Маркшейдерия

Маркшейдери́я (от нем. Mark — граница и нем. scheiden — различать) — раздел горного дела, занимающийся разработкой методов, позволяющих получать данные о расположении и состоянии элементов недропользования. Сведения затем визуализируются в графической или аналитической форме, что способствует принятию обоснованных технических решений для безопасного, комплексного и эффективного использования ресурсов Земли. Данная дисциплина имеет метапредметные связи с математикой, физикой, геодезией и горнопромышленной геологией, а также с технологиями горной эксплуатации и строительства. Основные задачи маркшейдерии включают пространственные и геометрические измерения, расчёты и графическое отображение расположения горных выработок и подземных объектов относительно поверхности Земли или массивов пород. К числу её задач также относится учёт и контроль за использованием георесурсов, определение зон риска, связанных с горными ударами, внезапными выбросами и прорывами воды, а также подготовка базы данных для инженерного обеспечения. Выполнение маркшейдерских работ требует наличия специальной лицензии и может осуществляться либо специализированными сервисными организациями, либо внутренними маркшейдерскими службами предприятий на всех этапах недропользования, начиная с разведки и заканчивая закрытием горного предприятия.

Василий Никитич Татищев

История

Начало развития горной промышленности

Маркшейдерия

Когда запасы кремния на поверхности закончились, человечество начало искать его под землёй. Этот переход считается началом для развития горного дела. В эпоху палеолита кремний играл ключевую роль как инструмент, и его использовали в больших количествах. Поэтому люди сначала добывали его открытым способом, а затем перешли к подземным методам. В это время также происходило изучение других горных пород, которые пробовали использовать для строительства, а площади выработок продолжали расширяться. С приходом рабовладельческого строя задачи горного дела стали более разнообразными и сложными, однако уровень технического оснащения оставался на доисторическом уровне. Почти все работы выполнялись вручную.

В X—XI веках в Европе появился компас, изобретённый в Китае. Он представлял собой сосуд с водой и плавающим магнитом, который активно использовался маркшейдерами для геодезических работ. С ростом феодализма увеличивались города, а также производство и горное дело. К XIII веку развитие горной промышленности замедлилось из-за конкуренции с металлами, поступавшими из открытого тогда Нового Света.

Первые горные законы и революционные изменения

Первым горным законом считается правовая норма округа Бела-Шемниц, который находится на территории современной Словакии. Закон принят в середине XIII века и определял порядок действий владельцев при сбойке соседних рудников. В случае возникновения споров по границам привлекали бергмейстера, который проводил разметку границы под землёй, используя маркшейдерское клеймо.

С начала XV века маркшейдерство начинает развиваться как отдельная профессия. Горные законы ряда европейских стран вводят должность маркшейдера как государственного служащего, ответственного за установление межевых знаков.

С XVI века закладываются основы теории перспективы, и в это время выходят специальные публикации для маркшейдеров. В трудах немецкого учёного Георгия Агриколы подробно рассматриваются инструменты и правила их использования, а также представлены профессиональные задачи с разбором методов их решения. Агрикола также выделяет набор знаний и навыков, необходимых для профессионального роста маркшейдера. Искусство маркшейдерства становится научной дисциплиной, охватывающей съёмки, анализ результатов и создание изображений месторождений полезных ископаемых. Маркшейдер контролирует подземные границы, подготовительные и очистные работы, а также следит за выполнением сбоек.

Развитие горного дела

С приходом нового капиталистического строя, который сменил феодализм, изменились функции маркшейдерства. Новые капиталисты, заботясь исключительно о своих интересах, нередко игнорировали государственные нужды, зачастую ограничивавшие их амбиции. Поэтому в маркшейдере предприниматель видел в первую очередь специалиста, способного управлять техническими аспектами горного производства.

К этому времени в профессии возникло разделение: интересы государства отстаивал присяжный чиновник-маркшейдер, тогда как на производственном уровне действовал инженер-маркшейдер, который нёс ответственость за техническую сторону работы. Это изменение усложняло задачи для работников горной отрасли, поскольку им приходилось справляться с новыми требованиями.

Развитие горного дела в России

Пётр I

Активное развитие горного дела, включая маркшейдерию, в России началось в эпоху Петра I, который инициировал исследования новых месторождений полезных ископаемых и их эксплуатацию. Выдающийся деятель горной промышленности того времени Василий Татищев в 1735 году разработал проект Горнозаводского устава, в котором, среди прочего, определил обязанности маркшейдера в горном управлении.

Первой значимой публикацией в области маркшейдерии в России стало исследование выдающегося ученого Михаила Ломоносова, озаглавленное «Об измерении рудников». Этот труд издан как отдельная глава в его монографии «Первые основания металлургии или рудных дел» в 1763 году.

Современный уровень развития маркшейдерского дела

Современный уровень развития маркшейдерского дела характеризуется следующими инновационными направлениями:

1. Широкое внедрение электронных и лазерных тахеометров при задании и съёмке положения горных работ.
2. Появление роботизированных электронных тахеометров, совмещённых с GPS-измерениями.
3. Адаптация глобальных спутниковых систем (GPS) для точного определения координат точек на земной поверхности.
4. Внедрение технологии лазерного сканирования для создания трёхмерных моделей снимаемого объекта.
5. Модернизация и адаптация современных геоинформационных систем для проектирования горных предприятий, планирования ведения горных работ и получения горно-геологической и маркшейдерской информации в цифровом виде.

Чтобы снизить риски спада горной промышленности, а также запустить производство, требуются опытные и мотивированные мастера маркшейдерского дела. Подобные специалисты проходят профессиональную подготовку, поэтому обладают всеми необходимыми навыками для такой промышленности.

Цель маркшейдерских работ

Основная цель маркшейдерских работ заключается в исследовании месторождения полезных ископаемых. Квалифицированный специалист должен уметь определять объёмы запасов, характеристики пород и грунтов, устанавливать размеры фракций и другие параметры, а также прогнозировать возможные риски при разработке месторождения.

В совокупности маркшейдерские работы способствуют решению множества инженерно-технических задач, возникающих на всех этапах добычи полезных ископаемых. Качество этих исследований оказывает значительное влияние на безопасность и эффективность работы горного предприятия. Поэтому проводить такие исследования может только опытный маркшейдер. Его услуги востребованы не только в горнодобывающей отрасли, но и в любой ситуации, когда необходимо осуществлять строительство под землёй.

Особенности

Маркшейдерское дело связано с изучением экологических особенностей местности и технологических процессов. Особенности маркшейдерских работ включают:

• Тщательное изучение местности для освоения горной породы.
• Использование современного оборудования и технического оснащения для оценки особенностей добычи в конкретном случае.
• Оптимальное распределение ресурсов и строительного оборудования.
• Контроль соответствия требованиям безопасности.
• Проведение точных вычислений.

Виды работ

Маркшейдерские работы — сложный многоуровневый процесс, организация которого требует предельно точных замеров и экспертиз. К основным мероприятиям в составе данного вида работ принято относить:

• наблюдение за сооружениями и природными объектами, которые находятся в зоне влияния разработки;
• построение опорных и съёмочных маркшейдерских сетей;
• вынесение в натуру проектных данных подземных объектов и сопутствующей инфраструктуры;
• замеры геометрических параметров залежей и определение их объёмов;
• мониторинг движения пород, отслеживание деформаций, устойчивости горных выработок;
• обоснование границ горных отводов;
• ведение документации;
• выявление опасных зон и подготовка мероприятий по контролю над безопасностью процесса;
• отборы проб и лабораторные испытания.

Условия проведения работ

Условия проведения маркшейдерских работ регламентируются Правилами осуществления маркшейдерской деятельности, утверждёнными приказом Ростехнадзора от 19 мая 2023 года № 186. Эти правила устанавливают ряд обязательных требований:

• к ведению специальной документации;
• к учёту и обоснованию объёмов горных разработок;
• к пространственно-геометрическим измерениям разработок и объектов пользования недрами;
• к наблюдению за состоянием горных отводов;
• к проектной документации;
• к созданию маркшейдерских сетей — съёмных и проектных.

Маркшейдерский план

На основе маркшейдерского плана решаются ключевые вопросы долговременного планирования горных работ, вентиляции шахт и других аспектов технологического процесса добычи полезных ископаемых. Маркшейдерский план представляет собой документ с высокой технической значимостью, который демонстрирует текущее состояние горных работ на предприятии и служит основным источником для учёта объёма проведённых работ и эффективности извлечения ресурсов. План играет важную роль в обеспечении безопасных условий для проведения горных работ. Тщательно и корректно подготовленный документ предоставляет возможность точно выделить отработанные участки недр и определить границы безопасной разработки соседних зон.

Маркшейдер обязан постоянно контролировать проходку горных выработок, регулярно проводить съёмку и обновлять планы. Геодезические измерения и обновление планов производятся непрерывно на протяжении всего функционирования шахты, карьера или рудника.