Маркшейдерия. Решение маркшейдерских задач на основе применения специализированного программного обеспечения

Москва 2022

М ИНИС ТЕРС ТВО НАУКИ И ВЫСШ ЕГО О Б РА З О ВА Н И Я РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ

Кафедра геологии и маркшейдерского дела

Н.П. Сапронова 
Г.С. Федотов

МАРКШЕЙДЕРИЯ

Решение маркшейдерских задач 
на основе применения специализированного 
программного обеспечения

Лабораторный практикум

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета

№ 4793

УДК 622 
 
С19

Р е ц е н з е н т 
канд. тех. наук, доц., ст. науч. сотр. Е.Н. Есина  
(Институт проблем комплексного освоения недр  
им. акад. Н.В. Мельникова Российской академии наук)

Сапронова, Наталья Петровна.
С19  
Маркшейдерия. Решение маркшейдерских задач на 
основе применения специализированного программного 
обеспечения : лаб. практикум / Н.П. Сапронова, Г.С. Федотов. – 
Москва : Издательский Дом НИТУ «МИСиС», 
2022. – 75 с.

Предназначен для освоения обучающимися основных принципов 
и методов работы при решении некоторых маркшейдерских задач 
в среде специализированного программного обеспечения: ГГИС 
Micromine, AutoCAD, MS Office Excel. Содержит основные сведения 
о принципах работы в среде специализированного программного 
обеспечения; рассмотрены вопросы организации и хранения 
маркшейдерских данных и математической обработки результатов 
маркшейдерских измерений; отражены принципы и основные способы 
построения каркасных моделей рудных тел и горнотехнических 
объектов для решения ряда маркшейдерских задач на данной 
основе.
В каждой лабораторной работе представлены контрольные вопросы 
и задания для самоконтроля знаний, список рекомендуемой 
литературы.
Лабораторный практикум разработан для подготовки студентов 
очной формы обучения по специальности 21.05.04 «Горное дело».

УДК 622

 Сапронова Н.П., 
Федотов Г.С., 2022
 НИТУ «МИСиС», 2022

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ........................................................................ 4
Лабораторная работа 1. Трансформация и координатная 
привязка растровых графических материалов. Оцифровка 
(4 часа) .......................................................................... 6
Лабораторная работа 2. Определение остатков полезного 
ископаемого на складе по результатам маркшейдерских 
замеров (2 часа) ............................................................ 21
Лабораторная работа 3. Подсчет объемов горных пород 
по результатам маркшейдерской съемки. Маркшейдерский 
контроль добычи и вскрыши на карьере (3 часа) ................ 30
Лабораторная работа 4. Создание базы геологоразведочных 
данных. Определение объема и подсчет запасов руды  
на основе каркасной модели (4 часа) ................................ 37
Лабораторная работа 5. Вычисление координат пунктов 
маркшейдерских опорных и съемочных сетей (4 часа) ........ 55
Заключение ................................................................. 70
Библиографический список ............................................ 73
Приложение А ............................................................. 74

ВВЕДЕНИЕ

Лабораторный практикум составлен в соответствии с требо-
ваниями ОС ВО НИТУ «МИСиС» 21.05.04. «Горное дело», ориен-
тирован на студентов III курса очной формы обучения и основан 
на знаниях и навыках, приобретенных при изучении дисциплин 
«Геодезия», «Геология», «Основы горного дела».
Данный лабораторный практикум предназначен для освое-
ния студентами основных принципов и методов работы при ре-
шении маркшейдерских задач в среде специализированного 
программного обеспечения.
Лабораторный практикум содержит основные сведения о 
принципах работы в среде специализированного программного 
обеспечения: ГГИС Micromine, AutoCAD, MS Office Excel; рас-
смотрены вопросы организации и хранения маркшейдерских 
данных и математической обработки результатов измерений 
в автоматизированном режиме; отражены принципы и основ-
ные способы построения каркасных моделей рудных тел и гор-
нотехнических объектов для решения некоторых маркшейдер-
ских задач на данной основе.
Лабораторный практикум содержит задания, краткие теоре-
тические сведения и методические указания для их последова-
тельного выполнения в среде специализированного программ-
ного обеспечения, а также вопросы для самоконтроля знаний.
Наиболее подробно представлено решение маркшейдерских 
задач в среде ГГИС Micromine – как одного из базовых и веду-
щих программных продуктов для горных инженеров.
Лабораторный практикум не заменяет документацию или 
справочную информацию по применению специализированно-
го программного обеспечения. Для более глубокого освоения 
возможностей рекомендуется пользоваться соответствующими 
источниками.
Выполнение лабораторных работ в среде специализирован-
ного программного обеспечения предусматривает наличие у сту-
дентов опыта работы с ПК и базовых навыков владения ПО AutoCAD, MS Office Excel.
В лабораторном практикуме порядок выполнения заданий 
представлен таким образом, чтобы в результате выполнения 

первой лабораторной работы студенты закрепили знания и на-
выки работы, полученные при изучении предыдущих курсов, 
а далее приступили к выполнению последующих лаборатор-
ных работ.
При составлении заданий данного лабораторного практи-
кума использованы материалы коллектива кафедры Геологии 
и маркшейдерского дела ГИ НИТУ «МИСиС», а также адапти-
рованные к учебному процессу материалы инженерно-геоло-
гических изысканий, материалы проектной документации и 
данные маркшейдерских съемок, материалы проектных орга-
низаций и горнодобывающих предприятий РФ.
Задания и методические указания содержат ссылки на нор-
мативно-технические документы, регламентирующие произ-
водство маркшейдерских работ при разработке месторождений 
полезных ископаемых. Несмотря на то, что некоторые из них 
утратили свою актуальность с 01.01.2021, ссылки приведены 
исключительно в учебных целях, до введения в действие но-
вых норм, содержащих актуализированные требования.
Формат изучения представленного материала предусматри-
вает проведение аудиторных (лабораторных) занятий в объеме 
17 часов, а также самостоятельную работу студентов.
На аудиторных занятиях студенты знакомятся с новым ма-
териалом и совместно с преподавателем приступают к выполне-
нию заданий.
Самостоятельный режим работы студентов направлен на за-
вершение заданий и закрепление навыков работы с программ-
ным обеспечением, а также предусматривает самоконтроль про-
цесса усвоения учебного материала.
Лабораторные работы выполняются студентами индиви-
дуально и самостоятельно. Исходные данные для выполнения 
индивидуальных заданий выдаются преподавателем в соответ-
ствии с вариантом.
По итогам выполненных лабораторных работ каждый сту-
дент составляет отчет о выполненных работах. К отчету в обя-
зательном порядке на электронном носителе прикладывается 
Проект (группа файлов) в соответствующем формате. Отчет о 
лабораторных работах (далее Отчет) выполняется аккуратно, 
с учетом установленных требований.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1  
Трансформация и координатная 
привязка растровых графических 
материалов. Оцифровка (4 часа)

1.1. Цель работы

Трансформация и координатная привязка растровых графи-
ческих материалов; создание электронной растровой основы (под-
ложки) для использования в системах автоматизированного про-
ектирования и горно-геологических информационных системах.

1.2. Теоретическое введение

Необходимость трансформации и координатной привязки 
растровых графических материалов обоснована прежде всего 
процессом перехода от традиционных технологий создания гор-
ной графической документации к цифровым.
Несмотря на то, что многие горнодобывающие предприятия 
перешли на цифровые технологии, работа с растровыми графи-
ческими основами не потеряла своей актуальности, т.к. перио-
дически возникает необходимость обращаться к архивным ма-
териалам, представленным на бумажном носителе.
Для выполнения данной лабораторной работы целесообраз-
но напомнить основные требования к созданию горной графиче-
ской документации [1, 2, 3]: ведение горной графической доку-
ментации по объектам съемки земной поверхности и по горным 
выработкам в пределах бассейна, горнопромышленного района 
или отдельного месторождения осуществляют в единой системе 
координат и высот; пользователи недр могут вести маркшейдер-
скую документацию в виде графических оригиналов (дублика-
тов) и цифровых моделей, позволяющих получать графические 
копии планов, их фрагменты, разрезы и другую графическую 
документацию с полнотой и точностью, в соответствии с установ-
ленными требованиями для съемки данного масштаба; маркшей-
дерскую графическую документацию составляют и вычерчивают 
в соответствии с установленными требованиями ГОСТ 2.850–75 – 
ГОСТ 2.857–75.

Обработка растровых графических материалов, как прави-
ло, предусматривает следующие действия:
• импорт растровых данных в среду специализированного 
программного обеспечения;
• трансформацию с целью устранения линейных и нели-
нейных искажений растровой основы, вызванных деформаци-
ей исходного материала и погрешностью сканирования;
• привязку растровых графических материалов к заданной 
прямоугольной системе координат;
• оцифровку растровых графических материалов с помощью 
набора инструментов;
• создание и вывод на печать чертежей, оформленных в со-
ответствии с нормативными требованиями.
Для трансформации и привязки растрового материала 
пользователю необходимо обозначить опорные точки, коор-
динаты которых известны. Такими опорными точками могут 
послужить вершины квадратов сетки прямоугольных коорди-
нат, линии которой проводятся через 10 см, или кресты коор-
динатной сетки. Также используют пункты обоснования, ко-
ординированные углы зданий, сооружений и пр.
Возможности специализированного программного обеспе-
чения позволяют оценивать корректность задания координат 
опорным точкам путем вычисления в автоматизированном ре-
жиме значений средних квадратических ошибок (СКО, RMS) 
их положения, определенных на основе уклонений по осям ко-
ординат и абсолютной величины смещения.
Трансформацию и координатную привязку можно выпол-
нять в среде специализированного программного обеспечения: 
AutoCAD (инструментарий Raster Design); ГГИС Micromine.

1.3. Задание к лабораторной работе

В данной лабораторной работе требуется выполнить следу-
ющие задания.
1. Выполнить трансформацию и координатную привязку 
растровой графической основы (рис. 1.1) в среде специализи-
рованного ПО:
• AutoCAD 2022;
• ГГИС Micromine.

Рис. 1.1. Растровая графическая основа. Фрагмент плана 
участка и съемочных точек поверхности отвала полезного ис-
копаемого (каменного угля)

Задание выполнить в условной системе координат. Значе-
ния координат вершин квадратов сетки принять в соответствии 
с номером индивидуального варианта:

 
(
)
(
)

0

0

1000
;

1000
,

X
N
X

Y
N
Y

=
⋅
+

=
⋅
+

где N – номер варианта;  
X0, Y0 – значения координат вершин квадратов сетки ис-
ходного плана.

2. В среде ГГИС Micromine выполнить оцифровку растро-
вой графической основы.
3. Подготовить приложение (графическую часть) к Отчету. 
Вывести на печать чертеж – План М 1:500, оформленный в со-
ответствии с установленными требованиями на листе формата 
А4, ориентация – книжная.
Примечание. Доступ к электронной версии графических 
материалов будет открыт по ссылке, выданной преподавате-
лем в соответствии с графиком учебного процесса.

1.4. Методические указания 
к выполнению лабораторной работы

На первом этапе необходимо осуществить импорт / загруз-
ку растровой основы в среду соответствующего ПО. Затем мож-
но приступить к процессу трансформации и привязки.
Трансформация растра осуществляется по задаваемым поль-
зователем абсолютным опорным точкам, координаты которых 
известны. В данном случае это могут быть шесть вершин ква-
дратов координатной сетки исходного плана.
Как известно, под точностью масштаба понимают дли-
ну линии на местности, соответствующую в данном масштабе 
0,1 мм на плане. Следовательно, при выполнении поставлен-
ной задачи целесообразно обеспечить точность не ниже точно-
сти масштаба исходного плана.

AutoCAD 2022. Трансформация и координатная 
привязка растровой графической основы

Загрузите исходный растровый материал в среду AutoCAD. 
Для этого воспользуйтесь инструментом Insert, расположен-
ным на вкладке Raster Tools. Выберите соответствующий фор-
мат файла. В данном случае – формат *.tiff. С целью прибли-
женной (грубой) привязки и обеспечения заданного масштаба 
электронной растровой основы в процессе загрузки рекомендуется 
указать масштабный коэффициент и координаты левого 
нижнего угла.
После завершения загрузки растрового материала в среду 
AutoCAD можно приступить к трансформации и координатной 

привязке с необходимой и достаточной точностью. Для этого 
в главном меню выберите Raster | Correlate | Rubbersheet либо 
откройте вкладку Raster Tools и выберите Rubber Sheet.
Выполните трансформацию и координатную привязку растра 
с помощью инструмента в интерактивном режиме, указав 
последовательно на шесть вершин квадратов координатной 
сетки исходного плана с одновременным указанием значений 
координат в соответствии с вариантом задания.
Оцените корректность выбора опорных точек путем анализа 
вычисленных в автоматизированном режиме значений СКО 
их положения, отраженных в соответствующем поле диалогового 
окна на заключительном этапе работы.

ГГИС Micromine. Трансформация и координатная 
привязка растровой графической основы

В окне Формы Визекса двойным нажатием левой кнопкой 
мыши выберите форму Изображение. Появится окно Изображение. 
В поле Файл выберите файл ПЛАН.tiff.
Примечание. Файл ПЛАН.tiff рекомендуется расположить 
в папке Проекта.
Далее нажмите Привязка… для того, чтобы начать процесс 
привязки изображения. Для привязки изображения необходимо 
поставить минимум 3 точки. Для получения значения 
средней квадратической ошибки, которая является индикатором 
того, насколько согласованно осуществляется преобразование 
между указанными точками, необходимо поставить 
4-ю точку. С помощью курсора мыши установите Точку 
на вершине квадрата координатной сетки и в таблице введите 
значения плановых координат (X; Y) в соответствии с вариантом 
задания.
Аналогичным образом установите остальные 5 точек, указав 
их координаты в соответствии с принятым масштабом. 
Для удобства работы можно включить опцию Показать направляющие 
, 
которая построит пунктирными линиями направляющие 
относительно уже установленных точек.
При указании 4-й точки для привязки автоматически заполнится 
столбец Ср. квадр. Ошибка (координаты). Допуска-

ется значение ошибки положения точек не более точности масштаба 
исходного плана (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Координатная привязка.  
Окно Привязать изображение

После завершения процедуры привязки необходимо нажать 
Сохранить 
 на панели инструментов. В результате в той 
папке, где находится изображение, создастся файл привязки 
ПЛАН.GRF. Это файл формата Micromine, в котором хранятся 
координаты указанных ранее точек. Закройте окно Привязать 
изображение. Затем в окне Изображение в качестве Файла 
ввода выберите Micromine (GRF).
Сохраните форму диалогового окна. Для этого нажмите Формы 
в правой части окна Изображение, в появившемся окне выберите 
Сохранить как, введите ПЛАН в поле Заголовок и нажмите 
ОК.
В результате выполненных действий фрагмент плана отобразится 
в Визексе в заданной условной системе координат.
Прежде чем приступить к оцифровке рекомендуется настроить 
параметры отображения растра, позволяющие выполнить 
данную задачу в удобном режиме.
Установите прозрачность растра, как представлено на 
рис. 1.3.