GEODÉZIE V PODZEMNÍCH PROSTORÁCH

VYSOKÉ U ENÍ TECHNICKÉ V BRN FAKULTA STAVEBNÍ

OTAKAR ŠVÁBENSKÝ, JI Í BUREŠ, ALEXEJ VITULA

GEODÉZIE V PODZEMNÍCH PROSTORÁCH HE08 MODUL 01 D LNÍ M

ICTVÍ

STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

GEODÉZIE V PODZEMNÍCH PROSTORÁCH · Modul 1

© Otakar Švábenský, Ji í Bureš, Alexej Vitula. Brno 2007

- 2 (42) -

Obsah

OBSAH 1 Úvod 5 1.1 Cíle ........................................................................................................5 1.2 Požadované znalosti ..............................................................................5 1.3 Doba pot ebná ke studiu .......................................................................5 1.4 Klí ová slova.........................................................................................5 2 Geodézie p i dobývání nerost ....................................................................7 3 D lní m ictví ...............................................................................................9 3.1 Historický vývoj d lního m ictví ........................................................9 3.2 Základní pojmy ...................................................................................10 3.3 D lní mapy..........................................................................................11 3.4 M ení v podzemí ...............................................................................13 3.4.1 D ln m ické p edpisy ........................................................13 3.4.2 Zvláštní podmínky p i m ení v podzemí.............................13 3.4.3 M ické práce v hlubinných dolech......................................14 3.4.4 D lní bodová pole.................................................................14 3.4.5 Stabilizace m ických bod v podzemí ................................14 3.4.6 M ení základních veli in v podzemí ...................................15 3.4.6.1 M ení délek .........................................................................15 3.4.6.2 M ení úhl ...........................................................................15 3.4.6.3 Výšková m ení ....................................................................16 3.4.6.4 Magnetické d lní m ení ......................................................16 3.4.6.5 Gyroskopická m ení ............................................................18 3.5 Provažování.........................................................................................19 3.5.1 Mechanické provažování olovnicemi ...................................19 3.5.2 Optické a laserové provažování ............................................21 3.6 P ipojovací a usm r ovací m ení ......................................................21 3.6.1 P ipojení štolou .....................................................................22 3.6.2 P ipojení dv ma a více jámami.............................................22 3.6.3 P ipojení jednou jámou .........................................................23 3.6.3.1 P ipojení bodem a sm rem....................................................23 3.6.3.2 P ipojení štíhlým trojúhelníkem ...........................................24 3.6.3.3 Foxovo p ipojení...................................................................26 3.6.4 Hloubkové p ipojovací m ení .............................................28 3.6.5 Ur ování mocnosti ložisek....................................................30 3.7 M ení p i povrchové t žb nerost ....................................................31 4 M ení posun povrchových objekt vlivem poddolování.....................35 4.1 Projevy ú ink d lní innosti na povrchu...........................................35 4.2 Geodetické m ení pokles .................................................................35 5 Zam ování p írodních podzemních prostor ..........................................37 6 Záv r ............................................................................................................41 6.1 Shrnutí.................................................................................................41

- 3 (42) -


6.2

Studijní prameny ................................................................................ 41 6.2.1 Seznam použité literatury..................................................... 41 6.2.2 Seznam dopl kové studijní literatury................................... 42 6.2.3 Odkazy na další studijní zdroje a prameny .......................... 42

- 4 (42) -

Úvod

1

Úvod

1.1

Cíle

Tento studijní text je ur en pro poslucha e magisterského stupn kombinovaného studia oboru Geodézie a kartografie na FAST VUT v Brn . Má za úkol poskytnout základní orientaci v problematice m ení v podzemí s ohledem na zvláštní prost edí a podmínky v podzemních prostorách. Na tento modul M01 „D lní m ictví“ , který se v nuje p edevším problematice d lních m ení, navazuje modul M03 „M ení podzemních inženýrských staveb“ a modul M02 „Praktické úlohy inženýrské geodézie“.

1.2

Požadované znalosti

Je vyžadována základní znalost geodetických metod m ení polohy, p evýšení a znalosti sou adnicových výpo t v etn znalostí z oblasti teorie chyb a vyrovnávacího po tu. Dále se p edpokládá zvládnutí látky probírané v rámci p edm tu „Inženýrská geodézie“.

1.3

Doba pot ebná ke studiu

Doba pot ebná ke zvládnutí látky p edm tu "Geodézie v podzemních prostorách" odpovídá rozsahu výuky 2 hodiny p ednášek a 3 hodiny cvi ení týdn po dobu 13 týdn . Jedná se tedy p ibližn o 45 hodin. Z toho na studium tohoto modulu p ipadá o n co více než jedna polovina, tedy odhadem asi 20 – 25 hodin. Je nutné po ítat s tím, že as pot ebný ke studiu se m že individuáln lišit.

1.4

Klí ová slova

Geodézie, podzemní prostory, d lní m ictví

- 5 (42) -

Název kap. . 2

2

Geodézie p i dobývání nerost

Geodetická m ení v podzemí náleží mezi zvláštní aplikace geodetických m ických postup . Jedná se o geodetické práce související se zam ováním podzemních objekt a za ízení pro hlubinnou a povrchovou t žbu a dobývání ložisek užitkových nerost . Tato m ení se uskute ují ve zvláštním prost edí, za nep íznivých sv telných podmínek, ve stísn ných prostorách, za zvláštních atmosférických podmínek (pr van, zvýšená teplota, prašné a vlhké prost edí, nehomogenní teplotní pole aj.). Možnosti stabilizace m ických bod jsou omezené, zám ry jsou kratší což p ináší zvýšené nebezpe í p sobení systematických chyb p i úhlových m eních. Tyto zvláštnosti m ických prací a prost edí zp sobily vznik zvláštního geodetického odv tví – d lního m ictví. Je to nauka o metodách tvorby d lních map, o vyty ování podzemních a povrchových d lních objekt , o zjiš ování objem ložiskových zásob, o získávání podklad po plánování a otvírku dobývacích prací, o monitorování vlivu d lních prací na povrchové objekty a za ízení atd. Geodeti specializovaní na provád ní t chto prací se nazývají d lní m i i a musí absolvovat speciální vzd lávací kurz. Požadavky na d lní geodetické práce upravují p edpisy ú adu [6], [7].

- 7 (42) -

eského bá ského

Záv r

3

D lní m ictví

D lní prost edí a jeho vliv na geodetická m ení je charakteristické pro tuto oblast inženýrské geodézie. V tšina geodetických m ení v hlubinných dolech se uskute uje v podzemních prostorách, v jámách, štolách, chodbách, které mají zpravidla specifické klimatické a provozní podmínky. Délky m ených i vyty ovaných polygonových stran se zkracují, na druhé stran asto zna n vzr stají požadavky na p esnost požadovaných geometrických parametr a tím i na p esnost m ených délek, úhl a výškových rozdíl . Vysoké požadavky na kvalitu a p esnost výsledk vyžadují asto úpravy a zdokonalování b žných m ických postup , vývin speciálních nestandardních p ístroj a pom cek, ale i adekvátní teoretická ešení m ických a vyhodnocovacích postup . Zvláštnosti d lního prost edí mají p ímý vliv i na organizaci a pr b h vlastních m ických prací. Je bezpodmíne n nutné zajisti bezpe nost práce a ochranu zdraví, a samoz ejm dodržovat všechny platné p edpisy.

3.1

Historický vývoj d lního m ictví

D lní m ictví je spjato s hornickou inností již od samého po átku. Je to doloženo n kterými nálezy a dochovanými dokumenty, jako nap . mapa dobývání zlata z doby cca 1600 až 1400 p .n.l. uložená v Turín . Hornická innost se rozvíjela i na území našeho státu. Jihlavský horní zákon z roku 1249 upravoval podmínky pro dobývání. V roce 1300 král Václav II vydal "Ius regale montanorum" (Horní zákon), kterým podpo il rozvoj hornické innosti. V roce 1556 vyšlo posmrtn dílo G. Agricoly "De re metallica libri duodecim" (Dvanáct knih o hornictví a hutnictví), v jehož páté knize podal souborné zpracování d ln m ických inností (Obr. 1).

Obr. 1 Georgius Agricola

- 9 (42) -


V Jáchymov byla v roce 1716 založena první bá ská škola na sv t . Výuka byla t íletá, první dva roky byly v novány teorii, v záv re ném roce byla absolvována stáž v dolech.

Obr. 2 Ukázka z historické u ebnice d lního m ictví

Se vznikem a inností odborné školy a pozd ji Bá ské akademie v Banské Štiavnici (Slovensko) bylo spojeno jméno jedné z nejvýzna n jších osobností v historii st edoevropského d lního m ictví Samuela Mikovínyho (1700 – 1750). Prvním vysokoškolským u ebním textem byly tišt né p ednášky F. echury "D lní m ictví" z roku 1925. Jeho pokra ovatelem byl prof. K. Neset. Specializovanou vysokou školou pro výchovu bá ských m i byla dlouhou dobu Vysoká škola bá ská v P íbrami, která vznikla p em nou tehdejší Bá ské akademie v roce 1894. Tato vysoká škola byla v roce 1945 p emíst na do Ostravy.

3.2

Základní pojmy

• dobývací prostor – povrchová plocha, pod kterou probíhá t žební innost, • d lní dílo – podzemní prostora vzniklá hornickou inností, podle polohy se rozlišuje dílo vodorovné, svislé nebo šikmé (úklonné), • obzor (horizont) – soustava d lních d l na jedné výškové úrovni dobývání, • jáma – svislé i úklonné d lní dílo (j. t žební – na dopravu rubaniny, materiállu a osob, j. vtažná –proudí jí vzduch do dolu, j. výdušná – odvádí zneišt ný vzduch z dolu, j. kutací – slouží k pr zkumu a vyhledávání ložisek nerost , j. odvod ovací – slouží k odvád ní vody z dolu, j. slepá (šibík) – nevychází na povrch, spojuje dva horizonty d lního díla),

- 10 (42) -

Záv r

• chodba – vodorovné n. šikmé d lní dílo, sloužící k doprav (ch. hlavní – je hlavní dopravní nebo v trací tepnou dolu, ch. sm rná – razí se ve sm ru ložiska, ch. dovrchní – ražená šikmo nahoru), • štola – vodorovná n. šikmá chodba ústící na povrch • svážnice – d lní dílo hloubené v ložisku sm rem jeho nejv tšího sklonu, rubanina se jí dopravuje sm rem dol , • úpadnice – d lní dílo podobné svážnici, rubanina se jí dopravuje sm rem nahoru, • p ekop – vodorovná otvírací chodba ražená v jalové hornin sm rem ložiska • komín – svislé n. úklonné d lní mezichodbové dílo, sloužící k v trání, lezení nebo doprav hmot, • pilí – ást ložiska ohrani ená ze všech stran d lními díly, • sýpka – svislý n. šikmý úzký prostor, do kterého se shora nasypává a zespodu odebírá rubanina • studna – m lká svislá jáma na t žbu tekutých nerost (nafta apod.), • nárazišt – rozší ený prostor na horizontu p i jám , •

elba – p ední plocha raženého d lního díla,

• proti elba – elba ražená v protism ru jiné elby d lního díla, • porub – pracovišt bezprost edního dobývání užitkového nerostu, • po va – spodek (dno) d lního díla nebo vrtu, • zálom – prvotní záb r v elb , • prorážka – místo setkání elby a proti elby d lního díla, • skrývka – vrstva jalové horniny nad ložiskem p i povrchové t žb , • odval – násyp hlušiny a odpadu po t žb nebo skrývce

3.3

D lní mapy

ZDM – Základní d lní mapa – vyhotovuje se pro jednotlivé horizonty (patra) v m ítku 1:1000, p ípadn 1:500 nebo 1:2000. Obsahuje zákres všech základních d lních, geologických, technických a správních objekt a údaj d ležitých pro ízení d lní innosti (Obr. 3). ZDM je podkladem pro vyhotovení odvozených d lních map, profil a ez v m ítkách 1:10, 1:20, 1:50, 1:100, 1:200, 1:500. Sou ástí ZDM je mapa povrchové situace, vykreslovaná samostatn na pr svitném materiálu ve stejném m ítku jako ZDM, obsahující polohopis a místopis zastav né ásti d lního závodu.

- 11 (42) -


Obr. 3 Základní d lní mapa

Ú elové d lní a povrchové mapy: • d lní plánovací mapa – je podkladem pro plánování t žby, • obzorové mapy – zobrazují situaci a úrovni jednotlivých d lních horizont , • mapa v trání – obsahuje zákres podzemních d l s vyzna ením sm r v trání a v tracích za ízení, m ítko se volí tak, aby celý v trací systém byl zobrazen na jednom mapovém listu, • základní mapa d lního závodu – zachycují povrchovou situaci (1:500, 1:1000) tak, aby celá zobrazovaná plocha byla na jednom mapovém listu, vyhotovují se podle zásad pro tvorbu ZPZ, • požární d lní a povrchová mapa – zobrazuje objekty a za ízení pro likvidaci podzemních a povrchových požár a havárií, • dopravní a telekomunika ní mapa – zobrazuje stav podzemních dopravních cest a rozmíst ní telekomunika ních za ízení, • mapa d lních rozvod (zobrazuje rozvody vody, elekt iny, stla eného vzduchu aj.) • geologicko-tektonické mapy ložisek – obsahují údaje o poloze, hloubce a rozsahu ložisek užitkových nerost , • dopravní a telekomunika ní mapa, • mapa evidence zásob – slouží pro sledování t žby a výpo et technických zásob ložisek, • mapa pokles terénu – jsou v ní vyzna eny skute né nam ené a p edpovídané poklesy terénu vlivem poddolování formou izo ar pokles za ur ité období.

- 12 (42) -

Záv r

3.4

M ení v podzemí

3.4.1

D ln m ické p edpisy

M ické práce v podzemí se ídí p edpisem [6], který je rozd luje na • polohová m ení zahrnující budování m ických sítí na povrchu a v podzemí, a podrobná m ení, • výšková m ení zahrnující budování výškových sítí a podrobná výšková m ení, • p ipojovací a usm r ovací m ení, která propojují m ické sít na povrchu a v podzemí, • vyty ovací a kontrolní m ení, provád ná p i otvírce d lních d l a ov ování výsledk d lní innosti. Veškeré m ické práce rozd luje co do p esnosti p edpis [6] do ty kategorií: • velmi p esná (VP) – sem pat í ur ování základních d lních bodových polí, • p esná (P) – platí pro m ení hlavních polygonových a výškových po ad , • technická (T) – platí pro m ení, na která již nenavazují další m ení, • speciální (S) – platí p i zvláštních požadavcích projektanta.

3.4.2

Zvláštní podmínky p i m ení v podzemí

• teplota, prašnost, vodní páry, pr van • výbušnost (úprava p ístroj ) • geotermický stupe – nar stání teploty s hloubkou D ležitou zásadou je v novat pot ebný as na aklimatizaci geodetických p ístroj na místní teplotní podmínky. ím v tší teplotní rozdíl, tím delší doba je pot ebná na dokonalou aklimatizaci p ed za átkem m ení. P i p esných pracích jsou pravidlem jsou vyžadovány zhruba 2 minuty na každý 1ºC teplotního rozdílu. Vyplývá to ze skute nosti, že oh ívání i ochlazování p ístroje m že zp sobovat vnit ní pnutí a malé asymetrické expanze ovliv ující p esnost. Ze stejného d vodu je t eba chránit p ístroj (a stativ) m ickým deštníkem p ed p ímým slune ním svitem. Nemén d ležitá je zásada pravidelných kalibrací m ických p ístroj . Kalibrace se provádí vždy p ed zahájením prací a pak minimáln v p lro ních intervalech. O provedených kalibracích je t eba vést dokumentaci doloženou p íslušnými kalibra ními listy a protokoly jednotlivých p ístroj .

- 13 (42) -


3.4.3

M ické práce v hlubinných dolech

zahrnují • polohové m ení • výškové m ení • p ipojovací a usm r ovací m ení • vyty ovací a kontrolní m ení • speciální m ení

3.4.4

D lní bodová pole

D lní bodová pole se d lí na základní a podrobná, na povrchu a v podzemí. Základní d lní polohové bodové pole v podzemí je tvo eno body základních orienta ních p ímek (ZOP) navázaných pomocí p ipojovacího a usm r ovacího m ení na povrchovou sou adnicovou soustavu, a dále body dalších orienta ních p ímek (OP). Základní d lní výškové bodové pole v podzemí je tvo eno trojicemi výškových bod na nárazištích jednotlivých horizont (pater), jejichž výšky byly ur eny hloubkovým m ením a p esným výškovým m ením. Podrobné d lní polohové bodové pole v podzemí zahrnuje body d lních polygonových po ad navázaných na základní polohové podzemní bodové pole. Podrobné d lní výškové bodové pole v podzemí zahrnuje ostatní stabilizované výškové body ur ené výškovým m ením technické p esnosti.

3.4.5

Stabilizace m ických bod v podzemí

trvalá, do asná stabilizace v po v - Obr. 4

Obr. 4 Stabilizace m ických bod v po v d lních d l

ve strop - Obr. 5

- 14 (42) -

Záv r

Obr. 5 Stabilizace m ických bod ve strop d lních d l

centrace a signalizace

3.4.6

M ení základních veli in v podzemí

3.4.6.1 M ení délek mechanicky: po po v , po kolejnici v dopravní chodb , podél š

ry Obr. 6

Obr. 6

zav šeným pásmem Obr. 7

Obr. 7

elektronicky: v sou asné dob nejb žn jší zp sob, vyžaduje však nevýbušné provedení EDM 3.4.6.2 M ení úhl B žné teodolity:

- 15 (42) -


Parametry teodolit mají odlišné požadavky, nevyžaduje se velké zv tšení dalekohledu, d ležit jší je jasnost a schopnost ost it na co nejkratší vzdálenost. záv sné teodolity Obr. 8

Obr. 8 Záv sný teodolit

3.4.6.3 Výšková m ení Základní metodou d lních výškových m ení je geometrická nivelace. Nivela ní m ení používá stejných zásad a postup jako nivelace na povrchu, asto se však zkracují délky zám r. Pro m ení ve stísn ných d lních prostorách se používají speciální nivela ní lat o délce 1 – 1,8 m. Lat se na zna ky výškových bod staví nebo zav šují. tení lat zav šené v obrácené poloze (nula stupnice naho e) se uvažuje jako záporné. Další používanou metodou výškových m ení v d lních dílech je trigonometrická nivelace. Ta se obvykle spojuje s polygonovým m ením – svislý úhel se použije i k redukci šikmých délek na vodorovné. Body se signalizují zám rnými ter i nebo olovnicemi. Pro výšková m ení nižší p esnosti se v podzemí používají m ení pomocí sklonom ru, tachymetrie aj.

3.4.6.4 Magnetické d lní m ení K magnetickému úhlovému m ení se používají p ístroje a pom cky využívající skute nosti, že vodorovná složka vektoru geomagnetického pole probíhá p ibližn severním sm rem a udává sm r magnetického poledníku. Geomagnetické pole však podléhá asovým a místním zm nám ovliv ujícím hodnotu magnetické deklinace , tj. úhlu, který spolu svírají sm ry magnetického a astronomického poledníku. Pr b h ar spojujících místa se stejnou hodnotou deklinace je znázorn n na mapách izogon, pro zobrazení ar spojujících místa se stejnou ro ní zm nou deklinace se používají mapy izopor. Uvádí se jednoduchý vztah pro výpo et deklinace pro ur ité místo Pi a epochu t

δ it = δ it0 + v (t − t 0 )

- 16 (42) -

(3.1)

Záv r

kde δ it0 je místní hodnota deklinace v epoše t0 zjišt ná interpolací v map izogon a v je místní hodnota ro ní zm ny deklinace získaná z mapy izopor. Pro d lní magnetická m ení se používají kompasy a busolní p ístroje. Geologické kompasy slouží k zam ování sm ru a sklonu geologických vrstev. Hornické záv sné kompasy (Obr. 9) se zav šují na m ickou š ru napnutou mezi polygonovými body. Busolní úhlom rné p ístroje jsou vlastn b žné teodolity dopln né kompasovým kruhem nebo magnetickým usm r ova em.

Obr. 9 Záv sný hornický kompas

Magnetická deklinace se m ní také v závislosti na denní dob a ro ním období. Doporu uje se m it v období listopad – únor v dob od 2 do 9 hod., v období b ezen a zá í – íjen v dob od p lnoci do 4 hod., a v období duben – srpen v dob okolo p lnoci [1]. Metodika m ení se liší v závislosti na tom, zda se m í v neporušeném magnetickém poli, nebo v p ítomnosti železa. V prvním p ípad se obvykle použije jedno ze schémat podle Obr. 10. Jestliže není nutná vyšší p esnost orientace, m í se magnetické azimuty na každém druhém bod polygonového po adu (m ení "ob stanovisko" – Obr. 10a). P i o n co vyšších nárocích na p esnost orientace se m í magnetické azimuty na každém bod po adu – Obr. 10b. Postup m ení azimut podle Obr. 10c pak poskytuje další zvýšení p esnosti s možností kontrol, nebo azimut každé strany je ur en nezávisle dvakrát.

Obr. 10 Zp soby m ení busolních po ad

- 17 (42) -


P i magnetickém m ení v p ítomnosti železa (železná výztuž, kolejnice, stroje apod.) se nem í p ímo magnetické azimuty, ale obvodové úhly, protože hodnoty azimut vykazují nepravidelné odchylky závislé na vzdálenosti od rušivých objekt a na sm ru po adu. Busolní po ady mívají kratší délky stran okolo 15 – 20 m. Výhodou je, že chyba p i m ení délky n které strany má vliv pouze na p í nou odchylku v rozsahu p íslušné strany a dál se nep enáší. 3.4.6.5 Gyroskopická m ení Gyroskopickou orientací se dají ur it astronomické azimuty sm r na povrchu i v podzemí. Pomocí gyroskopických orientací lze výrazn omezit nár st p í né odchylky s délkou (po tem vrchol ) podzemního polygonového po adu. Je-li usm rn na jedna strana po adu (po áte ní), st ední chyba koncového bodu v p í ném sm ru je mq2 = s 2

(n − 1)2 mσ2 + (n − 1)(n − 2)(2n − 3) mω2 6

(3.2)

kde s je délka polygonové strany, n je po et vrchol po adu, mσ je st ední chyba gyroskopického usm rn ní a mω je st ední chyba vrcholového úhlu. P i usm rn ní dvou stran (první a poslední) bude tato st ední chyba

mq2 =

s2 n (n − 1)(n − 2 ) 2 2n 2 mσ2 + mω 4 3

(3.3)

Jsou-li usm rn ny ty i strany (první, poslední a další dv strany), bude po ad rozd len na t i úseky s po ty vrchol p , o , n (Obr. 11) a p í ná st ední chyba na konci po adu bude dána vztahem [9] mq2

=

m x2

+

=s

2

n 2 + (n + o − 2 ) + (o + p − 2 ) + p 2 2 mσ + 4 2

2

n (n − 1)(n − 2) + o (o − 1)(o − 2) + p ( p − 1)( p − 2) 2 mω 12

Obr. 11 Polygonový po ad s více orientacemi

- 18 (42) -

(3.4)

Záv r

Jestliže jsou usm rn ny všechny strany, pak mq2 = s 2 (n − 1) mσ2

(3.5)

P esnost b žných gyroteodolit se pohybuje v hodnotách st edních chyb cca 10˝ - 20˝, existují však speciální p esn jší p ístroje. P edstavitelem nejp esn jších gyroskopických p ístroj je GYROMAT (výrobce DMT), což je automatický mikroprocesorem ízený m ící gyro-systém s deklarovanou p esností 2˝ - 3˝ . Metodika m ení gyroskopických azimut je probírána v p edm tu "Geodézie".

3.5

Provažování

P i p enášení polohy bod mezi horizonty d lního díla se asto používá provažování, které je bu mechanické (uskute ované pomocí olovnic), nebo optické.

3.5.1

Mechanické provažování olovnicemi

Provažování pomocí t žkých olovnic je v praxi nej ast ji používaný postup, a koliv se jedná pracné, asov náro né m ení. Záv sy olovnic jsou p i v tších hloubkách provažování velmi citlivé na p sobení vn jších vliv , zejména na proud ní vzduchu, padající vodní kapky apod. D lní olovnice je tvo ena d leným závažím (mosazné n. olov né kruhové desky) upevn ným na ocelovém nebo mosazném drát o pr m ru 1 – 3 mm. Hmotnosti olovnic se pohybují od 25 kg (do 100 m hloubky) až do 1000 kg (do v tších hloubek). P i spoušt ní do jámy se drát záv su olovnice vede z bubnu navíjecího za ízení p es kladku a vodorovnou desku s vodícím zá ezem umíst nou ve výšce alespo 2 – 3 m nad místem cílení. Rovn ž na p ipojovaném horizontu se olovnice umís uje alespo 2 m pod místem cílení. Záv sný drát musí být po celé délce zcela volný. Správnou polohu spodního bodu záv su v tížnici lze zjistit metodou • volné (kývající) olovnice, • upevn né olovnice.

První metoda se používá p i provažování do hloubek < 100 m. Rozkmit záv su se tlumí pono ením olovnice do nádoby s tekutinou. Metoda je vhodná pouze pro m lké a suché jámy. Druhá metoda je založena na ur ení st edu kyv záv su olovnice ve dvou navzájem kolmých sm rech, a následném upevn ní záv su do této st ední polohy ve speciálním upev ovacím za ízení (Obr. 12). Jedna ada pozorování kyv zahrnuje tení krajních poloh 10 kyv na dvou milimetrových stupnicích. Polohy záv su na jedné stupnici se tou p ímo, na druhé stupnici pomocí oto ného zrcátka, což umož uje pozorovat kyvy v obou sm rech z jednoho postavení

- 19 (42) -


p ístroje. Pro zvýšení p esnosti se m í ve více adách. Takto lze dosahovat p esnosti v ur ení st ední polohy záv su 0,1 – 0,2 mm.

Obr. 12 Jung v centra ní talí

P i provažování do v tších hloubek (> 500 m) se nep ízniv projevují ú inky ví ivého pohybu vzduchu v jám , které vychylují záv s olovnice ze svislé polohy. Vychylování záv su nelze odstranit ani úplným zastavením v trání. Velikost vychýlení a závisí na vyvolaném tlaku na záv s olovnice a na její hmotnosti Q ; lze ji vyjád it vztahem a=k

1 Q

(3.6)

kde k je koeficient p enosu. Wilski navrhl zp sob provažování, p i kterém se tou výchylky ai záv su olovnice na vodorovné milimetrové stupnici, které p ísluší hmotnostem Qi r zných olovnic (Obr. 13). K ur ení neznámých hodnot koeficientu k a výchylce a0 odpovídající správné poloze záv su v tížnici je t eba alespo dvou rovnic

- 20 (42) -

Záv r Obr. 13 Wilskiho složité provažování

a1 − a0 = k

1 Q1

,

a2 − a0 = k

1 Q2

(3.7)

Odtud se pak získá vztah pro výpo et výchylky a0 a0 =

Q1a 1 − Q2 a 2

(3.8)

Q1 − Q 2

jehož dosazením do (3.7) se vypo ítá koeficient k . Wilski doporu oval ty i m ení se t emi r zn hmotnými olovnicemi (100kg – 400kg – 500kg – 100kg), též se používá zkrácený postup se dv ma olovnicemi (300kg – 1100kg – 300kg).

3.5.2

Optické a laserové provažování

Provažování bod svislice lze uskute nit také pomocí optických provažovacích p ístroj . Svislice se vyty uje jako pr se nice dvou navzájem kolmých svislých rovin, které se vyty ují zám rným k ížem optického provažova e sm rem nad p ístroj (zenitový provažova ), nebo pod p ístroj (nadirový provažova ). S ohledem na vylou ení systematických chyb se každé m ení provádí ve dvou symetrických polohách alhidády p ístroje. Bod svislice se realizuje bu tením plošné milimetrové stupnice (rastru) nanesené na pr svitném materiálu, nebo se nastavuje na zvláštním cílovém za ízení posunováním p ístroje nebo ramen zvláštního cílového za ízení. Svislice je realizována pomocí zám rného paprsku nebo svazkem laserového zá ení. Použitelnost a spolehlivost metody optického provažování v d lních podmínkách závisí p edevším na atmosférických podmínkách ve svislé jám , na hloubce provažování a na kvalit použitého p ístroje. V jámách vyzna ujících se vodními parami nasycenou atmosférou i vzdušnými proudy p sobícími ví ení prachu a refrakci je optické provažování komplikované a zdlouhavé, nebo je v bec znemožn no. Zejména v jámách s vlhkým a prašným prost edím naráží tento zp sob na zna né potíže, nebo optický zám rný paprsek t žko proniká atmosférou a bývá ovlivn n refrakcí a vibrací vzduchu. P i menších hloubkách provažování a p ízniv jších podmínkách v jám lze použít b žné metody optického vyty ení svislice [4]. Vzhledem k padajícím ásticím a úlomk m je výhodn jší použití nadirového provažova e. Prakticky dosahovaná p esnost se pohybuje v hodnotách 2 – 5 mm na 100 m hloubky provažování. Výhodné bývá použití laserových provažovacích p ístroj pro jejich v tší dosah, jejich nevýhodou je zv tšování pr m ru stopy laserového svazku s rostoucí vzdáleností od p ístroje a s tím spojené obtíže s p esnou identifikací bodu svislice.

3.6

P ipojovací a usm r ovací m ení

Ú elem p ipojovacího a usm r ovacího m ení je získání pot ebných prvk pro stanovení vzájemné polohy objekt na povrchu a d lních d l na r zných

- 21 (42) -


podzemních horizontech (tj. umožn ní výpo tu sou adnic bod podzemních m ických sítí v povrchové sou adnicové soustav - zpravidla v S-JTSK. Postupy p ipojovacího a usm r ovacího m ení lze rozd lit na: • p ipojení štolou • p ipojení dv ma i více jámami, • p ipojení jednou jámou (1 olovnice), • p ipojení jednou jámou (2 olovnice).

P i p ipojovacích a usm r ovacích m eních v jámách musí být provoz odstaven.

3.6.1

P ipojení štolou

Jedná se o p ipojovací m ení uskute ované vodorovnou nebo úklonnou štolou prost ednictvím polygonového po adu navázaného na povrchové bodové pole. Nej ast ji se použije jednostrann p ipojený (volný) po ad, jehož nevýhodou je klesání p esnosti v závislosti na jeho délce, po tu bod a sklonu stran. P i p esných pracích se výsledky získávají ze dvou nezávislých m ení. Zvýšení p esnosti se dosáhne, jsou-li k dispozici dva i více vstup do podzemního díla, jimiž lze uskute nit p ipojení. To umož uje použití oboustrann p ipojených po ad poskytujících více kontrol.

3.6.2

P ipojení dv ma a více jámami

Používá se v p ípad , že je k dispozici více jam, které lze sou asn odstavit z provozu. Body ur ené provážením v obou jamách se propojí podzemním vetknutým po adem, z n hož se zam í a stabilizují body základní orienta ní p ímky (ZOP). Jedná se o výhodný postup z hlediska p esnosti, nebo celkový vliv chyb p i provažování je malý. Výsledná p esnost v ur ení ZOP pak závisí hlavn na p esnosti ur ení vzájemné polohy obou olovnic na povrchu, a dále na tvaru a délce podzemního vetknutého po adu. P i p ipojovacím a usm r ovacím m ení dv ma jámami iní podle [5] mezní odchylka v poloze prováženého bodu 0,007 m (platí pro všechny metody provažování) a mezní odchylka ve sm rníku ZOP v dole je dána vzorcem Dσ = 10"

n1 + n2 100 + n3 + 2 2 a

(3.9)

kde n1 je po et vrchol povrchového polygonového po adu p i ur ování sm rníku promítané p ímky, n2 je po et vrchol podzemního polygonového po adu mezi olovnicemi, n3 je po et vrchol podzemního spojovacího polygonového po adu mezi ZOP a nejbližším bodem po adu mezi olovnicemi, a a je délka promítané úse ky.

- 22 (42) -

Záv r

3.6.3

P ipojení jednou jámou

P ipojovací a usm r ovací m ení uskute ované jednou jámou pat í mezi nejsložit jší a nejobtížn jší postupy d lního m ictví. Nejt žší ást p edstavuje p enesení sm ru do podzemí s požadovanou p esností. P i p ipojovacím a usm r ovacím m ení jednou jámou a dv ma olovnicemi je podle [6] mezní odchylka dvojího nezávislého ur ení sm rníku ZOP v podzemí dána vzorcem Dσ = 10" n + k

(3.10)

kde n je upravený po et vrcholových úhl podzemního polygonového po adu (pro ob nezávislá m ení), kdy jako 1 se po ítá úhel zam ený pod výškovým úhlem do 20˚ , jako 2 se po ítá úhel zam ený v rozp tí výškových úhl 20˚ až 50˚ , a jako 3 se po ítá úhel zam ený pod výškovým úhlem nad 50˚ . Koeficient k se ur í podle vztahu

k=

C a2

(3.11)

kde a je vzdálenost obou olovnic a C iní 50 pro hloubku provažování do 400 m, 60 pro hloubku provažování do 600 m, 80 pro hloubku provažování do 800 m, a 130 pro hloubku provažování v tší než 800 m. 3.6.3.1 P ipojení bodem a sm rem Tato metoda vyžaduje provážení pouze jednoho bodu v jám , což sta í k polohovému p ipojení. Usm rn ní podzemní sít se vykoná gyroteodolitem. V blízkosti jámy na povrchu se ur í dvojice bod A , B v povrchové soustav , a v blízkosti nárazišt na p ipojovaném horizontu se stabilizuje dvojice p ipojovaných bod C , D (Obr. 14). Na povrchu se zm í úhel A a délka sAO . To umožní na základ znalosti sou adnic bod A , B vypo ítat sou adnice záv su olovnice O :

xO = x A + s AO cos σ AO

,

yO = y A + s AO sin σ AO

(3.12)

kde σ AO = σ AB + ω A . Na p ipojovaném horizontu se zm í úhel C a délky sOC , sCD , a dále se gyroteodolitem ur í sm rník CD . Pak lze vypo ítat sm rník OC ze vztahu

σ OC = σ CD − ω C + 2 R

(3.13)

a kone n vypo ítat sou adnice bod C, D podle vztah

xC = xO + sOC cos σ OC

,

yC = yO + sOC sin σ OC

x D = xC + sCD cos σ CD

,

y D = yC + sCD sin σ CD (3.14)

- 23 (42) -


Obr. 14 P ipojení bodem a sm rem

Poznámka: P i použití b žných gyroteodolit se dosahuje p esnosti gyroazimutu 15 – 20 , nejp esn jší technologií však lze dosahovat p esností n kolika vte in. Nap íklad automatizovaný mikroprocesorem ízený p ístroj GYROMAT (výrobce DMT) garantuje p esnost lepší než 3 . 3.6.3.2 P ipojení štíhlým trojúhelníkem Tento postup pat í mezi jednoduché a nej ast ji používané zp soby d lního p ipojovacího a usm r ovacího m ení. Na povrchu i na p ipojovaném horizontu se zvolí stanoviska úhlom rného p ístroje v blízkosti jámy, která spolu s ob ma záv sy olovnic O1 , O2 vytvo í p ipojovací trojúhelníky (Obr. 15). V t chto trojúhelnících se m í úhly , ´ mezi ob ma záv sy, a dále délky všech stran a, a´ (spojnice záv s ), b , b´ a c , c´ . V podzemním p ipojovacím trojúhelníku platí vztah sin β =

kterým lze vypo ítat úhel níku platí pro výpo et úhlu

b sin α a

(3.15)

. Podobn v povrchovém p ipojovacím trojúhel´ vztah sin β ' =

b' sin α ' a'

(3.16)

Pro skute né chyby platí po diferencování rovnice (xx.xx) vztah

cos β ε β =

b sin α b sin α εb − ε + cos α ε α a a a a2

- 24 (42) -

(3.17)

Záv r

a po úprav je vztah pro skute nou chybu úhlu

ε β = tg β Pro st ední chybu ur ení úhlu vztah

εb b

−

εa a

+

b cos α εα a cos β

platí podle zákona p enosu st edních chyb

ma2 mb2 b 2 cos 2 α 2 m β = tg β 2 + 2 + 2 mα a b a cos 2 β 2

2

a p i uvážení srovnatelné p esnosti obou délek ( ma mβ2 = tg 2 β

(3.18)

mb = ms )

1 1 b 2 cos 2 α 2 2 + m + mα s a2 b2 a 2 cos 2 β

(3.19)

kde mα je st ední chyba v ur ení úhlu a ms je st ední chyba délkového m ení. První len této rovnice vyjad uje vliv chyb délkového m ení a druhý len vyjad uje vliv chyb úhlového m ení. Podíl prvního lenu je rozhodující a jeho velikost lze snížit zmenšením velikosti úhlu (a tím i ), tedy zeštíhlením tvaru ur ujícího trojúhelníka. To lze zajistit vhodnou volbou stanoviska p ístroje. Z hlediska dosahování co nejvyšší p esnosti se velikost úhlu volí -5 2 < 1˚. Pak hodnota tg β < 2.10 a první len v rovnici (xx.xx) lze prakticky zanedbat.

Obr. 15 P ipojení štíhlým trojúhelníkem

Pak se rovnice (xx.xx) zredukuje na tvar mβ2 =

b 2 cos 2 α 2 mα a 2 cos 2 β

(3.20)

Jestliže úhly , 0 , pak kosinová funkce t chto úhl bude blízká jedné a tento vztah se zjednoduší na

- 25 (42) -


mβ2 =

b2 2 mα a2

Odtud plyne, že výsledná p esnost úhlu úhlu též na pom ru stran b/a .

(3.21) závisí krom p esnosti m eného

Analogický vztah lze odvodit pro povrchový p ipojovací trojúhelník s prvky . a' , b' , c' , α ' , β ' , γ ' , tj. mβ2 ' =

b' 2 2 mα ' a'2

(3.22)

3.6.3.3 Foxovo p ipojení Jedná se o p ipojovací a usm r ovací m ení nepoužívající úhlové m ení, m enými veli inami jsou pouze délky. Fox navrhl p ipojovací obrazec ve tvaru velmi plochého ty úhelníku, který se blíží lichob žníku (Obr. 16). Vrcholy tohoto ty úhelníku jsou oba záv sy olovnic O1 , O2 , a dvojice bod M , N základní orienta ní p ímky (ZOP). Použití metody vyžaduje pr b žné nárazišt , v modifikaci ji však lze použít i p i jednostranném nárazišti. Na nárazišti se zvolí poloha bod M , N ve vzájemné vzdálenosti 12 – 15 m tak, aby jejich spojnice byla tém rovnob žná se spojnicí záv s olovnic v odstupu do 40 cm. V odlehlosti 5 – 10 cm za záv sy olovnic se umístí kolmo na spojnici MN dv sklen né stupnice. Na bodech M , N se zcentrují teodolity, jejichž dalekohledy se použijí ke zjišt ní tení c , d odpovídajících pr m t m záv s na sklen né stupnice. Odlehlosti e1 , e2 záv s a stupnic se ur í pomocí milimetrového m ítka. Dále se p ímým délkovým m ením ur í vzdálenosti a , b , l .

Obr. 16 Foxovo p ipojení

Pro ešení p ipojení se použije místní sou adnicová soustava , s po átkem v bod M a s osou vloženou do spojnice MN . Sou adnice obou záv s olovnic v této soustav jsou

c a

η1 = c − e1

ξ1 = a − e1

- 26 (42) -

(3.23)

Záv r

d b

η 2 = d − e2

ξ 2 = a + l − e2

Pak lze vypo ítat sm rník spojnice záv s olovnic

tg β =

η 2 − η1 ∆η12 = ξ 2 − ξ1 ∆ξ12

P i malých velikostech úhlu

β≈

tg α1 =

η1 ξ1

1

(3.24)

lze použít p ibližný vztah

∆η12 = ∆ξ12

Dále se vypo ítají úhly

z rovnice

,

2

,

d 1−

e2 e − c 1− 1 b a l + e1 + e2

(3.25)

pomocí vztah

tg α 2 =

η2

b − e2

=

η2

s MN − ξ 2

(3.26)

Sm rník spojnice MN d ležitý pro usm rn ní podzemní m ické sít je dán vztahem

σ MN = σ 12 + β

(3.27)

Jsou-li známy sou adnice obou záv s olovnic z p ipojení k povrchovému bodovému poli, mohou se nyní vypo ítat sou adnice bod M , N v povrchové soustav x , y :

xM = x1 +

ξ1 cos (σ MN − α1 − 2 R ) cosα1

y M = y1 +

ξ1 sin (σ MN − α1 − 2 R ) cosα1

x N = x2 +

s MN − ξ 2 cos (σ MN + α 2 ) cosα 2

y N = y2 +

s MN − ξ 2 sin (σ MN + α 2 ) cosα 2

(3.28)

P esnost usm rn ní Foxovým postupem je dána p esností ur ení sm rníku 12 spojnice záv s olovnic (povrchové p ipojení) a p esností ur ení úhlu (podzemní p ipojení). Skute ná chyba v ur ení úhlu

εβ =

se získá diferencováním vztahu (3.24)

1 ∆η 1 1 ε ∆ξ + ε ∆η 2 2 2 ∆η ∆ξ ∆η ∆ξ 1+ 1+ ∆ξ 2 ∆ξ 2

Po p echodu na st ední chyby a úprav se získá vztah

- 27 (42) -


2

mβ =

∆ξ 2 m∆2η + ∆η 2 m∆2ξ

(∆η

2

+ ∆ξ 2

(3.29)

)

2

který lze dále upravit s uvážením platnosti vztah 2 ∆η 2 + ∆ξ 2 = s12

∆ξ = cos β s12

,

∆η = sin β s12

,

na tvar mβ2 =

Jestliže je úhel

cos β ≈ 1

(

1 cos 2 β m∆2η + sin 2 β m∆2ξ 2 s12

malý (

(3.30)

< 1º ), pak platí, že

sin β ≈ β

,

) s12 ≈ ∆ξ

,

a vztah (3.30) lze zjednodušit na tvar m∆2η 1 2 2 2 mβ = 2 m∆η + β m∆ξ ≈ ∆ξ 2 s12 2

(

)

(3.31)

Pro rychlý orienta ní rozbor p esnosti se n kdy používá p ibližný vztah mβ =

mc ,d 2 l

(3.32)

kde mc,d charakterizuje p esnost tení sklen ných stupnic.

3.6.4

Hloubkové p ipojovací m ení

Výškové propojení povrchu a jednotlivých d lních horizont se uskute uje hloubkovým p ipojovacím m ením. Používá se speciální hloubkové pásmo o délce 100 m, 500 m, 1000 m, které je navinuto na buben ovládaný klikou a brzdou. Stuha pásma je robustní, decimetrové d lení je vyzna eno otvory, do kterých zapadají epy pomocných p íložných stupni ek s milimetrovým d lením. Pásmo se spustí do jámy, zatíží a ustálí. P i hloubkovém p ipojovacím m ení se použije dvojice nivela ních p ístroj (A – povrch, B – p ipojovaný horizont) – Obr. 17.

- 28 (42) -

Záv r

Obr. 17 Hloubkové p ipojovací m ení

M ení se provádí sou asn na obou výškových úrovních. Rozdíl tení stupnice hloubkového pásma l ' = l Ap − l Bz

(3.33)

je zatížen systematickými vlivy, ze kterých jsou dominantní nesprávná délka m idla, teplotní rozdíl a rozdíl napínací síly. Proto je t eba pro získání správné hodnoty úseku pásma l p ipojit p íslušné korekce:

l = l '+ ∆ k + ∆ t + ∆ p

(3.34)

• ∆ k - korekce z komparace se vyhledá z kompara ního protokolu pásma. • ∆ t - korekce z teplotního rozdílu ∆ t = α l (t − t k )

(3.35)

kde tk je teplota pásma p i komparaci, je koeficient teplotní roztažnosti ( = 1,15.10-5/°C). a t p edstavuje pr m rnou teplotu v celém úseku pásma l . V praxi se teplota se m í na více místech (na povrchu – t1 , 5 m pod ohlubní jámy – t2 , 5 m nad nárazišt m – t3 , a na nárazišti – t4). P i tomto postupu se korekce z teplotního rozdílu po ítá podle vztahu

- 29 (42) -


∆ t = 5α

t +t t +t t1 + t 2 − t k + (l − 10 )α 2 3 − t k + 5α 3 4 − t k 2 2 2

který lze upravit na tvar

∆t =

5α (t1 + t 2 + t3 + t 4 − 4t k ) + (l − 10)α (t 2 + t3 − 2t k ) 2 2

(3.36)

• ∆ p - korekce z protažení ∆p =

l Gl ∆Q + G l0 + Eq 2

(3.37)

kde E je modul pružnosti, q je p í ný pr ez stuhy pásma, G je tíha 1 m pásma, l0 je neefektivní úsek pásma a Q je rozdíl tíhy závaží a tíhy kompara ního závaží. P i menších hloubkách p ipojení a dovolují-li to atmosférické pom ry v jám , lze uskute nit hloubkové p ipojovací m ení elektronickým dálkom rem. Jedná se o m ení svislé vzdálenosti, která musí být p evedena na výškový rozdíl nivela ních zna ek na povrchu a na p ipojovaném horizontu p idáním p íslušných korekcí. P i tomto m ení je nutné použití speciálního nosi e pro upevn ní dálkom rného p ístroje nad ohlubní jámy, a vhodného upevn ní odrazného hranolu (nap . na speciální lešení nebo na st echu t žní klece). Geometrická korekce nam ené vzdálenosti zahrnuje výškové excentricity dálkom ru a hranolu v i p íslušným výškovým zna kám na povrchu a v dole, které je t eba ur it nivelací i trigonometricky. P esnost p ipojení je závislá p edevším na spolehlivosti ur ení atmosférické opravy.

3.6.5

Ur ování mocnosti ložisek

P i zjiš ování objem podzemních t les užitkových nerost pro pr zkumné a t žební ú ely je pot ebné ur ovat mocnosti ložisek. K tomu ú elu se asto používají svislé vrty. Mocnost ložiska v kolmém sm ru vrstvy se nazývá normální mocnost m . Jejími složkami jsou mocnost vodorovná (ms) a svislá (mv). Jejich vzájemný vztah je dán vzorcem m = ms sin δ = mv cos δ kde je sklon ložiska (Obr. 18). Je-li vrt veden ve sklonu mocnost po ítá ze vztahu m = mk sin (δ + ε ) kde mk je mocnost ve sm ru vrtu.

- 30 (42) -

(3.38) , pak se normální (3.39)

Záv r

Obr. 18 Výpo et mocnosti ložiska

3.7

M ení p i povrchové t žb nerost

M ické práce p i zajiš ování povrchové t žby nerost zahrnují: • vybudování bodového pole, • vedení íselné, grafické a písemné dokumentace pro ú ely pr zkumu a projektování, výstavby, vlastního t žby, rekonstrukcí a likvidací povrchových lom , • vyty ování a kontrolní m ení pro pr zkumné, t žební a eviden ní ú ely. M ením v povrchových lomech se zjiš ují: • pr b h hran skrývkového i t žebního ezu, • pr b h hran odval , výsypek a skládek, • poloha technologických a stavebních objekt , • polohopis a výškopis okolního p ilehlého území, • ložisková a zemní t lesa, p ípadn detaily pr b hu ložiskových vrstev, • monitorování pokles a horizontálních posun p dy vlivem t žby, • vyt žené objemy p i postupu t žby.

Ur ování objem t žby: Výpo ty objem se p i pr zkumné a d lní innosti vyskytují velmi asto. Jsou d ležité pro ur ování objem zásob užitkových nerost , p i evidenci t žených a p emis ovaných hmot, a také p i výpo tu cen vykonaných prací. Metoda rovnob žných ez je asto používaný zp sob, p i n mž se volí bu svislé, nebo vodorovné rovnob žné (nej ast ji ekvidistantní) ezy. Svislé ezy lze ur ovat p ímým m ením (profilováním). Vzdálenost ez se volí 5 – 50 m. Objemy jednotlivých t les se po ítají podle vzorce

V=

1 (Pi + Pi+1 ) h 2

(3.40)

kde h je vzdálenost ez a Pi , Pi +1 jsou jejich plochy. - 31 (42) -


P i použití metody vodorovných ez se nej ast ji využívá vrstevnicového podkladu. Celkový objem se získá jako sou et jednotlivých objem díl ích t les ohrani ených vrstevnicemi, které se po ítají podle a) lichob žníkového vzorce

P1 + Pn n−1 V= + Pi h 2 i =2

(3.41)

kde n je po et vrstev, h je svislá vzdálenost vrstevnicových ez a Pi jejich plochy, p i emž (Obr. 19).

jsou

P1 , Pn jsou plochy dolního a horního krajního ezu

Obr. 19 Metoda rovnob žných (vodorovných) ez

b) vzorce pro komolý kužel V=

n −1 n −1 1 2 Pi + Pi Pi +1 + P1 + Pn h 3 i =2 i =1

(3.42)

kde význam jednotlivých symbol je stejný jako v p edcházejícím p ípad . c) Simpsonova vzorce

V=

n −1 2

1 P1 + Pn + 2 P2i −1 + 6 i =2

n −1 2 i =1

P2i

h

(3.43)

op t se stejnou symbolikou. Tento vzorec vyjad uje p ibližnou integraci a používá se p i výpo tu objem lenitých t les.

Poznámka: Ve všech p edcházejících p ípadech je nutné zbytkové objemy na okrajích t lesa vypo ítat jiným zp sobem a p ipojit je k výsledku. Metoda tvercové sít je založena na rozd lení t lesa na díl í hranoly tvercového p dorysu, jejichž objemy jsou dány vzorcem

- 32 (42) -

Záv r

Vi = P

4 i =1

hi

(3.44)

kde P je plocha tverce a hi jsou výšky v jeho rozích. Celkový objem se získá se tením všech díl ích objem Vi V=

n i =1

Vi + Vz

kde Vz je sou et zbytkových objem vn

(3.45) tvercové sít .

- 33 (42) -

Záv r

4

M ení posun povrchových objekt vlivem poddolování

4.1

Projevy ú ink d lní innosti na povrchu

Je všeobecn známo, že na poddolovaných územích dochází ke zna ným zm nám na povrchu, zejména ve svislém sm ru. Stavební i jiné objekty mohou v d sledku ú ink d lní innosti vykazovat nestabilitu prostorové polohy. P i hlubinném dobývání nerost vznikají pod zemí prázdné prostory vyvolávající zm ny v nadložních horninách. Rozsah a velikost pokles závisí na hloubce a mocnosti ložiska, na sklonu ložiskových vrstev, na zp sobu a rychlosti dobývacích prací, na fyzikáln -mechanických vlastnostech nadložních vrstev, místních hydrologických podmínek, na tvaru povrchu a na asovém faktoru. Hornickou inností se porušuje stabilita okolních vrstev a nastává postupný pokles nadložních vrstev. Když tento proces dosáhne povrchu, vytvo í se poklesová kotlina, jejíž rozsah r a hloubka smax závisí na hloubce a mocnosti vyt ženého nerostného ložiska, a také na hodnot tzv. zálomového úhlu a mezního úhlu (Obr. 20). Velikost zálomového úhlu je dána p edevším vlastnostmi nadložních hornin a hydrogeologickými podmínkami. Tento úhel ur uje sklon spojnice okraje vyrubaného podzemního prostoru a p íslušného bodu okrajové trhliny. Mezní úhel je uvažován až k okraji poklesové kotliny a je vždy menší než úhel zálomový.

Obr. 20 Vytvo ení poklesové kotliny vlivem poddolování

Polom r poklesové kotliny r = h cot gµ , kde h je výška nadloží. Maximální pokles nastává uprost ed kotliny a dosahuje hodnoty s max ≈ m , kde m je mocnost ložiska.

4.2

Geodetické m ení pokles

Ú elem m ení pokles je získat informace o velikosti zm n a rychlosti jejich vývoje, které jsou nutné pro projektování nových stavebních objekt , pro návrh opat ení pro obnovení bezpe né funkce objekt na povrchu a další sana ní práce. Charakter a vývoj pokles se sleduje opakovaným výškovým m ením v p edepsaných asových intervalech. M í se metodami p esné (p ípadn technické) nivelace, trigonometrické nivelace a fotogrammetricky.

- 35 (42) -


Na poddolovaných územích mohou dosahovat poklesy až ádov dm/rok. P itom nestejnom rné poklesy zpravidla vyvolávají další poruchy, jako naklon ní, zak ivení povrchu i vodorovné posuny a deformace. Výsledky opakovaných m ení jsou podkladem pro sestrojení map se zákresem ar spojujících místa stejných hodnot pokles k ur ité epoše. Za ú elem evidence a sledování t chto jev se vyhotovují mapy skute ných a p edpokládaných pohyb povrchu, které obsahují povrchovou situaci se zakreslenými izoliniemi m ením zjišt ných anebo p edpokládaných (extrapolovaných) pokles . Tyto mapové podklady jsou d ležité z hlediska plánování d lních škod i z hlediska jejich prevence.

- 36 (42) -

Záv r

5

Zam ování p írodních podzemních prostor

Mezi p írodní podzemní prostory adíme jeskyn a další krasové útvary. K zam ování t chto prostor, které bývají zna n lenité a nepravidelné, se používají jednoduch é geodetické metody polohopisných a výškopisných m ení. Používají se teodolity a bezhranolové dálkom ry, pop ípad základnové dálkom ry (BRT 006 apod.). M ická dokumentace jeskyní sestává z • mapové ásti, •

íselné ásti,

• další textové dokumentace. Pro každou jeskyni se po izuje mapová dokumentace, kterou tvo í základní mapa jeskyn dopln ná profily a ezy, dále mapa povrchu, pop ípad dopl ující ú elové mapy. Hlavní fáze tvorby jeskynních map jsou: • p ípravné práce, • rekognoskace podzemních prostor, • vybudování sít m ických bod a její zam ení, • podrobné m ení podzemních jeskynních prostor, • výpo etní a zobrazovací práce, • zpracování výsledného elaborátu. P ípravné práce zahrnují shromážd ní dostupných mapových podklad a geodetických údaj jeskyn a jejího nejbližšího okolí, dále získání informací o jeskyni, jejím charakteru a zvláštnostech s ohledem na m ické práce a jejich bezpe nost. Též je t eba stanovit m ítko mapové dokumentace, zvolit nápl mapy a stupe p esnosti m ení vzhledem k rozsahu a p ístupnosti jeskynního systému a ú elu, pro který se dokumentace vyhotovuje. M ítka jeskynních map se obvykle volí následovn : • m ítko 1:50 – malé jeskyn do délky 50 m, speleologicky zajímavá místa, ásti jeskynních systém , detaily, • m ítko 1:100 – v tšina menších a st edních jeskyní do délky 500 m, • m ítko 1:200 (250) – st ední a v tší jeskyn do délky 5000 m, • m ítko 1:500 – velké jeskyn a rozsáhlé jeskynní systémy nad 5000 m. Rekognoskace podzemních prostor má za ú el up esn ní rozsahu m ických prací a výb r metod zam ení. Zjiš uje se stav jeskyn , její pr chodnost, nebezpe ná místa a podmínky ochrany jeskyn . Dále se vyhledají p ípadné existující m ické body z d ív jších m ení a posoudí se jejich stav a využitelnost. Také se posoudí možnost využití m ické techniky a pot ebné vybavení pro zajišt ní bezpe nosti. Vybudování sít m ických bod se ídí zejména lenitostí jeskynního systému a požadovanou p esností m ení. Body se obvykle stabilizují do stropu nebo dna jeskyn na významných místech (za átky a konce chodeb, zalomení cho- 37 (42) -


deb, k ižovatky apod.) a s ohledem na co nejsnadn jší podrobné zam ení jeskyn . K p ipojení jeskyn na celostátní sou adnicový systém se využijí existující geodetické body na povrchu v blízkém okolí a z nich se ur í základní bod jeskyn (ZB), který slouží pro navázání m ení v podzemí. Ten se volí v jeskynním vchodu nebo v jeho bezprost edním okolí a vhodn se stabilizuje. V p ípad , že se jeskynní m ická sí nep ipojuje na celostátní sou adnicový systém, z izují se p ed jeskyní a v jejím vchodu dva body (jeden jako ZB a druhý jako orienta ní) pro pozd jší navázání na povrchová bodová pole. Podzemní m ická sí je tvo ena polygonovými po ady, k jejichž zam ení se používá vhodná p ístrojová technika podle požadavk p esnosti (geologický kompas, kyvadlový i pr hledový sklonom r a pásmo, nebo záv sný hornický kompas, záv sný sklonom r a pásmo, nebo teodolit, nivela ní p ístroj a pásmo). Podrobné m ení jeskyn se d je metodou polární a ortogonální. Výsledkem m ení je zákres p dorysu jeskyn , podélných profil a p í ných ez . P dorys obsahuje zákres sít m ických bod , obrys jeskynních prostor a situaci dna (po vy) jeskyn . Obrys vyjad uje tzv. maximální obrys bez ohledu na výšku nade dnem, a tzv. minimální obrys, což je linie styku skalní st ny s výplní dna jeskyn . Dále se zaznamenávají zvláštními smluvenými zna kami velké skalní bloky, okraje podzemních jezer, sifon a tekoucích vod, okraje propastí, skalních stup , prudkých svah atd. Zakreslují se též technická za ízení jeskyn jako chodníky, schodišt , zábradlí apod. Do p dorys se zakreslují též linie p í ných ez a jejich zna ení. ezy a profily se volí tak, aby byly zachyceny charakteristické profily jeskynních chodeb a dóm . P í né ezy se kreslí v pohledu sm rem do jeskyn [14]. Na Obr. 21 a Obr. 22 je ukázka jeskynní mapy a zákresu profilových ez .

Obr. 21 Mapa p dorysu jeskyn

- 38 (42) -

Záv r

Obr. 22 Jeskynní profil a p í né ezy

- 39 (42) -

Záv r

6

Záv r

6.1

Shrnutí

P edkládaný studijní text je v nován problematice geodetických prací v souvislosti s podzemním a povrchovým dobýváním nerost . Je zam en více prakticky a podává ucelený p ehled základních úloh d lního m ictví. P ipojena je též kapitola o zam ování p irozených podzemních prostor jako jsou jeskyn a rozsáhlé jeskynní systémy.

6.2

Studijní prameny

6.2.1

Seznam použité literatury

[1]

Krumphanzl, V., Michal ák, O. Inženýrská geodézie II. Kartografie, Praha 1975

[2]

Michal ák, O., Vosika, O., Veselý, M., Novák, Z. Inžinierska geodézia I. Alfa, Bratislava 1985

[3]

Michal ák, O., Vosika, O., Veselý, M., Novák, Z. Inžinierska geodézia II. Alfa, Bratislava 1990

[4]

Švábenský, O., Vitula, A. Inženýrská geodézie. Návody ke cvi ením I VUT Brno, 1993

[5]

Švábenský, O., Vitula, A. Inženýrská geodézie. Návody ke cvi ením II VUT Brno, 1991

[6]

Vyhláška eského bá ského ú adu . 435/92 Sb. o d ln m ické dokumentaci p i hornické innosti a p i n kterých innostech provád ných hornickým zp sobem.

[7]

Vyhláška eského bá ského ú adu . 158/1997 Sb., kterou se m ní a dopl uje Vyhláška BÚ o d ln m ické dokumentaci p i hornické innosti a p i n kterých innostech provád ných hornickým zp sobem

[8]

Kovani , L., Matouš, J., Mu ka, A.. D lní m ictví. SNTL Praha, 1990

[9]

Novák, Z., Hánek, P. Geodézie v podzemních prostorách. VUT Praha, 1995

[10]

SN 73 0420-1 P esnost vyty ování staveb – davky. NI, Praha 2002

ást 1: Základní poža-

[11]

SN 73 0420-2 P esnost vyty ování staveb – chylky. NI, Praha 2002

ást 1: Vyty ovací od-

[12]

Neset, K. D lní m ictví I. SNTL Praha, 1966

[13]

Neset, K. D lní m ictví II. SNTL Praha, 1967

[14]

Hromas, J., Weigel, J. Základy speleologického mapování. Zlatý K Praha, 1997

[15]

Matouš, J. D lní m ictví a geodézie. SNTL, Praha 1986 - 41 (42) -


6.2.2

Seznam dopl kové studijní literatury

[16]

Lohr,W., Vosen, H. Markscheidekunde. Springer, Berlin 1969

[17]

Richardus, P. Project Surveying. A.A. Balkema, Rotterdam 1995

6.2.3

Odkazy na další studijní zdroje a prameny

[18]

http://www.vugtk.cz/nzk/indnzk.html

[19]

http://www.vugtk.cz/odis/index1.html

[20]

http://knihovny.cvut.cz/sluzby/fsv/index.html

[21]

http://library.fce.vutbr.cz/

- 42 (42) -

GEODÉZIE V PODZEMNÍCH PROSTORÁCH

Recommend Documents