Введение к работе
Актуальность работы. Современные горные предприятия - это сложноструктурные лриродно-технические комплексы, развивающиеся в течение длительного времени (20-30 и более лет ), характеризующиеся большими массивами информации различного вида: геометрической, семантической, экологической, технической, экономической и т.п..
При продолжительной эксплуатации крупных карьеров производится полное или частичное изменение технологических схем, расширение проектных контуров, замена оборудования более совершенным и другие работы, выполнение которых обуславливает необходимость реконструкции горного предприятия. Реконструкция предприятия включает в себя комплекс работ, направленный на увеличение объемов производства и улучшение технико-экономических показателей. Этот комплекс работ затрагивает все структурные компоненты горнодобывающего предприятия. Создание геоинформационных систем как совокупности пространственно-определенных массивов информации и современные способы ее использования позволяют произвести реконструкцию наиболее эффективно.
Маркшейдерские опорные геодезические сети на территории горного предприятия также нуждаются в реконструкции. При этом необходимо учитывать общие и частные особенности построения и функционирования маркшейдерско-геодезических сетей в условиях разработки месторождений полезных ископаемых.
Анализ существующих маркшейдерских опорных геодезических построений на территории крупных горных предприятий показал, что координаты пунктов сети обычно представлены в государственной системе координат либо в местных или условных системах координат. Эти системы координат часто не учитывают искажения, возникающие в зависимости от выбранной поверхности относимости и положения территории относительно осевого меридиана, что приводит к затруднениям при проектировании горно-строительных работ и выносе проектов в натуру.
Маркшейдерские опорные геодезические сети на горных предприятиях Урала создавались, как правило, 30 - 40 лет назад. Применяемые тогда методы математической обработки не позволяли соответствующим образом учесть также и ошибки исходных данных.
Развитие внутреннего отвалообразования и перепланировка промышленной площадки приводят к утрате части опорных пунктов, закрытию видимости между ними. В результате нарушаются геометрические связи между пунктами и измененяется конфигурация сети . Для того, чтобы поддержать сеть в состоянии, позволяющем проводить маркшейдерские определения в нужном объеме, возникает
необходимость в оперативном пополнении опорной сети новыми пунктами. Зачастую вставка новых пунктов не улучшает, а ухудшает точность маркшейдерско-геодезических построений из-за плохой геометрии добавленных пунктов, которая связана с потерей части сети. Другая причина ухудшения точности связана с тем, что пополнение сети производится путем нанизывания новых построений на старые, без учета всех геометрических связей старой и новой сетей, что в конце концов приводит к накоплению ошибок в координатах вновь созданных пунктов.
В связи с этим появляется необходимость реконструкции маркшейдерско-геодезического обоснования с учетом основных особенностей их функционирования в условиях горного предприятия.
Исследования в области реконструкции маркшейдерско-геодезических сетей крупных горных предприятий и совершенствования методов их математической обработки начаты автором в 1990 году в соответствии с планом научно-исследовательских работ Уральского горного института в рамках программы МВиСО РСФСР " Реконструкция опорных маркшейдерско-геодезическчх сетей крупных горных предприятий на рекуррентной основе" ( № ГР 01920019540).
Цель работы - разработка методики математической обработки информации при реконструкции маркшейдерских опорных геодезических сетей, позволяющей реализовать новые технические возможности для маркшейдерского обеспечения горных работ.
Идея работы. Для решения основных задач реконструкции маркшейдерских опорных геодезических сетей математическая обработка должна производиться по рекуррентному алгоритму, который позволяет обеспечить: совместную математическую обработку измерений, выполненных а старой и новой частях сети, при надежной оценке точности полученных результатов; устойчивое решение плохо обусловленных систем , возникающих вследствие возможного ослабления геометрии сети; реализацию режимов как свободного, так и несвободного уравнивания для исключения возможной деформации сети вследствие влияния ошибок исходных данных.
Научные положения и их новизна:
Показано, что наиболее целесообразной методикой математической обработки информации в реконструируемых маркшейдерских опорных геодезических сетях горных предприятий является методика, основанная на рекуррентной зависимости и использовании псевдооператоров.
Выявлены и систематизированы основные методические погрешности развития маркшейдерских опорных геодезических сетей, которые приводят к деформации геометрических построений и снижению точности элементов сети. Эти погрешности обусловлены влиянием эффекта "нанизывания " построений, некорректной геометрией локальных построений, ошибками исходных данных.
Разработана строгая методика обработки измерительной информации, позволяющая в процессе реконструкции маркшейдерской опорной геодезической сети ограничить влияние факторов, отрицательно влияющих на точность элементов сети.
Модифицирован алгоритм метода Гревилля получения псевдообратной матрицы, позволяющий на основе введения геодезических критериев точности получать устойчивое решение задачи уравнивания.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и
рекомендаций подтверждается: применением современных математико-
статистических методов обработки результатов маркшейдерско-геодезических
измерений; анализом результатов уравнивания реконструированной
маркшейдерской опорной геодезической сети комбината "Ураласбест", повышением
точности определения параметров обоснования при совместной обработке
разновременных измерений; сравнением предлагаемой методики
модифицированного алгоритма получения псевдообратной матрицы с данными классической методики, показывающим полную идентичность окончательных результатов. Сравнение точностных характеристик маркшейдерского опорного геодезического обоснования, полученных в результате применения режимов свободного и несвободного уравнивания, показало увеличение точности определения координат пунктов реконструированной сети в среднем на 60 %.
Практическая ценность работы. Предложенный метод математической обработки информации: повышает точность определения координат пукнктов реконструированной сети за счет совместной обработки результатов измерений, выполненных на разных этапах создания и реконструкции маркшейдерского опорного обоснования; устраняет возможную деформацию сети, вызванную влиянием ошибок исходных данных, путем применения режима свободного уравнивания; позволяет получить устойчивое решение систем с некорректной геометрией отдельных участков маркшейдерской сети.
Реализация работы. Практическое применение методики математической обработки информации и ее внедрение осуществлено при реконструкции
маркшейдерской опорной геодезической сети на комбинате "Ураласбест" по договору с предприятием в рамках НИР "Создание опорной геодезической сети и наблюдения за устойчивостью бортов карьеров и откосов отвалов" (тема 22-201-91) в 1990-1993 гг.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на VIII Научно - практической конференции Всероссийского астрономо-геодезического общества ( г. Свердловск, 1987 г.), X Геодезической научно-практической региональной конференции ( г. Екатеринбург, 1994 г.), на специализированном научном семинаре по специальности 05.15.01 "Маркшейдерия" (г. Екатеринбург , 1995 ,1997гг.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 3 работы.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, трех приложений, изложена на 123 страницах машинописного текста, содержит 10 таблиц и 6 рисунков, список использованных источников из 54 наименований.
