Маркшейдерские работы при подземной разработке месторождений полезных ископаемых

Узнай, как маркшейдеры рисуют 3D-карты шахт и спасают жизни, пока ты пьёшь кофе

Бесплатная консультация юриста

+7 (800) 301-07-30

Реклама jurik.ru

Маркшейдерия – одна из ключевых отраслей горной науки и техники. Ее основная задача — измерять и фиксировать пространственно‑геометрическое положение горных объектов, обеспечивая тем самым полное технологическое сопровождение всех стадий освоения недр.


Дисциплина «Маркшейдерские работы при подземной разработке полезных ископаемых» изучается на 5‑м и 6‑м семестрах специальности 130404 «Маркшейдерское дело» (см. [1]). Цель курса – сформировать у будущих специалистов представление о профессии, научить выполнять геодезические измерения как на поверхности, так и в подземных выработках, а также обрабатывать полученные данные.

Роль маркшейдерии в горном производстве

Маркшейдерская служба обеспечивает:

  • Точность выполнения проекта – переносит проектные координаты в натуру.
  • Контроль за соблюдением направлений, уклонов и размеров выработок.
  • Учёт добычи и объёмов вскрышных работ.
  • Определение границ безопасного ведения работ и охранных целиков.
  • Поддержку буровзрывных работ и контроль за их выполнением.

Основные задачи маркшейдерской службы

Согласно материалам учебного пособия (Пермский НИПУ, 2014 г.) и методическим рекомендациям ([2]), к задачам относятся:

  1. Создание планово‑высотной опорной геодезической сети на поверхности.
  2. Топографическая съемка поверхности и подземных выработок.
  3. Перенесение геометрических элементов проекта в натуру.
  4. Задание направлений и контроль их соблюдения.
  5. Ведение контрольного учёта добычи и объёмов работ.
  6. Определение и контроль охранных целиков и границ безопасных зон.
  7. Участие в планировании и составлении маркшейдерских планов.
  8. Систематический учёт движения запасов, их потерь и разубоживания.
  9. Мониторинг сдвигов земной поверхности и толщины пород.
  10. Подготовка и передача архивной маркшейдерской документации.

Этапы маркшейдерских работ

Съёмка на поверхности

На этом этапе формируется базовая сеть (обычно 2‑3 км шаг) с помощью GPS/ГЛОНАСС‑приёмников, нивелиров и теодолитов. Полученные координаты служат опорой для всех последующих измерений.

Подготовка подземных съемочных сетей

В шахте создаются локальные сети, привязываемые к опорной поверхности. Наиболее часто применяются:

  • Оптические теодолиты (Т30, Т40) – для угловых измерений.
  • Лазерные дальномеры и сканеры – для быстрых линейных измерений.
  • Длинномеры (ДЛ‑2, ДЛ‑П) – для вертикальных измерений.

Ориентирно‑соединительная съёмка

Существует несколько вариантов:

  • Съёмка примыканием к створу отвесов методом соединительного треугольника ([1]).
  • Съёмка через два вертикальных шахтных ствола.
  • Создание «зон» (кластера) измерений в больших выработках.

Контрольные измерения и проверка точности

После завершения съёмки проводят проверку:

  1. Проверка закрытия треугольников (ошибка замыкания).
  2. Контрольные измерения на известных точках.
  3. Коррекция погрешностей (коллимационная, нивелирная и др.).

Приборный парк маркшейдера

Прибор Назначение Типичные допуски
Оптический теодолит Т30/Т40 Угловые измерения (горизонталь, вертикаль) ±0,5″ (секунда) – 1″
Лазерный дальномер ЛД‑2000 Линейные измерения до 2 км ±3 мм + 5 ppm·L
Длинномер ДА‑2 Вертикальные измерения в шахте ±2 мм
GPS/ГЛОНАСС‑приёмник Определение координат на поверхности ±5 см (RTK)
3‑D сканер (Leica ScanStation) Создание облаков точек, моделирование ±1 мм·м⁻¹

Методы измерений

Угловые измерения

Проводятся с помощью теодолитов. Основные принципы:

  • Поверка алиды (перпендикулярность уровня оси вращения).
  • Проверка коллимационной ошибки (см. [1]).
  • Учет рефракционных поправок в шахте.

Линейные измерения

Выполняются лазерными дальномерами, штангенциркулярами, измерительными лентами. При работе в подземных условиях предпочтительны оптические и электронные дальномеры, поскольку они менее чувствительны к освещённости.

Треугольные измерения (соединительная съёмка)

Основаны на принципе построения замкнутых треугольников, что позволяет определить координаты неизвестных точек через известные.

Съёмка с помощью 3‑D сканеров

Обеспечивает создание плотных облаков точек, которые затем преобразуются в цифровые модели шахтных выработок.

Точность и допуски

Точность измерений определяется совокупностью:

  • Технических характеристик прибора.
  • Условия проведения съёмки (освещённость, вибрации, температура).
  • Квалификации оператора.
  • Методики обработки данных (коррекция систематических ошибок).

Для большинства подземных работ допускаются следующие погрешности:

Тип измерения Допуск
Угловые (горизонталь) ±5″
Угловые (вертикаль) ±10″
Линейные (до 100 м) ±5 мм
Линейные (100‑500 м) ±10 мм

Обработка и интерпретация данных

После съёмки полученные измерения вводятся в программные комплексы:

  • AutoCAD Civil 3D – построение планов и разрезов.
  • Surfer, GeoCalc – построение профилей и графиков.
  • Leica Cyclone, Trimble RealWorks – работа с облаками точек.
  • ГИС‑системы (ArcGIS, QGIS) – пространственный анализ и картография.

Результаты оформляются в виде:

  • Планов горных выработок (плоские, профильные).
  • Разрезов и поперечных сечений.
  • Таблиц контрольных измерений.
  • Отчётов о точности и отклонениях от проекта.

Маркшейдерская документация

Документация обязательна для каждой стадии горного проекта:

  1. Планово‑высотная опорная сеть – базовый слой координат.
  2. Съёмочные журналы – записи всех измерений с указанием условий.
  3. Графическая часть – планы, разрезы, 3‑D модели.
  4. Отчёт о погрешностях – расчёт систематических и случайных ошибок.
  5. Маркшейдерские планы – ежемесячные/ежеквартальные планы работ.

Практические занятия и лабораторные работы

В учебном пособии ПНИПУ (2014 г.) приведён перечень типовых лабораторных работ, которые позволяют студентам отработать навыки на практике:

  • Поверка оптического теодолита.
  • Измерение горизонтальных и вертикальных углов.
  • Ориентирно‑соединительная съёмка примыканием к створу отвесов.
  • Создание маркшейдерской сети в шахте.
  • Составление проекта маркшейдерских работ при встречных забоях.
  • Передача координаты Z в шахту длинномером ДА‑2.
  • Решение задач по планам горных работ (расчёт объёмов, уклонов, направления).

Все задания оформляются на листах формата А4, а чертежи – на ватмане, что соответствует требованиям ГОСТ 2.105‑95.

Современные тенденции в маркшейдерии

Технологический прогресс вносит существенные изменения в традиционные методы:

  • Беспилотные наземные роботы (UGV) – автоматизированный сбор координат.
  • Интеграция BIM‑технологий – создание единой цифровой модели месторождения.
  • Использование дронов для топографической съёмки надземных участков.
  • Облачные сервисы (ArcGIS Online, Autodesk BIM 360) – совместная работа над проектом в реальном времени.
  • Машинное обучение для автоматической классификации отклонений и предсказания деформаций.

Маркшейдерские работы – фундаментальная часть любого горного проекта. Точность измерений, своевременное оформление документации и правильный выбор методов позволяют обеспечить безопасность, экономичность и эффективность подземной разработки полезных ископаемых. Постоянное внедрение новых технологий (лазерные сканеры, 3‑D‑моделирование, BIM) открывает новые возможности для улучшения качества маркшейдерского обеспечения и повышает конкурентоспособность горных предприятий.


Список использованных источников:

  1. Головко Г.С., Рогова Т;Б. Маркшейдерские работы при подземной разработке полезных ископаемых. КузГТУ им. Т.Ф. Горбачева, 2013.
  2. Студентский материал «Маркшейдерские работы при подземной разработке месторождения полезных ископаемых», ЗабГУ, 2025 г.
  3. Шаманская А.Т., Лысков И.А. Маркшейдерские работы при подземной разработке месторождений полезных ископаемых. ПНИПУ, 2014.