Начало развития маркшейдерского дела

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Маркшейдерское дело - отрасль горной науки и техники, предметом которой является изучение на основе натурных измерений и последующих геометрических построений структуры месторождения, формы и размеров тел полезного ископаемого в недрах, размещения в них полезных и вредных компонентов, свойств вмещающих пород, пространственного расположения выработок, процессов деформации пород и земной поверхности в связи с горными работами, а также отражение динамики производственного процесса горного предприятия. Работы выполняются с помощью маркшейдерских приборов. Данные синтезируются в горной графической документации, представляющей собой чертежи, полученные методом геометрической проекции. Данная работа включает в себя два значимых направления развития истории маркшейдерского дела - развитие маркшейдерии за рубежом и история отечественной маркшейдерии.

Глава 1. Начало развития маркшейдерского дела

Древние рудокопы еще за 3000 лет до н. э. сооружали довольно протяженные горные выработки. О размерах выработок говорят такие примеры:1. На Синайском полуострове в 2780-2720 г.г. до н. э. была пробурены подземные галереи длиной 66 м и площадью поперечного сечения 44 мІ;2. В Армении (III тысячелетие до н. э.) длина выработок достигала 150 м.3. На острове Самос был обнаружен тоннель, построенный в VI до н. э. длина которого была 1250 м, а площадь поперечного сечения 6,3 м І, при этом глубина горных разработок достигала 200 м. Как достигалась правильность проведения выработок в заданном направлении, сооружение ответвляющихся выработок и т п. остается загадкой. Лишь только в конце античной, а точнее в эллинистический период появляются первые описания производимых измерений и расчетов. Можно предположить, что первые геодезические замеры начали осуществлять на земной поверхности при сооружении ирригационных сетей, установлении границ участков и владений, строительство зданий и других объектов.

Как свидетельствуют источники, в эпоху античности при строительстве многих объектов обязательны были проектирование, расчет крепости и другие характеристики сооружений. Основой проекта любого сооружения является топографический план. Геродот, например, так описывает зарождение землемерного искусства в Греции «Египетский царь Сесострис заставил множество приведенных с собою пленников работать вот на каких работах - они должны были перетаскивать огромные камки, которые при этом царе были приготовлены для строительства святилища Гефеста, и рыть все каналы, существующие и поныне в Египте. Мне думается, что при этом-то и было изобретено землемерное искусство, а затем перенесено в Эмаду».

На территории Судана в местечке Бегравийя, где в древности находилось могущественное государство Мероэ, был обнаружен детальный план пирамиды. По мнению специалистов, чертежу более двух тысяч лет. Эта находка является уникальной, поскольку даже в Египте археологи не находили таких планов.

Глава 2. Развития маркшейдерского дела за рубежом

В истории развития зарубежной маркшейдерии можно выделить пять периодов. маркшейдерский горный каменноугольный

2.1 Первый период

Первый начальный период связан с развитием в мире горного дела. В эпоху палеолита люди перешли от собирания камня, который использовался как орудие труда и оружие, к его добыче в породах, выходивших на поверхность, сначала открытыми работами, а позже - подземными. Строительство жилищ побудило людей добывать кроме камня другие горных породы в виде плит. Появились первые подземные горные выработки. В условиях античного общества и укрепления рабовладельческих отношений вначале был скачок в развитии горного дела, связанный с появлением и распространением железа. В последствии рабство превратилось в преграду техническому развитию. Инструменты в горной промышленности на протяжении многих лет оставались неизменными. Труд рабов, у которых не было недостатка, оставался дешевым. При относительно низком уровне развития технических средств античная техника достигла необыкновенного качества своей промышленной продукции. Объясняется это степенью совершенства разделения труда. Античная продукция выходила из рук рабов, а в области художественного ремесла работали свободные ремесленники. Сноровка, накапливаемая из поколения в поколение, развивала у ремесленников необыкновенные способности. К тому же, науки в Древнем Египте достигли больших успехов.

2.2 Второй период

Второй период в развитии маркшейдерии (середина XII века) связан с появлением и практическим применением первого горного закона, регламентирующего применение клейма и тем самым деятельность специального лица в горном деле - маркшейдера, наделенного соответствующими контрольными функциями. На протяжении многих лет наименование этого клейма претерпевало изменения, но всегда символизировало специфическую для горного дела функцию - размежевание под землей соседних выработок. В течении двух столетий у горняков не возникало необходимости передачи этой функции специальному человеку.

2.3 Третий период

Третий период в развитии маркшейдерского дела был обусловлен бурным развитием горного дела (XVIII) и в первую очередь каменноугольной промышленности. Для этого периода характерно изменение функций маркшейдерской службы от контрольных к техническим. Развитие каменноугольной промышленности было обусловлено истощением лесных богатств и изобретением паровых машин, это вызвало быстрый прогресс в развитии маркшейдерской техники. В рудной промышленности маркшейдеру в основном приходилось иметь с разровненными участками, радиусом не более 200 метров, поэтому необходимость в новом оборудовании не возникала. Постоянно обрушающиеся подземные выработки, делавшие недоступными точки прежних съемок, вызывали необходимость повторны съемок , связывавших новые съемки с опорными пунктами на поверхности. Так постепенно совершенствовались ориентирно - соединительные съемки. Развитие горных работ под землей все более и более удаляло исходные точки съемок от передовых забоев, привязка каждой новой точки к начальным пунктам требовала прокладки полигонометрических и нивелирных ходов на большие расстояния.

2.4 Четвертый период

Четвертый период в развитии маркшейдерии (середина XIX века) характеризуется широким привлечением к проведению маркшейдерских работ геодезических приборов и методов. Научной основой этого периода явились работы Юлиуса Вейсбаха. Недостаток знаний старых маркшейдеров не мог, конечно, остановить развитие горного дела. Сознание необходимости привлечения геодезии и геодезических методов к производству маркшейдерских работ постепенно проникало в умы маркшейдеров и получило свое оформление в 50-х годах XIX века благодаря деятельности геодезиста - маркшейдера Юлиуса Вейсбаха, профессора Фрейбергской горной академии. Вейсбаховская маркшейдерия - это поворотный пункт в истории развития маркшейдерии. «Новое маркшейдерское искусство» Ю. Вейсбаха, опубликованное в 1851 и 1859 гг., получило широкое распространение и практическое применение в горно-рудном производстве Европы, Америки и ряда других стран. Классические работы Ю. Вейсбаха окончательно признали равноценными как наземную, так и подземную часть маркшейдерии. Неизбежность внедрения вейсбаховской маркшейдерии требовала введения единых систем координат для горно-рудных районов; более надежной связи глубоких горизонтов с земной поверхностью; замены громоздких и тяжелых измерительных приборов на более точные, портативные и легкие; подготовки высококвалифицированных кадров горных инженеров-маркшейдеров, в должной мере овладевших циклом астрономо-геодезических и математических наук. Параллельно с усовершенствованием маркшейдерских инструментов разрабатывалась методика маркшейдерских работ и проводились исследования в области оценки точности маркшейдерских съемок. В связи с возрастанием глубины шахт особую актуальность в начале XX в. приобрел вопрос отклонения шахтных отвесов под влиянием воздушной струи. После изучения этого вопроса специальной комиссией Союза немецких маркшейдеров (1913 г.) и производства опытных ориентировок на одной из шахт Пржибрама глубиной 1090 м профессор Фрейбергской горной академии Вильский выдвинул гипотезу о винтообразном характере движения воздушной струи в шахтном стволе и разработал теорию многогрузового проектирования.

2.5 Пятый период

Пятый (современный) период в развитии маркшейдерии, относящийся к XX в., характеризуется интенсивным применением в маркшейдерии достижений физики и химии, приборов, оснащенных лазерной и гироскопической техникой, широким внедрением спутниковых технологий. Параллельно с исследованиями геометрических и магнитных способов ориентировки в первой половине XX в. начинаются изыскания по применению гироскопических и оптических приборов. Начиная со второй половины XIX в. большое внимание в Германии, Англии, Франции, Бельгии, других развитых странах уделяется вопросам сдвижения горных пород и охраны сооружений от вредного влияния горных разработок.

Глава 3. История развития маркшейдерии в Росси

История развития маркшейдерии в СССР и в России в общих чертах совпадает с историей развития маркшейдерии за рубежом и в ней также можно выделить пять периодов. В России издавна существовали горные разработки. Греческие и римские писатели еще более 2000 лет назад сообщали о развитии горных промыслов у скифов и сарматов, населявших нынешнюю Украину, Поволжье, Казахстан. Многочисленные остатки древних разработок часто находят на Урале, Алтае, в Сибири.

3.1 Первый период

Первый период характеризуется выделением маркшейдерии в самостоятельную службу горных предприятий в эпоху царствования Петра I и связан с бурным развитием горно-добывающей промышленности. В архивах Уральских, Нерчинских, Алтайских рудников сохранились многочисленные планы высокого качества, с указанием местоположения горных выработок, формы залежей и условий их залегания, составленные «горными геометрами», как тогда называли лиц, занимавшихся съемками и замерами. На маркшейдера возлагались широкие полномочия как в технической, так и в социальной сфере. Кадры маркшейдеров начиная с 1713 г. готовились в специальных горных училищах, организованных Татищевым па Урале, а также за границей. Запись в книге Берг-Коллегии о возвращении учащихся из Швеции, сделанная в октябре 1728 года:«... 1728 г. в октябре возвратились в Екатеринбург бывшие в Швеции русские люди для обучения горным делам, всего 5 мастеров и один маркшейдер Леонтий Бекетев. Таковые же люди в том же году присланы были с Олонецкого Петровского завода, всего восемь человек...».

3.2 Второй период

Второй период в развитии отечественной маркшейдерии связан с деятельностью М.В. Ломоносова. Он впервые обобщил опыт работы зарубежных и отечественных маркшейдеров. В своем классическом труде «Первые основы металлургии, или рудных дел» (1763) главу «Об измерении рудников» посвятил маркшейдерскому делу. Все многообразие маркшейдерских задач он свел к четырем основным, что значительно облегчило выполнение маркшейдерских работ. Он дал описание приборов для подземной съемки и чертежных принадлежностей. Появление учебника по маркшейдерскому делу на русском языке - переломный этап в становлении маркшейдерского дела в России, с этого времени в практической деятельности маркшейдеров стали пользоваться в основном отечественной литературой.

В XIX в. определились основные особенности рассматриваемого этапа:

- сформированность в целом круга маркшейдерских задач, наличие определенных маркшейдерских работ, а также учебных заведений и учебной литературы, появление первых инструкций;

-изолированность съемок отдельных рудников и шахт (планы и разрезы составлялись в самостоятельных системах координат);

- отсутствие общих триангуляций в горно-добывающих районах

-определенное несовершенство существующих инструкций, которые лишь в минимальной степени определяли требования технического порядка;

- возникновение высших учебных заведений;

- появление периодических изданий;

-начало развития новой отечественной школы маркшейдерского дела, основанной на государственной организации;

3.3 Третий период

Третий период в развитии отечественной маркшейдерии относится к концу XIX началу XX в. и характеризуется интенсивным развитием технического обеспечения маркшейдерских съемок и разработкой теоретических основ маркшейдерского дела. Этот период в области подземных съемок у нас называют геодезическим, так как он характеризуется введением геодезических приборов (теодолит, мензула, нивелир) и геодезических методов съемки. Большой вклад внес В.И. Бауман в горную геометрию, известны его работы 1888 и 1912 гг. по методикам определения элементов залегания геологических тел, по геометризации дизъюнктивов (1907 г.), подсчету запасов (1908 г.). По инициативе и под руководством проф. В.И. Баумана были организованы три маркшейдерских съезда. Петр Михайлович Леонтовский опубликовал ряд книг под названием «Маркшейдерские задачи» по различным вопросам маркшейдерии. Он был крупным изобретателем-новатором. Он впервые высказал идею автоматизации маркшейдерских работ и создал первый автоматический прибор нивелир-автомат для построения профилей откаточных путей в выработках. Профессор П.М. Леонтовский принимал активное участие в организации и работе маркшейдерских съездов, был редактором журнала «Маркшейдерские известия», страстным пропагандистом внедрения новых идей, методов и инструментов в организацию и производство маркшейдерских работ.

3.4 Четвертый период

В четвертом периоде наиболее значимом в развитии отечественной маркшейдерии - можно выделить следующие основные направления:

-консолидация усилий организаций и отдельных лиц, работающих в области маркшейдерии;

-совершенствование нормативно-инструктивной базы, регламентирующей деятельность маркшейдерской службы;

-совершенствование высшего и среднего специального образования в области маркшейдерии;

-интенсификация исследований в области маркшейдерского дела.

В рамках первого направления эффективным средством консолидации деятельности маркшейдерского сообщества в этом периоде стали маркшейдерские съезды. Дату проведения II Всероссийского съезда маркшейдеров 1921 год можно условно считать началом четвертого периода в развитии отечественной маркшейдерии. После Октябрьской революции советским маркшейдерам пришлось провести громадную работу по восстановлению планов, уничтоженных владельцами шахт и рудников.

3.5 Пятый период

С распадом Советского Союза в 1991 г. начался пятый, современный период в развитии отечественной маркшейдерии. Он характеризуется разрушением существовавшей системы организации и управления деятельностью маркшейдерской службы, возрастанием роли Федерального горного и промышленного надзора в деле объединения работников маркшейдерской службы и регламентации их деятельности. В связи с переходом подавляющего большинства горно-добывающих предприятий в частную собственность и ликвидацией отраслевых министерств была нарушена существовавшая система управления деятельностью маркшейдерских служб предприятий и маркшейдерского обеспечения недропользования. Авторитетные отраслевые НИИ горного профиля с маркшейдерскими отделами, лабораториями, мастерскими, такие, как А.А. Скочинского, Гипроцветмет и многие другие были практически упразднены. В 1992 г. прекратил существование Союзмаркштрест.

Все более широко применяется принципиально новый метод съемки -метод лазерного сканирования объектов. Существуют и продолжают совершенствоваться системы аэровоздушного, наземного, а также подземного лазерного сканирования. В этот период большое внимание уделяется выполнению задач маркшейдерской службы горных предприятий, вытекающих из действующего законодательства о недрах и связанных с ее участием в обеспечении промышленной и экологической безопасности недропользования.

Исследование маркшейдерского дела

Цели, задачи, где применяется

Целью маркшейдерии как науки является создание теорий, гипотез и методов, позволяющих:

-оперативно и надежно получить информацию о пространственно-временном положении того или иного элемента недропользования (положении горной выработки, природного или промышленного объекта на земной поверхности, состоянии массива горных пород и пр.);

-отразить эту информацию в графической и (или) аналитической форме, пригодной для принятия обоснованных технических решений в области недропользования;

-обеспечить реализацию этих решений в практике недропользования;

-обеспечить эффективный контроль соответствия принятых технических решений действующим нормативным актам и техническим требованиям.

Методы маркшейдерских исследований основываются на использовании методов математики, физики и других наук и применяются при решении конкретных задач, которые ставятся перед маркшейдерией научно-техническим прогрессом в недропользовании.

Вот лишь некоторые из них:

-теория погрешностей маркшейдерских измерений;

-теория и методы ориентирования подземных горных выработок в пространстве;

- методы подсчета объемов выполненных работ в недропользовании;

-методы определения, учета и нормирования количественных и качественных потерь полезного ископаемого в процессе эксплуатации месторождений;

-методы контроля строительства горно-технологических комплексов на поверхности и в недрах и пр.

Решение большинства задач, возникающих при горном производстве, невозможно без проведения комплекса маркшейдерских работ. В свою очередь, залогом качественного и эффективного маркшейдерского обеспечения является использование геодезических приборов, обеспечивающих необходимую точность и оперативность получения результатов измерения. В исследовании я выяснила что, геодезическо-маркшейдерские работы являются ответственным процессом на всех этапах строительства метрополитенов, тоннельных путепроводов, карьеров по добыче полезного ископаемого и многих других крупных строительных объектов. От своевременного и качественного выполнения геодезическо-маркшейдерских работ во многом зависят сроки сдачи в эксплуатацию и результат от эксплуатации объектов.

Заключение

В заключение следует сказать, что теоретические, методические и практические основы маркшейдерии, заложенные выдающимися учеными и производственниками в прошлом, оказались настолько прочными, что и в современных рыночных условиях маркшейдерия играет свою достойную роль в освоении ресурсов недр. В ходе исследования я поняла, что Геодезическо-маркшейдерские работы являются ответственным процессом на всех этапах строительства метрополитенов, тоннельных путепроводов, карьеров по добыче полезного ископаемого и многих других крупных строительных объектов. От своевременного и качественного выполнения геодезическо-маркшейдерских работ во многом зависят сроки сдачи в эксплуатацию и результат от эксплуатации объектов.

Список использованных источников

1. Агафонов Р.А., Розе А.А., Абрамян А.Г. - «Исследование путей повышения точности подсчета запасов на месторождениях с различными типами оруденения» - М: Издательство МГУ, 2014.

2. Агафонов Р.А., Розе А.А., Абрамян А.Г. - «Геолого - экономическая модель эффективности эксплуатационной разведочной сети» - М: Издательство Московского государственного университета, 2014.

3.Букринский В.А., Певзнер М.Е., Попов В.Н., Викторова Е.В., Киселевский Е.В., Кузьмин Ю.О., Навитний А.М., Орлов Г.В., Сученко В.Н., Федотов Н.Е. - «Маркшейдерия» (учебник). - М: Издательство Московского государственного университета, 2004.

4. Букринский В.А. - «Геометрия недр», издание 2-е. - М: Издательство Московского государственного университета, 2003.

5. Букринский В.А., Зимич В.С., Иофис М.А., Киселевский Е.В., Кузьмин Ю.О., Навитний А.М., Певзнер М.Е., Попов В.Н., Пучков Л.А., Тухель Е.А., Яковлев Д.В. - «Маркшейдерская энциклопедия» - М: Издательство Московского государственного университета, 2006.

6. Ред. Грицков В.В. - «История маркшейдерского дела в документах XVI - XX вв.» - М: Издательство «Кучково поле», 2009.

7. «Горный журнал». - 2009 - №9

9. Лакатош Д.В. - «Районирование неоднородного поля месторождения» - М: Издательство Московского государственного университета, 2010.

10.Кашин Л.А. - «У истоков отечественного фотограмметрического приборостроения» - М: Геодезист, 2008.

Размещено на Allbest.ru