Na projektovanie, výstavbu a prevádzku podzemných objektov sú potrebné mapové podklady, ktoré zobrazujú presnú vzájomnú geometrickú závislosť objektov na povrchu a pod zemským priestorom a rozličné meračské a vytyčovacie práce a kontrolné merania. Podmienky geodetických meraní sú odlišné v porovnaní s meraniami na povrchu. Pri meraní v podzemných priestoroch sa zisťuje vzájomná poloha bodov (objektov) uložených v značne rozdielnych výškach (horizontoch). Premietacie lúče na zobrazovaciu plochu (ťažnice) nie sú rovnobežné, ale zbiehajú sa do stredu Zeme (pozri kap. 1 [29]). Rozdiel vzdialenosti . bodov, ležiacich v rozličných horizontoch, musíme opraviť o vplyv, zakrivenia Zeme, t.j. o rozdiel, ktorý vyplýva z rozdielu m edzi skutočným a zdanlivým horizontom. Tieto a iné osobitosti geodetických , meraní a prostredia si vynútili vznik osobitného odvetvia geodézie podzemných priestorov, ktoré sa nazýva banské meračstvo.

Banské meračstvo v hlbinných baniach sa orientuje najmä na vyhotovovanie a pravidelné dopĺňanie mapovej a meračskej dokumentácie o baníckych dielach na prieskumné, plánovacie, projektové a prevádzkové účely [25, 6]. Dôležitú a náročnú súčasť banskomeračských prác tvoria vytyčovacie práce a kontrolné merania pri výstavbe a prevádzke banských diel.

Vývoj banského meračstva u nás úzko súvisí s rozvojom baníctva, ktorý začal približne roku 1463, ked sa začalo dobývanie uhlia v Malých Přílepech pri Kladne. Bohaté dejiny banského meračstva, a najmä mapovania, sú na Slovensku. S banským mapovaním je spojené aj založenie Baníckej školy (roku 1735), Baníckej vysokej školy (Banskej akadémie roku 1763), ako prvej vysokej školy tohto druhu na svete v Banskej Štiavnici. Baníctvo v Banskej Štiavnici podstatne ovplyvnilo banskomeračské práce a banské mapovanie v Európe. Za prvého banského merača u nás sa pokladá Samuel Mikovíni (1700 až 1750), ktorý bol roku 1735 vymenovaný za prvého profesora na Baníckej škole v Banskej Štiavnici.

V geodézii banských podzemných priestorov sa stretneme s viacerými názvami, ktoré závisia od charakteru tohto technického odboru. Priestory pod zemským povrchom, určené na dobývanie úžitkového

nerastu, nazývajú sa banské diela - bane. Medzi ne patria vylámané banské priestory, ako jamy, štôlne, chodby, priekopy, komíny, sýpky a iné, ktoré sú určené na prieskum, otvárku, dobývanie a dopravu rúbaniny.

Protičelba - čelba razená v protismere na inú čelbu banského diela.

Zával - živelné alebo ovládané zavalenie horniny do vyrúbaného banského priestoru.

Banské mapy a bansko-meračská dokumentácia sa vyhotovuje v súradnicovom systéme jednotnej trigonometrickej katastrálnej siete (S-JTSK). Nadmorské výšky sa uvádzajú v baltskom výškovom systéme, ale stretnete sa aj s bansko-meračskou dokumentáciou vyhotovenou v iných starších výškových a zobrazovacích systémoch. Napríklad v Čechách a na Morave v rokoch 1817 až 1858 a na Slovensku v rokoch 1853 až 1864, čiže v období Rakúsko-Uhorska, používala sa zobrazovacia sústava s valcovou projekciou s rozličným stredom súradnicových osí (pre Čechy Gusterberg pri Linzi, pre Moravu a Sliezsko kostol sv. Štefana vo Viedni a pre Slovensko - Gellerthégy pri Budapešti). Banské mapy v období pred zavedením S-JTSK zvyčajne sa vyhotovovali v lokálnej súradnicovej sústave s ľubovoľne zvoleným začiatkom a orientáciou, podľa miestneho poludníka alebo< FONT FACE="Courier New" SIZE=2> katastrálneho poludníka platného pre dané územie. Súradnicové sústavy tohto druhu sa používali napr. na Kladne, v Ostrave, v Banskej Štiavnici a pod. Podrobnejšie niektoré lokálne zobrazovacie sústavy rozoberá Neset, K.: Dúlní měričství I. a II. SNTL. Praha 1967.

b) Grafická dokumentácia sa skladá zo súboru povrchových a podzemných máp, ktoré podľa obsahu a účelu delíme na:

Základné banské mapy (ZBM) patria medzi najdôležitejšie technické a právne podklady banského závodu. Obsahujú zákres všetkých základných banských, geologických, technických a správnych objektov a údajov potrebných na riadne vedenie banských prác (obr. 15.1). Vyhotovujú sa ako originál pre celý dobývací priestor závodu v jednotnej mierke 1 : 1000, výnimočne 1 : 500 alebo 1 : 2000. Každý banskomeračský dokument sa označí evidenčným číslom a eviduje sa. Dokumentácia sa trvalo uchováva tak, aby sa nepoškodila, nezničila a neodcudzila. Číselná dokumentácia sa uchováva najmenej 10 rokov. Banskomeračská dokumentácia likvidovanej bane sa uloží do archívu organizácie.

• veľmi presné (VP),
• presné (P),

Presné meracie metódy sa používajú na meranie hlavných polygónových a nivelačných ťahov pre otvárkové práce v rozsahu celého dobývacieho priestoru, na meranie prerážkových ťahov, na vytyčovanie chodieb hlavných priekopov a pod.

Do skupiny technických meracích metód zaradujeme metódy na meranie banských diel a priestorov, na ktoré nebudú nadväzovať ďalšie merania, najmä merania vyššej presnosti, ďalej metódy na domeriavanie chodieb, vytyčovanie menších prerážok, úpadných a sledných chodieb a pod., ktoré sa razia na prípravu dobývania ložiska a na podrobné meranie polohopisu a výškopisu banských diel.

Polohové meranie zahŕňa vybudovanie povrchovej a podzemnej meračskej siete potrebnej na meranie polohopisu, na vytyčovanie a kontrolu smeru razeného banského diela. Meračská sieť v podzemí sa skladá z polygónových ťahov vybudovaných najmä v hlavných chodbách a prekopoch. Pri výškovom meraní sa určujú výškové vzťahy medzi banskými dielami navzájom a medzi povrchom, ako aj prevýšenia medzi podrobnými bodmi umiestnenými v jednotlivých dielach. Pripájacím a usmerňovacím meraním sa určuje vzájomná poloha bodov a orientácia meračskej siete, ktorá sa nachádza na povrchu a pod povrchom.

Základné bodové pole tvoria stabilizované body základných orientačných priamok určené pri pripájacom a usmerňovacom meraní a body orientačných priamok.

Stabilizáciu bodov v bani môžeme vykonať rozličnými spôsobmi a rozličnými prostriedkami. Meračské body sa osadzujú buď na spodku v počve, v bočných stenách, alebo v strope vodorovného banského diela. Body umiestnené v strope majú prednosti v tom, že stabilizácia je trvanlivejšia a pri meraní umožňuje jednoduchšiu, rýchlejšiu a presnejšiu signalizáciu bodov.

Na signalizáciu bodov v podzemí sa najčastejšie používajú závesy olovníc alebo zámerné terče. Výtyčky sa používajú iba výnimočne. Pri signalizácií olovnicou sa cieli na záves olovnice prevlečený cez vŕtanie stabilizačnej značky. Na zlepšenie kontrastu pri cielení umiestnime za záves olovnice rámček s priesvitným papierom alebo matovaným sklom, ktorý zo zadnej strany vhodne osvetlíme [6].

Ústav pre výskum rúd v Prahe vyvinul špeciálnu dostreďovaciu olovnicu ÚVR-D (obr.15.3) s premenlivou dĺžkou závesnej šnúry a s posuvným hrotom. Používa sa na presné dostredenie prístroja na body stabilizované v strope. Olovnica sa vyhotovuje z antikoróznych materiálov.

Na zvýšenie presnosti a rýchlosti signalizácie olovnicou sa používajú osobitne upravené meračské závesy (obr. 15.4 ), ktorými môžeme dosiahnuť presnosť signalizácie ±0,05 až ±O,1Omm. Meračský záves sa skladá zo závesného kužeľa 1 osadeného v hornej časti prstencového

nosiča 2. V dolnej časti závesu, v predĺžení osi kužeľa, je vyvŕtaný otvor na záves olovnice 3. Dolnú časť prstenca možno upraviť aj podľa obr. 15.4b. Na skrutkový nadstavec 4 možno naskrutkovať upínací valcovitý nadstavec na záves olovnice 5, alebo aj pre osobitne upravenú zvislú dĺžkomernú alebo nivelačnú latu.

V podzemných priestoroch sa používa na presné meranie polygónových ťahov trojpodstavcová súprava s výmennými terčami alebo tyčovými signálmi. Medzi najviac rozšírené trojpodstavcové súpravy v banskej praxi patrí freibergská súprava, ktorá sa skladá z konzoly do dreva s guľovým čapom na upevnenie podložky pristroja alebo signálov, ďalej zo súpravy zámerných terčov a tyčových signálov, sadzacej kruhovej libely a príslušného uhlomerného prístroja, prípadne aj pomôcky na optické meranie dĺžok (obr. 15.5).

15.5.1.3 Meranie uhlov polygónových ťahov

Vodorovné uhly v banských polygónoch meriame v podstate rovnakým spôsobom ako v geodézii, t.j. teodolitmi alebo magnetickými prístrojmi. Pri meraní v podzemných priestoroch sa vyskytuje rad Faktorov ktoré nepriaznivo pôsobia na stálosť ovzdušia. Existujú jednak pravidelné refrakčné vplyvy, dané pravidelným rozmiestnením teploty a tlaku pozdĺž banských diel, jednak miestne refrakčné vplyvy, ktoré sa vyskytujú najmä vtedy, keď sa stýkajú vzdušné vrstvy s veľmi rozdielnymi teplotami alebo vtedy, keď sa náhle mení profil banského diela alebo z rozličných príčin sa mení tlak veterného prúdu, Najnižšia teplota je pri počve, najvyššia pri strope; nižšia teplota pri bočných stenách ako v strede chodby. Teplotné pomery môžeme čiastočne upraviť vetraním. V banskej praxi často nemôžeme vetranie obmedziť alebo zastaviť, a preto s tým musíme rátať najmä pri veľmi presných vytyčovacích prácach. Výskumom fluktuácie svetla na optické meranie v podzemných priestoroch sa zaoberá Veselý [6].Vrcholové uhly sa merajú najmenej v jednej skupine. Krajná odchýlka v uzávere polygónového ťahu nemá byť väčšia ako rozdiel:

1. pri veľmi presnom meraní dvp= ±5" (1,5 mgon),
2. pri presnom meraní dp = ±10" (3 mgon),
3. pri technickom meraní dr= ±30" (9 mgon).

• úprava ďalekohľadu na meranie uhlov s veľmi strmými zámermi, obvykle s pomocným excentrickým ďalekohľadom alebo pomocným ďalekohľadom umiestneným vertikálne a centricky nad hlavným ďalekohľadom, nad ďalekohľadom,
• úprava osvetlenia uhlomerných staníc a cieľových značiek osobitným elektrickým osvetlením,
• úprava dostreďovacej značky teodolitu (hrotom alebo jamkou) na ďalekohľade pre dostredenie prístroja na body stabilizované v strope alebo v boku chodby,
• úprava zaostrenia ďalekohľadu pre veľmi krátke zámery 2,0 m až 1,2 m.
• úprava zväčšenia ďalekohľadu (pri banských teodolitoch sa používa 10-násobné, 15-násobné alebo 20-násobné zväčšenie, aby sa dosiahla dostatočná jasnosť obrazu aj pri slabšom umelom osvetlení),
• úprava optiky a spojenie kovových a optických časti teodolitu tak, aby odolávali atmosférickým vplyvom prostredia v podzemných priestoroch, kde sú vysoké teploty, vlhký prašný, vodnými parami a kyselinami presýtený vzduch.

Na meranie uhlov v úzkych a nízkych a úklonných podzemných priestoroch, ako sú komíny, úpadnice a pod., sú vhodné závesné teodolity, napr. Freiberg Theo 6 a Theo 6.1 alebo Zeiss Theo 120, resp. Theo 080A. Patria medzi špeciálne typy banských teodolitov, ktoré pri meraniach v baniach sú veľmi rozšírené, a ktoré sa samočinne urovnajú v závesnej polohe vlastnou hmotnosťou prístroja (obr. 15.6).

V banskom meračstve sa na meranie uhlov používajú teodolity malých rozmerov, ktoré obyčajne majú hrubšiu čítaciu pomôcku -stupnicový alebo čiarkovaný mikroskop s čítaním na l'. V danom prípade sa na meranie uhlov používa metóda násobenia (repetične)

Geomagnetické pole ustavične podlieha časovým a miestnym zmenám, zapríčineným vzájomným pôsobením slnečnej činnosti kozmického žiarenia, polárnej žiary a zmien magnetického poľa Zeme. Tieto javy ovplyvňujú veľkosť magnetickej deklinácie. Hodnoty magnetickej deklinácie pre jednotlivé miesta sa uvádzajú k určitým časovým epochám. Podľa pozorovaní v magnetických observatóriách sa zostrojujú mapy izogón, t.j. čiar spájajúcich miesta s rovnakou magnetickou deklináciou. Izogóny majú celkove severojužný charakter a ich nepravidelnosti sú spôsobené miestnymi poruchami, najmä feromagnetickými horninami. Zmeny magnetickej deklinácie vyjadrujú izopory. Izogóny a izopory pre územie ČSFR sú spracované napr. k epoche 1949,5 Bouškom a Vykutilom do mapy [30]. Podľa mapy izogón a izopór a príslušných vz orcov môžeme určiť magnetickú deklináciu pre ľubovolnú epochu a ľubovoľné miesto na zemskom povrchu. Podrobnosti o meraní magnetickými prístrojmi sú v kap. 13.

V ČSFR sa ojedinele na meranie dĺžok používa aj optické meranie osobitne konštruovanou zvislou základnicovou latou dĺžky 1,2 m [30]. V banskomeračskej praxi sa stretneme s niektorými staršími dĺžkovými mierami. V starých dĺžkových mierach nachádzame spracované mnohé meračské elaboráty uložené v banských archívoch na Slovensku a v Čechách. Na Slovensku prevládala do roku 1854 štiavnická (uhorská) siaha, ktorej dĺžka = 2,025 8 m sa určila vzhľadom na viedenskú siahu = 1,8964 m. V banskom meračstve sa ďalej používala freiberská siaha = 1,961 6 m, jáchimovská siaha = 1,918 m a česká siaha = = (3 lokte) = 1,773 m.

Spôsoby a a b sa používajú vtedy, keď meračské body sú stabilizované na spodnej časti chodby. Ak sú body stabilizované v strope, najprv ich olovnicou premietneme, a potom dĺžku meriame medzi olovnicou. V praxi sa používa spôsob merania s voľne zaveseným a napnutým pásmom. Pri banských chodbách s výstužou pásmo napíname medzi rozpermi upevnenými medzi stojkami (obr. 15.7),

Dĺžky meriame vždy komparovanými meradlami. Pri veľmi presnom a priamom meraní dĺžok v baniach uvažujeme opravy z komparácie, zo zmeny teploty, z napínania pásma, z prehnutia pásma, z ne vodorovnej polohy pásma, z redukcie na hladinu mora a zo skreslenia kartografickej projekcie [29].

1. pri veľmi presnom meraní dvp = ±0,4 10³ √s(mm),

c) pri technickom meraní dt= ±0,8. 10³√s(m), kde s je meraná dåžka v metroch.

15.5.1.7 Meranie banských polygónových ťahov

Podľa spôsobu stabilizácie bodov a postupu merania rozoznávame meranie polygónových ťahov s pevnými - trvale stabilizovanými bodmi a meranie s dočasne stabilizovanými alebo signalizovanými bodmi. Prvý spôsob je všeobecne známy. Meranie so stratenými bodmi spočíva v tom, že body ťahu nie sú stabilizované ale iba označené postaveným, urovnaným dostredeným statívom. Pre tento postup merania sú vhodné trojpodstavcové súpravy s podložkami a zámemými terčami. Pri meraní sa na statívoch postupne vystrieda teodolit a zámerné terče. Po skončení merania sa táto dočasná stabilizácia bodov zruší.

V banskom meračstve budujeme polygónové siete na rozličné účely a podľa toho sa kladú aj rozličné požiadavky na presnosť ich určenia. Presnosť polygónových ťahov môžeme vyjadriť strednou súradnicovou chybou v polohe jednotlivých bodov ťahu a strednou chybou smerníka ľubovoľnej strany polygónového ťahu. Kritériom presnosti pri priamom polygónovom ťahu môže byť aj pozdĺžna a priečna odchýlka v danom bode ťahu. Kritériom použiteľnosti výsledkov polygónového merania pri dvoch nezávislých meraniach je krajná odchýlka v určení smerníka poslednej strany a v polohe posledného bodu polygónového ťahu. Krajné odchýlky sú stanovené projektom alebo banskomeračským predpisom [25].

n = 1 pri dĺžke strany s > 10 m

Podrobné meranie sa vykonáva metódou pravouhlých súradníc alebo metódou polárnych súradníc. Podrobné body polohopisu v banskom diele sa vyznačia bielou farbou (bodkou).

Na každom banskom závode sa vybudujú minimálne tri pevné výškové body. Z týchto bodov sa určia ďalšie výškové body stabilizované v blízkosti banského diela, na náraziskách jám, na každom banskom horizonte v hlavných chodbách alebo prekopoch, v blízkosti dobývacích priestorov a pod.

Podrobné výškové bodové pole tvoria body podrobného polohového bodového poľa v bani, ktorých výšky sa určia výškovým technickým meraním.

a) pre veľmi presné meranie Dvp = ±2,5.10-³ √L (m)

kde L je dĺžka meraného nivelačného ťahu tam a späť v kilometroch. Na určovanie výšok bodov podrobného banského výškového bodového poľa a základného výškového bodového poľa v úklonných banských dielach (β > 30°) možno použiť trigonometrickú niveláciu s odchýlkami pre meranie tam a späť

Nivelačné meranie sa zakladá na rovnakých zásadách a postupoch ako nivelácia na povrchu. Podmienky nivelácie v baniach sa však podstatne líšia od podmienok na povrchu. Sú to najmä priestorové pomery - úzke a krivé chodby, mäkký spodok chodby, väčší úklon a pod. ktoré sťažujú voľbu vhodných stanovísk prístroja, laty a ich stabilitu pri meraní, ďalej sú to problémy pri osvetľovaní nivelačných lát, malá priezračnosť v zaprášených chodbách, vodné pary, veterné prúdy, zmeny teploty a pod. ktoré spôsobujú rozličné refrakčné vplyvy. Dĺžka zámer v baniach sa pohybuje od 2 m až 60 m so strednou hodnotou približne 15 m až 20 m.

V chodbách s veľkým úklonom (nad 30°) je vhodné použiť aj trigonometrickú niveláciu [6]. Túto v baniach obvykle spájame s polygónovým meraním, pri ktorom zvislé uhly β môžeme použiť aj na redukciu šikmých dĺžok meraných pásmom. Na signalizáciu použijeme zámerné terče. Pri presnom trigonometrickom meraní treba použiť trojpodstavcové polygónové súpravy so závislým dostredením teodolitu a terčov. Krajná odchýlka pre trigonometrickú niveláciu tam a späť určuje vzťah

Nadmorské výšky bodov v jednotlivých horizontoch sa určujú hĺbkovým meraním pomocou osobitného hĺbkového oceľového pásma (100, 500, prípadne 1 000 m), bežným meračským pásmom (20, 30 alebo 50 m), oceľovým drôtom alebo najnovšie elektrooptickým dĺžkomerom.

Meranie hĺbkovým pásmom patrí medzi najpresnejšie a najpoužívanejšie spôsoby hĺbkového merania. Hĺbkovým pásmom môžeme súčasne merať hĺbky dvoch a viac horizontov. Pásmo je navinuté na bubon, ktorý sa otáča ručnou kľukou (obr.15.11). Na povrchu a na príslušných horizontoch postavíme nivelačné prístroje a čítame zámery na pásme na nb, nc a latové úseky la lb a lc Výšku bodu napr. B vypočítame podľa vzorca

1 - bubon s pásmom, 2 - pásmo, Q - závažie, 3 - detail bubna s kladkou

15.5.3.1 Pripájanie a usmernenie štôlňou

Spôsob je dostatočne presný a pri mierne úklonných dielach nevyžaduje ani osobitné meračské pomôcky. V praxi sa najčastejšie vyskytuje riešenie pomocou jednostranne pripojeného a orientovaného banského polygónového ťahu. Meranie polygónových ťahov sa vykoná dvoma nezávislými meraniami. Keď je podzemné dielo s povrchom spojené vodorovnou alebo šikmou štôlňou a napr. vetracou jamou (obr. 75.12 ), potom pripájacie meranie môžeme uskutočniť polygónovým ťahom, ktorý na jednej strane bude pripojený polohovo a smerovo a na druhej strane len polohovo - bodom B. Bod B premietneme do baní jamou mechanicky - pomocou olovnice. Súradnica bodu B na povrchu určíme pretínaním.

Premietnutá priamka býva vcelku veľmi krátka a závisí najmä od prierezu jamy. V konkrétnych prípadoch býva dĺžka od 1,2 m do 4,5 m. Pri premietaní jednou olovnicou v jame je dovolená stredná polohová chyba premietnutia bodu [25] D = ±7. 10-³ (m) bez oh¾adu na stupeň presnosti merania.

Pripájanie olovnicou je vcelku jednoduché (nepotrebuje špeciálne meračské prístroje), ale je prácne. Olovnica je pri väčších dĺžkach závesov veľmi citlivá na vonkajšie vplyvy, najmä na pôsobenie vetra, kvapiek vody a pod., a preto na určenie správnej polohy olovnice v ťažnici treba použiť osobitný postup, a to buď:

Olovnica pri konečnom upokojení nezostáva v pokoji, ale v malých medziach kmitá. Preto postup voľne kmitajúcimi olovnicami pokladáme za vhodný iba pri plytkých a suchých jamách.

Pri druhom spôsobe - s upevnenými olovnicami, najprv olovnicu rozkmitáme, a potom v pripájanom horizonte pozorujeme okrajové polohy závesu olovnice z dvoch na seba kolmých smerov, z ktorých zistíme strednú polohu zodpovedajúcu pokojne visiacej olovnici. V tejto polohe olovnicový záves upevníme v osobitne konštruovanom dostreďovacom zariadení. Spôsob používame pri premietaní bodov do väčších hĺbok, jám banských diel a pri veľmi presných pripájacích a usmerňovacích meraniach [6].

Optické vytyčovanie zvislíc môžeme vykonať aj bežnými teodolitmi alebo nivelačnými prístrojmi, ktoré majú doplnkové hranolové nadstavce na objektív prístroja.

Pri pripájacom a usmerňovacom meraní jamou sa určuje zvislý priemet a smerník orientačnej priamky danej dvoma spustenými olovnicami z povrchu do priestoru náraziska príslušného horizontu. Polohu olovníc a orientáciu priamky na povrchu vyjadríme pravouhlými súradnicami a smerníkom vzhľadom na pevné meračské body na povrchu. Pripájanie môže byť buď priame a centrické, alebo nepriame a excentrické. Centrické pripájacie meranie je vcelku jednoduché a po merne presné, vyžaduje však osobitné meračské pomôcky, a preto sa v praxi používa iba ojedinele [30]. Pri excentrickom pripájacom a usmerňovacom meraní používajú sa rozličné geometrické obrazce, z ktorých príslušné pripájacie uhly na usmerňovacie meranie získame nepriamo - výpočtom.

V bansko-meračskej praxi sa ako pripájací obrazec najčastejšie používa trojuholník a štvoruholník, výnimočne iné geometrické obrazce. Pripájací trojuholník v pretiahnutom tvare tvoria závesy olovníc O1 a O2 a pevný bod A mimo jamy (obr. 15.13). V trojuholníku sa meria uhol a ( < 3°) a dve strany a a b; tretia strana c sa používa len na hrubú kontrolu výpočtov. Pripájacie uhly β, resp. γ vypoθítame podľa sínusovej vety. Napríklad pre β platí

Presnosť určenia pripájacích uhlov β a γ zαvisí od presnosti meraných prvkov a, b a α a od tvaru trojuholníka. Podrobnosti sú v literatúre z banského meračstva alebo v [6].

Ak pri pripájacom meraní nemôžeme z priestorových dôvodov zvoliť vhodný pretiahnutý tvar trojuholníka, napr. pri pripájacom meraní v bani, na pripájanie môžeme použiť obrazec v tvare štvoruholníka (obr. 15.14). V tomto štvoruholníku meriame základnicu b a na bodoch A a B uhly α1 α2 α3 α4 na kontrolu aj vzdialenos olovníc a pripájacie uhly β resp. γ vypoθítame podľa všeobecnej sínusovej vety.

Obr. 15,14. Princíp pripájacieho a usmerňovacieho merania štvoruholníkom

Pomerne výhodné, najmä v bani, je pripojenie veľmi plochým štvoruholníkom v tvare lichobežníka (obr. 15.15), t.j. Foxovým štvoruholníkom (navrhol ho banský merač Fox z Clausthalu). Kratšiu dĺžku obrazca tvorí premietaná orientačná priamka O1 - O2 a dlhšiu určovaná orientačná priamka s bodmi M a N ako stanoviská teodolitu v bani. V danom obrazci sa presne merajú len uhly α1 a α2 a dεžky a, b a l. Z meraných prvkov sa vypočíta pripájací uhol β (‹ 1° až 2° )v súradnicovej sústave η a ξ [6]. Prednosou tohto pripojenia je, že presnú polohu olovníc v ťažnici určujeme iba v jednom smere v smere poradníc ηi. Priemety olovníc v smere úsečiek ξi stačí určiť približne [6].

Presnosť a spoľahlivosť pripájacieho a usmerňovacieho merania jednou jamou s dvoma, olovnicami overíme nezávislým meraním, napr. dvoma pripájacími trojuholníkmi alebo zvýšením počtu premietaných olovníc. Krajnú odchýlku dvoch nezávislých meraní v určení smerníka orientačnej priamky v bani určuje vzťah

v bani (od pripájacieho obrazca po orientačnú priamku M - N),

k - konštanta charakterizujúca stupeň obtiažnosti merania, ktorá závisí od hĺbky jamy. Pre h < 400 m je k = 5Oo-² a pre h > 800 m, k = 130a-²,

Toto pripájacie a usmerňovacie meranie patrí medzi veľmi presné

Krajnú odchýlku smerníka orientačnej priamky v bani M - N určuje vzťah [25]

kde n1 je počet vrcholov polygónového ťahu na povrchu pri určení smerníka premietanej priamky,

Krajnú odchýlku v polohe koncových bodov orientačnej priamky v bani určuje vzťah

Používame ho aj v súčasnosti najmä ako dočasné, predovšetkým pri geologickom prieskume na hlbinných baniach a pod. najmä tam, kde magnetické pole nebudú rušiť cudzie vplyvy alebo vtedy, keď v jednej jame nemôžeme pre nedostatok priestoru spustiť viac ako jednu olovnicu. Princíp magnetického usmernenia je v tom, že na povrchu v bani meriame magnetické azimuty orientačnej priamky A-B (poznáme súradnice y, x a smerník σAB na orientačnej priamke v bani M- N). Z takto meraných magnetických azimutov vypočítame smerník M - N .Z obr. 15.17 vyplýva

Pri presnom meraní magnetické azimut Aab a Amn meriame prenosným deklinátoriom. Uvedený spôsob merania predpokladá, že v bode merania sa nevyskytujú poruchy magnetického poľa (magnetické rúrky alebo iné atmosférické poruchy), a že celé meranie sa vykoná jedným prístrojom v krátkom čase.

Pri magnetickom pripájacom meraní cez zvislú jamu premietneme olovnicu O1 odmeriame uhly na povrchu ω2 a ωa a dεžky strán d12 a d2A. V bani odmeriame dĺžku d1M a uhol ωM a vypočítame smerník strany

d1m čiže σ1m = σMN + 180° a sϊradnice orientačnej priamky M a N Podrobnosti o magnetickom meraní v baniach sú v [l, 30].

V banskej praxi sa obvykle zvolí na usmerňovacie meranie gyroteodolitom podobný postup ako pri magnetickom usmerňovaní, t.j. najprv sa meria gyroazimut na povrchu na orientačnej priamke, a potom tým istým prístrojom gyroazimut na zvolenej polygónovej strane v bani. V našej banskomeračskej praxi sa najviac používajú gyroteodolity MON Gi-Bl, Gi-B2 (pozri kap. 14) alebo násadové gyroteodolity MOM Gi-Cl, Wild GAK-1 a pod. Podrobnosti o metodike merania gyroteodolitmi sú v [30].

Podklad na výstavbu banských diel tvorí projekt otvárky, prípravy a dobývania vypracovaný podľa predpisov: Vyhláška č. 261/57 Ú. l. o vypracúvaní a schvaľovaní plánov otvárky, prípravy a dobývania a plány zabezpečenia a likvidácie hlavných diel a lomov. V súlade s projektom sa zabezpečí vytýčenie jednotlivých banských diel, z vybudovanej geodetickej siete na povrchu v priestore banského závodu (obr. 15.18).

Vytyčovacie práce v bani sa skladajú predovšetkým z vytýčenia smeru a sklonu vodorovného alebo banského diela. Na vytýčenie smeru sa obvykle použije teodolit. V danom prípade vytýčenie vykonáme vodorovným alebo priestorovým prerážkovým polygónovým ťahom. Prerážkové polygónové ťahy sa používajú aj pri prehlbovaní jám, razení komínov a pod.

Uvedieme vytýčenie priameho prerážkového banského diela teodolitom (obr. 15.19). Na presné vytýčenie polohy bodu P razeného diela treba okrem smeru vytýčiť aj jeho vzdialenosť d1n a prevýšenie h1n od východiskového bodu P1 . Medzi bodmi P1 až P2 vybudujeme a meriame polygónový ťah. Zo súradníc P1 a P2 vypočítame smerníky strán σ12 a 1nσ až σ n1 a σ nn-1 a prerαžkové uhly φ a ψ . Οalej vypočítame a vytýčime uhol sklonu

Pri krátkych a jednostranne razených banských dielach a tam, kde sa nevyžaduje vysoká presnosť vytýčenia, môžeme smer vytýčiť magneticky-kompasom alebo buzolou. Postup vytýčenia smeru kompasom vyplýva z obr. 15.20. Príslušný magnetický smerník αⁿab prerážky určíme zo smerníka geodetického αab , opraveného o magnetickú deklináciu δ a meridiánovú konvergenciu y. V danom prípade platí:

Vytyčovanie prerážky zvislej jamy (obr. 15.21 ) môžeme vykonať pomocou prerážkového polygónového ťahu vedeného horizontmi II. H a III. H a úpadnicou Ú. Razenie jamy sa vykoná z III. horizontu od bodu 13. Príslušné vytyčovacie prvky (súradnice Y13 a X13 dĺžku d12-13 a uhly ω12 a ω13) zνskame výpočtom po zameraní prerážkového polygónového ťahu. Príslušné výškové kóty získame hĺbkovými a výškovými meraniami. Pri razení jamy zdola nahor zvislý smer vytýčime olovnicami alebo optickým prevažovačom, napr. Zeiss PZL 100.

Medzi dôležité úlohy na banskom závode patrí vytýčenie prevádzkových objektov, ťažnej veže a polohy ťažného stroja. Podklad na vytýčenie osi ťažnej veže a ťažného stroja tvoria súradnice stredu a smerníky hlavných osí jamy a presná projektovaná poloha ťažných strojov, ktorá musí byť situovaná a orientovaná vzhľadom na hlavné osi jamy. Podľa príslušných údajov sa vytýčia dĺžkami a uhlami charakteristické body základov Ťažnej veže os osi jamy. Výšky sa vytýčia od pevných výškových bodov. Príslušné vytyčovacie prvky sa určia vzhľadom na geodetickú vytyčovaciu sieť na banskom závode.

15.5.5 Vplyv banskej činnosti na zemský povrch.

zemou prázdne priestory, ktoré spôsobujú porušenie a pohyb priľahlých nadložných hornín. Charakter a veľkosť pohybov hornín závisí od radu činiteľov, predovšetkým od fyzikálno-mechanických vlastností nadložných vrstiev a hydrogeologických podmienok, od hrúbky m a hĺbky ložiska h, od sklonu súvrstiev a ložiska, od spôsobu a rýchlosti dobývania od tvaru povrchu a časového faktoru: Vplyv dobývacích prác pôsobí nielen na dotvarovanie zemského povrchu ale aj na stabilitu stavebných objektov.

Banským dobývaním ložiska sa porušuje stabilita okolitých vrstiev, prelamujú stropy a postupne klesajú nadložné vrstvy (obr. 15.22). Keď pohyb nadložných vrstiev dosiahne zemský povrch, utvorí sa poklesová kotlina. Plocha a hĺbka poklesovej kotliny závisí jednak od hĺbky a hrúbky vyrúbaného ložiska a jednak od veľkosti zálomového φ a medzného μ uhla, ktoré majú rozličnú hodnotu podľa druhu a sklonu vrstiev nadložných hornín.

Zálomový uhol φ je pre každú horninu iný a závisí od fyzikálnych vlastností hornín a od geologických a hydrologických podmienok. V Ostravsko-karvinskom revíre má zálomový uhol φ hodnotu 70 až 75°.

Plošné rozmery poklesovej kotliny sú vždy väčšie ako rozmery vyrúbanej plochy.

Hranica kotliny je vo vzdialenosti r = h . cotg μ. Najvδčší pokles je uprostred kotliny a obvykle má hodnotu smax = m, kde m je hrúbka ložiska. Tvar plochy poklesovej kotliny závisí od veľkosti a tvaru vyrúbanej plochy, od hĺbky a uloženia ložiska.

Poklesom nadložných vrstiev vplyvom podrúbania vznikajú na povrchu poklesy a vodorovné posuny terénu, ktoré porušujú stabilitu stavebných objektov. Preto vplyv banskej činnosti na pohyb povrchových hornín a posuny stavebných objektov sa sleduje rozličnými meračskými metódami, najmä niveláciou. Pozorované výškové značky sa umiestňujú a stabilizujú vo vbodne zvolených pozdĺžnych a priečnych profiloch a na stavebných objektoch. Výsledky meraní sa spracujú číselne a graficky formou profilov alebo izočiar poklesov pozorovanýcb bodov.

Štôlne a tunely patria medzi špeciálne stavby inžinierskeho staviteľstva. Prekonávajú sa nimi rozličné terénne alebo husto zastavané priestory v mestách. Budujú sa banským spôsobom, t.j. bez zásahu do nadložia alebo v otvorenej stavebnej jame (napr. časť rýchlodráhy v Bratislave), keď sa podzemné dielo po vyhotovení zasype. Štôlňa je podzemné dielo s menším prierezom (do 16 m²), ktoré sa používa najmä vo vodnom staviteľstve pri výstavbe vodovodných, kanalizačných alebo hydroenergetických sietí. Tunely, zvyčajne s prierezom nad 16 m², používajú sa na dopravné účely (cestné a železničné tunely, mestské podzemné dráhy, plavebné tunely a pod.). V ČSFR medzi najznámejšie tunelové diela patria vodovodné štôlne Želivka - Praha, Kružbert - Ostrava a pod., ďalej železničné tunely: Bujanovský, Harsnanecký,Telgársky, Jablonovský atď., cestné tunely: Letenský v Prahe, pod Hradom v Bratislave a pod. V E urópe sú však známe alpské železničné tunely (Gottharský, Simplonský, Apeninský atď., alebo cestné tunely: pod Mont Blancom). Medzi pozoruhodné tunelové stavby patrí aj Metro v Prahe a metrá napr. v Moskve, Budapešti, Viedni atď.

Základnými projekčnými prvkami tunelových stavieb sú: priečny prierez, výškové, smerové a sklonové pomery (6). Štôlne a tunely sa razia buď v plnom priečnom profile, alebo po častiach tak, že najprv sa vyrazí spodná alebo smerová štôlňa, a potom podľa použitej stavebnej technológie sa po častiach razí plný priečny prierez. Rozhodujúci vplyv na stavebnú technológiu tunelových diel má hĺbka diela pod zemou, geologické a hydrogeologické podmienky. Tunelové diela sa budujú v otvorenej stavebnej jame, porubom v horninách, prstencovým razením alebo štitovaním (obr. 15.23) frézovaním a pod. [6].

- z vyhotovenia mapových a geodetických podkladov (mapy stredných a veľkých mierok, určenie dĺžky a prevýšenia osi tunela),

- z vytýčenia obmurovky tunelového diela,

- z kontrolných meraní geometrických parametrov a posunov objektov počas prevádzky.

Obr. 15.24. Trigonometrická a polygónová sieť na vytýčenie tunela

Mapovanie podzemných priestorov sa v podstate neodlišuje od mapovania na povrchu. Rozdiely medzi meračskými prácami na povrchu a v podzemí sú nielen v spôsobe merania a samotnom meračskom úkone, ale aj v okolnostiach a podmienkach, pri ktorých sa merania musia často vykonávať. Merania sa obvykle uskutočňujú vo veľmi úzkych a nízkych chodbách, v tesných priestoroch s umelým osvetlením, s nedostatočným množstvom čerstvého vzduchu a pod. Tieto podmienky pôsobia na geodetické prístroje, ovplyvňujú merací proces, kvalitu meracích úkonov a psychiku merača.

Pri podrobnom meraní polohopisu sa merajú chodby, schodištia, odvodňovacie a vetracie zariadenia, káblové vedenia a všetky ostatné viditeľné zlomy a priestory v stenách podzemného priestoru. Pri výškopisnom meraní sa merajú vybrané podrobné body polohopisu a ďalšie potrebné body a priečne rezy. Súčasťou podrobného merania bývajú aj hranice jednotlivých horníc, hranice použitého stavebného materiálu, priečne rezy všade tam, kde sa mení tvar alebo svetlosť podzemného priestoru.

Príklad meračskej polygónovej siete a zamerania podzemného skladu je na obr. 15.25. Na podrobné meranie sa zvyčajne používa polárna metóda a omerné miery. Mapy podzemných priestorov sa obvykle vyhotovujú kartografickým spôsobom v mierke 1 :200, resp. 1 : 100 alebo 1 : 500, 1 : 1 000. Okrem polohopisu sa vyhotovujú aj priečne rezy. Podrobnosti o obsahu a metodike mapovania podzemných priestorov uvádza Metodický návod pre mapovanie podzemných priestorov, SÚGK 984 231 MN-1/A4.

Osobitne sa musí postupovať pri dokumentovaní jaskýň. Príslušná dokumentácia sa musí vyhotoviť, viesť a doplňovať podľa predpisov Bezpečnostný predpis pre jaskyne, SBÚ č. 3000/75 Bratislava. Súbor meračskej dokumentácie tvorí mapová dokumentácia, číselná dokumentácia a ostatná (písomná) dokumentácia. Pre každú jaskyňu sa musí vyhotoviť a pravidelne dopĺňať mapová dokumentácia, ktorú tvorí základná mapa jaskyne 1 :500, mapa povrchovej situácie (na

priesvitke), profily, rezy a účelové mapy (požiarna mapa, mapa rozvodov energie a pod.). Ukážka prehľadnej mapy jaskyne vrátane meračskej siete a priečnych rezov charakteristickými chodbami jaskyne je na obr. 15.16. Základný dokument jaskyne tvorí mapa jaskyne a povrchovej situácie vyhotovená v systéme JTSK a Bpv. Dopĺňanie sa vykonáva raz do roka. Za vykonávanie meračskej dokumentácie jaskyne zodpovedá riaditeľ správy jaskyne.

Za úplnosť, správnosť a odborné vykonávanie banskomeračských prác, ich číselnú a grafickú dokumentáciu zodpovedá poverený pracovník - zvyčajne hlavný banský merač. Každá pracovná činnosť v podzemných priestoroch vyžaduje dodržiavanie bezpečnostných predpisov a predpisov na ochranu zdravia pracovníkov. Okrem predpisov všeobecne platných pre geodetické a kartografické práce [24] treba dodržiavať aj bezpečnostné predpisy Slovenského (Českého)banského úradu (SBÚ) vydané pre banské práce č. 10/1971 (ÚBÚ á. 1/1971), Úprava SBÚ č. 5/1983, úprava SBÚ č. 4200/1983 (ČBÚ č. 2700/1980).

4. Aké konštrukčné úpravy a vlastnosti majú banské teodolity?