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:
- Создание планово‑высотной опорной геодезической сети на поверхности.
- Топографическая съемка поверхности и подземных выработок.
- Перенесение геометрических элементов проекта в натуру.
- Задание направлений и контроль их соблюдения.
- Ведение контрольного учёта добычи и объёмов работ.
- Определение и контроль охранных целиков и границ безопасных зон.
- Участие в планировании и составлении маркшейдерских планов.
- Систематический учёт движения запасов, их потерь и разубоживания.
- Мониторинг сдвигов земной поверхности и толщины пород.
- 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:
- Проверка закрытия треугольников (ошибка замыкания).
- Контрольные измерения на известных точках.
- 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:
- Планово‑высотная опорная сеть – базовый слой координат.
- Съёмочные журналы – записи всех измерений с указанием условий.
- Графическая часть – планы, разрезы, 3‑D модели.
- Отчёт о погрешностях – расчёт систематических и случайных ошибок.
- 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:
- Головко Г.С., Рогова Т;Б. Маркшейдерские работы при подземной разработке полезных ископаемых. КузГТУ им. Т.Ф. Горбачева, 2013.
- Студентский материал «Маркшейдерские работы при подземной разработке месторождения полезных ископаемых», ЗабГУ, 2025 г.
- Шаманская А.Т., Лысков И.А. Маркшейдерские работы при подземной разработке месторождений полезных ископаемых. ПНИПУ, 2014.