Маркшейдерское дело. Подземные горные работы

УДК 622.1(075.8)
ББК 33.12я73
 
К61

Кологривко А.А.
К61  
Маркшейдерское дело. Подземные горные работы : учебное пособие / А.А. Кологривко. — Минск : Новое знание ; Москва : ИНФРАМ, 
2020. — 412 с. — (Высшее образование: Бакалавриат).

ISBN 978516004758-4 (print)
ISBN 978516100459-3 (online)
Рассмотрены задачи маркшейдерской службы при строительстве шахт, 
рудников и подземной разработке месторождений полезных ископаемых. 
Описаны технологии маркшейдерских работ при строительстве технологического комплекса, проведении вертикальных, горизонтальных и наклонных выработок, различных системах разработки месторождений. 
Даны основные сведения о маркшейдерской документации. Приведены 
конкретные примеры решения задач различного уровня сложности на различных этапах разработки месторождений. 
Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования последнего поколения.
Для студентов специальностей горного, геологического и геодезического профилей. Может быть полезно работникам НИИ и специалистам, 
непосредственно связанным с недропользованием.

УДК 622.1(075.8)
ББК 33.12я73

Р е ц е н з е н т ы:
Захаров А.В., кандидат технических наук, доцент, заведующий 
кафедрой «Разработка, эксплуатация нефтяных месторождений 
и транспорт нефти» Гомельского государственного техниче ского университета имени П.О. Сухого;
Дакуко Н.А., кандидат технических наук, заместитель генерального 
директора по производству ОАО «Беларусь калий» 

ISBN 978516004758-4 (print)
ISBN 978516100459-3 (online)
© Кологривко А.А., 2011
© ООО «Новое знание», 2011

Оглавление

Предисловие ............................................................................. 7

Введение ................................................................................... 9

1. Задачи маркшейдерской службы при строительстве

шахт (рудников) и подземной разработке месторождений
полезных ископаемых ......................................................... 16

2. Маркшейдерские работы при строительстве технологического

комплекса на промышленной площадке ............................... 25

2.1. Разбивочные работы ...................................................... 25

2.2.Работы при сооружении шахтного подъема ...................... 31

2.2.1. Работы при одноканатном подъеме ....................... 35
2.2.2. Работы при многоканатном подъеме ...................... 62

3. Маркшейдерские работы при строительстве вертикальных

шахтных стволов ................................................................ 98

3.1. Работы при проведении и креплении стволов.

Профилировка стенок ствола ......................................... 99

3.2. Работы при армировании ствола ................................... 111

3.2.1. Монтаж армировки ............................................ 112
3.2.2. Канатная армировка .......................................... 122
3.2.3. Работы по контролю за состоянием профиля

проводников и стенок шахтных стволов в процессе
их эксплуатации ................................................ 128

3.3. Работы при проведении стволов способом замораживания

горных пород .............................................................. 133

3.4. Работы при проведении стволов способом бурения ......... 141

4. Маркшейдерские работы при проведении горизонтальных

и наклонных горных выработок ......................................... 149

4.1. Задание направления в горизонтальной плоскости ......... 149

4.2. Задание направления в вертикальной плоскости ............ 161

4.3. Задание направления горным выработкам, проводимым

встречными и догоняющими забоями ........................... 164
4.3.1. Последовательность проведения выработок

встречными забоями .......................................... 165

4.3.2. Сбойки горизонтальных и наклонных выработок,

проводимых в пределах одной шахты .................. 167

4.3.3. Сбойки горизонтальных и наклонных выработок,

не сообщающихся между собой ........................... 178

4.3.4. Сбойки вертикальных выработок ........................ 182

4.4. Работы при проведении наклонных шахтных стволов ....... 184

4.5. Работы при проведении околоствольных выработок ....... 190

5. Маркшейдерские соединительные съемки ............................ 196

5.1. Виды соединительных съемок ...................................... 196

5.2. Ориентирование через штольню или наклонную

выработку .................................................................. 201

5.3. Ориентирование через один вертикальный ствол ............ 203

5.4. Ориентирование через два вертикальных ствола ............ 220

5.5. Гироскопическое ориентирование ................................. 229

5.6. Вертикальная соединительная съемка ........................... 235

5.6.1. Передача высотной отметки с помощью

длинной ленты .................................................. 237

5.6.2. Передача высотной отметки с помощью

длиномера ДА2 ................................................. 240

6. Маркшейдерские работы при углубке вертикальных шахтных

стволов ............................................................................. 247

6.1. Восстановление центра и осей шахтного ствола ............. 247

6.2. Работы при углубке шахтного ствола ............................ 252

7. Съемка и замеры подземных горных выработок ................... 258

7.1. Подземные маркшейдерские опорные сети .................... 260

7.1.1. Построение подземных опорных сетей ................. 260
7.1.2. Угловые измерения ............................................ 264
7.1.3. Линейные измерения ......................................... 266
7.1.4. Определение высот пунктов опорной сети ............ 268

7.2. Подземные маркшейдерские съемочные сети ................. 273

7.2.1. Угловые и линейные измерения .......................... 274
7.2.2. Определение высот пунктов съемочной сети ......... 276

7.3. Ориентирование подэтажных выработок ........................ 277

7.3.1. Ориентирование через одну вертикальную

выработку по способу створа двух отвесов ............ 277

4
Оглавление

7.3.2. Ориентирование через одну наклонную выработку

с помощью наклонного шнура и вспомогательных
отвесов .............................................................. 279

7.3.3. Ориентирование через одну наклонную выработку

с помощью несвободного отвеса ........................... 280

7.3.4. Ориентирование через одну наклонную выработку

способом створных отвесов .................................. 282

7.3.5. Ориентирование через одну выработку с помощью

двух угломерных приборов и ориентирнодальномерной накладной рейки .......................... 283

7.3.6. Передача высотной отметки на подэтажные

выработки ......................................................... 285

7.4. Съемка капитальных и подготовительных выработок ..... 286

7.5. Съемка нарезных и очистных выработок ....................... 293

7.5.1. Съемка нарезных и очистных выработок

при разработке пластовых месторождений ........... 295

7.5.2. Съемка нарезных и очистных выработок

при разработке рудных месторождений ................ 306

7.6. Съемка подземных пустот и камер ............................... 322

7.7. Замеры подземных горных выработок ........................... 328

7.7.1. Замеры в подготовительных и нарезных

выработках ........................................................ 329

7.7.2. Замеры в очистных выработках .......................... 332

7.8. Маркшейдерский контроль оперативного учета добычи

полезных ископаемых ................................................. 334

8. Наблюдения за проявлением горного давления .................... 338

8.1. Комплекс работ по наблюдению за проявлением горного

давления .................................................................... 338

8.2. Оценка устойчивости контура незакрепленной

выработки .................................................................. 339

8.3. Маркшейдерское обслуживание горных работ в опасных

зонах ......................................................................... 351

9. Работы на земной поверхности ........................................... 354

9.1. Работы при сооружении и эксплуатации солеотвалов

и шламохранилищ ...................................................... 354

9.2. Работы при рекультивации земель ................................ 356

Оглавление
5

10. Маркшейдерская документация ......................................... 358

10.1. Сроки хранения маркшейдерской документации .......... 358

10.2. Первичная и вычислительная маркшейдерская

документация ........................................................... 361

10.3. Графическая маркшейдерская документация ............... 365

11. Сдвижение горных пород .................................................. 374

11.1. Влияние горных работ на подрабатываемые объекты .... 374

11.2. Параметры процесса сдвижения горных пород ............. 375

11.3. Факторы, влияющие на характер процесса сдвижения

горных пород ............................................................ 383

11.4. Меры охраны зданий, сооружений и природных

объектов, расположенных на земной поверхности ........ 385

11.5. Охраняемый контур и берма ....................................... 393

11.6. Условия безопасной подработки железных дорог .......... 395

11.7. Построение предохранительного целика под отдельный

объект ...................................................................... 398

Заключение ........................................................................... 403

Приложение .......................................................................... 405

Список использованной литературы ........................................ 409

6
Оглавление

Предисловие

Содержание учебного пособия соответствует типовой учебной программе дисциплины «Геодезия, маркшейдерское дело и геометризация недр» для высших учебных заведений по
специальности 1–51 02 01 «Разработка месторождений полезных ископаемых» (по направлениям). Дисциплина включает три раздела. Первый раздел — «Геодезия» — предусматривает изучение геодезических, геодезическомаркшейдерских
измерений и расчетов с использованием современных приборов и инструментов. Его читают студентам второго курса.
Два других раздела — «Маркшейдерское дело и геометризация недр при ведении открытых горных работ» и «Маркшейдерское дело и геометризация недр при ведении подземных
горных работ» — посвящены технологии ведения маркшейдерских работ и геометризации недр при разработке месторождений полезных ископаемых открытым и подземным способами. Они читаются на четвертом курсе после изучения
дисциплин «Открытые горные работы» и «Подземные горные работы».

Цель настоящего учебного пособия — закрепить и углубить знания о маркшейдерских работах при строительстве
шахт и рудников, подземной разработке месторождений полезных ископаемых, полученные студентами на лекциях
и практических занятиях. Это и определило название первого в Республике Беларусь учебного пособия по маркшейдерскому делу.

Для обеспечения активного освоения материала учебного

пособия и увязки выполнения маркшейдерских работ с технологией ведения подземных горных работ в один технологический процесс материал излагается в четкой последовательности, соответствующей проведению подземных горных работ.

В начале каждой главы кратко излагается общая технология ведения подземных горных работ, затем описано выполнение маркшейдерских работ и приведены конкретные примеры решения маркшейдерских задач различного уровня

сложности. Это поможет студентам более детально разобраться в вопросах практического ведения маркшейдерских
работ.

Учебное пособие предназначено для студентов специальностей «Разработка месторождений полезных ископаемых»,
«Горные машины и оборудование» дневной и заочной форм
обучения. Многие сведения будут полезны студентам специальностей геологического, геодезического и строительного
профиля, работникам научноисследовательских и проектных институтов, а также производственных предприятий,
непосредственно связанных с недропользованием.

Автор выражает благодарность рецензентам: Захарову Андрею Викторовичу — кандидату технических наук, доценту,
заведующему кафедрой «Разработка, эксплуатация нефтяных месторождений и транспорт нефти» УО «Гомельский государственный технический университет имени П.О. Сухого»
и Дакуко Николаю Александровичу — кандидату технических наук, заместителю генерального директора по производству РУП «ПО «Беларуськалий» — за внимание к работе
и предложения, способствовавшие улучшению ее содержания.

8
Предисловие

ВВЕДЕНИЕ

Термин «маркшейдерское дело» (нем. Markscheidenkunst

от Mark — граница, межа, знак scheiden — различать, устанавливать, обозначать Kunst — дело, искусство) появился
в XVI веке, когда в горной промышленности Германии возникла необходимость в специалистахгорняках, обладающих
знаниями по установлению под землей границ, в пределах
которых горнопромышленники имели право вести подземную разработку месторождений полезных ископаемых.

Термины «маркшейдерия», «маркшейдерское дело», «маркшейдерские работы» и «маркшейдер» прочно вошли в научную, техническую, справочную и учебную литературу, а также в горное производство, и хотя дословные их переводы не
отражают современных представлений и требований к маркшейдерской службе, тем не менее они используются и в настоящее время. Предложения о замене термина «маркшейдерское дело» другим, более полно отражающим рассматриваемую область знаний, не получили широкого признания.

На маркшейдерскую службу современных предприятийнедропользователей возлагаются весьма масштабные, разноплановые и ответственные задачи, решение которых, в конечном счете, определяет безопасность и эффективность ведения горных работ с учетом требований рационального использования недр и охраны окружающей среды.

Маркшейдерское дело — область горной науки и техники, занимающаяся комплексом измерений, вычислений и геометрических построений всех видов, выполняемых на всех
стадиях поиска, разведки месторождений полезных ископаемых, проектирования, строительства, эксплуатации и ликвидации (реконструкции, консервации) предприятий по добыче полезных ископаемых и подземных объектов, не связанных с добычей полезных ископаемых.

Объектами профессиональной деятельности маркшейдера

являются горнодобывающие, горностроительные предприятия, геологоразведочные организации, а также организации,
эксплуатирующие сооружения различного назначения и другие объекты, связанные с добычей и переработкой полезных
ископаемых и использованием подземного пространства.

В соответствии с действующими техническими документами к маркшейдерским работам относятся геодезические
и топографические съемки, выполняемые для нужд горной
промышленности. Роль маркшейдера далеко не ограничивается перенесением геометрических элементов сооружений
с проекта в натуру, съемками горных работ и контролем полноты выемки полезного ископаемого. Маркшейдер производит сбор, систематизацию и обработку информации об особенностях недр и горногеологических факторах, влияющих
на рациональное ведение горных работ, выявляет закономерности их пространственного размещения, прогнозирует горногеологические условия разработки месторождений, что
является весьма важным при современных способах механизации разработки месторождений, добычи полезного ископаемого заданного состава при обеспечении безопасного ведения горных работ.

Недра предоставляются в пользование:

для геологического изучения;

добычи полезных ископаемых;

строительства и (или) эксплуатации подземных сооружений, не связанных с добычей полезных ископаемых;

образования особо охраняемых природных территорий

и объектов, имеющих научную, историческую, культурноэстетическую, санитарнооздоровительную или иную ценность;

сбора минералогических, палеонтологических и других

уникальных геологических материалов.

Недра могут предоставляться в пользование одновременно

для геологического изучения (поисков, разведки) и добычи
полезных ископаемых. В этом случае добыча может производиться как в процессе геологического изучения, так и непосредственно по его завершении (см. приложение).

10
Введение

Характерной особенностью маркшейдерских работ на современном этапе и в перспективе является безусловное расширение сферы их деятельности в горном производстве. Наряду с традиционными видами работ маркшейдерская служба разрабатывает мероприятия:

по ведению горных работ в опасных зонах;

охране зданий, сооружений и природных объектов, подверженных влиянию процессов сдвижения горных пород;

рациональному расположению выработок;

управлению горным давлением;

созданию рациональных и эффективных схем развития

горных работ;

рациональному использованию недр и охране окружающей среды, в том числе при рекультивации земель;

эффективному и безопасному ведению горных работ под

водными объектами в опасных зонах.

Область влияния, участия и компетенции маркшейдера

распространяется, кроме того, на планирование и прогнозирование горного производства, экономику предприятия, изучение геомеханических явлений, механики подземных сооружений. Все это ведет к существенным изменениям и дополнениям методики, техники и технологии маркшейдерских
работ. Внедрение в практику новейших высокопроизводительных приборов обеспечивает необходимый уровень точности и оперативности результатов измерений, что безусловно оказывает положительное влияние на организацию производства маркшейдерских работ.

Повышение качества горной графической документации,

своевременность изготовления, полнота и достоверность содержания планов занимают важное место в горном производстве,
оказывая влияние на правильность решения производственных задач. К чертежам горной графической документации
предъявляются высокие требования по точности, наглядности, детальности картографического изображения, сроку хра
нения.

Правильное изображение подземных очистных и подготовительных выработок на соответствующих маркшейдерских

Введение
11

чертежах необходимо прежде всего для вычисления фактического объема горных работ по добыче полезного ископаемого. Эта задача наиболее ответственна, а ее решение требует
особой тщательности, так как связано с оценкой работы не
только отдельных рабочих коллективов, но и предприятия
в целом. Все другие задачи и производственные вопросы решаются на основе графического материала, составленного по
результатам маркшейдерской съемки, точность которой должна удовлетворять требованиям соответствующих инструкций.
Получаемая в результате съемки информация графически
наносится на маркшейдерские планы и оперативно обрабатывается.

Проведение маркшейдерских работ необходимо не только

в условиях месторождений, находящихся в промышленном
освоении, но и в геологоразведке. Это важно для месторождений, степень изученности которых еще не позволяет проектировать их освоение, а для установления такой целесообразности требуется проведение геологоразведочных работ, зачастую параллельно с внедрением новых нетрадиционных
способов разработки полезных ископаемых и их технологического передела.

Ведение маркшейдерских работ при разведке новых месторождений связано с выполнением работ на объектах, находящихся на значительных расстояниях друг от друга.
Изза удаленности объектов возникает необходимость в оперативном маркшейдерском обеспечении горных работ и привязке их к существующим планововысотным сетям. Роль
маркшейдера в геологоразведке возрастает и при учете запасов полезных ископаемых.

Решение маркшейдерских задач, методика съемок, а также технология работ по добыче нефти и газа требуют специальных знаний. К основным из них относятся маркшейдерские работы при направленном бурении. Следует отметить,
что работы по поиску нефти активизируют геологические исследования других полезных ископаемых. Маркшейдерская
служба должна решать вопросы, связанные с геометризацией залежей нефти и газа, оценкой точности подсчета запасов,

12
Введение

учетом потерь и охраной недр, съемкой скважин и обслуживанием их бурения по проекту.

Особо отметим задачи в области геометрии и квалиметрии

недр. В настоящее время геометризация месторождений полезных ископаемых всех видов стала одним из важнейших
элементов работы маркшейдерской (маркшейдерскогеологической, геологомаркшейдерской) службы предприятий. Форма, условия залегания и размещение в недрах компонентов
твердых полезных ископаемых имеют разную, порой очень
сложную геометрию. Выявление и математическое выражение этой геометрии с требуемой степенью точности является
одной из главных задач маркшейдера. К последним относится также и квалиметрия недр — изучение методов количественной комплексной оценки качества и свойств продукции,
а также методов регулирования и управления свойствами
продукции в процессе горного производства.

От того, насколько правильно будет решен вопрос планирования добычи сырья с заданным содержанием полезного
компонента (предварительного усреднения) на этапах проектирования и эксплуатации, зависит степень однородности состава сырья при добыче и соответственно размер затрат по усреднению на последующих этапах (промежуточных складах,
фабриках, заводах). Поэтому правильное, строго научное планирование добычи на всех этапах и предварительное усреднение руд — это важнейшие экономические показатели деятельности горного предприятия. Роль маркшейдера возрастает и при установлении кондиций, управлении движением
запасов, учете добычи, потерь и разубоживания.

Итак, все вышеизложенные положения определяют широкие перспективы деятельности маркшейдера в комплексном освоении месторождений полезных ископаемых.

Кроме того, в последнее время отмечается активизация

работ по освоению подземного пространства, не связанного
с добычей полезных ископаемых. Это наиболее заметно в современных мегаполисах, где реализуются различные программы по комплексному освоению подземного пространства, в частности строительство метрополитена.

Введение
13

Маркшейдерские работы при строительстве метрополитенов имеют ряд особенностей как в отношении условий проведения измерений, так и в отношении применяемых при этом
методов. К основным из них следует отнести:

методы установления геометрической связи между геодезическомаркшейдерскими основами, построенными на
земной поверхности и в пространстве тоннеля;

необходимость повторных измерений для контроля и уточнения положения основы;

методы контроля измерений и разбивок;

ведение проходческих работ тоннельными щитами;

прокладка висячих подземных полигонометрических

и нивелирных ходов;

контроль выполнения объемов работ;

наблюдение за состоянием тоннелей и станций действующих линий.

Роль маркшейдера возрастает в тех случаях, когда сбойка

осуществляется готовыми тоннелями, сооружаемыми на
полный профиль. Сбойка предъявляет высокие требования
к ориентировке подземных выработок, поскольку расхождения осей встречных тоннелей, превышающие 100 мм, являются недопустимыми, так как при этом проектный габаритный
запас оказывается недостаточным. Более того, маркшейдеры
вплотную сталкиваются со сложными инженерногеологическими и инженернотехническими условиями строительства,
стесненными условиями производства работ, обусловленными плотной городской застройкой, постоянно возрастающей
нагрузкой на геотехногенные системы и необходимостью обеспечения беспрепятственного движения городского транспорта в районе строительства.

Специфика ведения маркшейдерских работ в метрои тоннелестроении является причиной действия инструкций, разделяющих производство маркшейдерских работ в горнодобывающей промышленности и при строительстве метрополитенов и тоннелей различного назначения.

Освоение подземного пространства, не связанное с разработкой месторождений полезных ископаемых, широко рас14
Введение

пространено при строительстве подземных сооружений промышленного, сельскохозяйственного, специального, транспортного и медицинского назначения, а также при сооружении
различных хранилищ. Очевидно, что при строительстве подземных сооружений различного назначения, которое хотя
и ведется с использованием способов и методов, принятых в инженерной геодезии, необходимо производство маркшейдерских работ, например, при оценке геомеханического состояния
грунтового массива, влияния горностроительных и горнопроходческих работ на земную поверхность, здания и сооружения. Это, в свою очередь, диктует необходимость совершенствования маркшейдерских работ в области теории и практики их проведения, организации и методов, а также внедрения
новейших достижений науки и техники в производство.

Таким образом, можно выделить следующие основные направления ведения маркшейдерских работ:

подземная и открытая разработка месторождений полезных ископаемых;

разработка нефтяных и газовых месторождений;

ведение геологоразведочных работ;

освоение подземного пространства, не связанное с разработкой месторождений полезных ископаемых.

Современное состояние и перспективное развитие недропользования свидетельствует об исключительной важности
изучения маркшейдерского дела.

Введение
15