Введение к работе
Актуальность проблемы. За последние годы резко возрос интерес со стороны спешылистов, шимакчцихся вопросами координатных определений, к проблеме использования спутниковых істсм глобального позиционирования (Global Positioning System - GPS). Это связано с высокой роиїводнісльностью и точностными характеристиками, которые значительно превышают апало-ічньїс показатели большинства маркшейдерско-іеодезическпх приборов и инструмент!;, нс-ичыуемых при традиционных методах измерений. Вопросы маркшейдерскою обслуживания >рпых нрецнриягнй не находят отражения в большинстве работ зарубежных и отечественных лоров. Горные предприятия обладают рядом специфических особенностей, которые могут серь-1По повлиять па точность определения координат и дирекпноиных углов в локальной системе ри создании сетей спутниковой аппаратурой. К этим особенностям следует отнести то, что снятия на поверхности горного предприятия должна быть отражена в системе координат горных лработок - это является одной из приоритетных задач маркшейдерской службы; сравнительно ^большие (50 - 100 км") занимаемые плошали; наличие подработанных или нарушенных ислед-вие ведения горных работ участков земной поверхности; отсутствие на территории юрпоіо г>едприятия геодезических пунктов одного класса точности; низкое качество сети ГТС; невьпод->е для процесса трансформирования взаимное расположение пунктов; необходимость обсспсчс-тя горных работ высокоточными - в соответствии с Инструкцией по производству маркшейдер-:их работ - (в первую очередь - угловыми) измерениями при создании маркшейдерских опорах геодезических и специальных разбивочных сетей с длинами сторон 150 - 350 м. Последнее іязано с задачами, которые решает маркшейдерская служба горного предприятия: обеспечение ; (опасного ведения горных работ, обслуживание комплекса подъемного и машетрачьнот кон--мерного оборудования, наблюдение за сдвижением, высокоточные работы при сбойках и і.д. актические величины погрешностей взаимного положения существующих в пределах горною гвода пунктов моїут достигать 500 - 600 мм, а иногда и более, в координаты пунктов создавас-:>й маркшейдерской сети, а также в значения дирекпноиных углов будут внесены ошибки, пре->сходянше допустимые от 3-х до 6-ти раз. Сложившаяся ситуация требует обеспечить стандар-пованный подход к производству спутниковых измерений по видам решаемых 'задач, потому о достоверность этих результатов связана с обеспечением безопасности ведения работ и юрн-іческими аспектами деятельности предприятий. Для горнодобывающей промышленности наїрс-i необходимость разработки технологии использования спутниковой аппаратуры в маркшсидір-;ой практике, чему и посвящена данная работа.
Цель работы заключалась в разработке технологии создания маркшейдерско-геодезических іаркшейдерских опорных и специальных разбивочных) сетей на горных предприятиях спутнп->вой аппаратурой.
Основная идея работы - обеспечить создание маркшейдерско-геодезических сетей на горных іедприятиях спутниковой аппаратурой в соответствии с требованиями, регламентированными нструкцией по производству маркшейдерских работ и другими нормативно-методическими доцентами, на основе применения новых методов, учитывающих специфику задач, стоящих пе-д маркшейдерской службой, а также качество и состояние сетей на территориях, занятых і-ор-тми предприятиями.
Задачи исследований сводятся к следующему:
определить фактические точностные характеристики спутниковой аппаратуры;
установить факторы, влияющие на точность спутниковых координатных определений;
установить зависимость допустимых погрешностей взаимного положения смежных пунк іов от условий радиовидимости, длины сторон и класса (разряда) сетей, создаваемых спутнико вой аппаратурой.
разработать критерии целесообразности использования спутниковой аппаратуры на гор ных предприятиях;
разработать способы создания, контроля и реконструкции маркшейдерских опорных гео дезическнх и специальных разбивочных сетей на горных предприятиях с использованием спут пиковой аппаратуры;
разработать способы перевода координат определяемых пунктов из системы WGS84 в лс кальную (систему плоских прямоугольных координат), позволяющие создавать сети, свободны от ошибок трансформационных пунктов;
Меч оды исследований. В работе использован комплекс методов исследований, включак ший анализ и обобщение опыта и научных разработок, теоретические и практические исследовс ния, проведенные на моделях сетей и реальных объектах, большой объем экспериментальных р; бот в производственных условиях, а также опытно-промышленную проверку способов создали сетей и анализ их результатов.
Научные положения, выносимые на зашиту;
1. Способы полевых измерений и контроля достоверности результатов при создании марі
шейдерских опорных геодезических и специальных (в том числе при наблюдении за сдвижение
поверхности) разбивочных сетей спутниковой аппаратурой должны соответствовать требования
Инструкции по производству маркшейдерских работ и Инструкции по наблюдениям
сдвижением поверхности в части обеспечения регламентированной погрешности плоских прямі
уі ольных координат, превышений, а также горизонтальных и дирекционных углов.
2. Величины ошибок плоских прямоугольных координат, обусловленные процессе
трансформации, в ходах маркшейдерско-геодезических сетей и точность определения дирскщ
онных углов сторон зависят от величин ошибок взаимного положения трансформационных путі
гов, кратчайшего расстояния от пунктов стороны, (хода) до линии, на которой расположен
трансформационные пункты, а также от длины хода (стороны).
3. Маркшейдерско-гсодезические сети на горных предприятиях должны быть свободны <
влияния ошибок исходных пунктов, для чего в процессе трансформации предлагается испольч
вать только два подходных пуігкта, от координат которых раззита сегь в горных выработках.
Научная новизна заключается в разработке технологии создания маркшейдере» геодезических сетей.на основе использования спутниковой приемной аппаратуры, включаюш методы полевых измерений, учитывающие условия радиовидимости, длины сторон и всличи средней квадратической погрешности горизонтальных углов, а также способы контроля дос верности их результатов на основе оценки погрешностей взаимного положения смежных пункт сети, применение которой позволяет с высокой производительностью создавать маркшейдерег геодезические сети, свободные от ошибок исходных пунктов, с точностью, регламентировапн Инструкцией по производству маркшейдерских работ.
Лично ачтором разработаны основные положения методики создания, контроля и рек< струкции маркшейдерско-геодезических сетей на горных предприятиях; разработаны и обосно ны критерии целесообразности использования спутниковой аппаратуры на горных предирияти разработана и обоснована классификация схем полевых измерений, зависящая от средней кв ратической ошибки измерения углов, условий радиовидимости и длин сторон в сетях, а та*
ненки достоверности их результатов в соответствии с требованиями Инструкции по иронзводст-I маркшейдерских работ: разработан способ создания свободных сетей, обеспечивающий провесіне маркшейдерских работ на поверхности и определение положения пунктов профильных инки при наблюдении за сдвижением в системе координат горных выработок; ратработан спо-)б перевода координат из системы WGS84 в локальную с использованием только двух пунктов, Зеспсчиваюший возможность использования подходных пунктов шахт и разрезов для трангфор-апни; предложен способ проведения измерений на промплошадках горных предприятий в усло-іях неудовлетворительной радиовидимости.
Постовсрпост ь и обоснованность исследований подтверждена-.
анализом результант применения методов создания, контроля и реконструкции маркшей-;рско-ісодсзических сетей, использованных на территории Соколовского и Ерунаковского о'и.ных месюрожлений, шахтах ПО "Ленинфадсланеа" и ПО "Ростовуголь" и моделях марк-[ейдерских опорных геодезических сетей, показавшим, что расхождение значений координат и ірскиионньїх углов в сетях, созданных спутниковой аппаратурой и традиционными методами, с превышает регламентируемых нормативными документами величин;
большим объемом информации о методах и точностных характеристиках маркшейдерско-юдезических сетей, созданных с использованием GPS-аппаратуры, и значительным объемом парных исследований, включающих в себя определение координат более 200 пунктов триашуля-ии различных классов и около 2000 пунктов полигонометрии различного класса и разряда;
высокой сходимостью расчетных величин ошибок плоских прямоугольных координат и ірекнионньїх углов-с их фактическими значениями;
Практическое значение работы состоит в том, что внедрение результатов выполненных ^следований в производство позволяет не только создавать спутниковой аппаратурой свободные аркшейдерекпе опорные геодезические и специальные разбивочные сети на горных предпри-шях с требуемыми точностными характеристиками, но также проводить реконструкции» ранее пданпых сетей, повысив тем самым как уровень контроля за безопасным ведением горных pair, так и достоверность представляемой маркшейдерской службой информации. Научные иссле-)вания, положенные в основу разработанной технологии (с учетом окончательного развертыва-ия отечественной системы ГЛОНАСС), могут являться надежной научной базой создания обос-ованиых нормативно-методических документов дня маркшейдерской службы горнодобывающей ромышленностн, которая через короткое время начнет использование не тозько импортной, но отечественной аппаратуры аналогичного класса точности.
Реализация работы. Методы полевых работ, оценки достоверности результатов ншерсмий, і здания свободных сетей и перевода координат из системы WGS84 в локальную, изложенные в іссертании, применены при создании маркшейдерских опорных геодезических сетей в ПО Леши ралсланеи", ПО "Ростовуголь" и па горных предприятиях Ерунаковского и Соколовского есгорожлений.
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения работы докладыва-ись и получили одобрение на секции "Аэрокосмические технологии" Всероссийского молодежно научного форума (С.-Петербург, 22 - 24.11.95г.)
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 6 печатных работах.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и со-:ржні 1?9 страниц, в ;ом числе 124 страницы машинописного текста. 27 таблиц, 10 рисунков, пісок лііісраіурьі из 52 наименований и 7 приложений.
Чвіор выражает причшельность сотрудникам ВНИМИ за помошь. оказанную в пр..везенії натурных нее годований, сотрудникам НИЦ "Геодинамика" (Москва) іа внимание, полезные v.eu.. і. юдспсівие, а также доктору техн. наук, профессору В.А. Коушя за паучмо-меюлг . iVW помошь.
