Marian Poniewiera

Gliwice, marzec 2007

Paweł Sikora

Materiały powielane powstały na podstawie wykładów pracowników Zakładu Geodezji i Ochrony Terenów Górniczych Pol. Śl. w Gliwicach oraz na
podstawie literatury i nie stanowią publikacji w rozumieniu ustawy o prawach autorskich

Ogólne informacje z miernictwa górniczego. Zadania miernictwa górniczego

Miernictwo górnicze, inaczej nazywane geodezją górniczą, jest działem geodezji

gospodarczej nastawionego na obsługę potrzeb związanych z wydobywaniem kopalin ze złóż
ukrytych w skorupie ziemi. Zadania miernictwa górniczego nie ograniczają się jednak wyłącznie do
zagadnień bezpośrednio dotyczących eksploatacji, lecz obejmują także sprawy zabezpieczenia
budynków, dróg i innych obiektów położonych nad kopalnią przed tzw. szkodami górniczymi, które
mogą powstać w wyniku zmian tektonicznych, spowodowanych eksploatacją. Z punktu widzenia
techniki geodezyjnej możemy ująć główne zadania miernictwa górniczego w następujących
punktach:

•

Sporządzanie i utrzymywanie w stanie aktualnym map sytuacyjnych powierzchni ziemi
obejmujących obszar górniczy i jego najbliższą okolicę.

•

Wykonywanie map i profilów kopalni niezbędnych do utrzymania w stanie aktualnym
dokumentacji mierniczo-geologicznej jako podstawy do racjonalnej gospodarki i utrzymania
kopalni w ruchu.

•

Zadawanie kierunku przebijanym nowym wyrobiskom, jak chodniki, sztolnie, pochylnie,
szyby, itp., a w tym zadania przebitkowe, tj. ukierunkowywanie wyrobiska pędzonego
z różnych miejsc na spotkanie („zbicie”)

•

Badanie procesu odkształceń spowodowanych robotami wybierkowymi.

W zależności od rodzaju kopaliny, jej nagromadzenia w złożu, a także eksploatacji wyróżnia

się różne metody pracy, jakimi posługuje się miernictwo górnicze. Innych metod wymaga
wybieranie węgla kamiennego lub rudy żelaznej w kopalniach podziemnych, a innych
eksploatowanie węgla brunatnego w kopalniach odkrywkowych, a jeszcze innych ujęcie gazu
ziemnego lub ropy naftowej.

Trzeba jednak zaznaczyć, że pewne elementy pracy miernictwa górniczego możemy znaleźć

poza górnictwem kopalnianym, np. przy budowie szybkich kolei podziemnych („metro”), albo
przebijaniu tuneli na trasach komunikacyjnych.

Kopalnie podziemne stwarzają specyficzne warunki dla prac geodezyjnych. Z warunków

tych zasługują na wymienienie następujące:

•

wyrobiska podziemne są udostępniane z powierzchni tylko punktowo, głównie poprzez
szyby pionowe i poprzez te punkty udostępnienia ( szyby ) trzeba dokonywać połączenia
osnów podziemnych z osnowami geodezyjnymi na powierzchni,

•

spąg wyrobiska praktycznie uniemożliwia wykorzystywanie go do stabilizacji punktów
geodezyjnych, a także w niektórych przypadkach utrudnia stosowanie typowych urządzeń
ustawczych, np. statywów,

•

przebieg wyrobisk, warunki atmosferyczne w nich panujące, a także ich zapylenie
w znacznym stopniu ograniczają długość celowych,

•

wymiary wyrobisk, ich pochylenie, często wymuszają stosowanie przyrządów o niewielkich
wymiarach i wadze, a przy tym dostosowanych do możliwości ich ustawienia w tych
wyrobiskach,

•

zagrożenie wybuchem metanu ogranicza możliwość stosowania niektórych przyrządów,
które mogłyby podnieść dokładność wykonywanych pomiarów i uczynić te pomiary
bardziej ekonomicznymi.

Powyższe warunki w istotny sposób wpływają na kształtowanie kopalnianych osnów

geodezyjnych.

1

Osnowy geodezyjne (Poziome osnowy geodezyjne w wyrobiskach górniczych )

Osnowa geodezyjna – jest to usystematyzowany zbiór punktów geodezyjnych, dla których

określono ich wzajemne położenie przy zastosowaniu techniki geodezyjnej. Dzieli się na:

•

Osnowę poziomą

– w kopalniach podziemnych położenie punktów osnowy poziomej

określa się metodą poligonową. Cechą charakterystyczną osnów poligonowych, wynikającą
z warunków panujących w wyrobiskach podziemnych, są ich krótkie boki. Ciągi
poligonowe ze względu na dokładność dzielimy na ciągi poligonowe I, II i III rzędu,
z czego tylko ciągi I i II rzędu tworzą podstawową osnowę geodezyjną. Ciągi III rzędu mają
charakter podrzędny. Wśród ciągów poligonowych rozróżniamy:

•

ciągi jednostronnie nawiązane – elementami nawiązania są azymut jednego boku
i współrzędne jednego punktu – takie ciągi są najczęściej spotykane w przypadku
jednoszybowej orientacji danego poziomu,

•

ciągi wliczeniowe – są to ciągi nawiązane dwustronnie, ale z każdej strony tylko do
jednego punktu o znanych współrzędnych – rozwiązanie takie jest najczęściej
wykorzystywane w procesie dwuszybowej orientacji kopalni,

•

ciągi dwustronnie nawiązane – o pełnych elementach nawiązania - są
wykorzystywane najczęściej jako ciągi niższego rzędu,

•

sieci poligonowe – najczęściej jest to zespół ciągów dwustronnie nawiązanych (a nie
sieć poddawana równoczesnemu wyrównaniu) – można je spotkać w zasadzie tylko
na znacznie rozbudowanych kopalniach.

•

Osnowę wysokościową

– w kopalniach podziemnych osnowy wysokościowe tworzy się

metodami niwelacji geometrycznej lub trygonometrycznej. Ze względu na dokładność dzieli
się na trzy rzędy – ciągi niwelacyjne I, II i III rzędu. W ciągach I-go rzędu znaki
wysokościowe zakłada się w odległościach nie większych niż 0,5 km, przy czym korzystne
jest zakładanie pary znaków w odległościach 20 – 50 m od siebie. Wysokości punktów
w ciągach I rzędu powinny być określone wyłącznie w drodze niwelacji geometrycznej.

Orientacja kopalń. Cel i zasady orientacji kopalń. Orientacja pozioma i wysokościowa kopalń

Aby wszystkie mapy kopalniane sporządzić w jednym obowiązującym układzie

współrzędnych, należy z powierzchni ziemi przenieść pionowo na dół kopalni co najmniej jeden
kierunek i punkt o określonych współrzędnych albo dwa takie punkty i od nich rozpocząć pomiar.
Zadanie to jest możliwe do wykonania dzięki wyrobiskom łączącym kopalnię z powierzchnią, tj.
szybom (pionowym) i sztolniom.

Wyróżniamy:

•

Orientacja pozioma

kopalń podziemnych – ma na celu określenie elementów niezbędnych

do nawiązania poziomej osnowy zakładanej w wyrobiskach do osnowy na powierzchni
terenu. Jest zespołem czynności mających na celu określenie tych elementów, tj. co najmniej
azymutu jednego, dowolnego boku, współrzędnych jednego, dowolnego punktu osnowy
dołowej w układzie współrzędnych obowiązujących na powierzchni. Orientację danego
poziomu można przeprowadzić także w dowiązaniu do osnowy na innym poziomie, która
już wcześniej została zorientowana względem układu obowiązującego na powierzchni.
Dokładność orientacji wyznacza dokładność, z jaką został wyznaczony azymut w procesie
orientacji kopalni. Przed wykorzystaniem do nawiązania punktów geodezyjnych na
powierzchni, czy też na wcześniej zorientowanym poziomie, należy bezwzględnie
przeprowadzić kontrolę ich stałości. Kontrolą powinien być objęty kąt wierzchołkowy na
przedostatnim punkcie wykorzystywanym do nawiązania , oraz długości ramion tego kąta.
Punkty można uznać za przydatne do nawiązania jeżeli różnica między pomierzonym
aktualnie kątem a jego wartością z poprzedniego pomiaru (lub obliczoną ze współrzędnych)
nie przekracza dla poligonizacji I i II rzędu +/- 30'', a dla poligonizacji III rzędu +/-5''.
Natomiast różnica długości boków z pomiaru aktualnego i poprzedniego nie powinna
przekraczać dwukrotnej wartości dopuszczalnej odchyłki przy pomiarze długości boków
w danym rzędzie poligonu. Orientację poziomą można przeprowadzić, w zależności od

2

sposobu udostępnienia orientowanego poziomu oraz użytych instrumentów, w różny sposób:

•

Orientowanie przez sztolnię – w tym przypadku wystarczy wprowadzić do
pochyłości sztolni ciąg poligonowy z powierzchni do kopalni i tam dalej prowadzić
poligonizację.

•

Orientowanie przez szyb metodą Weisbacha – metoda orientacji polega na
przeniesieniu z powierzchni kierunku i długości na orientowany poziom przez jeden
udostępniający szyb i dwa opuszczone w nim piony (Ilustracja 1). Ważne jest aby
piony znajdowały się w jak największej odległości od siebie. Orientowanie
pomiarów w kopalni przez jeden szyb wymaga wyjątkowo dużej dokładności,
zwłaszcza w kopalniach rozległych, bowiem błąd tej orientacji, opartej na
ograniczonej odległości między liniami pionów, obciąża położenie każdego punktu
dowiązanego ciągu poligonowego tym więcej, im bardziej dany punkt jest oddalony
od szybu.

Rysunek przedstawia poziome trójkąty łączące BP

1

P

2

na powierzchni i IP

1

P

2

w głębi

kopalni; po zrzutowaniu ich na jedną płaszczyznę.

•

Orientowanie przez szyb z zastosowaniem instrumentu giroskopowego – w tych
pomiarach wykorzystywane są specjalne teodolity giriskopowe , a także nasadki
giroskopowe do teodolitów. Zastosowanie instrumentów geodezyjnych
giroskopowych nie eliminuje wprawdzie potrzeby pionowania, lecz ogranicza się do
stosowania tylko jednego pionu w szybie i – co jest bardzo istotne – wydatnie skraca,
w porównaniu z metodą Weisbacha, okres unieruchomienia szybu, a tym samym
zaoszczędza kopalni poważnej części strat spowodowanych przerwą w normalnym
procesie eksploatacji. Giroskop w przeciwieństwie do igły magnetycznej nie reaguje
na czynniki zniekształcające wskazania kierunku północy (np. obecność w pobliżu
przewodów pod prądem) i zawsze ustawia się swoją osią obrotu w płaszczyźnie
wyznaczonej przez punkt, na którym go ustawiono i oś obrotu ziemi, a więc –
w płaszczyźnie południka. Dokładność wyznaczenia kierunku północy giroskopem
wynosi +/- 30''.

•

Orientowanie przez dwa szyby – jest możliwe do przeprowadzenia, gdy szyby są
połączone na orientowanym poziomie wyrobiskami, poprzez które może być
przeprowadzony ciąg poligonowy zwany ciągiem wliczeniowym (Ilustracja 2). Ta
metoda orientacji jest dokładnościowo i ekonomicznie najwłaściwsza i dlatego
powinna być stosowana zawsze, jeśli tylko pozwalają na to warunki. Podobnie jak
przy metodzie giroskopowej szyby zostają unieruchomione na względnie krótki czas.
Odległości między opuszczonymi pionami P

1

i P

2

opuszczonymi w szybach,

a wykorzystywanymi w tej metodzie orientacji są z zasady duże, gdyż wynoszą od
kilkudziesięciu do kilku tysięcy metrów. Współrzędne punktów P

1

i P

2

przenoszonych do kopalni są wyznaczane w nawiązaniu do (skontrolowanych pod
względem ich stałości) punktów osnowy na powierzchni terenu. Metoda orientacji

3

Ilustracja 1: Nazwiązanie oparte na trójkącie

Ilustracja 2: Ciąg wliczeniowy

przez dwa szyby, oparta na ciągu wliczeniowym, ma i tę przewagę, że w jej wyniku
uzyskuje się azymuty wszystkich boków tego ciągu i współrzędne wszystkich jego
punktów. Dokładność orientacji to dokładność, z jaką został wyznaczony azymut
w procesie orientacji.

•

Orientacja wysokościowa

– zgodnie z wytycznymi dotyczącymi projektowania osnów

wysokościowych na dole kopalni muszą one być nawiązane do osnowy wysokościowej na
powierzchni. Właśnie to nawiązanie stanowi przedmiot orientacji wysokościowej.
Orientacja wysokościowa – jest to zespół czynności geodezyjnych mających na celu
określenie wysokości co najmniej jednego punktu zastabilizowanego na orientowanym
poziomie kopalni w układzie odniesienia obowiązującym na powierzchni terenu.
W uzasadnionych przypadkach można wykorzystać do nawiązania znaki zastabilizowane
na innym, wcześniej zorientowanym poziomie kopalni. Pod pojęciem dokładności orientacji
należy rozumieć dokładność (średni błąd), z jaką została określona wysokość punktu
w procesie przeprowadzanej orientacji wysokościowej danego wyrobiska. Przed

wykorzystaniem do nawiązania znaków
wysokościowych na powierzchni, czy też na
wcześniej zorientowanym poziomie, należy
bezwzględnie przeprowadzić kontrolę ich stałości.
W przypadku nawiązania wysokościowego przez
szyb pionowy przy zastosowaniu taśmy szybowej
(Ilustracja 3) ustawia się na nadszybiu
i w podszybiu niwelatory, a w szybie opuszcza się
rozwijaną z bębna specjalną taśmę stalową,
dziurkowaną co 100 cm, obciążoną na końcu. Na
wysokości osi celowej niwelatorów przytwierdza
się metalowe podziałki milimetrowe, tzw.
„stalówki” (do określenia wysokości stropu można
także użyć łaty stojącej, którą należy odwrócić i
przystawić „zerem” do określonego punktu na
stropie), a na dowiązanym reperze B na podszybiu i
znanym co do wysokości drugim reperze P na
powierzchni ustawia się łaty niwelacyjne. Na
umówiony sygnał obserwator przy niwelatorze u
góry i drugi obserwator u dołu odczytują podział na
taśmie, a następnie na odpowiedniej łacie. Jeżeli
różnicę odczytów poprawioną o wpływ temperatury,

ciężaru własnego i dodatkowego obciążenia nazwiemy ΔH, odczyty z łat odpowiednio przez

4

Ilustracja 3: Orientacja
wysokościowa przy zastosowaniu
taśmy szybowej

O

P

i O

D

, wysokość reperu P przez H

P

, to określimy wysokość reperu D z następującej

zależności:

H

D

= H

A

+ O

P

- ΔH – O

D

Prace geodezyjne przy realizacji przebitek górniczych.

Prace przebitkowe (przebitki górnicze) jest to zespół prac górniczo-geodezyjnych mających

doprowadzić do prawidłowego spotkania dwóch naprzeciw siebie zdążających wyrobisk, lub też
mających doprowadzić dane wyrobisko do określonego punktu.

Zadania przebitkowe mogą występować w wielu różnych odmianach: może to być

doprowadzenie do spotkania (zbicia) dwóch wyrobisk korytarzowych poziomych czy pochyłych,
prosto- czy krzywoliniowych, ale może to być także spotkanie wyrobiska korytarzowego z szybem
czy zbicie wyrobisk dwóch sąsiadujących z sobą kopalń.

W każdym realizowanym zadaniu przebitkowym można wyodrębnić trzy rodzaje prac:

•

Przygotowanie materiałów – w tym etapie następuje ustalenie z kierownictwem robót
górniczych kopalni na podstawie projektu budowy czy rozbudowy kopalni, spodziewanego
miejsca zbicia oraz ewentualnie niezbędnej dokładności zbicia. Przy ważniejszych
przebitkach przygotowanie materiałów to także zebranie danych dotyczących istniejących
punktów osnowy, która ewentualnie będzie wykorzystana przy realizacji danej przebitki.

•

Geodezyjne opracowanie projektu przebicia – ten etap ma znaczenie w ważniejszych,
bardziej skomplikowanych zadaniach przebitkowych. W wyniku tego etapu otrzymuje się
wytyczne niezbędne do realizacji zbicia, tj.:

•

projekt osnowy realizacyjnej,

•

metody pomiaru kątów i długości boków w osnowie realizacyjnej,

•

ewentualnie lokalizację azymutów wyznaczonych w drodze giroskopowej,

•

elementy geometryczne niezbędne do realizacji zbicia, a więc przede wszystkim kąty
poziome (ewentualnie azymuty) i pionowe, pod jakimi powinno być prowadzone
wyrobisko.

•

Realizacja przebitki górniczej – cechą specyficzną tego etapu jest z pewnością zadawanie
kierunków, według których maja być prowadzone projektowane
wyrobiska tak w płaszczyźnie poziomej, jak i pionowej. Dla
właściwego usytuowania wyrobiska w rzucie poziomym
wyznacza się tzw. kierunki pionowe (Ilustracja 4). Nazwa
pochodzi stąd, że płaszczyzną kierującą jest płaszczyzna
pionowa. Zadanie kierunku pionowego sprowadza się do
odłożenia, wyliczonego w 2 etapie, kąta poziomego
(wierzchołkowego) lub oznaczenia i oznaczenia tego kierunku w
wyrobisku. Odkładane ramię kąta pozwala na zaznaczenie w
drążonym wyrobisku jego osi, lub – co częściej ma miejsce –
prostej równoległej do osi przechodzącej w niewielkiej (0,3 – 0,5
m) odległości od jednego z ociosów. Dla właściwego
usytuowania wyrobiska w rzucie pionowym wyznacza się (zadaje) tzw. kierunki poziome.
W wyniku tego działania zostają zaznaczone (zastabilizowane) na stojakach obudowy lub
ociosach wyrobiska punkty, poprzez które przechodzi płaszczyzna kierująca pochyleniem
danego wyrobiska (Ilustracja 5).

5

Ilustracja 4: Wyznaczenie
kierunku pionowego

Ilustracja 7: Wyznaczanie kierunku poziomego
przy wykorzystaniu niwelatora

Wyznaczanie znaków kierunkowych przy wykorzystaniu niwelatora przedstawia ilustracja 7.
Pierwszą parę znaków 3' i 3'' stabilizuje się w odległości t od projektowanego spągu. Niwelator
ustawia się w dowolnym miejscu. Na punkcie 3' ustawia się przymiar z podziałem milimetrowym
i wykonuje niwelatorem odczyt O

3

. Następny znak 2' osadza się w odległości O

2

od celowej

niwelatora, przy czym ta długość wyznacza się z zależności

O

2

= O

3

+ d

23

tgα , gdzie

α – kąt pochylenia projektowanego
wyrobiska,

d

23

– pozioma odległość między punktami 2' i 3'.

W podobny sposób wyznacza się odległość O

1

punktu

1' od celowej niwelatora

O

1

= O

3

+ ( d

23

+ d

12

) tg α

W dalszej kolejności, w sposób analogiczny, wyznacza
się punkty 1'', 2'' i 3'' (ilustracja 6).

Mapy górnicze.

Prawo górnicze nakładana każde przedsiębiorstwo górnicze obowiązek posiadania

dokumentacji mierniczo-geologicznej sporządzonej przez osoby uprawnione i stałego jej
uzupełniania. Prezes Wyższego Urzędu Górniczego określa rodzaje dokumentacji mierniczo-
geologicznej oraz sposoby i terminy sporządzania i uzupełniania tej dokumentacji.

Podstawowe wymagania dotyczące map górniczych zostały ujęte w normie PN-70/G-09002,

oraz w wielu dalszych normach dotyczących m.in. umownych znaków obiektów i urządzeń na
powierzchni, umownych znaków podziemnych wyrobisk górniczych, umownych znaków
geologicznych, zagrożeń i urządzeń zabezpieczających w wyrobiskach podziemnych, granic
obszarów górniczych, podziemnych urządzeń transportowych, maszyn przodkowych, robót
strzelniczych w górnictwie odkrywkowym, urządzeń energetycznych.

Mapa górnicza – jest to dokument kartograficzny, na którym przedstawiono obraz sytuacji

powierzchni ziemi, sytuacji wyrobisk górniczych, sytuacji geologicznej względnie jednej
z wymienionych sytuacji, sporządzony metodą rzutów geometrycznych lub metodą odwzorowania
dla potrzeb działalności górniczej.

W skład dokumentów kartograficznych powinny wchodzić:

•

mapy powierzchni,

•

mapy wyrobisk górniczych (w przypadku kopalń odkrywkowych będą to mapy wyrobisk
górniczych tak w złożu jak i w nadkładzie)

•

mapy geologiczne.

W każdej z tych grup występują:

•

Mapy podstawowe

(zasadnicze) – są dokumentami technicznymi i prawnymi

przedsiębiorstwa górniczego i sporządza się je, bezpośrednio na podstawie danych

6

Ilustracja 5: Sposób
wykorzystywania kierunku
pionowego

Ilustracja 6: Oznaczanie kierunku
poziomego

uzyskanych z pomiaru, na pokładzie kreślarskim dobrej jakości. Sporządza się je najczęściej
w skalach 1:2000 i 1:1000, a czasami 1:500. Mapy podstawowe powierzchni powinny być
aktualizowane co najmniej raz na dwa lata. Mapy podstawowe wyrobisk górniczych oraz
przekroje geologiczne w skalach od 1:500 do 1:5000 powinny być aktualizowane co
najmniej raz na kwartał.

•

Mapy przeglądowe

– są w zasadzie pochodnymi map podstawowych o mniejszej skali,

pomijające w swej treści niektóre mniej istotne elementy. Mapy te powstają przez
pomniejszenie mapy zasadniczej lub przez jej reprodukcję. Sporządzane są w skali 1:5000,
rzadziej 1:10000 czy 1:25000. Mapy przeglądowe powierzchni powinny być aktualizowane
co najmniej raz na dwa lata. Mapy przeglądowe wyrobisk górniczych powinny być
aktualizowane co najmniej raz na kwartał.

•

Mapy specjalne

– są to też pochodne mapy zasadniczej, uzupełnione szczegółami

o specjalnym znaczeniu dla ruchu zakładu górniczego. Z map specjalnych można wymienić
w przypadku kopalń podziemnych m.in. mapy przestrzenne wyrobisk górniczych, mapy
przewietrzania, mapy transportu podziemnego, itd. Skala mapy specjalnej zależy od jej
przeznaczenia, ilości szczegółów, jakie mają być na niej prezentowane, a także podkładów
na jakich mają być tworzone. Powinny być aktualizowane co najmniej raz na dwa lata.
Profile wiertnicze należy aktualizować w terminie do sześciu miesięcy od chwili
zakończenia wiercenia.

Treść map górniczych przedstawia się za pomocą znaków i symboli zgodnych ze

wspomnianymi poprzednio normami państwowymi. Mapy górnicze sporządza się na podstawie
punktów osnowy geodezyjnej, których współrzędne zostały obliczone najczęściej w państwowym
układzie współrzędnych (1965) lub w układzie lokalnym (Sucha Góra, Borowa Góra).

Rodzaj przyjętego układu współrzędnych oznacza się na dolnym marginesie mapy

zasadniczej i przeglądowej, który to margines jest przeznaczony na opisy formalne mapy, skalę,
datę założenia mapy, imię i nazwisko oraz podpis osoby uprawnionej do sporządzania mapy
górniczej, która dany arkusz założyła.

7

Ilustracja 8: Fragment mapy górniczej kopalni podziemnej

Pomiar szczegółów w kopalni.

Pomiar szczegółów w kopalni wykonuje się po to, aby na mapach górniczych i przekrojach

kopalni przedstawić kształt wyrobisk i stałych urządzeń pobudowanych w wyrobiskach oraz
odtworzyć na wymienionych dokumentach obraz układu elementów geologicznych. Wynika z tego,
że przez pomiar szczegółów w miernictwie górniczym określa się nie tylko rzut poziomy, lecz także
wysokość każdego zmierzonego punktu.

Każdy bok poligonowy w kopalni, określony współrzędnymi prostokątnymi i wysokością

jego początku i końca, spełnia zarazem funkcję przestrzennej osnowy pomiarowej, na którą
bezpośrednio dokonuje się zdjęcia szczegółów. W miarę potrzeby zagęszcza się ciągi poligonowe
wiążąc do nich linie pomiarowe i podobnie jak w geodezji naziemnej oblicza się współrzędne
punktów posiłkowych, a ponadto wysokości tych punktów.

Szczegóły mierzy się przeważnie metodą domiarów

prostokątnych, aczkolwiek inne metody są również dopuszczalne.
Oprócz elementów określających rzut poziomy mierzy się także
odległość zamierzonego punktu od stropu i od spągu.

Pomiarowi szczegółowemu podlegają w kopalni następujące

elementy:

•

charakterystyczne załomy wyrobisk, a w wyrobisku typu
chodnikowego również odległości punktów poligonowych
i posiłkowych od spągu, stropu i ścian bocznych,

•

tamy ogniowe i wodne, urządzenia wentylacyjne, obudowa
trwałą, kolejki stałe, itp.,

•

elementy dotyczące zalegania złoża kopaliny, jak rozciągłość,
upad i grubość,

•

przerosty skał obcych w złożu kopaliny,

•

miejsca wierceń otworów badawczych,

•

poziomy wodonośne,

•

elementy zaburzeń tektonicznych (uskoki, nasunięcia, itp.),

•

miejsca ukazania się kurzawki, wody lub gazu.

Szczegóły o kształtach regularnych mierzy się z dokładnością

+/-5 cm, pozostałe +/-10 cm.

Niwelacja

Niwelacja geometryczna
Ten rodzaj niwelacji jest stosowany przede wszystkim w ciągach wysokościowych I rzędu.

W ciągach niższych rzędów o stosowaniu tej metody powinny decydować czynniki ekonomiczne.

Wyposażenie do niwelacji geometrycznej tylko w niewielkim zakresie wymaga

dostosowania do warunków panujących w kopalni. Niwelatory stosowane w kopalniach powinny
charakteryzować się małymi wymiarami, a luneta dużą jasnością i krótką celową.

Niwelację ciągów (osnowy wysokościowej) prowadzi się dla określenia wysokości znaków

zastabilizowanych w wyrobiskach podziemnych. Ciągi niwelacyjne są nawiązywane bądź do

8

Ilustracja 9: Charakterystyka niwelatorów libelowych w świetle
wymagań instrukcji

Ilustracja 9: Szkic z pomiaru
szczegółów

punktów wysokościowych wyższego rzędu, bądź też do punktów tego samego rzędu pod
warunkiem sprawdzenia ich stałości. Celem wyeliminowania wpływu podstawowego błędu
systematycznego przy niwelacji geometrycznej, jakim jest nierównoległość osi celowej lunety do
głównej osi libeli niwelacyjnej, niwelację ciągów należy wykonywać jako niwelację ze środka.
Długości celowych wstecz i w przód, na poszczególnym stanowisku, nie powinny różnić się od
siebie więcej niż o 10% ich wartości.

Niwelacja trygonometryczna

Trygonometryczny pomiar wysokości jest szczególnie korzystny do stosowania

w przypadku określania wysokości punktów w wyrobiskach o większym pochyleniu. Decyduje o
tym także szereg czynników, jak np. wysokość wyrobiska czy wymagana dokładność pomiaru.
Jednak czynnikiem przesądzającym w większości przypadków o celowości stosowania tej metody
jest jej duża efektywność w porównaniu z niwelacją geometryczną i to szczególnie wtedy, gdy
niwelacja trygonometryczna jest prowadzona równocześnie z pomiarem poligonowym.
Obowiązująca instrukcja dopuszcza stosowanie metody trygonometrycznej w ciągach
wysokościowych II i III rzędu.

W niwelacji trygonometrycznej przyrosty wysokości wyznacza się na podstawie

pomierzonego kata pionowego, odległości oraz domiarów do punktów, których różnica wysokości
jest określana. Wynika stąd wyposażenie niezbędne do pomiaru. Jest nim teodolit oraz przymiar do
pomiarów odległości, a więc takie samo wyposażenie jakie jest potrzebne przy poligonizacji.

Przed pomiarem właściwym konieczna jest kontrola stałości punktów nawiązania. Aktualnie

określony przyrost wysokości między tymi punktami nie może się różnić od przyrostu wysokości
określonego pomiarem wyjściowym więcej niż określa to instrukcja. Dla ciągów III rzędu wielkość
ta nie może przekroczyć +/- 3cm.

Niwelację trygonometryczną w wyrobiskach kopalń podziemnych prowadzi się w zasadzie

jako niwelację z końca, gdyż dzięki temu można ją prowadzić równocześnie z pomiarem
poligonowym. Kąty pionowe należy mierzyć w dwóch położeniach lunety.

Przyrost wysokości między dwoma sąsiednimi punktami (ilustracja 11) oblicza się

z zależności:

9

Ilustracja 10: Charakterystyka teodolitów stosowanych wg
instrukcji do niwelacji trygonometrycznej

Ilustracja 11: Niwelacja trygonometryczna z końca

Δh

i+1,i

= -d

i

+ l

i,i+1

sinα

i

+ d

i+1

,gdzie:

d

i

- domiar od środka teodolitu do punktu,

d

i+1

- domiar od sygnału (najczęściej od zaznaczonego miejsca na pionie, na którym się celuje)
do punktu,

l

i,i+1

- odległość pochyła między punktami,

α

i

- kąt pionowy na i-tym stanowisku.

Pomiar długości boków poligonowych w kopalniach podziemnych.

Do pomiaru długości boków poligonowych w kopalniach podziemnych mogą być

wykorzystywane następujące przyrządy:

•

przymiary wstęgowe (taśmy, ruletki),

•

przymiary drutowe (druty stalowe lub inwarowe),

•

dalmierze elektroniczne,

•

dalmierze optyczne.

W praktyce wykorzystywane są przymiary wstęgowe oraz dalmierze elektroniczne.

Dalmierze optyczne oraz przymiary drutowe w zasadzie są nie używane

Obowiązująca instrukcja dopuszcza stosowanie każdego z tych przyrządów. Jedynym

kryterium właściwego doboru przyrządu jest w tym przypadku nie przekroczenie, przy jego
stosowaniu, dopuszczalnej przez tę instrukcję różnicy dwukrotnie mierzonego boku.

Zasadniczo stosuje się pomiar:

•

w ciągach I rzędu przymiarami wstęgowymi, drutowymi lub dalmierzami elektronicznymi,

•

w ciągach II rzędu przymiarami wstęgowymi i dalmierzami elektronicznymi,

•

w ciągach III rzędu przymiarami wstęgowymi.

Poligonizacja kopalniana.

W kopalniach podziemnych osnowę poziomą tworzy się metodą poligonową. Dominują

ciągi kątowe, jednostronnie dowiązane. W przypadku ich znacznej długości dla zwiększenia
dokładności wyznaczania współrzędnych punktów w takim ciągu, a także i dla jego kontroli,
wskazane jest wyznaczenie jednego lub kilku azymutów na drodze giroskopowej.

Ciągi i sieci poligonizacji kopalnianej, zgodnie z obowiązującą instrukcją, są wyrównywane

w przybliżony sposób. Obliczenia te aktualnie ułatwia stosowanie elektronicznej techniki
obliczeniowej.

Literatura:
1. Milewski M.: Geodezja górnicza. Część I. Wydawnictwo AGH., Kraków 1988r.
2. Milewski M.: Geodezja górnicza. Część II. Wydawnictwo AGH., Kraków 1991r.
3. Rajnich R., Siembab J., Sosna A.: Mapy górnicze. Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1988r.

1

Ilustracja 12: Dopuszczalne odchyłki kątowe i liniowe