Tài liệu Giáo trình cơ sở trắc địa công trình (chuyên sâu)

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH ------------------- Chủ biên: ThS. Nguyễn Thị Mai Anh GIÁO TRÌNH CƠ SỞ TRẮC ĐỊA CÔNG TRÌNH (Chuyên sâu) (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Quảng Ninh – 2021 1 BÀI 1. GIỚI THIỆU NỘI DUNG THỰC TẬP 1.1 Phổ biến nội dung thực tập 1.2. Chuẩn bị trang thiết bị, máy móc phục vụ thực tập. Giáo viên chuẩn bị: Máy GPS Topcon; Leica; hoặc X20…. Máy Thủy bình điện tử XDL 1X + mia + cóc mia Sinh viên chuẩn bị: Sổ đo GPS; sổ đo thủy chuẩn; sơn đỏ; bút; vở; búa; cọc sắt; dây 50m; ô che. 1.3. Kh¶o s¸t khu vùc thùc tËp: §i thùc ®Þa BÀI 2. THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ CÔNG DỤNG ĐẶC BIỆT MỎ HẦM LÒ 2.1. Thành lập lưới khống chế mặt bằng 2.1.1. Thiết kế lưới khống chế Lưới khống chế cơ sở mặt bằng bao gồm các điểm của lưới tam giác nhà nước cấp I, II, II, IV, các điểm của lưới giải tích và các điểm của đường chuyền đa giác có độ chính xác tương đương.Trên cơ sở các điểm tam giác Nhà nước có trên bề mặt mỏ, các mỏ lộ thiên tự thành lập các loại lưới cấp thấp hơn để phục vụ trực tiếp cho kế hoạch khai thác, thông dụng là lưới giải tích và đường chuyền đa giác Lưới giải tích . Lưới giải tích được thành lập và phát triển từ các điểm của lưới tam giác Nhà nước. Ở Việt Namcác khu mỏ tập trung ở các vùng có địa hình phức tạp: đồi núi dốc thẳm, rừng rậm, sông suối chia cắt,điều kiện khí hậu thay đổi,…nên việc xây dựng đồ hình giải tích thường áo dụng các dạng tam giác Theo quy phạm trắc địa mỏ của Nhà nước, lưới giải tích ở Việt Nam được chia làm 3 cấp: 1, 2 và 3, trong điều kiện địa hình phức tạp, với trang thiết bị truyền thống ,việc phân cấp lưới giải tích khu mỏ như hiện nay là hoàn toàn hợp lý, bảo đảm tương quan về độ chính xác, phù hợp với điều kiện khó khăn trong công tác trắc địa ở vùng mỏ.Quy phạm tạm thời trắc địa mỏ của bộ công nghiệp việt nam quy định các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu đối với lưới giải tích như sau: Bảng 1.1.Các chỉ tiêu kỹ thuật của lưới giải tích các cấp. Lưới trắc địa mỏ Tên chỉ tiêu Cấp 1 Lưới tam giác nhỏ Chiều dài cạnh tam giác 2 Cấp 2 Cấp 3 - Lớn nhất - Nhỏ nhất - Góc giữa các hướng cùng cấp không nhỏ hơn - Số lượng tam giác giữa các cạnh khởi tính -Sai số khép góc lớn nhất trong tam giác - Sai số trung phương đo góc tính theo sai số khép tam giác - Sai số trung phương cạnh khởi tính -Sai số tương đối cạnh yếu nhất Lưới đa giác - Số lượng cạnh + Từ điểm gốc đến điểm gốc + Từ điểm gốc đến điểm nút + Từ điểm nút đến điểm nút - Chiều dài cạnh (m) +Trung bình +Dài nhất +Ngắn nhất - Chiều dài lớn nhất đường chuyền phù hợp (m) - Sai số trung phương đo góc 5km 1km 200 4km 0,8km 200 3km 0,5km 200 10 10 10 20” 4” 30” 6” 40” 9” 1:50.000 1:30.000 1:30.000 1:15.000 1:15.000 1:8.000 15 15 10 7 15 10 7 800 1:500 200 200 500 100 2500 150 300 80 1200 4” 7” 12” Khi tính toạ độ các điểm của mạng lưới phải dựa vào: -Toạ độ điểm gốc -Chiều dài cạnh gốc -Góc phương vị cạnh gốc -Các góc trong tam giác của mạng lưới. - Chiều dài các cạnh trong lưới Trong thực tế, có trường hợp trên bề mặt khu mỏ không có các điểm tam giác nhà nước hoặc việc đo nối gặp nhiều khó khăn, không thực tế thì lưới khống chế cơ sở được xây dựng ở dạng lưới giải tích độc lập. Khi đó để tính toạ độ các 3 điểm của mạng lưới phải đo trực tiếp cạnh gốc, xác định góc phương vị và giả định toạ độ cho một điểm. Khi xây dựng lưới khống chế cơ sở cần lưu ý như sau: - Các điểm phải được phân bố đều đặn trên toàn bộ diện tích khu đo. - Các điểm phải có tầm bao quát lớn nhất, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển lưới khống chế đo vẽ. - Các điểm nằm xa khu vực bị ảnh hưởng của phá hoại để đảm bảo sự tồn tại lâu dài. Lưới đường chuyền đa giác Trước đây, đường chuyền đa giác ít được áp dụng ở các vùng mỏ nước ta.Nguyên nhân chính là do công tác đo chiều dài cạnh gặp khó khăn, đến nay cùng với sự ra đời của các máy đo xa điện tử, đường chuyền đa giác được áp dụng khá nhiều ở các mỏ đặc biệt là các vùng có địa hình khó khăn, khả năng thông nhiều hướng trong một trạm máy không thuận lợi mà phương pháp giải tích lại khó thực hiện. Khi thiết kế lưới đường chuyền đa giác cần lưu ý thoả mãn các điều kiện sau: - Các góc của đường chuyền phải lớn hơn 1350 - Chiều dài cạnh lớn hơn 250m. - Đo góc phải được tiến hành với các máy móc có độ chính xác cao. - Sai số góc phải thoả mãn: + Đối với đường chuyền cấp I : f    10" n f   20" n + Đối với đường chuyền cấp II :  Trong đó : n - Số góc ngoặt của đường chuyền đa giác. - Chiều dài của đường chuyền cấp I được đo bằng dây inva, thước thép hoặc máy đo dài điện tử . - Chiều dài tối đa giữa hai điểm khởi tính không vượt quá 10 km. - Máy đo góc có độ chính xác đến 1”. 2.1.2. Tìm hiểu công tác chôn mốc lưới khống chế Khi xây dựng đường chuyền kinh vĩ trong lò, phải khảo sát thực địa để chọn vị trí chôn mốc đường chuyền. Vị trí cần chôn mốc của các điểm đường chuyền phải đảm bảo: - Đất đá ổn định lâu dài, thuận tiện cho việc đặt máy đo đạc. 4 - Hai điểm kề nhau phải nhìn thấy nhau. - Khoảng cách giữa các mốc càng lớn càng tốt, khoảng cách giữa các mốc cấp 1 50m, cấp 2  30m. Nếu có thể bố trí ở nóc hay nền lò thường hay được bố trí ở nóc lò vì thuận tiện cho việc bố trí, tìm và đặt máy đo đạc. Mốc cấp 1 được bố trí là mốc cố định, cấp 2 là các mốc tạm thời. - Mốc cố định: Là những mốc được sử dụng nhiều và lâu dài, được bố trí tại sân ga dưới giếng, trong các lò xuyên vỉa lò vận tải chính…và được bố trí thành từng cụm, mỗi cụm ít nhất ba mốc, khoảng cách giữa các cụm từ 300  500 m, sau khi bố trí xong, mốc được đánh số thứ tự tăng dần trên biển hình vuông bằng kim loại ở thành lò tại vị trí của mốc ,đồng thời thuận tiện cho việc tìm kiếm mốc khi đo đạc . 50 m 300 -:-500 m Hình 2-2 : Sơ đồ bố trí cụm mốc cố định Cấu tạo của mốc cố định gồm các loại như sau : Để đổ mốc bê tông ta tiến hành như sau : Mốc ở nền ,ta đào một hố 10 0 30 0 30 0 sau 300400 mm, đặt lõi thép có ụ3 cưa tâm mốc vào giữa và đổ bê 200 100 tông sao cho mặt mốc thấp dưới Hinh 2-3: Mốc cố định trong hầm lò nền lò 100 đến 150 mm. Đổ bê a). tông xong ta phủ kín mặt mốc và đánh dấu vị trí ở hông lò . b). Còn mốc ở nóc lò, ta dùng đục hoặc khoan bê tông khoan mộ lỗ rộng 100 sâu 300 rồi tiến hành dổ bê tông như mốc ở nền . -Mốc tạm thời: Mốc tạm thời của đường chuyền kinh vĩ thường chỉ tồn tại trong thời gian ngắn và được bố trí giữa các cụm mốc cố định, tại các lò phụ, lò chuẩn bị cho tới biên giới khai thác,…để trực tiếp đo vẽ bản đồ đường lò và các công việc chuyên môn khác. Mốc tạm thời được làm bằng những tấm tôn dày 2mm cắt theo hình tam giác, hoặc làm bằng đinh sắt có đường kính 5 đến 10mm 5 làm hình chữ L, trên mốc có khoan lỗ đường kính 2mm để treo dọi, các mốc cố định và tạm thời đều được đánh số và đánh dấu vào vì chống hay thành lò có ghi chú sơ đồ bố trí mốc để thuận tiện cho việc tìm mốc khi đo đạc . 2.1.3. Tìm hiểu công tác đo chiều dài của mạng lưới khống chế Trường hợp này thường được tiến hành trong điều kiện hầm lò rộng, độ dốc của đường lò nhỏ hơn 80, khô ráo thuận tiện cho việc đo đạc. Thông thường chiều dài cần đo dài hơn chiều dài của thước thép nên ta phải phân thành các đoạn nhỏ ngắn hơn chiều dài của thước để đo (công tác định tuyến).Việc chia thành các đoạn và định tuyến bằng các điểm trung gian giống như ở trên mặt đất, tức là dùng máy kinh vĩ để định tuyến theo phương pháp ba điểm thẳng hàng . A B II I Hình 2.8 : Đo chiều dài trong hầm lò . * Phương pháp đo chiều dài theo đường ngắm của máy kinh vĩ . Khi đo chiều dài trong đường lò có độ dốc lớn ,việc đo sát nền gặp nhiều khó khăn, nên người ta sử dụng 2 b phương pháp đo theo đường 1 ℓI b t II ngắm của máy kinh vĩ .Nội dung I ℓI_II ℓMI của phương pháp này như sau : M V B Giả sử cần đo chiều dài i đoạn AB, sau khi đo xong góc DAB ngang và góc đứng V ,ta cố định A máy và ống ngắm Đo chiều cao Hình 2.9 : Sơ đồ đo chiều dài theo đường ngắm của máy kinh vĩ máy là i ,chiều cao tiêu ngằm là t bằng thước thép ngắn ,đo hai lần ,sự chênh lệch kết quả hai lần không quá 1-:- 2 mm (cố gắng cho i = t để việc tính toán được đơn giản ).Dựa vào đường ngắm từ máy đến b là Mb ,ta chia thành nhiều đoạn nhỏ bằng các mốc trung gian I và II là những chiếc đinh đóng vào xà đỡ chống lò có treo vật nặng rồi tiến hành định tuyến như đã đề cập ở trên .Sao cho các đoạn trung gian phù hợp với chiều dài của thước thép . 6 Tiến hành đo từng đoạn một ,các nội dung đo đạc như đo sát nền ,ta được chiều dài đoạn AB trung bình của lần đo đi : LAB(ĐI) = ℓ MI +ℓ MI +ℓ MI Trong đó ℓ i là kết quả trung bình của các lần đo của đoạn thứ i . Tiếp tục chuyển máy kinh vĩ sang đo mốc tiếp theo là B ,sau khi hoàn thành việc đo góc ngang và góc đứng ,ta đo chiều dài lần về .Các bước tiến hành giống như lần đo đi .Nếu cả hai lần đo đi và đo về đều chọn i = t thì chiều dài theo đường ngắm của hai lần được so sánh với nhau theo công thức (6-12) và (6-13) .Trường hợp hai lần đo riêng biệt ,khác nhau cả về chiều dài đo và góc nghiêng V, ta đổi ra chiều dài ngang theo công thức : DAB (ĐI) = LAB(ĐI) .cosVAB(ĐI) và DAB (về) = LAB(về) .cosVAB(về) Tiếp theo so sánh chiều dài ngang của lần đi và lần về .Trong các công thức trên T là mẫu số cho phép của hạn sai được tính theo chiều dài và cấp của đường chuyền * Đo chiều dài trên giá đỡ . Trường hợp nền là không bằng phẳng và ngập nước, không cho phép ta đo sát nền và đo theo đường ngắm của máy kinh vĩ, ta sử dụng phương pháp đo chiều dài trên giá đỡ để giảm độ võng của thước đo. Nội dung của phương pháp này như sau : Giá đỡ là các chân máy kinh vĩ hoặc chân máy thuỷ chuẩn được đặt dưới các mốc trung gian khi định tuyến .Trong trường hợp này các mốc trung gian được đánh dấy vào các giá đỡ . 2.1.4. Tìm hiểu công tác đo góc bằng của mạng lưới khống chế. - Đối với đường chuyền kinh vĩ cấp 1 dùng máy kinh vĩ để đo lần lượt tất cả các góc bằng của đường chuyền. Tuỳ theo yêu cầu độ chính xác có thể áp dụng phương pháp đo đơn giản hoặc đo lặp, thông thường trong hầm lò người ta áp dụng phương pháp đo lặp vì phương pháp này sẽ làm giảm số lần đọc số và nâng cao được độ chính xác . -Phương pháp đo lặp . Giả thử cần đo góc AOB như hình vẽ Ta dùng phương pháp đo lặp để đo góc AOB Phương pháp này chỉ sử dụng cho máy kinh vĩ có ốc khoá bàn độ . Thao tác : + Thuận kính: 7 Ta để sẵn giá trị trên bàn độ ngang là 000 00' 00'' rồi đóng ốc hãm bàn độ lại, mở máy ngắm mục tiêu A, đọc giá trị ban đầu đẫ đặt (000 00' 00''). Mở ốc hãm bàn độ ra đồng thời mở máy quay thuận kim đồng hồ ngắm mục tiêu B, đọc số b1, gọi là giá trị kiểm tra (kt). Khoá ốc hãm bàn độ lại, mở máy quay thuận kim đồng hồ ngăm A không đọc số, sau đó mở ốc hãm bàn độ, mở máy quay thuận kim đồng hồ ngắm B không đọc số,...cứ làm như vậy tới n lần lặp góc ở thuận kính, khoá bàn độ lại,ta đảo kính . + Đảo kính : Ngắm A không đọc số mở ốc hãm bàn độ ra đồng thời mở máy quay thuận kim đồng hồ ngắm mục tiêu B, không đọc số & các động tác như lần thuận kính, cuối cùng đọc số b2 Công thức tính góc như sau : tb = Trong đó : (b2 - a1 ) + k.3600 2n k: Là số lần quay máy vượt qua 3600 khi đo góc, k lấy số chẵn và được tính theo công thức : 2nKT - (b2 - a1 ) k= ; kt = (b1 - a1) 3600 Chỉ tiêu so sánh : TB -  kt ≤ ± 1,5t Sai số trung phương cho phép trong đo góc bằng của đường chuyền cấp 1 là 22, của đường chuyền cấp 2 là 45. - Đo góc đứng: Mục đích của việc đo góc đứng là tính đổi chiều dài nghiêng của đường chuyền ra chiều dài bằng và tính độ cao cho các điểm theo phương pháp lượng giác. Việc đo góc đứng cũng được tiến hành đo ở hai vị trí của bàn độ đứng, tuỳ theo yêu cầu độ chính xác mà số lần đo được áp dụng cho phù hợp. Chú ý: Thao tác đo góc bằng và góc đứng, cách ghi số đo cũng giống như đo góc trên mặt đất. Tuy nhiên do điều kiện dưới lò không có ánh sáng người ta phải dùng đèn để soi mục tiêu khi đo và soi máy khi đọc số. c. Đo cạnh đường chuyền: Đo chiều dài là xác định khoảng cách giữa hai điểm của cạnh đường chuyền kinh vĩ cụ thể là khoảng cách nằm ngang của cạnh đó . Cạnh đường chuyền kinh 8 vĩ dưới lò có thể dùng thước hay máy đo dài điện tử để đo, thông thường người ta dùng thước thép chính xác có chiều dài 20m, 30m hoặc 50m.Tuỳ thuộc vào khả năng thiết bị, độ dốc của lò, điều kiện cụ thể của mỏ và độ chính xác yêu cầu mà ta có thể lựa chọn các phương pháp đo chiều dài cạnh đường chuyền kinh vĩ trong hầm lò như : Tuỳ thuộc vào độ dốc của lò và yêu cầu độ chính xác người ta áp dụng một trong các phương pháp như: kéo thước sát nền, kéo thước trên không, kéo thước trên giá đỡ. - Phương pháp kéo thước sát nền: được áp dụng ở trong lò có độ dốc V< 80. - Phương pháp kéo thước trên không: được áp dụng ở trong lò có độ dốc V> 80. - Đo trực tiếp bằng thước thép. - Đo bằng các thiết bị quang học hoặc các máy đo dài điện tử - Đo trực tiếp bằng thước vải hoặc thiết bị đo dài có độ chính xác thấp . Sau đây ta nghiên cứu một số phương pháp đo dài trong hầm lò : Việc đo đạc từng đoạn và cả chiều dài như phương pháp kéo thước theo đường ngắm máy kinh vĩ . 2.1.5. Bình sai lưới khống chế mặt bằng Sau khi hoàn thanh công tác đo đạc hạn sai trong đo đạc hoàn toàn bảo đảm ta tiến hành công tác tính toán bình sai đường chuyền kinh vĩ trong hầm lò.Trình tự tiến hành như sau : - Tính sai số khép góc fõ và điều chỉnh cho các góc đo . + Đối với đường chuyền khép kín ,ta sử dụng công thức n β ido - (n ± 2),1800 f õ(t) =  i =1 Dấu (+2) khi đo góc ngoài và (-2) khi đo góc trong của đường chuyền Trong đó : n là số góc đo của đường chuyền + Đối với đường chuyền phù hợp . n β f õ(t) = i =1 ido - ( ỏc - ỏ đ ) – n.1800 + Đối với đường chuyền nhánh ta tính cho từng trạm máy f= ( fiT+ fiP) - 3600 9 Tính sai số khép góc cho phép: fcho phép = 45 n Đối với đường chuyền cấp 1 fcho phép =90” n Đối với đường chuyền cấp 2 So sánh sai số khép góc tính và sai số khép góc cho phép : f tính ≤ fcho phép ta mới được phân phối sai số khép v theo 3 nguyên tắc sau : + Số hiệu chỉnh trái dấu với dấu của sai số khép . + Hiệu chỉnh đều cho các góc của đường chuyền . + Sau khi hiệu chỉnh phải triệt tiêu sai số khép . Tức là trị hiệu chỉnh được tính theo công thức : v = - f n Tiến hành hiệu chỉnh cho các góc theo công thức : i' = i + v - Tính chuyền phương vị cho các cạnh đường chuyền . i = i-1  'i  1800 ' Là góc đã hiệu chỉnh . Dấu (+) khi đo góc bên trái và dấu -  khi đo góc bên phải . - Tính gia số toạ độ theo công thức tổng quát : X = S .cos  và Y = S .sin . - Tính sai số khép toạ độ (fx ; fy ) và hiệu chỉnh : +Đường chuyền khép kín : n và fY = Yi n fX =  x i =1 i i =1 +Đường chuyền phù hợp : n fX =  x i =1 i - (ỏ c - ỏ Đ ) - n.1800 Trong đó: Xc ; Xđ ; Yc ; Yđ Là toạ độ điểm cuối và điểm đầu. 10 Tính sai số khép chiều dài fs: fs n fs = S f X2 + f Y2  1 T và kiểm tra i =1 Nếu đạt điều kiện trên mới được quyền phân phối sai số khép toạ độ . Trong đó T là mẫu số của sai số cho phép được quy định theo chiều dài và cấp của đường chuyền . - Tính gia số toạ độ sau khi hiệu chỉnh Vxi = − fx .S S  i Vyi = − fy .S S  i xiĐC' = xAB + Vxi yi'ĐC = yAB + Vyi - Tính chuyền toạ độ cho các điểm Xn+1 = Xn + x'iĐC Yn+1 = Yn + y' iĐC 2.2. Thành lập lưới khống chế độ cao 2.2.1. Tìm hiểu công tác đo thủy chuẩn mạng lưới Tất cả các điểm độ cao trong lò của một mỏ liên kết với nhau tạo thành mạng lưới khống chế độ cao hầm lò và nằm trong hệ thống lưới độ cao mặt đất tức là nằm trong hệ thống lưới độ cao nhà nước. Để xác định vị trí tương đối (về độ cao) của các đường lò, xây dựng các mặt cắt đứng dọc đường lò và phục vụ cho hướng đào lò trong mặt phẳng đứng… Bố trí lưới khống chế độ cao trong lò Giống như lưới mặt bằng, lưới độ cao trong lò cũng được phân chia làm hai cấp. Lưới cấp 1 được bố trí trong các lò cái, lò chính. Mốc cấp 1 là mốc cố định và được bố trí thành cụm, mỗi cụm 2 mốc khoảng cách giữa 2 mốc trong cụm từ 30 – 60 m, khoảng cách giữa 2 cụm mốc từ 300 – 500 m. Mục đích bố trí cụm mốc là để phát hiện sự dịch chuyển của mốc do điều kiện địa chất và khai thác 11 gây ra. Mốc có thể bố trí ở nền lò hay nóc lò, trong điều kiện cho phép có thể sử dụng luôn mốc khống chế mặt bằng làm mốc khống chế độ cao. Lưới cấp 2 được bố trí ở các lò thứ yếu đã xác định độ cao cho các đường lò này và phục vụ cho việc đo vẽ mặt cắt dọc cho các đường lò, mốc dùng là mốc tạm thời, không bố trí cụm, khoảng cách giữa các mốc từ 30 – 60m. Độ cao cơ sở được lấy từ các điểm cấp 1. Để có được độ cao cho lưới khống chế độ cao trong lò, từ các điểm độ cao trên mặt đất bằng phương pháp chuyền độ cao vào lò và các phương đo cao hình học hay đo cao lượng giác tiến hành xác định độ cao cho tất cả các điểm khống chế độ cao hầm lò. a. Đo cao hình học: - Được áp dụng khi lò có độ dốc không quá 80. - Máy đo dùng máy thuỷ bình có độ chính xác trung bình về cơ bản máy thuỷ bình có cấu tạo như các máy đo trên mặt đất. Do điều kiện dưới lò trật hẹp, thiếu ánh sáng máy cần phải thoả mãn các điều kiện sau: - Có thể ngắm được vật có cự ly ngắn 1-2m, tức là máy phải có độ phóng đại ống kính lớn Vx > 25x. - Để đưa ống kính về vị trí nằm ngang, để thoả mãn yêu cầu này người ta thường dùng máy thuỷ bình cân bằng tự động như: Ni- 025 ( của Đức), NI-B1( của Hungari)… + Máy thuỷ chuẩn cân bằng tự động Ni – 025 . Đo Đức sản xuất ,phương thức này được áp dụng cho một số loại máy như HCM ,H-K ,Koni 007 , Koni 004 ,Ni-A (Hungari) ,...Nguyên lý hoạt động của nó là dựa váo tính chất tự cân bằng của con lắc và tính chất làm lệch tia ngắm một cách hợp lý của hệ thống lăng kính .Bộ phận cân bằng tự động bao gồm hai lăng kính 1 và 3 nằm dưới lăng kính đa giác 2 và tiếp xúc với bề mặt con lắc 4 có trọng lượng P . Khi ống kính bị nghiêng một góc  ,nhờ trọng lượng P của con lắc 4 nên mặt bên của lăng lính 1-3 luôn thẳng đứng ,do vậy trở về vị trí nằm ngang .Nhờ hộp bảo vệ 5 ,con lắc được nằm trong khoảng không ,cho nên tự cân bằng trong khoảng  10' với sai số  0,5'' .Máy thuỷ chuẩn Ni - 025 có bàn độ ngang với giá trị vạch khắc chia 100.Máy này dùng để đo thuỷ chuẩn kỹ thuật với sai số trung phương  2,5mm trên 1km chiều dài . + Máy thuỷ chuẩn Ni-B1. 12 Máy thuỷ chuẩn Ni-B1 do hãng MOM của Hungari sản xuất .Máy này được lắp hệ thống lăng kính để thu ảnh hai nửa bọt thuỷ của ống thuỷ dài gắn trên ống kính và đưa vào trường ngắm của ống kính . Máy thuỷ chuẩn Ni-B1 có bàn độ ngang với giá trị vạch khắc là 10 .Máy này được sử dụng trong đo đường chuyền thuỷ chuẩn kỹ thuật ,đường chuyền thuỷ chuẩn cấp II trong hầm lò . -Mia thuỷ chuẩn dùng trong hầm lò cũng giống như mia dùng trên mặt đất. Nhưng do không gian chặt hẹp nên mia gỗ hai mặt dùng trong hầm lò thường có chiều dài 1,5 - 2m .Ngoài ra người ta còn sử dụng mia rút bằng nhôm , khi đo phụ thuộc vào chiều cao của hầm lò mà sử dụng chiều dài mia cho phù hợp .Mia trong lò có móc treo để thuận tiện khi đo đạc . Trước khi đo cần tiến hành kiểm nghiệm mia theo các phương pháp như trên địa hình .Sai số trong 1dm chiều dài mia không vượt quá  1 mm. * Thao tác đo: Đối với lưới cấp 1: - Khoảng cách từ máy đến mia không được vượt quá 50m, chênh lêch khoảng cách từ máy đến hai mia không được vượt quá 8m, số đọc lấy cả hai mặt mia đỏ và đen, lấy đến mm. Nếu dùng mia một mặt phải thay đổi độ cao của máy để lấy số đọc thứ hai, độ chênh cao cuả một trạm máy tính theo hai số đọc không quá 3mm. - Tuyến đo phải khép kín hoặc đo đi đo về. - Sai số khép toàn tuyến không được vượt quá  15 L mm, L là chiều dài tuyến đo tính theo đơn vị là 100m. Đối với lưới cấp 2: - Phải được phát triển giữa hai điểm cấp 1 hoặc từ một điểm cấp 1 rồi đo đi đo về. - Sai số khép cho phép là  30 L mm. Vì trong lò mốc có thể được bố trí ở nền lò hoặc nóc lò, nên khi tính độ chênh cao xảy ra 4 trường hợp sau đây: Trường hợp 1: 2 mia cùng được đặt ở nền lò: hAB = a – b a A b 13 B hAB Trường hợp 2: 2 mia cùng ở nóc lò: hAB = b – a B A hAB b a Trường hợp 3: mia trước ở nền lò, mia sau ở nóc lò: hAB = a + b A hAB b a B Trường hợp 4: mia trước ở nóc lò, mia sau ở nền lò: hAB = - a – b = - ( a + b) B hAB a b A Tổng quát lại ta có: hAB = a – b, với điều kiện mia đặt tại nóc lò mang dấu âm (-). b. Đo cao lượng giác trong lò: Trong hầm lò, đo cao lượng giác được tiến hành khi lò có độ dốc trên 8 0. Đo cao lượng giác được tiến hành bằng máy kinh vĩ mỏ có độ chính xác đọc số ở bàn độ đứng không quá 30. Sau khi đã hoàn thành việc đo góc ngang ,đo chiều dài và các nội dung cần thiết khác ,trước khi chuyển trạm máy ta được thuỷ chuẩn lượng giác .Trình tự tiến hành như sau : 14 Giả sử cần đo cao lượng giác giữa hai mốc A và B Máy kinh vĩ đặt LAB tại A ,đánh dấu điểm ngắm tại mục tiêu B là điểm b . VAB Đo chiều cao máy là i ,chiều cao i của mục tiêu là t ,đo hai lần bằng thước thép chênh lệch giữa các lần đo không Hình 2.10A : Sơ đồ đo cao lượng giác quá 2 ữ 3 mm . Tiến hành đo góc đứng V theo hai vị trí của bàn độ .Tại mỗi trạm đo ta phải tính MO ,giá trị của MO không vượt quá 1’30’’. Đo chiều dài nghiêng theo đường ngắm của máy kinh vĩ là LAB . Chênh cao giữa hai điểm A và B được tính theo công thức : ∆hAB = LAB.sin VAB + i – t (*) Trong hầm lò vị trí các mốc có thể ở trên nóc hoặc dưới nện ,trị số i và t được coi như giá trị a và b trong thuỷ chuẩn hình học .Tức là công thức (*) là tổng quát ,mốc nào vị trí ở trên nóc sẽ mang thêm dấu trừ như thuỷ chuẩn hình học . Để kiểm tra ta đo theo chiều ngược lại .chênh lệch kết quả giữa hai lần đo không vượt quá giới hạn sau : L 1.500 L Khi L ≤ 30 m và 2000 Khi L > 30 m . Trường hợp đo thành đường chuyền lượng giác phải khép về các mốc của thuỷ chuẩn hình học . Sai số khép toàn tuyến không vượt quá ± 100 L mm hay ± 10 n1 + n2 mm . Trong đó : L là chiều dài toàn tuyến ,tính bằng số km . n1 .n2 : Số cạnh đo đi và đo về . c. Tính toán độ cao trong lò: Công việc tính toán độ cao trong lò tương tự như tính toán đường chuyền độ cao trên mặt đất phải tính toán bình sai sai số khép độ cao và tính độ cao cho 15 b t B các điểm của đường chuyền, ở đây chỉ khác là các chỉ tiêu sai số cho phép được áp dụng theo qui định của đường chuyền dưới lò đã nêu ở phần trên. 2.2.2. B×nh sai líi khèng chÕ ®é cao Giống như lưới mặt bằng, lưới độ cao trong lò cũng được phân chia làm hai cấp. Lưới cấp 1 được bố trí trong các lò cái, lò chính. Mốc cấp 1 là mốc cố định và được bố trí thành cụm, mỗi cụm 2 mốc khoảng cách giữa 2 mốc trong cụm từ 30 – 60 m, khoảng cách giữa 2 cụm mốc từ 300 – 500 m. Mục đích bố trí cụm mốc là để phát hiện sự dịch chuyển của mốc do điều kiện địa chất và khai thác gây ra. Mốc có thể bố trí ở nền lò hay nóc lò, trong điều kiện cho phép có thể sử dụng luôn mốc khống chế mặt bằng làm mốc khống chế độ cao. Lưới cấp 2 được bố trí ở các lò thứ yếu đã xác định độ cao cho các đường lò này và phục vụ cho việc đo vẽ mặt cắt dọc cho các đường lò, mốc dùng là mốc tạm thời, không bố trí cụm, khoảng cách giữa các mốc từ 30 – 60m. Độ cao cơ sở được lấy từ các điểm cấp 1. Để có được độ cao cho lưới khống chế độ cao trong lò, từ các điểm độ cao trên mặt đất bằng phương pháp chuyền độ cao vào lò và các phương đo cao hình học hay đo cao lượng giác tiến hành xác định độ cao cho tất cả các điểm khống chế độ cao hầm lò. a. Đo cao hình học: - Được áp dụng khi lò có độ dốc không quá 80. - Máy đo dùng máy thuỷ bình có độ chính xác trung bình về cơ bản máy thuỷ bình có cấu tạo như các máy đo trên mặt đất. Do điều kiện dưới lò trật hẹp, thiếu ánh sáng máy cần phải thoả mãn các điều kiện sau: - Có thể ngắm được vật có cự ly ngắn 1-2m, tức là máy phải có độ phóng đại ống kính lớn Vx > 25x. - Để đưa ống kính về vị trí nằm ngang, để thoả mãn yêu cầu này người ta thường dùng máy thuỷ bình cân bằng tự động như: Ni- 025 ( của Đức), NI-B1( của Hungari)… + Máy thuỷ chuẩn cân bằng tự động Ni – 025 . Đo Đức sản xuất ,phương thức này được áp dụng cho một số loại máy như HCM ,H-K ,Koni 007 , Koni 004 ,Ni-A (Hungari) ,...Nguyên lý hoạt động của nó là dựa váo tính chất tự cân bằng của con lắc và tính chất làm lệch tia ngắm một cách hợp lý của hệ thống lăng kính .Bộ phận cân bằng tự động bao gồm hai lăng 16 kính 1 và 3 nằm dưới lăng kính đa giác 2 và tiếp xúc với bề mặt con lắc 4 có trọng lượng P . Khi ống kính bị nghiêng một góc  ,nhờ trọng lượng P của con lắc 4 nên mặt bên của lăng lính 1-3 luôn thẳng đứng ,do vậy trở về vị trí nằm ngang .Nhờ hộp bảo vệ 5 ,con lắc được nằm trong khoảng không ,cho nên tự cân bằng trong khoảng  10' với sai số  0,5'' .Máy thuỷ chuẩn Ni - 025 có bàn độ ngang với giá trị vạch khắc chia 100.Máy này dùng để đo thuỷ chuẩn kỹ thuật với sai số trung phương  2,5mm trên 1km chiều dài . + Máy thuỷ chuẩn Ni-B1. Máy thuỷ chuẩn Ni-B1 do hãng MOM của Hungari sản xuất .Máy này được lắp hệ thống lăng kính để thu ảnh hai nửa bọt thuỷ của ống thuỷ dài gắn trên ống kính và đưa vào trường ngắm của ống kính . Máy thuỷ chuẩn Ni-B1 có bàn độ ngang với giá trị vạch khắc là 10 .Máy này được sử dụng trong đo đường chuyền thuỷ chuẩn kỹ thuật ,đường chuyền thuỷ chuẩn cấp II trong hầm lò . -Mia thuỷ chuẩn dùng trong hầm lò cũng giống như mia dùng trên mặt đất. Nhưng do không gian chặt hẹp nên mia gỗ hai mặt dùng trong hầm lò thường có chiều dài 1,5 - 2m .Ngoài ra người ta còn sử dụng mia rút bằng nhôm , khi đo phụ thuộc vào chiều cao của hầm lò mà sử dụng chiều dài mia cho phù hợp .Mia trong lò có móc treo để thuận tiện khi đo đạc . Trước khi đo cần tiến hành kiểm nghiệm mia theo các phương pháp như trên địa hình .Sai số trong 1dm chiều dài mia không vượt quá  1 mm. * Thao tác đo: Đối với lưới cấp 1: - Khoảng cách từ máy đến mia không được vượt quá 50m, chênh lêch khoảng cách từ máy đến hai mia không được vượt quá 8m, số đọc lấy cả hai mặt mia đỏ và đen, lấy đến mm. Nếu dùng mia một mặt phải thay đổi độ cao của máy để lấy số đọc thứ hai, độ chênh cao cuả một trạm máy tính theo hai số đọc không quá 3mm. - Tuyến đo phải khép kín hoặc đo đi đo về. - Sai số khép toàn tuyến không được vượt quá  15 L mm, L là chiều dài tuyến đo tính theo đơn vị là 100m. Đối với lưới cấp 2: 17 - Phải được phát triển giữa hai điểm cấp 1 hoặc từ một điểm cấp 1 rồi đo đi đo về. - Sai số khép cho phép là  30 L mm. Vì trong lò mốc có thể được bố trí ở nền lò hoặc nóc lò, nên khi tính độ chênh cao xảy ra 4 trường hợp sau đây: Trường hợp 1: 2 mia cùng được đặt ở nền lò: hAB = a – b a b hAB B A Trường hợp 2: 2 mia cùng ở nóc lò: hAB = b – a B A hAB b a Trường hợp 3: mia trước ở nền lò, mia sau ở nóc lò: hAB = a + b A hAB b a B Trường hợp 4: mia trước ở nóc lò, mia sau ở nền lò: hAB = - a – b = - ( a + b) B hAB a b A 18 Tổng quát lại ta có: hAB = a – b, với điều kiện mia đặt tại nóc lò mang dấu âm (-). b. Đo cao lượng giác trong lò: Trong hầm lò, đo cao lượng giác được tiến hành khi lò có độ dốc trên 8 0. Đo cao lượng giác được tiến hành bằng máy kinh vĩ mỏ có độ chính xác đọc số ở bàn độ đứng không quá 30. Sau khi đã hoàn thành việc đo góc ngang ,đo chiều dài và các nội dung cần thiết khác ,trước khi chuyển trạm máy ta được thuỷ chuẩn lượng giác .Trình tự tiến hành như sau : Giả sử cần đo cao lượng giác giữa hai mốc A và B Máy kinh vĩ đặt LAB tại A ,đánh dấu điểm ngắm tại mục tiêu B là điểm b . VAB Đo chiều cao máy là i ,chiều cao i của mục tiêu là t ,đo hai lần bằng thước thép chênh lệch giữa các lần đo không Hình 2.10A : Sơ đồ đo cao lượng giác quá 2 ữ 3 mm . Tiến hành đo góc đứng V theo hai vị trí của bàn độ .Tại mỗi trạm đo ta phải tính MO ,giá trị của MO không vượt quá 1’30’’. Đo chiều dài nghiêng theo đường ngắm của máy kinh vĩ là LAB . Chênh cao giữa hai điểm A và B được tính theo công thức : ∆hAB = LAB.sin VAB + i – t (*) Trong hầm lò vị trí các mốc có thể ở trên nóc hoặc dưới nện ,trị số i và t được coi như giá trị a và b trong thuỷ chuẩn hình học .Tức là công thức (*) là tổng quát ,mốc nào vị trí ở trên nóc sẽ mang thêm dấu trừ như thuỷ chuẩn hình học . Để kiểm tra ta đo theo chiều ngược lại .chênh lệch kết quả giữa hai lần đo không vượt quá giới hạn sau : L 1.500 L Khi L ≤ 30 m và 2000 Khi L > 30 m . Trường hợp đo thành đường chuyền lượng giác phải khép về các mốc của thuỷ chuẩn hình học . 19 b t B Sai số khép toàn tuyến không vượt quá ± 100 L mm hay ± 10 n1 + n2 mm . Trong đó : L là chiều dài toàn tuyến ,tính bằng số km . n1 .n2 : Số cạnh đo đi và đo về . c. Tính toán độ cao trong lò: Công việc tính toán độ cao trong lò tương tự như tính toán đường chuyền độ cao trên mặt đất phải tính toán bình sai sai số khép độ cao và tính độ cao cho các điểm của đường chuyền, ở đây chỉ khác là các chỉ tiêu sai số cho phép được áp dụng theo qui định của đường chuyền dưới lò đã nêu ở phần trên. BÀI 3. CÔNG TÁC ĐO LIÊN HỆ LƯỚI MẶT BẰNG 3.1. Tìm hiểu công tác đo liên hệ mặt bằng Đo vẽ chi tiết đường lò chính được tiến hành đồng thời với việc xây dựng lưới khống chế đo vẽ. Đối tượng chính để đo vẽ chi tiết là tiết diện đường lò, nhằm kiểm tra sự phù hợp của thực tế với hộ chiếu đào lò Đo tiết diện lò bằng cách xác định vị trí tương đối của thành lò với cạnh đường chuyền kinh vĩ, tại môi điểm khống chế đo vẽ đều tiến hành đo tiết diện lò bằng thước thép ngắn(5m) hoặc bằng thước vải. Các đại lượng đo gồm: Khoảng cách bên phải, bên trái, trên, dưới của đường lò so với điểm khống chế đo vẽ. Nếu đường lò thẳng thì đo tiết diện lò tại các điểm uốn, điểm thay đổi tiết diện, điểm trụ bảo vệ, điểm đặt kho… Đo vẽ chi tiết đường lò có thể ứng dụng phương pháp toạ độ cực hoặc phương pháp đường vuông góc. Song song với việc đo góc bằng(õi), tiến hành đo chiều dài(li) từ máy đến các điểm đặc trưng và vẽ bản vẽ phác hoạ nơi đo, bản vẽ phác hoạ riêng cho từng điểm đứng máy. Những chỗ phức tạp hay chỗ có những điểm đặc trưng ở trên cao, việc đo chiều dài gặp khó khăn thì dùng phương pháp giao hội góc. Trong quá trình đo vẽ chi tiết đường lò, ngoài việc xác định kích thước, tiết diện đường lò cần tiến hành đo vẽ các yếu tố địa chất nếu có như: đứt gãy, kẽ nứt, chiều dày các lớp đất đá… 3.2. Tính toán lưới mặt bằng Bè trÝ ®êng hÇm cã nghÜa lµ chuyÓn trôc ®êng hÇm tõ b¶n thiÕt kÕ ra thùc ®Þa. Cã hai ph¬ng ph¸p bè trÝ ®êng hÇm. 20