11.SETKÁNÍ GEODETŮ PŘIPOJOVACÍ A USMĚRŇOVACÍ MĚŘENÍ HLUBINNÉHO DOLU VŠB - Technická univerzita Ostrava Hornicko-geologická fakulta 11.SETKÁNÍ GEODETŮ PŘIPOJOVACÍ A USMĚRŇOVACÍ MĚŘENÍ HLUBINNÉHO DOLU INSTITUT GEODÉZIE A DŮLNÍHO MĚŘICTVÍ doc. Ing. Pavel ČERNOTA, Ph.D. doc. Ing. Hana STAŇKOVÁ, Ph.D. Ing. Miroslav NOVOSAD, Ph.D. Ing. Jiří POSPÍŠIL, Ph.D. Ing. Jitka MUČKOVÁ, Ph.D. www.hgf.vsb.cz

ANOTACE Připojovací a usměrňovací měření jámou ČSA 2 a jámou Mír 5 bylo realizováno pro stanovení vzájemné polohy těchto důlních děl s objekty na povrchu a pro zajištění jejich vzájemné polohové souvislosti. Měření bylo prováděno v rámci realizace budoucího spojovacího překopu mezi Dolem Karviná a Dolem Darkov o předpokládané délce 3100 m. Jedná se o rozsáhlou problematiku, která v sobě zahrnuje nejnáročnější metody měření a výpočtů v důlním měřictví především z hlediska dodržení požadované přesnosti, která je většinou dána podélnou a příčnou odchylkou tzv. probítky, resp. prorážky. Požadovaná přesnost byla projektantem stanovena jako maximální odchylka (podélná, příčná) pro všechny varianty probití hodnotou 0,250 m. Celý proces měření se sestával z povrchového měření, hloubkového měření obou připojovaných horizontů (Mír 5 - 9. patro, ČSA 2 - 11. patro), připojovacího měření a usměrňovacího měření (gyroteodolitem MVT-2) a to dle Vyhlášky ČBÚ č. 435/1992 Sb. s přesností speciální. Analýzou přesnosti po měření bylo ověřeno, že Vyhláškou ČBÚ č. 435/1992 Sb., stanovená, resp. přesnost požadovaná projektem byla ve všech etapách měření dodržena. Dne 12.12. 2012 došlo v hloubce 870 m pod povrchem k probití, tzn. k propojení obou činných dolů s polohovou přesností na bodě propojení mx,y=0,011 m a výškovou přesností mh=0,003 m. www.hgf.vsb.cz

PŘIPOJOVACÍ A USMĚRŇOVACÍ MĚŘENÍ Základní a nejobtížnějším úkol důlního měřictví, jehož cílem je určit souřadnice bodů tzv. základní orientační přímky (ZOP) na připojovaném horizontu ve stejném souřadnicovém systému, který se používá na povrchu Ze ZOP se určuje základní důlní bodové pole. Důlní díla musí být zaměřována ve stejné souřadnicové soustavě jako objekty na povrchu, aby bylo možné stanovit jejich vzájemnou polohu Znalost vzájemné polohy povrchových objektů a důlních děl je nutná z důvodu ochrany povrchových objektů před vlivy dobývání a z potřeby projektování a realizace bezpečnostních opatření pro jejich ochranu www.hgf.vsb.cz

SCHÉMA PROPOJENÍ DOLŮ Přímá vzdálenost = 2 761 m Hloubka930 m Přímá část = 1 750 m Celková délka = 3 031 m www.hgf.vsb.cz

ETAPY MĚŘENÍ Připojovací a usměrňovací měření jámou ČSA 2 a jámou Mír 5 bylo prováděno v rámci realizace plánovaného spojovacího překopu mezi doly Důl Karviná a Důl Darkov.   Měření probíhalo v měsících červnu a červenci v roce 2011 a celkově se sestávalo z několika etap: určení souřadnic vztažných bodů na povrchu technologií GNSS, zaměření oboustranně orientovaného polygonového pořadu na povrchu, zaměření nivelačního pořadu metodou přesné nivelace, hloubkové měření pro připojení horizontu obou důlních děl, připojovací měření v jámě ČSA 2 a jámě Mír 5, usměrňovací měření gyroteodolitem MVT-2. www.hgf.vsb.cz

ANALÝZA PŘESNOSTI PŘED MĚŘENÍM (1) Pro dosažení požadované přesnosti určené projektantem, která byla stanovena jako maximální odchylka pro všechny varianty probití hodnotou 0,250 m, byl proveden rozbor přesnosti před měřením. Hodnoty odchylek a mezních středních chyb byly určeny dle Vyhlášky ČBÚ č. 435/1992 Sb., ve znění pozdějších předpisů, a to s přesností velmi přesnou. Hodnoty mezní příčné a podélné odchylky na bodě propojení byly určeny dle projektu v přesnosti speciální. V zadávací dokumentaci bylo dále stanoveno, že měření a vyhotovení dokumentace bude provedeno v souřadnicovém systému JTSK (Jednotná trigonometrická síť katastrální) a nadmořské výšky budou určeny ve výškovém systému Baltském po vyrovnání. www.hgf.vsb.cz

ANALÝZA PŘESNOSTI PŘED MĚŘENÍM (2) povolená odchylka ve směru poslední měřené strany oboustranně orient. polygonového pořadu vedeného na povrchu povolená odchylka při nivelačním měření na povrchu tam a zpět odchylka dvakrát nezávisle určeného směrníku strany měřeného gyroteodolitem byla vypočtena na základě přesnosti použitého gyrokompasu www.hgf.vsb.cz

ANALÝZA PŘESNOSTI PŘED MĚŘENÍM (3) odchylka hloubkového měření mezi dvěma nezávislými měřeními jáma Mír 5, h=745 m, ΔH = 0,021 m, jáma ČSA 2, h=930 m, ΔH = 0,024 m. h …je hloubka připojovaného horizontu odchylka promítnutí polohy bodu připojovacím měřením měřené délky byly opraveny o redukce z nadmořské výšky a atmosférických podmínek. Hpovrch = 230 m (Bpv), HČSA = -692 m (Bpv), HMír = -507 m (Bpv), www.hgf.vsb.cz

POVRCHOVÉ MĚŘENÍ – VZTAŽNÉ BODY Určení souřadnic vztažných bodů na povrchu bylo provedeno technologií GNSS za použití aparatury Leica Systém 1200 rychlou statickou metodou s délkou observace 20 min. Vektory byly vypočteny k virtuální referenční stanici (VRS), vygenerované službou sítě permanentních stanic CZEPOS (Česká síť permanentních stanic pro určování polohy) přibližně v těžišti zájmové lokality.   Pro převod souřadnic do závazného referenčního systému S-JTSK byl použit lokální transformační klíč určený z identických bodů v systému ETRS89 (s využitím referenčního rámce ETRF2000) a S-JTSK. Převedení souřadnic bodů ze systému ETRS89 do systému S-JTSK bylo řešeno shodnostní transformací a určení souřadnic bylo ověřeno kontrolním výpočtem k referenční stanici VSBO (zařazené do sítě CZEPOS). www.hgf.vsb.cz

Schéma pro určení vztažných bodů technologií GNSS www.hgf.vsb.cz

POVRCHOVÉ MĚŘENÍ – POLYGONOVÝ POŘAD Oboustranně orientovaný polygonový pořad byl měřen 2× (nezávisle), vodorovné úhly na vrcholových bodech byly měřeny ve dvou skupinách. Délky polygonových stran byly měřeny protisměrně a opraveny o atmosférické korekce a redukce z nadmořské výšky. Výpočet souřadnic vrcholů polygonového pořadu byl proveden v místním souřadnicovém systému a do systému S-JTSK byly souřadnice převedeny shodnostní transformací pomocí identických bodů určených technologií GNSS. Dosažená přesnost v určení souřadnic bodů polygonového pořadu byla posuzována podle odchylky ve směru poslední strany a podle odchylky v poloze koncového bodu oboustranně orientovaného polygonového pořadu. Předepsané odchylky byly v obou případech dodrženy. www.hgf.vsb.cz

POVRCHOVÉ MĚŘENÍ – VZTAŽNÉ BODY TRANSFORMACE SOUŘADNIC Souřadnicové opravy na identických bodech www.hgf.vsb.cz

POVRCHOVÉ MĚŘENÍ – NIVELAČNÍ POŘAD Pro stanovení kontrolního převýšení mezi nivelačními značkami č. 137 (jáma ČSA 2) a č. 219 (jáma Mír 5) byla provedena přesná geometrická nivelace ze středu pomocí elektronického nivelačního přístroje LEICA DNA 03 a kódových nivelačních latí. Jako základní byla použita nadmořská výška 234,019 m (Bpv) nivelační značky č. 137 u jámy ČSA 2, která byla určena revírní nivelací v roce 2008.   Délka nivelačního pořadu byla 3,2 km. Dosažená odchylka měření tam a zpět Ds = 0,0005 m. Dovolená odchylka podle Vyhlášky ČBÚ č. 435/1992 Sb. DVP = 0,017 m. DS < DVP Provedené měření splnilo přesnosti podle Vyhlášky ČBÚ č. 435/1992 Sb. www.hgf.vsb.cz

HLOUBKOVÉ MĚŘENÍ (1) Pro určení nadmořských výšek nivelačních značek a bodů základních orientačních přímek připojovaných horizontů obou důlních děl bylo provedeno hloubkové měření pomocí hloubkového pásma o délce 1000 m. Hloubkové pásmo mělo po celé své délce milimetrové dělení a bylo při měření zatíženo závažím 5 kg. Komparace pásma byla provedena za podmínek : hmotnost závaží při komparaci pásma Q0 = 5 kg, teplota t0 = 20°C. www.hgf.vsb.cz

HLOUBKOVÉ MĚŘENÍ (2) Pro zavedení opravy ze systematické chyby z teploty byly měřeny teploty po konstantních úsecích při pomalém sjezdu těžní klece až na připojovaný horizont. Rozdíl teplot na povrchu a připojovaném horizontu byl v případě jámy ČSA 2 4°C a v případě jámy Mír 5 7°C.   Při hloubkovém měření byly použity elektronické nivelační přístroje Leica DNA 3 a kódové latě. Celkem bylo provedeno 5 nezávislých měření realizovaných vždy posunem pásma o předem neznámou hodnotu posunu. Dosažená odchylka mezi nezávislými měřeními byla na: jámě ČSA 2 Δs = 0,0003 m, jámě Mír 5 Δs = 0,0002 m. Dovolená odchylka v případě jámy ČSA 2 byla vypočtena DH = 0,0024 m a v případě jámy Mír 5 DH = 0,0021 m. Přesnost hloubkového měření stanovená dle (Vyhláška ČBÚ 435/1992 Sb., ve znění pozdějších předpisů) tak byla dodržena. www.hgf.vsb.cz

Spouštění hloubkového pásma do jámy www.hgf.vsb.cz

www.hgf.vsb.cz Hloubkové měření

PŘIPOJOVACÍ MĚŘENÍ (1) Připojovací měření horizontu obou důlních děl (11. patro dolu Karviná, 9. patro dolu Darkov) bylo provedeno způsobem dle (Vyhlášky ČBÚ č. 435/1992 Sb., Příloha č. 2, odst. 4.1.2.4.) vycházejícím z bodu promítnutého jednou jamou a usměrněné orientační přímky gyroteodolitem.   Připojovací měření tedy bylo provedeno jednou olovnicí a pro připojení promítané olovnice byly použity body na ohlubni jámy ČSA 2 a jámy Mír 5, jejichž souřadnice byly určeny povrchovým polygonovým pořadem. Na připojovaném horizontu obou důlních děl byly určeny polohy bodů základní orientační přímky včetně polohy kontrolních bodů a poloha olovnice v tížnici určená pozorováním kyvů. Délky promítaných olovnic: jáma ČSA 2 950 m Jáma Mír 5 760 m Měření na povrchu a na připojovaných horizontech bylo realizováno pomocí přístrojů Leica TS 30 a TCRP 1201 s využitím trojpodstavcové soustavy pro signalizaci bodů základní orientační přímky (ZOP). www.hgf.vsb.cz

PŘIPOJOVACÍ MĚŘENÍ (2) Všechny naměřené hodnoty byly opraveny o atmosférické korekce a o opravy délek z nadmořské výšky. V průběhu spouštění olovnice byl závěs kontrolován, aby nedošlo k jeho zachycení o výstroj v jámě.   Ke snížení nepříznivých vlivů větrního proudu na svislost olovnice byly použity dvě závaží o hmotnosti 150 kg a 120 kg a promítaná olovnice byla měřena ve třech polohách v kombinaci s oběma závažími (nucené kyvy). Určení polohy olovnice v tížnici bylo reakizováno kontinuálním sledováním kyvu přístrojem Leica TS 30 a výpočtem středu. Středy kyvů byly určeny z měřených hodnot v místní souřadnicové soustavě. www.hgf.vsb.cz

PŘIPOJOVACÍ MĚŘENÍ – DOSAŽENÁ PŘESNOST měření testováno na základě střední chyby promítnutí bodu splnění podmínky trojice měření střední výběrová chyba mezní střední výběrová chyba u dvojice měření jejich mezní rozdíl kde t je součinitel konfidence určující šířku intervalu spolehlivosti. Provedeným rozborem přesnosti po měření bylo ověřeno, že Vyhláškou ČBÚ č. 435/1992 Sb. stanovená, resp. požadovaná přesnost v promítnutí bodu byla v obou případech připojovacího měření dodržena. www.hgf.vsb.cz

PŘIPOJOVACÍ MĚŘENÍ – DOSAŽENÁ PŘESNOST Středy kyvů důl Darkov, závod 2 – Stonava, jáma Mír 5, 9.patro Závěs Testovaná hodnota Mezní hodnota Výsledek poloha 0,013 m splněno Výsledné souřadnice bodu G 43, z něhož byly kyvy pozorovány, v systému JTSK:   y = 453218,787 m, x = 1103677,379 m střední chyba průměru polohy m = ± 0,002 m parametry elipsy chyb: a = 0,004 m, b = 0,002 m, σa = 98,6g Situace - 9. patro, jáma Mír 5, Důl Darkov, závod 2 - Stonava www.hgf.vsb.cz

PŘIPOJOVACÍ MĚŘENÍ – DOSAŽENÁ PŘESNOST Středy kyvů důl Karviná, závod ČSA, jáma č. 2, 11. patro Závěs Testovaná hodnota Mezní hodnota Výsledek poloha 0,014 m splněno 0,025 m Výsledné souřadnice bodu G 38, z něhož byly kyvy pozorovány, v systému JTSK: y = 455291,115 m, x = 1101842,348 m střední chyba průměru polohy m = ± 0,013 m parametry elipsy chyb: a = 0,034 m, b = 0,008 m, σa = 68,3g www.hgf.vsb.cz

Situace - 11. patro Dolu Karviná, závod ČSA www.hgf.vsb.cz

Upravený závěs olovnice pro pozorování kyvů www.hgf.vsb.cz

Měření na bodech základní orientační přímky (ZOP) www.hgf.vsb.cz

Předepsané mezní hodnoty pro daný typ gyroteodolitu byly dodrženy USMĚRŇOVACÍ MĚŘENÍ (1) Usměrňovacím měřením provedeným gyroteodolitem MVT-2 byl určen směrník základní orientační přímky (ZOP) a pomocí takto určeného směrníku a změřené délky byly vypočteny souřadnice bodů ZOP v souřadnicovém systému JTSK. Základní výchozí povrchovou orientační přímkou byla přímka na Báňské měřické základně v Ostravě-Porubě v areálu planetária Johanna Palisy. odchylka 2× nezávisle určeného směrníku strany měřeného gyroteodolitem < Předepsané mezní hodnoty pro daný typ gyroteodolitu byly dodrženy www.hgf.vsb.cz

PROBITÍ NEJDELŠÍHO ČESKÉHO TUNELU V závěru roku 2012, přesněji 12.12.2012 ve 12:00 hodin došlo v hloubce 870 metrů pod povrchem k propojení dolů Darkov a Karviná. Bylo tím dokončeno propojení všech činných dolů karvinské části OKD. Spojovacím překopem o délce 3031 m bude do budoucna proudit veškerá těžba z lokality ČSA Dolu Karviná na úpravnu uhlí Dolu Darkov. V případě potřeby bude sloužit také jako dopravní kanál pro obousměrnou přepravu materiálu, technologických celků či lidí. Vedle délky je nové důlní dílo unikátní také svým profilem a zvolenou technologií ražby. Jeho minimální šířka je 6,7 metru a výška 4,5 metru. V místech maximálního profilu je široké 8,7 metru a vysoké 5,5 metru. V minulosti byly srovnatelné dopravní cesty raženy za použití tunelovacích strojů, avšak tentokrát byl překop ražen klasicky pomocí vrtacích komplexů a trhacích prací. www.hgf.vsb.cz

PROBITÍ NEJDELŠÍHO ČESKÉHO TUNELU Ražba překopu začala v dubnu 2011 a byla vedena obousměrně z dolů Karviná a Darkov. Probití bylo dosaženo protičelbami v úklonu 6° přibližně uprostřed přímého směru důlního díla délky 1750 m s převýšením 196 m. Dosažená přesnost na bodě propojení je: v poloze mx,y= 0,011m ve výšce mh= 0,005 m www.hgf.vsb.cz

PROBITÍ NEJDELŠÍHO ČESKÉHO TUNELU Pro srovnání: Nejdelším českým silničním tunelem je tunel Panenská na koncovém úseku dálnice D8 z Trmic na hranice s Německem. Jeho délka dosahuje 2130 m. Druhý nejdelší je tunel Klimkovice na dálnici D1. Délka jednotlivých tubusů tunelu činí 1077 m (směr Brno – Ostrava) a 1088 m (Ostrava – Brno). Nejdelší železniční tunel v ČR je Březenský tunel nedaleko Chomutova. Je dlouhý 1758 m. Druhým nejdelším je Špičácký tunel na trati Plzeň – Železná Ruda. Jeho délka činí 1747 m.   VŠB - TU Ostrava, Institut geodézie a důlního měřictví připojovací a hloubkové měření Důlní měřiči Dolu Karviná a Dolu Darkov vedení ražby VOKD, a.s., DMG usměrňovací měření www.hgf.vsb.cz

Základní důlní mapy (překopní) www.hgf.vsb.cz Základní důlní mapy (překopní)

PŘIPOJOVACÍ A USMĚRŇOVACÍ MĚŘENÍ JÁMOU ČSA 2 A JÁMOU MÍR 5 Autoři: doc. Ing. Pavel Černota, Ph.D. doc. Ing. Hana Staňková, Ph.D. Ing. Miroslav Novosad, Ph.D. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D. Ing. Jitka Mučková, Ph.D. Adresa autorů: Institut geodézie a důlního měřictví Hornicko-geologická fakulta VŠB – TU Ostrava 17. listopadu 15/2172 708 33 Ostrava-Poruba Email: pavel.cernota@vsb.cz , hana.stankova@vsb.cz Telefon: +420 597 321 234 www.hgf.vsb.cz