Маркшейдерские работы при планировке промплощадки

Введение

Внедрение новой технологии строительства объектов шахты, комплексная механизация работ и переход на глубокие горизонты разработки месторождений предъявляют все более высокие требования к маркшейдерской службе. В современных условиях маркшейдер непосредственно участвует в строительстве и оказывает влияние на точность монтажа технологического оборудования. Это влияет на безопасность эксплуатации этого оборудования, на уровень износа механизмов и темпы освоения высокой скорости шахтного подъема.
Опыт сооружения высокомеханизированных шахт показал, что без совершенствования методов разбивочных работ и контрольных измерений при возведении объектов, без современной технологии маркшейдерских работ при монтаже и проверке стационарного оборудования, а также без современных высокопроизводительных средств измерений невозможно гарантировать высокую эффективность и качество строительства. Поэтому обновляется и совершенствуется технология разбивочных работ на основе охватывающей промплощадку сети пунктов, обеспечивающих взаимную увязку отдельных элементов комплекса.
Главной целью работы является изучение маркшейдерской деятельности во время планировки промплощадок. Изучив современные источники литературы по данному вопросу необходимо добиться выполнения цели этой работы.


1. Технологический регламент по производству маркшейдерских работ

В соответствии с Законом «О техническом регулировании» Правительством Российской Федерации принята программа разработки регламентов, где под №25 значится Технический регламент «О безопасности производственных процессов добычи, обогащения и переработки полезных ископаемых». Следует заметить, что времени для разработки технических регламентов отведено крайне мало, а процедуры рассмотрения, принятия Правительством и внесения в Государственную думу для их утверждения весьма продолжительные. Видимо, это одна из причин того, что уже сейчас разрабатывается аналогичный регламент отдельно для угольной промышленности и даже Технический регламент «О производстве маркшейдерских работ» [1]. Напомним, что технические регламенты принимаются Правительством Российской Федерации и утверждаются Государственной думой.
Вместе с тем, например, в пункте 47 действующих правил безопасности (ПБ 03-553-03) [2] записано: «Для каждого производственного процесса в организациях, осуществляющих данный вид деятельности, разрабатывается, согласовывается и утверждается в установленном Госгортехнадзором России порядке обязательный к исполнению технологический регламент». Следовательно, технологический регламент можно рассматривать как нормативно-методический документ, устанавливающий порядок, методы и средства выполнения того или иного производственного процесса, способствующего обеспечению безопасности ведения горных работ. Тем более что имеются теперь утвержденные Госгортехнадзором России методические рекомендации о порядке разработки, согласования и утверждения технологических регламентов [3].
Для разработки Технологического регламента по производству маркшейдерских работ предприятия (группы родственных предприятий) предлагаются следующие четыре этапа:
-Анализ опыта маркшейдерского обеспечения горных работ предприятия с позиций действующих нормативных и правовых актов Российской Федерации.
-Разработка первой редакции проекта «Регламента... » и передача его Заказчику для рассмотрения на техническом совете.
-Разработка проекта «Регламента...» в окончательной редакции Исполнителя и передача его Заказчику.
-Обсуждение и внесение в окончательную редакцию Исполнителя необходимых поправок Заказчика.
Именно такой порядок представляется оптимальным при разработке Технологического регламента по производству маркшейдерских работ. При этом существенно важным является тщательный анализ сложившегося опыта маркшейдерского обеспечения горных работ предприятия, который станет исходным материалом для выполнения последующих работ. Так, на шахтах анализу подверглись следующие материалы и документация.
•Положение о маркшейдерской службе.
•Применяемые системы разработки и состояние горных работ.
•Наличие опорного и съемочного обоснования, виды и сроки работ по маркшейдерскому обеспечению проведения горных выработок.
•Номенклатура приборов и инструментов и их метрологическое обеспечение.
•Виды и методы выполнения полевых и камеральных работ.
•Документация по учету и маркшейдерской отчетности, по замеру горных выработок и остатков гипсового камня на складе.
•Состояние маркшейдерской горной графической документации.
•Книга предписаний и уведомлений маркшейдерской службы.
•Мероприятия по безопасному ведению горных работ вблизи опасных зон.
•Материалы по обеспечению планируемых горных работ маркшейдерскими кадрами и их техническое обеспечение.
•План научно-исследовательские работ, направленных на оптимизацию показателей извлечения полезных ископаемых, а также по улучшению техники безопасности.
•План развития горных работ на десятилетнюю перспективу и др.
Хорошую оснащенность службы организационной и вычислительной техникой (современные компьютеры, плоттер, сканер и т.п.), нормативной и методической литературой. Высокому уровню службе способствует, по нашему мнению, организованность и дисциплинированность ее сотрудников, их доброжелательность и внимание по отношению к окружающим.
Однако нельзя не отметить нерешенные вопросы на этом предприятии. К ним, в частности, относятся:
1.Восстановление и дальнейшее развитие опорной сети на поверхности.
2.Проведение ориентировок (геометрических или гироскопических) и передача высотной отметки в шахту.
3.Реконструкция подземной опорной сети.
4.Решение вопросов, связанных с самовольными застройщиками в пределах границ горного отвода.
5.Проведение мониторинга наблюдений на вновь закладываемых наблюдательных станциях.
6.Проверка положения стенок стволов и их армировки, соотношений геометрических элементов шахтных подъемных установок
Как видим, в ближайшее время маркшейдерской службе этого предприятия предстоит выполнить существенный объем необходимых работ. Тогда как наблюдения за работой участковых маркшейдеров уже сейчас показывают их чрезмерное перенапряжение. И в этом могла бы существенную помощь оказать методика расчета необходимого штата маркшейдерской службы, которой, как известно, нет в новой редакции Инструкции по производству маркшейдерских работ. Справедливости ради отметим, что работы по п.1 предстоит выполнить сторонней организации, а по п.4 намечена аэрофотосъемка. Остальные (пп.2, 3, 5, 6) по договору качественно мог бы выполнить ВНИМИ.
Основной целью разработки Технологического регламента по производству маркшейдерских работ Новомосковск» является конкретизация условий и приемов выполнения маркшейдерских работ на период до 2020 г. для обеспечения промышленной безопасности и эффективности ведения горных работ. Поставленная задача решается на основе систематизации требований нормативных документов органов технологического и экологического надзора и МПР РФ, опыта горной практики и результатов законченных научно-исследовательских работ.
Разработанный «Регламент...», по нашему мнению, в полной мере соответствует Методическим рекомендациям «О порядке разработки, согласования и утверждения регламентов технологических производственных процессов при ведении горных работ подземным способом» и содержит следующие разделы:
1.Общие положения.
2.Организация и проектирование маркшейдерских работ.
3.Маркшейдерские съемки на земной поверхности.
4.Маркшейдерские съемки при подземной разработке месторождения.
5.Маркшейдерские работы при эксплуатации шахтного подъема, технологического транспорта, вентиляционных и водоотливных установок.
6.Основные мероприятия по охране сооружений и природных объектов земной поверхности от вредного влияния горных работ.
7.Документация.
«Регламент...» содержит 250 пунктов текста, 29 приложений, 24 рисунка и 30 таблиц. Всего 114 компьютерных страниц. В регламенте освещены вопросы:
-организации и обеспечения работы маркшейдерской службы предприятия;
-взаимодействия маркшейдерской службы с органами технического надзора, с инженерными службами шахты;
-производство маркшейдерских работ для строительства и эксплуатации объектов по добыче полезных ископаемых и подземных сооружений, рационального использования, охране недр, а также технологически эффективное и безопасное ведение горных работ, охране зданий, сооружений, природных объектов и земной поверхности от вредного влияния горных разработок;
-сохранения маркшейдерских знаков, знаков санитарных (горно-санитарных) зон и округов;
-мониторинга состояния недр и объектов на земной поверхности;
-маркшейдерских замеров объемов добытых полезных ископаемых, потерь и горных работ;
-создания маркшейдерских опорных и съемочных сетей, вынос в натуру проектных параметров строительства различных объектов, задание направлений горным и разведочным выработкам, проведение инструментальных наблюдений за процессами сдвижения горных пород, деформациями земной поверхности, зданий, сооружений, устойчивостью горных выработок, расчет и нанесение на горную графическую документацию предохранительных и барьерных целиков и границ безопасного ведения горных работ и опасных зон;
-маркшейдерского контроля за соблюдением утвержденных мероприятий по безопасному ведению горных работ вблизи и в пределах опасных зон и недопущением самовольной застройки площадей залегания полезных ископаемых;
-пространственно-геометрические измерения горных разработок и подземных сооружений, определение их параметров, местоположения и соответствия проектной документации;
-наблюдения за состоянием горных отводов и обоснование их границ;
-ведение горной графической документации;
-выявление опасных зон и мер охраны горных разработок, зданий, сооружений и природных объектов от воздействия работ, связанных с пользованием недрами;
-метрологическое обслуживание приборов и инструментов, используемых при маркшейдерских съемках;
-система контроля за качеством маркшейдерских работ;
-обработки и анализа первичной и составления сводной маркшейдерской документации, применения компьютерных технологий обработки маркшейдерской информации;
-участия маркшейдерской службы предприятия в обосновании соответствующих платежей, лицензировании, проведении горного аудита;
-ежегодного планирования работы маркшейдерской службы в соответствии с годовой программой работ и установленными требованиями;
-ведения и архивации маркшейдерской документации;
-проведения в пределах своей компетенции проверок соответствия фактического и планового ведения горных работ, соблюдения технических проектов и технологической дисциплины, параметров горных выработок и состояния целиков;
-участия в разработке планов мероприятий по обеспечению охраны недр и безопасности горных работ, техническом расследовании причин аварий, ин цидентов и несчастных случаев;
-приемки маркшейдерских работ, выполняемых сторонними организациями на договорной основе;
-передачи маркшейдерской документации государственным органам и сторонним организациям;
-ведения книги указаний и уведомлений маркшейдерской службы и контроля исполнения указаний по вопросам маркшейдерского обеспечения горных работ;
-порядка в пределах своей компетенции внесения предложений руководителю организации по приостановке работ, если их проведение может повлечь за собой нарушения требований охраны недр, прорыв воды в горные выработки, возникновение опасных деформаций горных выработок, охраняемых объектов поверхности и других аварийных ситуаций, а также в случае отступлений от проектной документации, браковку работ, выполненных с отступлениями от утвержденных годовых планов развития горных работ (годовых программ работ), проектной и технической документации;
-организации подготовки и аттестации работников службы в области охраны недр, обеспечения безопасности горных работ и техники безопасности.
«Регламент...» может быть пересмотрен в случае существенного изменения горно-геологических и горнотехнических условий ведения горных работ, а также при разработке новых нормативно - методических документов Ростехнадзором РФ и МПР РФ

. В этом случае к «Регламенту...» должны быть разработаны и утверждены в установленном порядке соответствующие дополнения.

2. Анализ маркшейдерских цифровых планов

Горнодобывающие предприятия относятся к категории опасных производственных объектов, и создание маркшейдерской горной графической документации регламентировано документом «Положение о геологическом и маркшейдерском обеспечении промышленной безопасности и охраны недр» утвержденного постановлением Госгортехнадзора России от 22.05.01 № 18, инструкцией по производству маркшейдерских работ [1], и ГОСТом [2].
Специалисты, которые создают горную графическую документацию в бумажном виде, имеют доступ к современным компьютерам и информационным технологиями и переводят горную документацию в цифровой формат для тиражирования графических копий цифровых планов горных выработок, а работа по созданию горной документации в виде цифровых планов не обеспечена методическими разработками.
Цель работы разработать рекомендации в методику создания цифровых маркшейдерских планов горных выработок, чтобы они могли входить в состав, анализироваться, редактироваться, и пополнятся в среде геоинформационных систем (ГИС). При этом рассмотрим следующие этапы в исследованиях:
1)анализ содержания цифровой горной документации на предприятиях;
2)примеры нерациональности созданных цифровых планов на шахтах;
3)обзор существующей нормативной базы для создания цифровых планов;
4)рекомендации по переработке цифровых планов для включения их в ГИС.
Анализ содержания цифровой горной документации на предприятиях.
План горных выработок является главным документом, который ведет маркшейдерская служба каждого горнодобывающего предприятия в виде бумажного рабочего планшета и электронного плана. Электронный план находится и пополняется на предприятии и используется в визуализированном виде на экране монитора и в распечатанном виде на бумаге, далее будем его называть цифровой маркшейдерский план горных выработок (ЦМП), для прогнозирования горногеологических условий, планирования горных работ и маркшейдерского обеспечения безопасного ведения горных разработок.
Для создания бумажной маркшейдерской документации утверждены стандарт, руководство, инструкция, методические указания, но сегодня и работы по созданию и пополнению цифровых планов на горнодобывающих предприятиях выполняются в соответствии с этими же документами. Однако, эти стандарты не цифровые, ориентированы на технические чертежи и квалифицируются как ссылочные нормативно-технические документы, принятые более 30-ти лет назад, переиздаются, но по-прежнему не ориентируются на стандарты цифровой картографии и ГИС.
Для отечественных горнодобывающих предприятий нет нормативных и методических документов, регламентирующих изготовление, содержание, структуру маркшейдерских планов в цифровом формате [3]. Применение зарубежных методических указаний, реализованных в компьютерных программах неприемлемо, так как ритмы решения задач и формулы «закрыты» для пользователя [4] и не учитывают требования, утвержденные в нормативных документах обязательных для горнодобывающих предприятий России.
ЦМП на шахтах изготавливаются путем сканирования планшетов планов горных выработок масштаба 1:2000, последующей векторизации и пополнения по результатам маркшейдерской съемки с использованием наиболее популярных систем автоматизированного проектирования (AutoCAD. MicroSta-tion) [4]. Источниками пространственных данных для создания ЦМП горнодобывающих предприятий служат:
-традиционные планы горных выработок на планшетах;
-цифровые топографические карты места расположения предприятий;
-текстовые материалы, таблицы, схемы, данные рабочих журналов.
Все объекты ЦМП отображаются на плане с помощью условных знаков, которые соотносятся с конкретными объектами через значение классификационного кода. Набор атрибутивных полей автоматически соотносится с условным знаком и образуется связка «объекты» - «система классификации» - «система условных знаков». На основе традиционных классификаторов в цифровых планах создают цифровые классификаторы объектов, которые включаются в структуру баз данных (БД). Разделы цифрового классификатора, называемые иначе библиотеками условных знаков, представляют тот или иной класс реальных объектов и дополняются в своем составе при необходимости в каждом ведомстве
Главное преимущество ЦМП перед рабочими планшетами заключается в том, что цифровой картографический материал имеет математическую основу, которая позволяет использовать среды разработки приложений, способствующих автоматизированному решению задач. Персональные компьютеры и ГИС позволяют выйти на качественно новый уровень использования цифрового маркшейдерского плана горных выработок для построения и анализа геополей горного массива. Явное преимущество ГИС перед CAD-системами заключается в полнофункциональном управлении и использовании баз данных, а также в возможностях интегрировать в единую информационную среду алгоритмы решения многих прикладных задач [5]. Поэтому, компьютерное моделирование для шахт, создание комплекта информационных моделей горных выработок и моделей геополей с помощью ГИС являются актуальными [6].

Рис. 1. Набор графических слоев на цифровом плане пласта 48 АО Шахта «Талдинская Южная»
На данный момент технические специалисты шахт не создают атрибутивных данных в составе ЦМП, что приводит к невозможности использования ГИС для хранения и обработки данных. Вместо этого специалисты вносят значения характеристик и параметров объектов в состав векторных слоев, нарушая тем самым общепризнанные принципы геоинформационного моделирования.
ЦМП анализируемых шахт баз данных не содержат, и поэтому, их можно использовать только как графическую основу (графический файл)