6. Előadás: Alagutak, vágatok irányának a kitűzése. Földalatti térségek felmérése és térképezése

Átírás

1 6. Előadás: Alagutak, vágatok irányának a kitűzése. Földalatti térségek felmérése és térképezése A földalatti mérések közül egyik nagyon felelősségteljes mérnöki feladat az alagutaknak, vágatoknak, aknáknak a geodéziai irányítási feladata. Ezeknél a munkáknál az alapvető elvárás az, hogy a műszaki tervekben rögzített helyekről (felszínről, aknákból, vágatokból) kiindulva úgy kell irányítani az építést, hogy az alagutak a megadott építési tűrésen belül találkozzanak, vagy egy pontból kiindulva a megadott ponthoz jussanak. A feladat azért nagyon felelősségteljes, mert hosszú időn (hónapokon) keresztül kedvezőtlen körülmények között, nagyon sokrétű, nagypontosságú geodéziai munkát kell végezni (észlelni, számítani, kitűzni) és a munka teljes értékű minősítése csak az alagutak találkozásakor történik meg. Ekkor azonban az alagutak megépültek és bármilyen kismértékű esetleges korrekciónak súlyos anyagi és határidő módosítási következményei vannak. Már az említettekből is következik, hogy az alagutak kitűzési munkáin belül sok egyéb (méréstervezési, mérési, számítási, ellenőrző mérési) feladatot kell megoldani. Ezek a tananyag előző fejezeteiből (pl. az alppont-meghatározások, irányok kitűzése, akna függélyezés, tájékozási stb.) már ismeretesek, ezért a továbbiakban csak a mérések tervezésével kell foglalkoznunk, amelyet a szakterületen belül áttörési (lyukasztási) mérések tervezésének hívjuk. Áttörési mérések tervezése A műszaki tervek rögzítik a két irányból hajtott alagútszakaszok áttörési (találkozási) helyét és az áttörés megengedett (T) maximális hibáját, külön a vízszintes és magassági síkban. Az áttörés mérések tervezési feladata ezeknek a paramétereknek az ismeretében a következő: - a (T) maximális hibából az (m ly ) lyukasztási középhiba számítása: T m ly = 3 - megállapítani, hogy milyen geodéziai műveletek (háromszögelés, sokszögelés, hosszmérés, iránymérés, stb.) műveleteket kell elvégezni, annak érdekében, hogy az alagutak építésének geodéziai irányítási feladatát megoldhassuk, - a szükséges geodéziai műveletek megbízhatóságának a tervezése, kiinduló a priori középhibák felvétele, - megvizsgálni (megfelelő összefüggésekkel számítani), hogy a geodéziai műveletek tervezett megbízhatósága elegendő-e ahhoz, hogy a megengedett találkozási hibát túl ne lépjük, illetve nem terveztünk-e túlzott pontosságot, ami gazdaságtalan, - a tervezett pontosságú geodéziai műveletekhez a megfelelő pontosságú műszerek, illetve mérési és kitűzési módszerek (ismétlésszámok) megtervezése. Az áttörési mérések tervezését is mint általában a geodéziai mérések pontossági tervezését külön végezzük azokra a mérésekre, amelyek a vízszintes síkban és külön azokra, amelyek a magassági síkban alakítják a találkozási hiba mértékét. A feladat a legegyszerűbb formájában az 1. sz. ábra szerint a következő: 6-1

2 Óravázlat a Földalatti mérések előadásaihoz 1. ábra az A és B jelű pontok között az alagút kihajtása úgy, hogy a két irányból hajtott alagút az áttörés helyén találkozzon. A sokszögvonal pontjainak adott koordinátáiból a φ és ψ kitűzési szögek az irányszögek különbségeként számítható: φ = δ AC - δ AB ψ = δ BA δ BD Ha az A és B pontok között magasságkülönbség is van, akkor az iránykitűzést magassági értelemben is el kell végezni. A kitűzendő magassági szög: γ = arctg m t AB AB amely összefüggésben a számláló az alagút kiinduló pontjainak magasságkülönbségét, a nevező a két pont közötti vízszintes távolságot jelenti. A számított φ ψ és γ szögeket az alagutak kezdőpontjában kitűzve, majd az alagutak építésének haladásával fokozatosan kitűzve a tengely pontjait, biztosítható a két tengely találkozása. A méréstervezés bonyolultsága abból adódik, hogy φ, ψ és a γ kitűzési szögeken keresztül az m ly lyukasztási középhiba a következő mennyiségek méréseinek, illetve egyéb geodéziai műveletek középhibáinak a függvénye: m ly = f(m t, m sz, m i, m a, m g, m p, m m ) ahol m t a sokszögelés és a távolságkitűzések-, m sz a szögmérés-, m i az iránykitűzés-, m a az akna függélyezés-, m g a giroteodolittal végzett tájékozó mérés-, m p a pontmeghatározások-, és m m a magasságmérések (szintezések) középhibája. 6-2

3 A továbbiakban azt kell megvizsgálnunk, hogy a felsorolt mérések, illetve geodéziai műveletek középhibái milyen függvény szerint befolyásolják a lyukasztási középhibát. A bányatérségek (vágatok, aknák, rakodók, stb.) felmérésének alapvető célja, a bányászati térképek készítése és a kitermelt ásványvagyon mennyiségének a meghatározása. Az alapvető célok mellett a földalatti térségek részletmérésének lehet egy olyan lényeges funkciója is, hogy e térségeknek a kőzetnyomások hatására bekövetkező deformációja esetén, ezek a mérések alapmérései legyenek a térségek deformáció méréseinek is. Ez a körülmény megköveteli, hogy a földalatti részletméréseket a felszíni részletméréseknél pontosabbra kell tervezni úgy, hogy kielégítsék a deformáció mérések pontossági követelményeit is (természetesen ezeken a kétcélú méréseken kívül, külön deformáció méréseket is kell végezni). A bányatérségek részletes felmérése lényegileg a térségek alapterületének, továbbá a hossz- és keresztszelvényeinek felméréséből áll. A részletes felmérés egy részét párhuzamosan kell végezni az alappont meghatározási munkálatokkal. A vágat szelvényét a sokszögpont helyén, a pontból kiinduló, a vágat tengelyére merőleges értelmű vízszintes és függőleges méretekkel határozzuk meg. Egy kör és egy trapéz keresztmetszetű szelvény felmérésekor mérendő t 1 t 6 távolságokat az 1. ábrán tüntettük fel. 1. ábra Ha pedig a feladat a vágatszelvény torzulásának meghatározása, szintén hossz- és keresztszelvényeket kell felmérni, de a megváltozott szelvény alakjához igazodó több magassági és keresztmérettel. Nagyobb földalatti üregek (pl. barlangok) részletes felmérése ugyancsak hossz- és keresztszelvények felmérését jelenti. Vízszintes és ferde távolságok meghatározása célszerűen végezhető valamilyen redukáló tahiméterrel, térbeli előmetszéssel. A barlang boltozatának az álláspont fölötti függőleges magasságát hidrogénnel töltött, egyszerű vagy meteorológiai léggömbre függesztett mérőszalaggal közvetlenül is mérhetjük, mivel itt ez a pontosság rendszerint kielégítő. 6-3

4 Óravázlat a Földalatti mérések előadásaihoz A bányászatban a részletes felmérésnek ki kell terjedni a fontosabb geológiai és tektonikai jelenségekre is. Ezek lehetnek: a telep vastagsága, dőlése, csapása, a fedő és fekü kőzetei, vízhozzáfolyások, vetők csapása, dőlése, elvetési magassága, gyűrődések és ezeken kívül természetesen a beépített műtárgyak szivattyúk, gépek, csőhálózatok, stb. tehát mindazok az objektumok, amelyek a bányászatra kihatással lehetnek. A részletes felmérésnek nagyon fontos részét képezi a fejtések (front és kamra fejtések) helyzete havi előrehaladásának a felmérése. A fejtési méréseknél a pontossági követelmények kisebbek, mint az egyéb méréseknél, ezért a tájékozó és szögmérésekhez jelenleg is használatos műszer - az egyéb műszerek mellett a függőkompasz (2. ábra) és a függő teodolit (3. ábra). E műszereket az elnevezésüknek megfelelően nem állványra helyezve használjuk, hanem olyan szerkezeti megoldásúak, hogy felfüggeszthetők. A függőkompasz kifeszített huzalra, a függő teodolit pedig oldalkarra függeszthető fel, hogy a mérések termelés közben is végezhetők legyenek, anélkül, hogy a termelést zavarná a mérési folyamat. 2. ábra 3. ábra A bányabeli részletes felmérésnek egy jellegzetes feladata a függőleges aknák felmérése. A függőleges aknák falazata a fejtési művelet hatásának létrejövő kőzetmozgás következtében, különböző mértékben deformálódhat is, s ennek következtében az aknák felmérését a már említettek szerint bizonyos időközökben meg kell ismételni. Az aknák ismételt felméréseit aknatorzulási méréseknek nevezzük. Az aknatorzulási mérések alapelve, hogy az aknában felfüggesztünk egy vagy két függőt, s ezekhez derékszögű vagy poláris bemérési móddal meghatározzuk különböző 6-4

5 időpontokban ugyanazon mélységben az akna szelvények alakját. A mérések a kas tetején elhelyezkedve végezhetők. Az elferdült akna térbeli helyzetének a meghatározásához vízszintes és magassági alponthálózatot kell létesíteni. Az alapponthálózat pontjait az aknarakodókon állandósítjuk. Vízszintes értelmű meghatározásukat akna függélyezéssel végezhetjük. Az aknaszelvényező méréskor négy (F 1,F 2, F 3, F 4 ) acéldrót ferdén kerül kifeszítésre oly módon, hogy az acéldrótok sem a mozgó kassal, sem az aknaszelvényekkel ne érintkezhessenek. A négy acéldrót ferde kifeszítése az akna elferdülésétől függően, szakaszosan történik. Az acéldrót szakaszok végeinek befogására az aknarakodók szintjein kerül sor. A befogási helyek vízszintes vetületi és magassági értelmű koordinátáit az aknarakodókon állandósított alappontokból határozzuk meg. Földalatti térségek térképezése A földalatti létesítményekkel és a bányászattal kapcsolatos térképek nagyon széleskörűen kerülnek felhasználásra (kutatás, engedélyezési eljárások, tervezés, üzemeltetés) továbbá nyilvántartási-, élet- és vagyonbiztonsági, stb. feladatok megoldásához. A térképek, térképszerű tervek, helyszínrajzok, vázlatok között nem teszünk különbséget, hanem a gyakorlati szóhasználatnak megfelelően, csak a térkép elnevezést használjuk. A bányászati térképek alapvető kategorizálásának szempontjai a következők: - a készítés módja ( a felhasznált alapanyag) tekintetében, - az ábrázolt objektumok uralkodó mennyisége és - az ábrázolás módja szerint. 1. A készítés módja szerint a bányászati térképek is az alap- és a másolati térképek csoportjába tartoznak. Az alaptérképek kizárólag eredeti mérések és számítások adataiból közvetlenül készülnek, a másolati térképek pedig az alaptérképekről készült változatlan vagy megváltoztatott méretarányú másolatok, tartalmi változtatásokkal. 2. Az ábrázolt objektumok uralkodó mennyisége szerint: - külszíni, - geológiai és - bányatérképek. A külszíni térképek a bányaüzemek (vállalatok) gazdasági érdekeltségeihez tartozó területek külszíni síkrajzi és domborzati viszonyait, valamint túlsúlyban a külszíni létesítményeket ábrázolják. Esetenként bizonyos mértékben, a geológiai formációkat és a bányatérségeket is feltüntetjük rajtuk a kapcsolatok szemléltetése céljából. Gyakran felmerül az az igény, hogy a különféle feladatok megoldásának alapjául körülhatárolt tartalommal többféle külszíni térkép készüljön. Pl: - ipari körzet térképe, - szállítási utak térképe, - szénrakodás és meddőhányó térképe, - külszíni kőzetmozgások térképe, - ingatlanok tulajdonjogi térképe, stb. A geológiai térképek (földtani metszetek) a bányaüzem területének a kőzettani és rétegtani viszonyait ábrázolják. 6-5

6 Óravázlat a Földalatti mérések előadásaihoz Fontosabb geológiai térképek: - hegyszerkezeti (tektonikai) térkép, - hidrogeológiai térkép - geokémiai térkép, - tartalék területek térképe, - a vállaposodás térképe. A bányatérkép a bányabeli létesítményeket és a bányaműveleteket, továbbá szükséges mértékben a külszíni síkrajzi és domborzati viszonyokat, valamint a geológiai helyzetet is ábrázolják. A bányatérképeken az általános térképi tartalom mellett még a következőket kell feltüntetni: - a vágatokat és fejtési helyeket, - kutató és műszaki fúrólyukakat, - a telep (telér) kibúvási vonalait, az elmeddülés határait, a vetőket, - a gázkifúvások, kőzetomlások, vízbetörések, stb. helyeit, - a bányamező műszaki határait, - a védett objektumokat és az alattuk meghagyott biztonsági pillérek határait, - a telepvastagságokat, dőlésszögeket, stb. A bányatérképek közül a legfontosabb a bányaművelési térkép, amely a bányatérképek alaptérképe, ezért a szükséges mértékben tartalmazza a külszíni objektumokat. A bányatérképeknek a tartalmán és célján kívül nagyon speciális sajátossága, hogy ha a művelés több szinten folyik, a térképek több szint (gyakran 7-8 szint) ábrázolása miatt zsúfolttá válnak és ez akadályozza a bányatérségek és az objektumok egyértelmű szemléletét. Ezért szükséges, hogy egyes bányatérképeket az ásványtelep (telér) dőlési szögének megfelelően ferde esetleg függőleges síkú vetületben vagy alkalmasan megválasztott szemléltető perspektív módon is készitsünk. Ily módon készült térképek lehetnek: - bányatérségek (vágatok, aknák, rakodók) térképe, - a fejtési térképek, amelyek a több szeletben művelt ásványtelep (telér) időszakonkénti állapotát ábrázolja, - védőpillérek térképe, - tömedékelési térkép, - szellőző berendezések térképe, stb. Az alagutak elsősorban a (földalatti vasutak) térképeinek néhány sajátossága. Ha az alagút beépített, de különösen ha lakott terület alatt halad, elsőrendű feladat az, hogy az alagút feletti tereprészről, épületekről, tényleges állapotnak megfelelő térképet készítsünk, kiegészítve azt az épületek méreteinek, anyagának, statikai szerkezetének, állapotának adataival. Erre elsősorban azért van szükség, mert az alagút építését ugyanúgy, mint a bányatérségek létesítését is rendszerint kisebb nagyobb térszíni süllyedések követik, és ilyenkor az említett adatok ismeretében, a kárt megelőző, az épületet megerősítő munkálatok előre tervszerűen végrehajthatók. A nyílt munkagödörrel kivitelezendő munkák munkahelyeinek környezetében be kell mérni és a térképeken fel kell tüntetni a földalatti közműveket, (gáz, víz, csatorna, stb.) hogy a kivitelezések megkezdése előtt a munkahelyek szükséges biztosítása, illetve a közművek egyes szakaszai áthelyezhetők legyenek. 6-6

7 Az alagutak tervezéséhez a felszíni és a közművek térképei mellett, egyenrangú helyet foglalnak el, a vonatkozó területről készített, geológiai és talajviszonyokat ábrázoló térképek, helyszínrajzok. Ezek a dokumentációk a bányászattal kapcsolatban már említett kutató fúrások adatai alapján készíthetők el, s tartalmazniuk kell a kőzetek összes jellemző adatait, mint pl. a kőzetek elhelyezkedését, a rétegek vastagságát, a csapás és a dőlés adatait, a vetősíkokat, a vetők adatait, stb. A földalatti létesítmények térképeinek a felsorolt alapvető sajátosságai mellett, további sajátossága, hogy a felhasználás céljának megfelelően a méretarányuk is sokkal szélesebb skálájú mint bármely mérnöki szakágazat számára készítendő térképeké. A felhasználás céljától függően ezeknek a térképeknek a méretaránya: 1:5, 1:10, 1:50, 1:100, 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:4000, 1:5000, 1: 10000, 1:25000, 1: Figyelembe véve, hogy a földalatti létesítmények térképei élet-és vagyonbiztonsági célokat is szolgálnak a térképek készítésére vonatkozólag nagyon részletes előírások és szabványok vannak érvényben. Felhasznált irodalom: - Ódor K.: Földalatti mérések. Tankönyvkiadó, Budapest, (S ) 6-7