Национальный горный университет — соответствие Времени

Горный инженер - маркшейдер

Древняя легенда гласит, что сын Зевса и Европы - жестокий и могущественный царь Крита Минос - построил большое подземное хранилище - Лабиринт, спрятав в нем свои сокровища. Тот, кто решался проникнуть под землю, неизбежно погибал, запутавшись в сложных ходах Лабиринта.

Лишь Тесею, сыну афинского царя Эгея, удалось спуститься туда и добыть многочисленные сокровища. Ему помогла в этом мудрая дочь Миноса Ариадна. Она дала втайне от отца смелому юноше, которого полюбила, конец клубка ниток и, стоя у входа в подземелье, разматывали его. Держась за волшебную нить, Тесей вернулся.

С Тесеем можно сравнить наших горняков. Через тысячеметровую толщу горных пород пробиваются они, чтобы добраться до подземных сокровищ - месторождений полезных ископаемых - угля, золота, железной руды, нефти, алмазов, руд меди, живого серебра и многие другие.

Как знать, где находятся и расположены эти сокровища относительно земной поверхности? Они и на какой глубине, их качество, какую форму они имеют, много там в недрах, под землей, этих сокровищ? Как найти лучший путь в подземные недра, как осторожнее, по хозяйственному использовать потом эти сокровища для народа? После того, как будут выниматься эти сокровища - что будет твориться на земной поверхности? Или провалятся дома и другие сооруженияили только разрушатся, а возможно останутся совсем целыми? Возможно, что нужно что-то сделать, чтобы сокровища подземные сберечь и сохранить дома и различные сооружения и природные объекты на земной поверхности?

  При решении всех этих сложных и очень интересных вопросов, горный инженер - маркшейдер играет первую и самую главную роль.

Горнякам, без той «Ариадновои нити» невозможно работать под землей. В глубинах недр, в подземных выработках теряется всякое представление о направлении и местонахождении. Роль Ариадны в наше время и играет маркшейдер.

Как авиационный штурман в небе в заоблачной высоте показывает курс самолету, или морской штурман дает направление на морских просторах надводному кораблю или в морских глубинах подводной лодке, так горный инженер - маркшейдер, которого часто называют - горный штурман, указывает в недрах, в подземных глубинах, направление горным выработкам, составляет план их и всего месторождения полезных ископаемых. Составляя план горных выработок, он словно снимает большую толщу горных пород, которая залегает над выработками и показывает, что происходит на большой глубине, где добывают полезные ископаемые. Это дает возможность ориентироваться и хорошо знать где находятся полезные ископаемые и горные выработки по ним, их расположение относительно земной поверхности.

Маркшейдерское дело зародилась вместе с возникновением горного дела. Первые сведения о маркшейдерские измерения горных выработок дошли до нас из глубокой древности. В Турине хранится пергамент, который относится к временам египетского царя Минептаха, жившего за 1600 - 1400 лет до нашей эры. На этом пергаменте изображен рудник по добыче золота.

В 1907 году при раскопках в Вади Магор (Синайский полуостров) был обнаружен небольшой медный рудник, разработка которого велась за четыре века до нашей эры. На стене одной из выработок рудника найдено изображение этого рудника.

Большой исторический интерес представляют работы Герона Александрийского (I в. до н.э.), который предложил приборы для измерения горизонтальных и вертикальных углов и для нивелирования. Он оставил первое, дошедшее до нас, описание геометрических способов измерения подземных выработок и их ориентирования. Эти способы использовались римлянами при проходке штольни длиной 6 км для спуска воды из озера Фуцино (Средняя Италия). Для более быстрого проведения штольни встречными забоями было заложено 40 вертикальных шахт глубиной от 88 до 122 м.

В средние века наряду с геометрическими способами при съемке горных выработок стали широко применяться магнитные приборы.

Выдающийся немецкий ученый XVI века Георгий Агрикола обобщил многовековой опыт горного дела и металлургии. В пятом разделе работы «О горном деле и металлургии» Агрикола рассмотрел вопрос съемки подземных горных выработок с помощью компаса и решения некоторых геометрических задач, возникших при разработке месторождений полезных ископаемых.

Во второй половине XVI века в Германии из среды горняков стали выделяться лица, которые специально занимались съемкой горных выработок и переносом границы участков в недрах. Их называли маркшейдерами, а круг вопросов, которые они решали - маркшейдерским искусством.

Горное дело возникло у нас в России также в глубокой древности. Имеются сведения о том, что еще до начала нашей эры скифы и сарматы, населявших нынешние Украину, Поволжье и Казахстан, занимались горным делом. Известны также факты о том, что наши предки добывали руду, ковали из нее оружие и отражали врагов наших земель. Хотя этот период развития горного дела еще недостаточно изучен, но, существование тогда добычи железных руд, живого серебра, каменной соли не вызывает никаких сомнений. Исходя из этого следует полагать, что уже в те давние времена у нас, безусловно, существовало начало маркшейдерского дела.

Техника проведения подземных ходов и ориентировки в них были известны у нас с очень давних времен. Например, известно, что в 1552 году, когда наши войска брали Казань, царский «розмысл» (по нынешнему - инженер) по имени Зилантий, сделал несколько огромных подкопов, проведенных с царской ставки до стены города Казани.

Если принять во внимание, что все эти работы нужно было выполнить незаметно для врага, а направления этих тоннелей должны были правильно ориентированы, да еще и на большое расстояние, то конечно, уже тогда наши люди владели искусством проведения подземных выработок. Чтобы выполнить такое сложное задание, надо было очень хорошо владеть методами ориентирования и как давать направление подземным выработкам, на основе каких-то своеобразных аналитических способов.

Большое развитие горное дело получило во времена Петра I, который организовал поиск новых месторождений полезных ископаемых и их разработку. При проведении даже не сложных горных разработок того времени, они не могли обойтись без элементарных геометрических измерений и построений.

Поэтому в России первые упоминания о маркшейдеров относятся к временам Петра I.

В «Заводском уставе», составленном В.М.Татищев и опубликованном в 1734 году были подробно изложены функции маркшейдера: « Сей должен быть человек в горных и других тому подобных науках довольно искусный, а к тому верный и прилежный; ему подчинены в особливое смотрение горне межевики, лесные надзиратели, геодезисты и школ учителя…»

В этом же уставе требовалось « иметь плоские разрезные чертежи каждой рудокопи, с показанием на них условий залегания и всех особенностей разработки рудника и своевременно пополнять их новыми работами; пополнять и исправлять общие карты данного округа по правилам, изложенным в особой инструкции от Академии Наук, куда и должны представляться копии горных карт целого уезда или провинции».

Первой научной работой по маркшейдерскому делу в России является классический труд гениального М.В.Ломоносова «Первые основания металлургии или рудных дел», написанная в 1742 году и издана в 1763 году. В разделе пятом третьей части труда, названным Ломоносовым «О измерении рудников», рассмотрены все вопросы измерения горных выработок, решения горно-геометрических задач и составления планов и разрезов.

В архивах ряда уральских (и в первую очередь Березовских) сохранились планы и карты, составленные в конце ХVII и начала ХVIII веков, свидетельствуют о высоком их качестве, о совершенстве измерений в горных выработках и на земной поверхности, об использовании единой системы координат для больших горнопромышленных районов. В конце ХVIII века горно-геометрическая наука пришла в упадок.

Понадобились усилия многих российских ученых, чтобы дать новый толчок развитию маркшейдерской науки и техники. Особые заслуги в этом А.И.Максимовича - преподавателя Петербургского горного училища (теперешней Ленинградский горный институт), П.А.Олишева (1817 - 1896) - проф. Петербургского корпуса горных инженеров, Г.А.Тиме (1831 - 1910) - проф. Петербургского горного института.

Г.А.Тиме первым обратил внимание на значительные недостатки постановки маркшейдерской службы в России, заключающиеся в разобщенности съемок отдельных рудников и шахт, в отсутствии контроля над составлением маркшейдерской службы отдельных горных предприятий, недостаточной точности измерения горных выработок и планов, которые составлялись , что вызывалось частной собственностью на недра, до Великой Октябрьской Социалистической революции.

Развитие капитализма в России после отмены крепостного права в 1861 году способствовало расширению горнодобывающей промышленности и создавало предпосылки для дальнейшего движения вперед всем отраслям горной науки, в том числе и маркшейдерского. Практикой горной промышленности были поставлены новые задачи перед маркшейдерской службой, которые с успехом решались плеядой русских маркшейдеров во главе с такими выдающимися учеными, как В.И.Бауман (1867 - 1923), П.М.Леонтовський (1871 - 1921), П. К.Соболевський (8168 - 1949), И.М.Бахурин (1880 - 1940) и др.., создавшими российскую маркшейдерскую школу.

Однако многие весьма важных идей этих ученых не были реализованы в свое время на практике, потому что эти времена не соответствовали корыстным целям частных предпринимателей.

Великая Октябрьская социалистическая революция дала возможность национализировать горные предприятия, ликвидировать частную собственность на недра, передав их в руки народа, устранила основные препятствия, которые стояли на пути развития горнодобывающей промышленности, в том числе в первую очередь и ее маркшейдерской службы, поставив перед ней принципиально совсем новые задачи.

Ушли в безвозвратное прошлое узко собственнические захватнические интересы обладателей отдельных шахт и рудников, которые ограничивали развитие маркшейдерского дела.

Молодая советская республика получила тяжелое маркшейдерское наследство от царской России. Планы горных выработок многих шахт были уничтожены или вывезены бывшими обладателями, которые бежали за границу. Восстановление горных выработок, большая часть которых в то время была затоплена водой, без наличия маркшейдерских планов было связано с большой опасностью, а то и вовсе не возможной.

Маркшейдерами молодой Советской Республики была проведена большая работа, в результате которой шахты получили так необходимые для их восстановления планы горных выработок. Значительную роль в развитии маркшейдерии сыграл II Всероссийский маркшейдерский съезд (1921 г.) созван в Петрограде по инициативе профессора В.И.Баумана и П.М.Леонтовського. Съезд обсудил неотложные задачи совершенствования маркшейдерской службы в новых условиях социалистического народного хозяйства и наметил целый ряд мероприятий, узаконенных постановлением Советского правительства в апреле 1922 года.

В 1932 году в Ленинграде состоялся Всесоюзный маркшейдерский съезд, который подвел итоги работы проведенной советскими маркшейдерами и определил задачи, значение и характер маркшейдерской службы социалистического горного предприятия. Во исполнение решений этого съезда было создано Центральное научно-исследовательское маркшейдерское бюро (ЦНДМБ), позже (1945 г.) реорганизовано во Всесоюзный научно-исследовательский маркшейдерский институт (ВНДМИ) - первое и единственную в мире научное учреждение маркшейдерского профиля.

Основным вопросом, который обсуждался на съезде, был вопрос о значении и характере маркшейдерской службы социалистического предприятия.

Если в условиях капитализма маркшейдер есть только зйомщиком, который фиксирует на планах состояние горных выработок, то в условиях социалистического горного предприятия маркшейдер - это один из основных руководителей его производственной деятельности.

Маркшейдерское дело является отраслью горной науки и техники, занимающаяся в основном геометрическими измерениями и вычислениями с целью:

- Графического изображения на планах и разрезах горных выработок, проводимых при разведке и разработке месторождений, формы залегания полезного ископаемого и распределения ее качественных свойств; земной поверхности на площадях залегания полезных ископаемых и поставленных на нем сооружений;

- Решение многих геометрических задач, которые возникают при различных этапах подготовки и жизни горного предприятия: разведке, проектировании, строительстве горных предприятий, эксплуатации месторождений полезных ископаемых, и в период ликвидации предприятий после окончания выработки.

Маркшейдерские работы проводятся на всех этапах освоения месторождения полезного ископаемого.

Полезное ископаемое, которое залегает в недрах, недоступно для непосредственного зрительного восприятия, то есть его нельзя охватить взглядом, как участок местности на земной поверхности. Поэтому, прежде чем приступить к разработке, необходимо наглядно изобразить его в уменьшенном виде на бумаге (плане) со всеми показателями, которые бы характеризовали изменение формы и свойств геологическими нарушениями, то есть провести геометризации полезного ископаемого. В построенных графиках проводят подсчет полезного ископаемого. Эту работу выполняет маркшейдер совместно с геологом в процессе разведки месторождения и его эксплуатации.

На основании геометризации осуществляется проектирование горных предприятий. При проектировании в проектных учреждениях, горные инженеры - маркшейдеры ведут много разных интересных расчетов охранных целиков полезных ископаемых под разными сооружениями, которые строят на земной поверхности, и другое.

При строительстве шахты или рудника маркшейдер с помощью специальных инструментов и приборов выносит в натуру геометрические элементы всего проекта шахты и соответствующим образом закрепляет их.

Так, для проходки ствола маркшейдер выносит и закрепляет на земле его центр и оси. Чтобы поставить строение копра подъемной машины, нужно в соответствии с проектом на местности обозначить их контуры. После этого с помощью различных приборов маркшейдер следит за правильным проведением ствола и монтажом копра и подъемной машины.

Когда ствол будет пройден до проектной глубины, маркшейдер должен задать направление разным выработкам околоствольного двора, конфигурация которых очень сложна. Чтобы решить эту задачу, нужно уметь пространственно ориентироваться в этих выработках и знать й положение по отношению к земной поверхности и объектов на ней расположенных. Эта задача решается с помощью современных сложных высокоточных приборов - гирокомпасов (как и на космических кораблях), оптических, электронных светодальномеров, электронно-вычислительных машин и др.

Чтобы можно было добывать полезное ископаемое, в недрах должна быть пройдена очень сложная система запроектированных горных выработок, расположенных на разной высоте и простирающиеся в разном направлении на многие километры. Маркшейдер с помощью сложных оптических и физических приборов указывает горнякам место проходки этих выработок, ведет строгий и точный учет полезного ископаемого, которое выдается на поверхность и сколько остается в недрах, следит за бережливой и планомерной разработкой недр, чтобы не возникли недопустимые потери полезного ископаемого.

Маркшейдер систематически проводит измерения в пройденных горных выработках, по результатам которых в подобном и уменьшенном виде на бумаге ведет их изображения, то есть строит маркшейдерский план подземных горных выработок. Сложность построения этого плана объясняется тем, что забои горных выработок непрерывно движутся вперед, а часть тех выработок, которая уже не нужна для извлечения ископаемых - заваливается. Поэтому маркшейдер должен своевременно проводить в них измерения. От точной и своевременной съемки горных выработок зависит жизнь сотен людей, работающих под землей.

Ошибки, допущенные маркшейдером в измерениях, расчетах или построении плана или при задании направления выработкам, могут иметь трагические последствия.

Планы горных выработок важны не только в свете задач настоящего или ближайшего будущего. Не меньшее значение они могут иметь много десятков, а то и сотен лет. Профессор И.Н. Бахурин писал: «Тот, кто составляет маркшейдерский план, должен помнить, что он является ответственным за свою работу не только перед нынешним, но и перед будущим».

Вот примеры. Многие шахты Донбасса ведут работы в угольных пластах, верхние горизонты которых выработаны много десятков лет назад и сейчас затоплены. Если бы не было надежных маркшейдерских планов старых горных выработок, работа вблизи их была бы практически невозможной. Реконструкция Березовских рудников на Урале Никитовского рудника на Украине, Кафанского рудника в Армении и др. стала возможной лишь благодаря наличию высококачественных планов горных выработок прошлых десятилетий.

Кстати, вспомнить ту трагедию в рудниках «Нептун», описанную в романе английского писателя А.Кронина «Звезды смотрят вниз». Отсутствие маркшейдерского плана горных выработок привело к затоплению шахты и гибели ста человек. Поэтому у горного инженера-маркшейдера возникает много ответственных задач и при ликвидации горного предприятия. Таким образом, маркшейдер участвует от разведки месторождения, до ликвидации горного предприятия после выработки полезных ископаемых. Он первый появляется при начале строительства шахты, все время работы шахты он всегда там и последний покидает ее.

При прохождении многих подземных выработок или при реконструкции шахт часто возникает необходимость соединить их под землей горной выработкой, которая для сокращения времени ее проходки ведется с обеих шахт одновременно навстречу друг другу. Чтобы задать направление этим забоем, маркшейдер должен выполнить большой комплекс сложных и очень ответственных работ на земной поверхности и в шахте, используя для этого различные высокоточные инструменты и приборы. Такие же работы проводятся маркшейдером при сооружении тоннелей метрополитенов или железных дорог, а также при прохождении одного и того же вертикального ствола шахты с разных горизонтов подземных горных выработок.

Когда нужно с поверхности в шахту пробурить скважину, чтобы подать по ней в горные выработки свежий воздух или воду для тушения пожара, опустить крепежный лес, указать положение этой скважины может только маркшейдер.

Ведение горных работ в недрах земли приводит к образованию пустот, которые нарушают равновесие выше лежащих горных пород и вызывают смещение их под действием силы тяжести - процесс сдвижения горных пород.

Это перемещение доходит до земной поверхности и в зависимости от глубины расположения, мощности и площади пустоты, которая образовалась, нарушают эту земную поверхность, приводя к провалам, образованию трещин, впадин. Если в этом районе земной поверхности будут находиться любые промышленные и гражданские сооружения, то от характера нарушения поверхности будут деформироваться и сооружения, что может привести к полному их разрушению. Чтобы сохранить важные объекты, под ними в недрах надо оставить часть полезного ископаемого, так называемый «предохранительный целик». Целик этот нужно оставить необходимых и достаточных размеров, чтобы не было лишних расходов. Решением этих очень сложных и ответственных вопросов на шахте и занимается маркшейдер.

Приведенные данные не исчерпывают круг вопросов, решением которых занимается маркшейдер. Но и то, что сказано, дает представление о сложности, ответственность и большую практическую важность маркшейдерского дела.

Сейчас, когда наша страна выходит на новые рубежи экономического и социального развития, главной задачей дальнейшего подъема народного хозяйства является повышение производительности труда и эффективности общественного производства на основе ускоренного научно-технического прогресса.

Развитие горнодобывающей промышленности сопровождается в последние годы внедрением новых технологических схем разработки, повышением скорости подвигания очистных и подготовительных забоев, увеличением глубины разработок и размеров шахтных полей. С повышением уровня механизации горных предприятий - шахт и карьеров - роль маркшейдерской службы все более возрастает, расширяется круг вопросов, которыми занимается маркшейдерское дело.

В связи с этим назрела необходимость использования принципиально новых методов съемок, которые позволили бы резко повысить производительность труда при одновременном повышении точности и надежности результатов измерений.

Одним из наиболее эффективных путей решения указанной задачи является широкое применение в маркшейдерском деле современных достижений физики, электроники.

В настоящее время широкое распространение на шахтах и рудниках для ориентирования получили гироскопические приборы, измерения расстояний в горных выработках и на поверхности ведутся с помощью свето и радиодальномеров, направление горным выработкам задается с помощью лазерных указателей. Широкое распространение в маркшейдерской практике получили ультразвуковые приборы, обработка результатов маркшейдерских съемок выполняется на электронно-вычислительных машинах.

Маркшейдерское дело тесно связана с рядом других отраслей науки и техники и прежде всего с геодезией. При маркшейдерских съемках широко применяются геодезические методы и инструменты. При геометризации того или иного месторождения маркшейдеру не обойтись без фундаментальных знаний геологии, поэтому маркшейдер изучает, сравнительно, большой курс геологических дисциплин и неудивительно, что часть маркшейдеров работает геологами и геодезистами.

Маркшейдер шахты должен хорошо знать горное дело и в первую очередь системы разработки месторождений полезных ископаемых без чего он не сможет правильно решать вопросы планирования горных работ, обеспечить контроль за правильным проведением их.

При решении многих вопросов маркшейдерского дела широко применяется математика. Без знаний аналитической и начертательной геометрии, дифференциальной геометрии, математической статистики, теории вероятностей и теории ошибок невозможно глубокое понимание курса маркшейдерского дела.

При решении большей части задач маркшейдер использует различные приборы, такие как радиодальномер и светодальномер, основой которых является скорость электрических и световых волн, или приборы на основе ультразвука и других, поэтому, безусловно, для этого нужны очень хорошие знания современной физики.

Подготовка горных инженеров - маркшейдеров сейчас ведется в 14-ти высших учебных заведениях.

Впервые у нас в России подготовку инженеров этой специальности было открыто в 1904 году в Томском Политехническом институте, где было подготовлено несколько инженеров этого профиля и выпуск их был прекращен.

Только после Великой Октябрьской Революции в 1921 году в Ленинградском горном институте и в 1925 году в Днепропетровском горном институте были открыты отделения по подготовке горных инженеров - маркшейдеров, где и по настоящее время ведется подготовка этих инженеров. Позже была отрыта подготовка инженеров этого профиля в других высших учебных заведениях нашей страны - Свердловском горном институте, Донецком Политехническом, Кузбасском Политехническом, Московском горном, Криворожский горнорудный институт и другие.

К развитию маркшейдерского дела в Советском Союзе приложили много усилий целая плеяда деятелей - чл. корр. АН СССР проф. И.М.Бахурин, чл. корр. АН СССР проф. М.Г. Келли, проф. А.Е.Гутт, проф. И.П.Бухиник, проф. Д.А.Казаковський, проф. Д.М.Оглоблин, проф. С.Г.Аверин и многие другие. Сейчас существует обширная литература по вопросам маркшейдерского дела как по учебным вопросам, так и по развитию науки в этой очень важной отрасли для народного хозяйства.

По окончании института по маркшейдерской специальности выпускнику присваивается квалификация горного инженера-маркшейдера. По этой специальности он может работать маркшейдером на шахте и руднике, карьерах и при разработке россыпных месторождений драгами и главными маркшейдерами министерств горнодобывающей промышленности. Кроме того, без горного инженера-маркшейдера невозможно строительство метрополитена, проходка различных транспортных и гидротехнических тоннелей, строительство подземных оборонных объектов. Горный инженер-маркшейдер с успехом может работать на строительстве любого крупного предприятия, в геологической экспедиции, и горным инженером-эксплуатационников. Немало горных инженеров-маркшейдеров работают директорами и главными инженерами горнодобывающих предприятий, а также в высших учебных заведениях и научно - исследовательских учреждениях - профессорами, доцентами, ассистентами и научными сотрудниками. Многие инженеры-маркшейдеров работают в проектно-конструкторских организациях.


Зав. кафедрой маркшейдерского дела

Днепропетровского Горного института,

доктор технических наук, профессор                                                          И.Г.Лисица    

Кандидат технических наук,

доцент кафедри маркшейдерского дела

Донецкого Политехнического института                                              М.Г.Папазов


15.V.1973

© 2006-2017 НГУ Інформація про сайт