автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.01, диссертация на тему:Разработка методики маркшейдерского обеспечения открытых горных работ меднорудного месторождения "Айнак"

Введение

Глава I. Геологическая характеристика месторождения

Айнак".II

1.1. Общие сведения о районе месторождений . . II

1.2. Стратифицированные отложения

1.3. Структура месторождения

1.4. Особенности размещения морфологии и минералогии рудных тел.

1.5. Гидрогеологическая и инженерно-геологическая характеристика месторождения

1.6. Сырьевая база и перспективы ее развития

1.7. Проектные и горнотехнологические данные разработки месторождения "Айнак"

1.8. Вскрытие и разработка карьера

Выводы.

Глава 2. Особенности маркшейдерских съемок на открытых разработках.

2.1. Общие сведения.

2.2. Особенности и способы создания съемочного обоснования на карьерах

2.3. Съемочные работы на карьерах

2.4. Точность измерения горизонтального угла способами приемов и повторений

2.5. Оценка точности положения пункта относительно исходного в аналитических сетях

2.6. Средняя квадратическая погрешность ориентирования в аналитических сетях I и 2 разря

2.7. Средние квадратические погрешности положения пунктов относительно исходных в полигонометрических ходах I и 2 разрядов.

Выводы.

Глава 3. Состояние и перспективы развития опорной сети месторождения "Айнак"

3.1. Построение плано-высотной маркшейдерско-геодезической опорной сети (применительно к месторождению "Айнак")

3.2. Принцип построения маркшейдерско-гео.цези-ческих сетей

3.3. Составление предварительного проекта и выбор наиболее рациональной схемы опорной маркшейдерско-геодезической сети путем сопоставления рассматриваемых вариантов

3.3.1. Определение относительной средней квадра-тической погрешности (СКП) длины стороны в наиболее слабом месте аналитические сети I и 2 разрядов)

3.3.2. Предварительный расчет точности полигояометрии I и 2 разрядов.

3.4.3. Предварительный расчет точности комбинированного метода.

3.4. Трудовые затраты

3.5. Окончательное составление проекта маркшейдерско-геодезической сети.

3.6. Выбор и расчет высот геодезических знаков и центров для построения опорной маркшейдерско-геодезической сети на месторождении

Айнак".

3.6.1. Определение высот знаков, выбор центров маркшейдерско-геодезической сети

3.7. Расчет высот геодезических знаков

3.8. Приборы и методика, применяющиеся для измерений расстояний и углов в опорной и съемочной сетях

3.9. Требования, предъявляемые к сетям местного значения на карьере "Айнак"

Выводы.

ГлаБа 4. Фототопография . . '.

4.1. Фотограмметрические работы

4.2. Сущность фотограмметрического метода съемки.

4.3. Сущность наземной стереофотограмметрической съемки

4.4. Некоторые особенности организации полееых фотограмметрических работ на карьерах

4.5. Способы камеральной обработки материалов съемки.

4.6. Основные факторы, влиякщие на точность наземной стереофотосъемки

4.7. Пути, возможного применения НФС в условиях больших карьеров ДРА на примере месторождения "Айнак".

4.8. Подготовка и оборудование помещения для фотолабораторной обработки материалов наземной фотограмметрической съемки

4.9. Решение некоторых специальных маркшейдерских задач по наземным стереофотосъемкам

4.10. Определение объемов вынутой горной массы

4.11. Выбор шага горизонтальной сети при подсчете объемов горной массы на основе теории информации.

Выводы.

Глава 5. Маркшейдерское обеспечение производства добычных работ.

5.1. Маркшейдерское обеспечение производства взрывных работ

5.2. Маркшейдерский учет объемов Ескрыши и добычи.

5.3. Установление корреляции между мощностью залежей и содержанием полезного компонента

5.4. Съемка складов полезного ископаемого

5.5. Съемка породных отвалов

5.6. Маркшейдерские наблюдения за устойчивостью бортов и откосов Айнакского карьера.

5.7. Расчет параметров устойчивых бортов и уступов карьера

5.7.1. Требования к исходным данным для расчета

5.7.2. Определение параметров устойчивых бортое и откосов уступоЕ карьера

Выводы.

С победой апрельской революции в Афганистане в 1978 г. и образованием Демократической республики Афганистан (ДРА) встали грандиозные задачи по индустриализации страны. Основой дальнейшего развития промышленности в рамках государственного сектора является ускоренное создание национальных горнодобывающих предприятий, разрабатывающих месторождения полезных ископаемых наиболее прогрессивным открытым способом.

В связи с интенсивным ростом числа крупных карьеров в ДРА перед маркшейдерской службой стоят важные задачи организации и всестороннего развития методов маркшейдерского обеспечения технологии открытых горных работ. Поэтому научная задача по разработке рациональных методов маркшейдерских съемок на карьерах ДРА, является актуальной.

Изучение геологического строения минеральных ресурсов Афганистана началось с 1958 г. после заключения межправительственного соглашения между Советским Союзом и Афганистаном.

Под руководством советских специалистов страна приступила к систематической разведке и изучению полезных ископаемых, в результате чего открыт ряд нефтегазоносных, рудных и других месторождений, достигнуты значительные успехи в изучении геологического строения и минеральных ресурсов страны. Афганистан в настоящее время стал одной из наиболее изученных стран южной Азии и среднего Востока.

Недра Афганистана богаты различными полезными ископаемыми наиболее ценные из них для развития страны медь и железо в крупнейших месторождениях Азии.

С 1963 г. проводятся геологоразведочные работы на изыскание твердых полезных ископаемых в северной и юго-восточной части центрального Афганистана. Эти исследования характеризуются большим объемом поисково-съемочных маркшейдерских работ, охвативших всю территорию страны. Однако, объем добычи полезных ископаемых на разрабатываемых месторождениях недостаточен для промышленности из-за низкой технологии ведения горных работ и транспортных затруднений.

Эти затруднения можно преодолеть благодаря внедрению современной технологии разработки, что в свою очередь,предполагает получение и своевременный анализ геолого-маркшейдерской информации .

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: разработать эффективные методы маркшейдерского обеспечения открытых горных работ в условиях ДРВ (на примере перспективного меднорудного месторождения Айнак); разработать и научно обосновать более рациональный метод . построения маркшейдерских сетей для планово-высотного обоснования на карьерах нагорного типа Афганистана; разработать метод применения наземной ст е ре офот ограмметри-ческой съемки (НСС) для маркшейдерских съемочных работ на карьерах в условиях ДРА (равноотклоненный случай); выявить наличие корреляционной зависимости между мощностью зале ни и содержанием в ней полезного компонента и установить эмпирическое выражение этой связи, что позволит оперативно прогнозировать средние содержания полезного ископаемого в отрабатываемых блоках; разработать методику расчета параметров устойчивости бортов и откосов уступов карьера с учетом особенностей структурного строения Айнакского месторождения;

Цель работы заключается в определении взаимосвязей параметров различных методов создания опорных маркшейдерских сетей с физико-географическими особенностями и формой карьерных полей, позволяющих обеспечить технологический процесс рациональной добычи полезных ископаемых открытым способом.

РЗдея работы заключается в использовании разработанных в СССР наиболее эффективных методов производства маркшейдерских работ на карьерах ДРА с учетом особенностей залегания месторождении, позволяющих обеспечить технологический процесс рациональной добычи полезных ископаемых открытым способом. . Основные научные положения заключаются в следующем: впервые определены и научно обоснованы критерии оценки эффективности способов построения маркшейдерских сетей при развитии планово-высотного обоснования, на основе которых разработаны положения по созданию опорных и съемочных сетей на карьерах, расположенных в горной местности (на примере разработки меднорудного месторождения "Айнак"); впервые предложено более широкое использование равнооткло-нениого случая наземной стереофот ограмметриче ской съемки для маркшейдерских съемочных работ на карьерах нагорного типа.разработана и доведена до практического применения методика определения объемов взорванной горной массы по фотоснимкам; установлена зависимость между содержанием полезного компонента и мощностью залежи, которая позволяет прогнозировать содержание полезного компонента по результатам замеров ее мощности .

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

- данными сравнительного технико-экономического анализа вариантов построения маркшейдерско-геодезических сетей, в результате которых комбинированный метод построения, состоящий из триангуляции и полигонометрии первого разряда, обеспечивает точность построения опорной сети определяемую требованиями технической инструкции при минимальных затратах; совпадением с погрешностью до 2,5 % результатов экспериментальных фотограмметрических определений объемов взорванной горной массы с данными подсчетов на основе тахеометрической съемки.

Научное значение работы заключается в установлении критериев оценки эффективности способов построения маркшейдерских опорных сетей и зависимости между содержанием полезного компонента и мощностью залежи.

Практическое значение работы заключается в разработке научно обоснованной методики маркшейдерского обеспечения открытых горных работ на Айнакском меднорудном месторождении и выборе методов создания опорных и свемочных сетей, позволяющих повысить эффективность и снизить трудоемкость маркшейдерских работ на карьерах нагорного типа.

Реализация выводов и рекомендаций работ. Разработанная методика маркшейдерских работ при открытой разработке месторождений ]]РА одобрена департаментом добычи твердых полезных ископаемых министерства горных дел и промышленности ДРА и рекомендована к внедрению при разработке открытым способом крупнейшего в стране Айнакского меднорудного месторождения.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований по теме диссертации докладывались и были одобрены кафедрой геодезии и маркшейдерского дела Кабульского политехнического института, на заседании технического совета департамента добычи твердых полезных ископаемых министерства горных дел и промышленности ДРА и на научных семинарах кафедры маркшейдерского дела и геодезии Московского горного института (13811984 гг.).

Работа выполнялась по проблеме освоения недр ДРА.

Автор выранает искреннюю благодарность научному руководителю, заведующему кафедрой маркшейдерского дела и геодезии проф., д.т.н. В.А.Букринскому, а такае доцентам кафедры Г.В. Орлову, П.Н.Бруевичу, А.Н.Ильичеву и Н.А.Соцкову за оказанную консультацию при подготовке 3-й и 4-й глав диссертации.

Основные выводы выполненных исследований заключаются в следующем:

1. На разрабатываемых открытым способом месторождениях ДРА отсутствуют систематическое маркшейдерское обеспечение,инструктивно-нормативные материалы, регламентирующие методы производства маркшейдерских работ.

2. Определены критерии /точность, трудоемкость, стоимость отдельных видов работ/ оценки эффективности способов построения маркшейдерских сетей при развитии планово-высотного обоснования, на основе которых разработаны основные положения по созданию опорно-съемочных сетей на карьерах нагорного типа.

Применительно к месторождению Айнак выбран и научно обоснован рациональный вариант построения маркшейдерско-геодези-ческих сетей, состоящий из аналитической сети I разряда и поли-гонометрии I разряда.

3. Обоснована целесообразность использования наземной стерео-фототопографической съемки /НСС/ в условиях карьера Айнак и разработаны основные методические положения по применению равноотклоненного случая НСС, позволяющие значительно сократить трудоемкость и повысить производительность маркшейдерских работ на карьерах нагорного типа, за счет сокращения числа базисов и уменьшения "мертвых зон".

4. Предложен новый метод оценки точности результатов рав-ноотклоненного случая НСС, учитывающий погрешность определения не одной точки, а совокупности точек. Использование этого метода оценки точностиппозволило значительно расширить применение прогрессивного равнооткяоненного случая НСС на карьерах нагорного типа.

5. Установлена криволинейная статистическая зависимость мевду содержанием полезного компонента и мощностью залежи, которая позволяет прогнозировать среднее содержание полезного ископаемого на различных участках залежи по результатам замеров ее мощности.

6. Определена методика расчета параметров устойчивых бортов и откосов уступов карьера, учитывающая особенности структурного строения и рельефа Айнакского меднорудного месторождения.

ЗАКЛЮЧЕН И Е

В диссертации впервые для ДРА дано новое решение актуальной научной задачи эффективного применения методов маркшейдерского обеспечения технологического процесса открытых горных работ на месторождениях нагорного типа, позволяющих осуществлять их рациональную разработку.

1. Ассур В.Л., Кутузов М.Н.,Муравин М.М., Высшая геодезия, изд.2, перераб. и доп. -М.: Недра, 1979. -398.

2. Арсентьев А.И., Букин И.10., Мирояеяко В.А. Устойчивость бортов и осушение карьерой. Учебник для вузов. -М.: Недра, 1982. -165 с.

3. Ануфриев О.И., Ермаков Ю.Н. Исследования аэрофотоаппаратов. М.: Недра, 1975. -75 с.

4. Булкин Г.А. Введение в статистическую геохимию. -Л.:Недра, IS72. -202 с.

5. Бастан Г1.Г1., Волошин К.Н. Усреднение руд на горно-обогатительных предприятиях. -М.: Недра, 1981. 280 с.

6. Беляев Б.И., Пирогов В.Г. Эффективность фототеодолитной съемки карьеров верхнеднепропетровского горно-металлургического комбината. Тезисы- докладов к Всесоюзному научно-техническому семинару. -М.: Недра, 1978, с.36-37.

7. Бобир Н.Я., Лобанов А.Н., Федорук Г.Д. Фотограмметрия. -М.: Недра, 1974. -472.

8. Бруевич II.Н., Кириленко B.C., Лыское Г.А. Наземная фототопографическая съемка при инженерных изысканиях. -М.: Недра, 1979. 254 с.

9. Букринский В.А. Практический курс геометрии недр. -М.: Недра, 1965. 244 с.

10. Бака Н.Т. Прогнозирование блочности на месторождениях облицовочных гранитов горно-геометрическими методами. Диссертация канд.текн.наук. Днепропетровск. : 1974.-166с.

11. Бузук Р.В. Совершенствование методов построения геодезических сетей местного значения с применением ЭВМ. М. -.Недра, 1973.

12. Блоха Е.Е. Реализовать решения Всесоюзного совещания по маркшейдерскому делу. "Горный журнал", -М.: Изд. МГИ, 1957. № 2, с.68-70.

13. Беляев Б.И. Основы маркшейдерского дела. изд.2. -М.: Недра, 1972. 107 с.

14. Букринский В.А. Маркшейдерские работы при подземной разработке, часть. I. -М.: Недра, 1983. 94 с.

15. Букринский В.А. Ориентирно-соединительные съемки. Учебное пособие по курсу "Маркшейдерское дело" для студентов специальности 0201. -М., Изд. МГИ, 1981. 80 с.

16. Бруевич H.H., Кириленко B.C., Лысков Г.А. Наземная фототопографическая съемка при инженерных изысканиях. -М.: Недра, 1979. 254.

17. Бешков И.Л. Исследование и внедрение наземной стерео-фотосъемки флюсовых карьеров как основа для решения маркшейдерских задач. Канд.техн.наук. Дисс. М.,1968.- 252 с.

18. Бастан Б.Б. Основные погрешности маркшейдерского замера на открытых работах. "Горный журнал", МГИ, 1952., № 6.

19. Бруевич П.Н., Киселевский Е.В. Разработка основ методики наземной стереофотограмметрической съемки для совершенствования маркшейдерского контроля вскрыши и добычи на карьерах МЦМ СССР. По теме ПР-2-214, 01833027287. -М.:МГИ, IS83, 66 с.

20. Вопросы горного дела. Материалы научно-техническойконференции, отв. ред. В.В.Проскурин. -Кемерово, в сб. 1972. - с.266.

21. Вопросы инженерной геодезии: Межвузовский сборник под ред. Л.С.КреноЕа. М.: 1979. с. 95.

22. Ганылин В.И., Коськое Б.И., Хренов П.С. Справочное руководство по крупномасштабным съемкам. -М.: Недра, 1977.248 с.

23. Геометризация месторождений полезных ископаемых. Под редакцией профессора, доктора технических наук. В.А.Букрин-ского и канд.техн.наук Ю.В.Коробчеяко. М.: Недра,1977.-376 с.

24. Гелесул ПН., Каретников В.Н. Справочник по креплению капитальных и подготовительных горных выработок. -М.: Недра, 1982. 479 с.

25. Гаврилов Б.К. Теоретическое обоснование точности и методики маркшейдерских съемок на карьерах. Дисс. канд. техн.наук. -Свердловск. IS63 (Горный институт).

26. Дополнение к технической инструкции по производству маркшейдерских работ. М.:Недра, i960. -236 с.

27. Единые нормы выработки (времени) на геодезические и топографические работы. Госкомтруд СССР,ВЦСПС, ГУГК. М.: Недра, 1982, 544 с. (полевые работы).

28. Единые нормы выработки (времени) на геодезические и топографические работы. Госкомтруд СССР, ВЦСПС, ГУГК. -М.: Недра, 1982. -176 (камеральные работы).

29. Единые нормы Бремени и расценки на изыскательские работы, ч. I. -М.: Недра, 1980. 343 с.

30. Звонарев К.А. Картография. Учебн. пособие для студ. вузов специальности "Маркшейдерское дело". -М., -Л.: Углетехяадиздат. 1951. -212 с.

31. Инструкция по топографической съемке е масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500, главное управление reoдезии и картографии при Совете министров СССР. М.:Недра, 1973. 176 с.

32. Инструкция по построению государственной геодезической сети СССР. -М.: Недра, 1966. -341 с.

33. Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалоЕ на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости. Утв. Госгортехнадзором СССР. 21.УП-1970г. -Л.: 1971.

34. Исследование вертикальной рефракции и условий тригонометрического нивелирования в горах, геодезия и картография. Островский A.A., Скуин Б.Л., Сажин В.А. и др.- М.: Недра, 1976. 1Ь 8. с.24-27.

35. Карпенко O.A., Мошинский И.Е. Централизация и специализация маркшейдерских работ . Основа повышения эффективности обслуживания горнорудных предприятий Кривбасса. Тезисы докладов на Всесоюзном научно-техническом совещании. -М.: Недра, 1974. с.83-90.

36. Камшилов В.В., Гаврилов Б.К. Маркшейдерское дело на карьерах и приисках. -М.: Недра, 1969. 130 с.

37. Кораблев ЛЛ1. Разработка и исследование способов решения маркшейдерских задач на основе автоматизированной обработки материалов фотограмметрической съемкис применением ЭВМ. Автореферат дисс.канд. техн.наук. Л.: 1976. - 23 с.

38. Каргажов З.К., Жанеитов Л.Ф. Нормативные затраты в горной промышленности. -М.: Недра, 1976. 75 с.

39. Кузьмин В.И. Геометризация и подсчет запасов твердых полезных ископаемых. М.: Недра, 1967. - 242 с.

40. Куликов В.И. Работа Союзмаркштреста для предприятийгорнодобывающей промышленности. Тезисы доклада на Всесоюзном научно-техническом совещании. -М.: Недра, 1974, с.132-140.

41. Коносов В.Г. 0 критериях точности плановых опорных геодезических сетей. Тр.НЖГАиК. 1969. -т.23.

42. Кель Л.Н.,Финаревский И.И. Обоснование метода маркшейдерской съемки карьеров малоформатной камерой. Сб. "Фотограмметрия в горном деле", -вып.1, Свердловск: Изд.1973, с.36-41.

43. Кондрашков A.B. Электрооптические и радиогеодезические измерения. Учебное пособие для студ. геодез. спец.Еу-зов. -М.: Недра, 1972.

44. Киеяко Ю.П. Аналитические методы определения координат в наземной стереофотограмметрии. М.: Недра, 1972. -136 с.

45. Коробченко Ю.В. Анализ точности маркшейдерских работ. М.: Недра, 1975. -103 с.

46. Лобанов А.Н. Фототопография. Наземная стереофотограммет-рическая съемка. -М.: Нёдра, 1968. 268 с.

47. Лебедев H.H. Инженерная геодезия. -М.: Недра, 1974.с.132-140.

48. Межотраслевая инструкция по определению и контролю добычи и вскрыши на карьерах. Л.: Недра, 1979. -с. 34.

49. Лимберг А.И. Применение светодальномеров при маркшейдерской съемке карьеров. Автореферат дисс. на соискание ученой степени канд.техн.наук. -Л.: 1963, ЛГИ.

50. Маслов A.B., Гордеев A.B., Батраков Ю.Г. Геодезия. Учебн. пособие для вузов, изд.4, перераб. и дополн. -М.: Недра, 1980. 616с.

51. Меяухов И.И. Из опыта тригонометрического нивелирования зимой. Геодезия и картография. Вып.9. -М.:1974.-с.20-21.

52. Межотраслевая инструкция по определению и контролю добычи вскрыши на карьерах. —Л.:Недра, 1977. 35 с.

53. Мартынов A.M. Теория информации. ч.1 М.: Недра, 1975, - 69 с.

54. Маркшейдерское дело. КазакоЕский Д.А., Кротов Г.А.,Лавров В.Н. и др. Изд.2, перераб. и доп. М.:Недра, 1970.232.

55. Мильнер Е.С. Маркшейдерские работы при планировании открытых горных работ. М.: Недра, 1968. 144 с.

56. Маркшейдерские работы на карьерах и приисках. Перегу-дое м.А. Пацев И.И. Борщ-Компанеец В.И. и др. -М.: Недра, 1980. -366 с.

57. Методические пособие по изучению инженерно-геологических условий месторождений полезных ископаемых подлежащих разработке открытым способом. ВНИМИ. -Л.: 1965.

58. Пути совершенствования метода стереофотограмметрической съемки на россыпных ляестороздениях. Сб.Геодезия и фотограмметрия в горном деле. СудакоЕ Е.И. Турук Д.Н. вып.4

59. Свердловск. 1974. с.32-85.

60. Практическое руководство по съемке карьеров. ВЕШИ. JI. : 1966. - 518 с.

61. Попов Е.И. Количество информации, получаемой в результате разведай и геометризации полезных ископаемых. "Известия вузов. Горный журнал", 1962, J5 5, с. 1-6.

62. Полевцев В.В., Завражин П.М. Постройка геодезических знаков. Учебн.пособие для техникумов,- М.: Недра, 1980.-261с.

63. Проворов К.А. О точности сплошных сетей триангуляции. М.: Геодезиздат. 1956. 164 с.

64. Рыжов II.А. Геометрия недр.- М.: Недра, 1964. 604 с.

65. Ржевский В.В. Процессы открытых горных работ. Изд. 3-е перераб. и доп. М.: Недра, 1978. - 541 с.

66. Рыков П.А. Некоторые приложения теории вероятности и математической статистики в горном деле. М.: МГИ, 1970. - 197 с.

67. Справочник по горнорудному делу. Под ред. В.А.Гребенюка, Я.С.Пыжьянова, И.Е.Ерофеева.- М.: Недра, 1983. 816 с.

68. Селиханович В.Г. Геодезия. Учебник для вузов, ч. 2. . ГЛ.: Недра, 1981. - 544 с.

69. Соболевский П.К. Современная горная геометрия. Социалистическая. реконструкция и наука. 1932, & 7.

70. Трофимов A.A. Основы маркшейдерского дела и геометри-, зации. М.: Недра, 1970. - 364 с.

71. Трбстников В.Н. Теория информации и язык. В кн. "О некоторых вопросах современной математики и кибернетики". -М.: Недра, 1965.

72. Техническая инструкция по производству маркшейдерских работ. Л. ВПИМИ: Недра, 1973. 360 с.

73. Опыт применения наземной фотограмметрии для нужд открытых скальных разработок. ¿LSCZ, папк AGH, 319, 1972. с. 23-27.

74. Eike von der Linden. Evaluation ofexptovation date lor the planning of mining projects "Evzmetalt "1980,53, v 7-8, p. m-m.

75. Zinfoot E. H. Din international measureof Correlation, Jnforma tion and control, vol. /, /957, p 65-89.80. davld HytBezt and Thomas F. MeloughLn.

76. M>o) Method о/ State It it z Imagery JJnatysis Applied to Underground Mining "Mining Eng." (USA), 1980, 52., V/£, p. ¡735-1737.