и производится оконтуривание карьерного поля.

2. Маркшейдерские работы производятся на всех этапах освоения месторождений. При разведке маркшейдер указывает в натуре места заложения разведочных выработок (скважин, шурфов, штолен) и производит их съемку, составляя планы и разрезы, подсчет запасов.

При строительстве горного предприятия маркшейдер переносит в натуру геометрические элементы зданий и сооружений, следит за правильностью выполнения работ, выполняет съемки фактического положения строящихся сооружений и выработок.

При разработке месторождения маркшейдер выполняет съемку выработок с составлением планов горных работ и разрезов; задает направления в плане и по высоте; устанавливает взаимосвязь между подземными горными выработками и земной поверхностью; выполняет ориентирование подземных горных выработок; контроль за правильным ведением горных работ и полнотой извлечения полезного ископаемого; изучает процесс сдвижения горных работ и охрану сооружений поверхности от вредного влияния горных разработок; осуществляет контроль за правильным ведением горных работ и полнотой извлечения полезного ископаемого; изучает процесс сдвижения горных работ и охраняет сооружения поверхности от вредного влияния горных разработок; ведет учет движения запасов; определяет объем добытого и потерянного в недрах полезного ископаемого; учувствует в планировании развития горных работ и прогнозировании изменения горно-геологических условий разработки месторождения.

При ликвидации предприятия маркшейдер производит съемки горных выработок, пополнение планов, приводит в надлежащий вид журналы вычисления координат, нивелировок и ориентирования подземных горных выработок, передает документацию в архив.

3.Независимо от масштабов месторождения, типа полезного ископаемого, формы собственности маркшейдерская служба призвана решать следующие задачи:

1) изучение формы, структуры и распределения свойств полезного ископаемого на месторождении;

2) своевременная и полная съемка горных работ и нанесение их на план;

3) подсчет и учет движения запасов и добычи полезного ископаемого;

4) контроль за полнотой извлечения запасов из недр, учет потерь и разубоживания полезного ископаемого;

5) решение текущих горнотехнических задач (задание направлений выработкам, проведение подземных горных выработок встречными забоями, профилирование дорог и т.п.);

6) изучение процесса сдвижения горных пород и земной поверхности под влиянием горных разработок;

7) планирование развития горных работ и контроль выполнения плана.

4. Маркшейдерская служба входит в состав горного предприятия и является самостоятельным отделом. Ее организационная структура повторяет структуру самого предприятия: шахта (карьер) – комбинат (управление) – компания (холдинг). На горном предприятии существует маркшейдерский отдел во главе с главным маркшейдером, который непосредственно подчиняется главному инженеру предприятия и является его первым заместителем. По методическим вопросам он подчиняется маркшейдеру выше стоящей организации. Маркшейдерские отделы выше стоящих организаций контролируют, управляют и методически организуют их работу.

Геометрической основойдля производства всех видов съемки (маркшейдерской, геологической, геодезической и топографической) на земной поверхности и в карьере служат: государственные геодезические сети (триангуляция, полигонометрия 1-го, и 2-го разрядов) и высотные сети Ι,ΙΙ, ΙΙΙ и Ι ˅ классов.

Государственная геодезическая сеть обеспечивает распределение координат на территории государства и является исходной для построения других сетей.

Работы по созданию маркшейдерских опорных геодезических сетей на карьере выполняются по согласованию и разрешению Госгеонадзора. В качестве исходных пунктов для построения опорных сетей служат пункты государственной геодезической сети и сети сгущения.

Координаты и высоты всех видов опорных сетей вычисляются в принятых в стране системах координат в проекции Гаусса и в Балтийской системе высот.

Наибольшее распространение на территории производственно-хозяйственной деятельности горного предприятия в качестве опорных сетей находят сети 4-го класса, сети сгущения 1-го и 2-го разрядов и нивелирование ΙΙΙ и Ι ˅ классов, создаваемые на основе пунктов государственной геодезической сети путем перехода от общего к частному (от высшего разряда к низшему).

Маркшейдерская опорная сеть – это совокупность жестко закрепленных в грунте пунктов, координаты которых определены с высокой степенью точности, равномерно покрывающих территорию экономической заинтересованности горного предприятия. Сеть создают методом сгущения государственной геодезической сети способами триангуляции, трилатерации, полигонометрии и GPS/ГЛОНАСС позиционирования. Маркшейдерские опорные сети развивают, как правило, от пунктов 4 класса точности по методикам 4 класса, 1 или 2 разрядов точности. Высотную опорную маркшейдерскую сеть создают методом геометрического нивелирования 4 класса точности от реперов или пунктов государственной геодезической сети.

В табл.3 приведены характеристики опорных сетей 4-го класса и сет ей сгущения 1-го и 2-го разрядов.

Таблица 3 – Характеристики опорных сетей 4-го класса, 1-го и 2-го разрядов

Элементы характеристики	4-й класс	1-й разряд	2-й разряд
Триангуляция Длина стороны треугольника, км, не более Минимально допустимая величина угла, град.: -в сплошной сети -связующего в цепочке треугольников -во вставке Число треугольников между исходными сторонами или исходным пунктом и исходной стороной, не более Минимальная длина исходной стороны, км Средняя квадратическая погрешность измерения углов, вычисленная по невязкам треугольников,с Предельная невязка в треугольнике,с Относительная погрешность исходной (базисной) стороны, не более Относительная средняя квадратическая погрешность определения длины стороны в наиболее слабом месте, не более Полигонометрия Предельная длина хода,км -относительного -между исходной и узловой точками -между узловыми точками Предельный периметр хода, км Длина сторон хода, км -наибольшая -наименьшая -средняя расчетная Число сторон в ходе, не более Предельная относительная невязка хода Средняя квадратическая погрешность измерения угла (по невязкам в ходах и полигонах),с Угловая невязка хода или полигона,не более,с где n-число углов в ходе или полигоне Полигонометрия с использованием электронных тахеометров и светодальномеров Предельная длина отдельных полигонометрических ходов в зависимости от числа сторон (n) в ходе,км Наименьшая длина сторон хода, км Средняя квадратическая погрешность измерения длины стороны	- - - - 1:200000 - 0,25 0,50 1:25000 5˅ n 8 при n=30 10 при n=20 12 при n=15 15 при n=10 20при n=6 0,25 До 500м-2см От 500 до 1000м-3см Свыше 1000м 1: 40000	1:50000 1:20000 0,8 0,12 0,30 1:10000 10˅ n 10 при n=50 12 при n=40 15 при n=25 20 при n=15 25при n= 10 0,12 До 1000м-3см свыше 1000м 1:3000	1:20000 1:10000 1,5 0,35 0,08 0,20 1:5000 20 ˅n 6 при n=30 8 при n=20 10 при n=10 12 при n=8 14при n=6 0,08 До 1000м-5см

В случаях, когда привязка ходов полигонометрии к пунктам государственной геодезической сети выполняется с использованием светодальномеров, длины примычных сторон хода могут быть увеличены на 30%.

Число угловых и линейных невязок, близких к предельным во всех видах сетей, не должно превышать 10%. Допускается увеличение длин ходов полигонометрии 1-го 2-го разрядов на 30% при условии определения дирекционных углов сторон хода с точностью 5-7ʺне реже чем 15 сторон и не реже чем 3км.

Расстояние между пунктами параллельных полигонометрических ходов 1-го разряда, по длине близких к предельным, не должно быть менее 1,5км. При меньших расстояниях ближайшие пункты связываются ходом того же разряда.

Предельная длина хода для всех сетей, прокладываемых с использованием электронных тахеометров и светодальномеров, должна быть равна:

для ходов между исходным и узловым пунктами 2/3 отдельного хода, определенного от числа сторон (n);

для ходов между узловыми пунктами ½ отдельного хода;

при уменьшении числа сторон (n)отдельного хода соответственно 2/3 и 1/2.

Предельная длина сторон при измерении электронными тахеометрами и светодальномерами не устанавливается наименьших сторон к максимальным.

Опорные сети обеспечивают распространение геометрической основы на территории карьерного поля и являются исходными для построения съемочных сетей и маркшейдерской съемки всех видов работ на земной поверхности и в карьере.

Плотность опорных сетей определяется количеством пунктов на 1км² и должна быть доведена сетями сгущения не менее чем до 4-х пунктов на застроенных территориях, а на незастроенных – до 1 пункта. Исходными пунктами для сетей сгущения 1-го разряда служат пункты государственной геодезической сети 1-4-го классов, а для сетей 2-го разряда – пункты 1-4-го классов и сети сгущения 1-го разряда.

Порядок и производство работ сетей 4-го класса изложены в инструкции по их производству. Измерение углов в триангуляции 1-го и 2-го разрядов производится круговыми приемами теодолитами класса Т2, Т5 с соблюдением допусков, приведенных в табл.4.

Показатели	Теодолит Т2	Теодолит Т5
1й разряд	2й разряд	1й разряд	2й разряд
Число приемов Предельная невязка при замыкании горизонта, с Предельная невязка в направлениях из разных приемов,с

Опорные сети, создаваемые методом полигонометрии, строятся в виде замкнутых, разомкнутых и висячих, а по форме вытянутых и ломаных ходов, опирающихся на исходные пункты (пункты с известными координатами). Группа ходов одного разряда точности, пересекающихся в узловых точках и уравниваемых совместно, называется системой. Система замкнутых ходов называется системой полигонов: свободной при наличии одного исходного пункта и одной исходной стороны и несвободной при наличии нескольких исходных пунктов и сторон. Система незамкнутых ходов называется системой с узловыми точками (пунктами) с одной, двумя и большим числом узловых точек.