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.

Файл:Vasily Nikitich Tatishchev, Alexey Osipov.png

Василий Никитич Татищев

История

Начало развития горной промышленности

Файл:Fotothek df tg 0000341 Bergwerk ^ Bergbau ^ Markscheider ^ Vermessung.jpg

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.