Автоматизация предрасчета точности сбойки горных выработок

В статті розглянута теорія строгого передрозрахунку точності збійки гірничих виробок, які проходять зустрічними забоями. Показано технологію автоматизованого проектування маркшейдерських мереж і передрозрахунку точності збійки....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2011
Автори:	Могильный, С.Г., Шоломицкий, А.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України 2011
Назва видання:	Наукові праці УкрНДМІ НАН України
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99707
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Автоматизация предрасчета точности сбойки горных выработок / С.Г. Могильный, А.А. Шоломицкий // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 366-376. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-99707
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-997072016-05-03T03:02:42Z Автоматизация предрасчета точности сбойки горных выработок Могильный, С.Г. Шоломицкий, А.А. В статті розглянута теорія строгого передрозрахунку точності збійки гірничих виробок, які проходять зустрічними забоями. Показано технологію автоматизованого проектування маркшейдерських мереж і передрозрахунку точності збійки. In this paper we consider the theory of strict accuracy estimation of the mine workings connection, which are located on opposite faces. In the article men shows the computer-aided design technology of the underground survey networks and evaluates the accuracy of the connection. 2011 Article Автоматизация предрасчета точности сбойки горных выработок / С.Г. Могильный, А.А. Шоломицкий // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 366-376. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1996-885X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99707 622.1:528.063.9 ru Наукові праці УкрНДМІ НАН України Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	В статті розглянута теорія строгого передрозрахунку точності збійки гірничих виробок, які проходять зустрічними забоями. Показано технологію автоматизованого проектування маркшейдерських мереж і передрозрахунку точності збійки.
format	Article
author	Могильный, С.Г. Шоломицкий, А.А.
spellingShingle	Могильный, С.Г. Шоломицкий, А.А. Автоматизация предрасчета точности сбойки горных выработок Наукові праці УкрНДМІ НАН України
author_facet	Могильный, С.Г. Шоломицкий, А.А.
author_sort	Могильный, С.Г.
title	Автоматизация предрасчета точности сбойки горных выработок
title_short	Автоматизация предрасчета точности сбойки горных выработок
title_full	Автоматизация предрасчета точности сбойки горных выработок
title_fullStr	Автоматизация предрасчета точности сбойки горных выработок
title_full_unstemmed	Автоматизация предрасчета точности сбойки горных выработок
title_sort	автоматизация предрасчета точности сбойки горных выработок
publisher	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
publishDate	2011
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99707
citation_txt	Автоматизация предрасчета точности сбойки горных выработок / С.Г. Могильный, А.А. Шоломицкий // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 366-376. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series	Наукові праці УкрНДМІ НАН України
work_keys_str_mv	AT mogilʹnyjsg avtomatizaciâpredrasčetatočnostisbojkigornyhvyrabotok AT šolomickijaa avtomatizaciâpredrasčetatočnostisbojkigornyhvyrabotok
first_indexed	2025-07-07T09:49:01Z
last_indexed	2025-07-07T09:49:01Z
_version_	1836981149566500864
fulltext	Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 366 УДК 622.1:528.063.9 АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРЕДРАСЧЕТА ТОЧНОСТИ СБОЙКИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК Могильный С. Г., Шоломицкий А. А. (ДонНТУ, г. Донецк, Украина)) В статті розглянута теорія строгого передрозрахунку то- чності збійки гірничих виробок, які проходять зустрічними забо- ями. Показано технологію автоматизованого проектування ма- ркшейдерських мереж і передрозрахунку точності збійки. In this paper we consider the theory of strict accuracy estimation of the mine workings connection, which are located on opposite faces. In the article men shows the computer-aided design technology of the underground survey networks and evaluates the accuracy of the con- nection. Маркшейдерское обеспечение проходки выработок встреч- ными забоями является одной из ответственных и сложных задач маркшейдера. В соответствии с «Инструкция …» [1] маркшейде- ру необходимо предварительно рассмотреть возможные варианты построения подземной сети для обеспечения сбойки забоев в за- данном месте, предрассчитать точность сбойки в разных вариан- тах схемы сети и точности измерений. Теория выполнения этих работ хорошо разработана и описана в классических учебниках [2]. В «Инструкция…» подробно описана методика выполнения предрасчета графо-аналитическим методом. Выполнение пред- расчета требует значительных затрат времени на графические по- строения и измерения, а также на аналитические расчеты. Кроме того, методика инструкции не позволяет учесть особенности по- строения сети и строго учесть возможные дополнительные изме- рения, например, гиростороны. Немногие исследования этой те- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 367 матики последних лет не решили эту проблему [6]. Поэтому за- дача использования современных ЭВМ при решении этой важной задачи является актуальной и имеет большое практическое зна- чение для производства. В работе авторов [3] дано описание созданного ими про- граммного комплекса «МГСети», который обеспечивает строгое уравнивание подземных маркшейдерских сетей любого размера и сложности. Там же указано на возможность строгого автоматизи- рованного предрасчета точности сбойки. Ограниченность разме- ра публикации [3] не позволяла уделить должного внимания этим возможностям комплекса «МГСети». Выполнение предрасчета точности сбойки встречных забо- ев, как это предусматривает «Инструкция…» [1] производится в следующей последовательности: – на план горных выработок наносится положение проекти- руемых выработок; – наносятся пункты существующих маркшейдерских сетей и проектные положения точек ходов, обеспечивающих задание направлений проходки выработок; – графически в условной системе координат, ориентирован- ной по направлению сбойки, измеряют на плане векторы влияния погрешностей углов для предполагаемой точки встречи забоев, длины и дирекционные углы сторон ходов; – по формулам для принятой точности угловых и линейных измерений вычисляют средние квадратические ошибки коорди- нат точки встречи забоев. Каждый из приведенных этапов предполагает использова- ние различных носителей информации, ручного измерения, за- полнения ведомостей и вычислений на калькуляторе. Возможно- сти комплекса «МГСети» [3] позволяют все это выполнить на мониторе компьютера без ручных промежуточных записей с вы- соким уровнем автоматизации. Рассмотрим последовательность и содержание работ. В программном комплексе «МГСети» создается новый про- ект, в который рекомендуется загрузить часть маркшейдерской подземной сети, расположенной на участке проектируемой сбой- ки. Участок маркшейдерского плана, на котором нанесено про- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 368 ектное положение выработок, сканируется и помещается в гра- фическое окно основной формы программы «МГСети» (рис. 1 справа). Рис. 1. План горных работ в программе «МГСети» Не требуется очень высокой точности растрового изображе- ния, достаточно, чтобы оно позволяло обеспечивать точность определения координат точек в пределах ±1мм в масштабе плана, поэтому сканирование плана можно выполнять обычным офис- ным сканером или цифровым фотоаппаратом. Растр ориентиру- ется в системе координат маркшейдерской сети. В этом случае пункты подземной маркшейдерской сети автоматически ложатся на изображения выработок на растре. На рис. 1 стороны сети вы- делены красными линиями, а пункты кружочками. Если убрать видимость растра плана, то получим наглядную схему существу- ющей опорной маркшейдерской сети (рис. 2), которая опирается на точку 2 с исходными координатами и гиросторону 3–4. Дальнейшее проектирование сети выполняется с помощью инструментов программы, заданных на инструментальной панели кнопок с пиктограммами (рис. 2). Подробное описание функций кнопок дано в документации к программному комплексу «МГСе- ти» [4], здесь же дадим краткое пояснение порядка их примене- ния. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 369 С помощью кнопки на оси выработки размещаются про- ектные положения точек сети: номера с 8 по 19. Программа авто- матически определяет их координаты и вносит в закладку <Опо- ра> (рис. 1). Рис. 2. Существующая и проектная сети Для ввода углов и длин между проектными пунктами ис- пользуется кнопка . При ее включении необходимо курсором выбрать нужный пункт и задать направления на станции, которые будут отображаться на экране «резиновой нитью». Программа автоматически определяет длины и направления и формирует в закладке «Измерения» данные для станции. На интервале линии 15 – 16 предполагается точка сбойки, поэтому измерения на кон- цах этой линии не планируются (рис. 2). В результате формируется сеть, для которой выполняется операция предрасчета точности сети, и получается полная харак- теристика точности всех ее элементов. В соответствии с теорией уравнивания методом наименьших квадратов [5] для предрасчета Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 370 точности сети составляются параметрические уравнения попра- вок. Параметрическое уравнение направления ik − между пунк- тами k и i имеет вид: kiikiikikkikkikki lybxaybxazv +−−++−= δδδδδ , (1) где kiv – поправка в направление kiN ; kkii yxyx δδδδ ,,, – поправки в координаты пунктов; kzδ –поправка в ориентирный угол; kiki ba , – коэффициенты при поправках в координаты вычис- ляются по следующим формулам        ′′ = ′′ = )0( )0( )0( )0( cos ; sin ki ki ki ki ki ki s b s a αρ αρ , (2) причем )0()0( , kiki sα – приближенные значения дирекционного угла и длины стороны ik − , вычисленные по координатам )0()0()0()0( ,,, kkii yxyx пунктов, измеренным по растру плана; 520626 ′′=′′ρ . Параметрическое уравнение длины линии будет иметь вид s kiikiikikkikki s lyxyxv ki +++−−= δαδαδαδα )0()0()0()0( sincossincos , (3) где s ki v – поправка в длину kis . Параметрическое уравнение поправок дирекционных углов гиросторон будет иметь вид αα δδδδ kiki lybxaybxav ikiikikkikki +−−+= , (4) где α kiv – поправка в kiα – измеренный дирекционный угол. Уравнения (1) – (3) решают совместно методом наименьших квадратов при выполнении условия [ ] min=++ αα αβ vvpvvpvvp ss s , (5) Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 371 где αβ ppp s ,, – веса измерений, соответственно направле- ний, длин и дирекционных углов. Для вычисления весов измерений используются параметры точности заданные в закладке <Проект> (рис. 3). В качестве единицы веса принимается средняя квадратиче- ская ошибка измерения направления горизонтальных углов, а точность измерения длин в мм оценивается по формуле кмs lbam += . Для данных на рис. 3 эта формула будет иметь вид кмs lm 5020 += . Рис. 3. Параметры проекта Общую систему параметрических уравнений поправок можно представить в следующем виде VLAΔ =+ , (6) где A – матрица коэффициентов параметрических уравне- ний поправок в измерения; VL, – векторы свободных членов и поправок. Поскольку выполняется предрасчет сети по предполагае- мым величинам измеряемых величин, то свободные члены в па- раметрических уравнениях не вычисляются. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 372 В соответствии с теорией способа наименьших квадратов для выполнения условия minт =PVV , (7) где P – диагональная матрица весов, значения вектора Δ поправок параметров должны вычисляться по формуле: PLAPAAΔ т1т )( −−= , (8) т.е. из решения нормальных уравнений 0PLAPAΔA =+ тт (9) Для оценки точности элементов сети в соответствии с тео- рией [5] вычисляется Q матрица весовых коэффициентов по формуле 1Т )( −= PAAQ . (10) Тогда ixm и iym точность координат i -го пункта определит- ся из выражений     = = iii iii yyy xxx Qmm Qmm , , β β , (11) где iiii yyxx QQ ,, , – диагональные элементы матрицы Q , соответ- ствующие координатам пункта i . Графическое представление распределения линейных оши- бок координат пунктов показано на рис. 4. Величины погрешно- стей изображены в относительной мере вертикальными красными отрезками (столбиковая диаграмма). Имея матрицу Q весовых коэффициентов, можно вычислить точность определения взаимного положения любой пары пунктов сети. Для этого следует использовать кнопку (рис. 4) и, следуя указаниям интерфейса, выбрать курсором требуемые два пункта. Результаты вычислений будут представлены в окне на экране (рис. 5) и сохранены в отдельном файле. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 373 Рис. 4. Диаграмма распределения линейных ошибок Рис. 5. Результаты предрасчета точности сбойки Вычисление точности выполняется строго методом наименьших квадратов [5]. Из матрицы Q , формула (10), выби- раются весовые коэффициенты, соответствующие координатам Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 374 заданных пунктов i и j , и образуется корреляционная матрица K их погрешностей в виде kkkkkiki kkkkkiki kikiiiii kikiiiii yyyxyyyx yxxxxyxx yyxyyyyx yxxxyxxx QQQQ QQQQ QQQQ QQQQ ,,,, ,,,, ,,,, ,,,, =K (12) Недиагональные элементы матрицы K учитывают корреля- ционную зависимость погрешностей координат, которая вызвана совместным использованием при уравнивании измеряемых вели- чин. Ковариационная матрица M приращений координат взаим- ного положения пары пунктов вычисляется по следующим фор- мулам 10 01 10 01 1010 01012 2 , , 2 2 − − − − == KM β ∆∆∆ ∆∆∆ β m mm mm m yyx yxx (13) Матрица M дает полную характеристику распределения по- грешностей взаимного положения пунктов i и j и позволяет вы- числить элементы подеры по следующим формулам. Дирекционный угол Θ направления большой полуоси: ) 2 ( 2 1 22 , yx yx mm m arctg ∆∆ ∆∆Θ − − = , (14) Величины A – большой и B – малой главных полуосей из выражений:     ++= −+= ΘΘΘΘ ΘΘΘΘ ∆∆∆∆ ∆∆∆∆ sincos2cossin ;sincos2sincos , 22222 , 22222 yxyx yxyx mmmB mmmA . (15) Если направление сбойки имеет дирекционный угол равный α , то um – продольная и vm – поперечная ошибки вычисляются по формулам Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 375     −++−+= −+−= )2/(sin)2/(cos );(sin)(cos 22222 22222 ΘπαΘπα ΘαΘα BAm BAm v u . (16) На рис. 6 графически показано распределение погрешностей координат по данным рис. 5. Рис. 6. Погрешности координат сбойки Если сбойка выполняется между двумя шахтами, которые не связаны общей подземной сетью, то методика предрасчета точно- сти сбойки не изменяется, поскольку комплекс «МГСети» позво- ляет в одном проекте обрабатывать несколько отдельных сетей. Главное, чтобы они вычислялись в одной системе координат. Для учета влияния погрешностей наземной сети, связывающей под- ходные пункты шахт, необходимо по приведенной методике вы- числить для них ковариационную матрицу, аналогичную (13), и просуммировать ее с матрицей M для подземной сети. Даль- нейшие вычисления подеры, продольной и поперечной погреш- ностей сбойки выполняется по формулам (14) – (16). Рассмотренная методика предрасчета ошибки сбойки обес- печивает высокий уровень автоматизации вычислений, является теоретически строгой и учитывает конфигурацию сети любой сложности. Она соответствует требованиям «Инструкция…» [1] и Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 376 может быть рекомендована маркшейдерам для практического ис- пользования. СПИСОК ССЫЛОК 1. Маркшейдерські роботи на вугільних шахтах та розрізах: Ін- струкція / Редкоміс.: М.Є. Капланець (голова) та ін. – Вид. офіц. – Донецьк: ТОВ "АЛАН", 2001. – 264 с. 2. Маркшейдерское дело. Учебник для вузов. / Д.Н. Оглоблин, Г.И. Герасименко, А.Г. Акимов и др. – 3-е изд. перераб. и доп. М., «Недра», 1981. – 704 с. 3. Могильный С.Г., Шоломицкий А.А. Программный комплекс для подземных маркшейдерских сетей. Уголь Украины. – 2011. – № 5. – С. 17 – 22. 4. http://gis.dgtu.donetsk.ua/newsiteversion/ru/mgsetifiles/mgseti_m anual_ru.pdf – Документация программного комплекса «МГСети» (Электронный ресурс). 5. Папазов М.Г., Могильный С.Г. Теория ошибок и способ наименьших квадратов. – М.: Недра, 1968. – 302 с. 6. Коробков С.А., Голованов В.А. Предрасчёт сбоек горных вы- работок на основе векторных ошибок. Записки Горного ин- ститута. Маркшейдерское дело и геодезия, том № 146, Санкт- Петербург, – 2001, – С. 39 – 41.

Автоматизация предрасчета точности сбойки горных выработок

Репозитарії

Схожі ресурси