Maa-alused geodeetilised tööd

Põlevkivikihind ei paikne maa pinnal, vaid lasub umbes 25 meetri paksuse katendi all. Selle kättesaamiseks tuleb esmalt teostada paljandustööd katendi teisaldamiseks. Põlevkivi kobestamine ja väljamine toimub tranšees. Tranšee elementide mõõdistamine ja selle alusel tranšee tööplaani pidev täiendamine koos mahtude arvutusega kuulub markšeideri peamiste tööülesannete juurde. Tranšees koguneb pidevalt vett, mille ärajuhtimine drenaažistreki veeäravoolukraavi kaudu tagab ee kuivenduse, mis omakorda tagab efektiivse maavara kaevandamise. Strekk on loomuliku põhja-lõunasuunalise kaldega, seega valgub vesi raskusjõu mõjul selle lõppu, kust ta pumbatakse torustiku kaudu maapinnale ja sealt juhitakse pinnakraavide ja settebasseinide süsteemi kaudu loomulikesse veekogudesse. Drenaažistreki läbindamine toimub vastavalt mäetehnoloogi-projekteerija poolt koostatud projektile, milles on määratud selle täpne asukoht riiklikus koordinaatsüsteemis, geomeetriline konfiguratsioon ning gabariidid. Markšeideri ülesandeks on selle projekti pidev märkimine ja läbindatud osa teostusmõõdistus. Selleks rajatakse maapinnal staatilise GNSS meetodil kahe lähtepunktiga baasjoon, millest lähtub polügonomeetria käik. Antud käik kulgeb piki kaeveõõne telge. See käik määrab ära sihi, milles peavad liikuma lõhketööd et saavutada streki projektikohase asukoha. Sihi mahamärkimine toimub punktide paari välja märkimise ja kaeveõõne lakke kindlustamise abil. Mõlema punkti mahamärkimine toimub polaarviisil ehk horisontaalnurga- ja kauguse järgi. Nendest punktidest põhipunkt on ühtlasi ka polügonomeetria käiku punkt, abipunkt aga moodustab koos põhipunktiga sirgjoone, mida mäemeistrid kasutavad horisontaalsete puuraukude võrgu märkimiseks ees. Kui punktid on kindlustatud, toimub nende mõõdistus ning mõõteandmete järgi hilisem kandmine plaanile. Andmete kameraaltöötlus toimub tarkvarapaketi КРЕДО programmides. Käsitsi toimub vaid punktide mahamärkimiseks vajaliku nurga ja kauguse väärtuse ning väliandmete kirjapanek väliraamatusse. Lisaks töökäigule, mis põhineb suhteliselt lühikestel joonepikkustel ning millest tingituna omab tsentreerimisviga suurt mõju punktide asukohamääramise täpsusele, rajatakse teatud ajavahemiku tagant ka nn. kontrollkäik, milles joonepikkused on oluliselt pikemad ning see toimub kolme statiivi meetodil. Kontrollkäik võimaldab hinnata vea suurust, mis on tekkinud töökäigu rajamisel ja seega streki läbindamisel. Kontrollkäigus toimub juba eelnevalt kindlustatud punktide uus mõõdistus ja koordinaatide määramine ning plaanile kandmine uute punktidena. Uus töökäik jätkub alati viimaselt kontrollkäigus osalenud põhipunktilt.

Nivelleeriskäik lähtub GPS-punktidelt ning nivelleeritakse eelkõige põhipunktid ning streki põhi ja lagi iga piketi kohal. Kui lagi on mingil lõigul projektkõrgusest kõrgemal, siis tuleb see ka nivelleerida. Nivelleerimisel kasutatakse kahe skaalaga latte, mis võimaldab koheselt avastada jämedat viga. Punktide kõrguste määramine toimub instumendi horisondi meetodil, kuid hiljem arvutatakse välja ka kõrguskasvud. See on vajalik parandite lisamiseks ning kõrguste ümberarvutamiseks. Kõrguse ning koordinaatide allakandmine läbi vertikaalse puuraugu võimaldab nii polügonomeetrilise kontrollkäigu kui ka nivelleerimiskäigu sidumist vastavalt kindelpunkti ja reeperiga, milleks on puuraugu keskpunkt. Vastasel juhul oleks tegemist rippuvate käikudega, millel puuduks kontrolli ega tasanduse võimalus. Iga 20 meetri tagant märgitakse välja piketid, milles toimub kaeveõõne gabariitide mõõdistus. Kaeveõõne mõõdistustööde tulemusena valmib streki pikiprofiil, mille peamiseks väljundiks on hiljem veetaseme ning strekki kogunenud vee mahu määramine streki ekspluatatsiooni käigus. See ei ole kuulu aga markšeideriosakonna vastutusalla. Maa-alustel markšeideritöödes kasutatakse samu kaasaegseid instrumente kui klassikalises geodeesias. Märgatavad erinevused puuduvad ka töövõtetes. Kõige suuremaks eripäraks saab välja tuua pidevate kontrollmõõdistuste tegemist, mis on tingitud maa-aluste käikude suhtelisest isoleeritusest maapealsetest põhivõrkudest. Mainimist väärivad ka maa-alustest tingimustest tingitud suurem ohutase ning vähene valgustatus, mis tõttu punktide külge riputatavaid nööre, nivelleerimislatte aga ka instrumentide niitriiste tuleb valgustada.

The title of this thesis is „Underground Geodetic Works“. The main purpose of this thesis is to describe underground geodetic works and methods used in the construction of a water-drainage gallery at the Narva oil shale quarry in Ida-Viru County, Estonia. Oil shale is Estonia's most important mineral and is being used in the energy and chemical industries. Oil shale is mined in trenches and its extraction begins with the overburden removing, i.e., shale covering rocks (sediment, limestone), by a large walking dragline excavator. The average thickness of the overburden is approximately 25 meters as of 2020. The oil shale is loosened by bulldozer and loaded onto dump trucks and then transported to warehouses. In order to ensure normal mining activities in trenches, it is necessary to provide constant and effective dewatering of the working face (i.e., the direct location of mineral extraction). For this purpose, a whole network of underground water-drainage galleries has been built on the Narva quarry. The water-drainage gallery is an underground mining production with a cross-section in the form of a rectangle with average dimensions of 3 m (width) and 2,5 m (height). The water-drainage gallery runs 3 meters below the depth of the shale formation bedding and along the transport trench. When the oil shale is mined out from the trench, several wells are drilled into the underlying limestone, which after the explosion create a fracture zone, along which water enters the water-drainage gallery. Thus, the water-drainage gallery can be compared to a tunnel filled with water. The water-drainage gallery repeats the slope of the shale formation, so the water flows under the action of gravity. The gallery ends with a sump (a recess in the bottom), where water is accumulated and pumped through the wells to the surface, from where it enters the channel system, then into a settling pond and after settling into natural reservoirs (rivers). The main types of geodetic work during maintenance are the setting of the direction of mining work in both horizontal and vertical planes. This is done by marking out the so-called main point and the "directional" / auxiliary point with a total station, using the value of the horizontal angle and the distance. The tool is installed under the point and values are determined from the project. The points are fixed in the roof of a working. As it is known, 2 points set a straight line. So, in this case, 2 points define the trajectory along which blasting operations and, therefore, drifting/ formation of a gallery are conducted. The main points form an underground polygonometric network. Also, all points are leveled, as are the floor and the roof of the gallery on each picket, split into every 20 meters along the extraction. Both the polygonometric and leveling traverses are tied to a plumb bob that goes through a vertical well down into the gallery and transmits the planned coordinates and the topographic elevation from the surface. This procedure is particularly important as it allows to estimate the error size of the measured values, to determine the closing error and to make an adjustment in the corresponding program. In addition, measures of the gallery (distance from the axis to the side walls, height from the floor to the roof) and characteristic points of landscape change are taken by the laser rangefinder. These measurements continuously complement the working plan and create longitudinal profiles. The role of the land-surveyor in the construction of the water-drainage gallery is irreplaceable and his main task is to control the correctness of the mining operations during the drifting as well as their compliance with the project. This, in turn, ensures the following functioning of the water-drainage gallery, i.e., uninterrupted dewatering of the trench, and therefore guarantees the normal conduction of the oil shale mining in the trenches.