<<
>>

ПЕРВЫЙ ПЕРИОД

ПЕРВЫЙ (начальный) период связан с развитием в мире горного дела. В эпоху палеолита люди перешли от собирания кремня, который использовался как орудие труда и оружие, к его добыче в породах, выходивших на поверхность, сначала открытыми работами, а позже — подземными.

Строительство жилищ побудило людей добывать кроме кремня другие горные породы в виде плит. Появились первые подземные горные выработки.

В условиях античного общества и укрепления рабовладельческих отношений вначале был скачок в развитии гор-

KJ

ного дела, связанный с появлением и распространением железа. Впоследствии рабство превратилось в преграду техническому развитию. Инструменты в горной промышленности на протяжении тысячелетий оставались неизменными. Труд рабов, в которых не было недостатка, стоил весьма дешево. При относительно низком уровне развития технических средств производства античная техника достигла необыкновенного качества своей промышленной продукции. Объясняется это степенью совершенства разделения труда. Античная продукция выходила из рук рабов, а в области художественного ремесла работали свободные ремесленники. Сноровка, накапливаемая из поколения в поколение, развивала у ремесленников необыкновенные способности. К тому же науки в Древнем Египте достигли больших успехов. Своим возникновением они обязаны практическим потребностям. Геометрия возникла из необходимости устанавливать границы земельных участков, уничтожавшиеся разливами Нила, астрономия — для вычисления периодов разлива. Египтяне знали дроби, возведение в степень, уравнение с одним неизвестным, определение объемов фигур и т.п. Им были известны начала географии, они были сведущи в медицине, знали основы механики и элементарные механизмы. При храмах существовали школы.

После покорения Египта в 332 г. до н.э. Александром Македонским в страну устремились греки, занявшие привилегированное положение.

Это сделало доступным познания египетских жрецов для греческих ученых и философов. Центром науки и литературы в то время была Александрия. Она славилась своей необыкновенной библиотекой и музеем.

В Александрии жили крупнейшие греческие ученые, прославившие египетскую столицу: Солон (конец VII в. до н.э. — начало VI в. до н.э.); математик Эвклид (IV в. до н.э.); астрономы Гиппарх, Клавдий, Птолемей (II в. до н.э.); физик, механик, математик, землемер и маркшейдер Герои (II в. до н.э.); Фалес Милетский (639 — 548 гг. до н.э.); Пифагор (571—497 гг. до н.э.); Демокрит (460—370 гг. до н.э.); Платон (428 — 348 гг. до н.э.); медики Горафил и Эра- систрат; механик Архимед (287—212 гг. до н.э.); известный хронолог и географ Эратосфен (276—196 гг. до н.э.).

Самые древние сохранившиеся описания способов съемки и задания направлений горным выработкам, а также конструкций многих приборов принадлежат ГЕРОНУ АЛЕКСАНДРИЙСКОМУ (см. приложение 1).

Комбинированный прибор — диоптр Герона для нивелирования, построения прямых углов, измерения горизонтальных и вертикальных углов — стал предшественником теодолита.

Горные работы в Древнем Египте были широко развиты. Потребность в предметах роскоши была чрезмерной.

Грандиозные постройки Птолемеев и Императоров требовали колоссального количества строительных материалов, драгоценных и полудрагоценных камней.

Древние в совершенстве владели методом прямоугольных координат. Гиппарх составил первые таблицы местоположений крупных населенных пунктов, в которых линии параллелей и меридианов были изображены взаимно перпендикулярными прямыми. Греческий историк Страбон писал, что в 1700 г. до н.э. фараон Сизострис распорядился всю землю страны разделить на прямоугольники (квадраты). Аналогичный характер геометрии межевания носил в Вавилоне. Линии межевания обычно направляли по полуденной линии — это давало однозначное ориентирование сети.

Известно, что в 1400 г. до н.э. египетские строители, прежде чем нанести на стенки усыпальницы рисунки, покрывали их сетью квадратов, которая служила вспомогательной объектовой системой координат.

Архитектор Древней Греции Гипподам (V в. до н.э.) составил план застройки Пирея, в котором улицы были перпендикулярны друг другу и задавали прямоугольную строительную сетку. Такой метод планирования застройки применяли и римляне.

Для построения прямых углов использовали инструменты типа земельного креста (в Греции — «звезда»); в Вавилоне и Древнем Египте использовали шнуры с узлами, расстояния между которыми образовывали пифагоровы тройки чисел 3, 4, 5; 5, 12, 13; 7, 24, 25; 8, 15, 17; 12, 35, 37; угломерными приборами служили диоптры Гиппарха и Герона Александрийского.

Для нивелирования применяли отвесы и ватерпасы с визирными приспособлениями. Линейные измерения выполняли мерными жезлами, шнурами, тросами и лентами.

Прямоугольная система координат была положена в основу Римского кадастра, «следы» которого находят и по сей день; она была распространена на всей территории Римской империи. Такого рода и такого масштаба «координатной сетки», вынесенной в натуру, не знала ни одна страна ни до ни после этого периода. Наличие такой геодезической основы облегчало съемку местности, решение военных, административных и хозяйственных задач. Именно этим объясняется сравнительно короткий период создания «полной карты империи», составление которой было начато по указу Цезаря и завершено через 30 лет. Успеху грандиозной работы способствовали высокое мастерство исполнителей, развитая система дорог.

Около 235 г. до н.э. Эратосфен произвел первые измерения размеров Земли, о шарообразности которой древние знали со времен Аристотеля.

Он сравнил направление вертикали, проведенной к данному участку поверхности земного шара, с направлением параллельного пучка солнечных лучей в двух пунктах, отстоящих друг от друга на известных расстояниях, предположив, что Солнце находится настолько далеко, что все солнечные лучи, достигающие Землю в данный момент, практически параллельны.

Эратосфену надо было проводить одновременные наблюдения в двух отстоящих друг от друга пунктах.

Надежных часов, которые можно было бы сравнивать и переносить с места на место, у него не было, поэтому он обеспечивал одновременность наблюдений, выбирая полдень (когда высота Солнца максимальна) одного и того же дня в пунктах, расположенных на одной и той же долготе. Он проводил наблюдения в Александрии, где работал, и сравнивал их с наблюдениями, проводившимися некогда в Сиене (современный Асуан), в 500 милях южнее. На рис. 1 приведена схема этого интереснейшего эксперимента.

Наблюдения в Сиене сводились к следующему: в полдень 22 июня солнечные лучи, падая в глубокий колодец, достигали воды и отражались вверх. Эратосфену было известно об этом из литературных источников — летописей.

Отсюда следовало, что полуденное Солнце находилось в Сиене в этот день вертикально над головой наблюдателя — в зените. Эратосфен измерил в полдень того же дня длину тени, отбрасываемой обелиском в Александрии, и нашел, что направление солнечных лучей составляет 7,5° с вертикалью. Из этого следовало, что все солнечные лучи, падающие на Землю, параллельны. В этих опытах вертикали (радиусы Земли) имели различные направления. Значит, радиусы Земли в Александрии и в Сиене пересекаются в центре Земли под углом в 7,5°. Если этот угол соответствует 500 милям на поверхности Земли, то скольким милям будут соответствовать 360°? Остальное уже сводилось к простой арифметике. Измерить расстояние в 500 миль в те времена было трудно; вероятно, такие измерения производились военными, чеканившими шаг. В настоящее время трудно установить надежность использовавшихся в то время единиц линейных измерений, но, по некоторым сведениям, его ошибка была менее 5 % — замечательный успех столь ранней попытки.

Развитие естествознания, промышленности, общественных отношений оказывало влияние в том числе и на развитие

горного дела. Существенную роль играли и крупнейшие политико-географические изменения на рубеже тысячелетий.

Так, расшатанный кризисами и внешними поражениями Египет в 30-х годах до н.э. был покорен Римом, который стал средоточием всех драгоценностей мира.

Вся добыча рудников Европы, Азии, Африки, столетние накопления царей, населения всех стран — все перешло в эту мировую столицу в результате подкупов великих вельмож во вражеских странах, благодаря воинам, консулам, диктаторам и императорам. Благородные металлы находились там в таком изобилии, что из золота и серебра делались не только все украшения храмов и посуда, но и доспехи воинов, уборы женщин, конская сбруя и пр. Отсутствие минеральных богатств в самой Италии не содействовало изучению горного дела. С победой над карфагенянами Рим обогатился рудниками Сардинии, Сицилии, Испании. Покорение Востока дало ему греческие и малоазиатские рудники. После победы над Персеем Рим приобрел богатые горные предприятия в Македонии. Завоевав Восточную Азию, Египет, Западную Европу (Галлию), северную Испанию, Британию, Рим приобрел рудники этих стран.

Строительство городов, пристаней, крепостей, осушение обширных болот, сооружение храмов, дворцов и памятни-

О

ков, дорог, мостов, каналов, устройства народных празднеств, роскошных пиров вельмож требовали больших расходов. Работы в рудниках производились рабами или окрестным населением. Положение горнорабочих было тяжелым, зачастую они работали в кандалах. Императоры не заботились о прогрессе горного дела и не поощряли людей, занимавшихся им. В 3 в. до н.э. горное дело приходит в упадок. В V в. н.э. прекратилась работа всех рудников, за исключением принадлежащих Византийской империи, да и те при разделе Империи отошли к арабам.

Горная промышленность имела следующие характерные для этого периода черты. У шахтных стволов было эллиптическое поперечное сечение. Стены выработок выполняли ровными и гладкими. Сеть подземных выработок была широко развита. При отбойке руды и породы применялись как механический, так и огневой способ. Орудиями труда были железные молоток, долото, топор, клин, лопата, кайло, кирка.

В качестве крепи оставляли целики большой длины, шириной 4—6 м и строго следили за правилами крепления. Выработки проводились со сводом. Для водоотлива использовали специальные штольни; черпание осуществляли ведрами, архимедовым винтом, водяными колесами. Вентиляция — посредством махания большими платками. Освещение — глиняные светильники в виде плошек с фитилями, пропитанными маслом и жиром. Подъем полезного ископаемого и породы — ручным конвейером: рабочие, стоя на ступенях лестницы, передавали корзины или мешки с грузом друг другу. В некоторых случаях подъем руды производили с помощью ворота и бадьи. Обогащение — путем дробления руды и промывки ее на неподвижных каменных столах и деревянных лотках и амальгамации для извлечения золота.

В то время не было разграничения между геодезией и маркшейдерией. Геодезические и маркшейдерские работы выполнялись одними и теми же приборами и одними и теми же лицами.

Маркшейдерия в этот период осуществляла ориентирование и съемку горных выработок, нивелирование, контроль за направлениями горных выработок, проводимых в том числе встречными забоями. Определялись размеры предохранительных целиков, контролировалось их состояние.

Дешевизна рабского труда приводила к тому, что в горной промышленности работа в рудниках производилась очень простыми орудиями. На протяжении тысячелетий орудия горного производства и маркшейдерские приборы оставались неизменными.

Низкий уровень античной техники, ее консерватизм, пренебрежительное отношение к труду горнорабочих послужили причиной того, что даже гениальные изобретения Ге- рона остались «игрушками», нашедшими лишь ограниченное применение в горном деле.

Как ни примитивны были горные работы и маркшейдерские съемки, все же их выполнение отвечало требованиям практики того времени.

В одном из музеев г. Турина хранится пергамент, относящийся к XVI—XIV вв. до н.э., на котором изображены горные выработки золотого рудника. При раскопках на западе Синайского полуострова (1907 г.) древнего медного рудника, относящегося к IV в. до н.э., на одной из стенок выработки обнаружено уменьшенное изображение горных работ всего рудника. Археологи, расшифровав изображение, успешно руководствовались им в своих раскопках.

Сохранились многочисленные примеры проведения горных выработок с высокой точностью: многокилометровых водопроводных, обводных, оборонительных тоннелей в Египте, Вавилоне, Иране, Иудее, Индии, Китае, Греции, Риме.

В Древнем Риме была проведена штольня длиной около б км для спуска воды из озера Турцино. Проходка штольни осуществлялась встречными забоями из 40 вертикальных и 70 наклонных шахтных стволов, проведенных по оси штольни.

Верхний кант основания большой пирамиды возле Гизы имеет наибольшую разность высот: 15 мм на 900 м длины, т.е. погрешность равна 1 : 60 000 нивелируемой длины. Нивелирующим прибором был единственно применявшийся в то время египтянами накладной ватерпас.

Одним из примеров применения прямоугольной системы координат при решении технической задачи является проложение встречными забоями тоннеля длиной около 1 км на острове Самос (VI в. до н.э.). До сих пор поражает точность, с которой была выполнена сбойка: 10 м в плане и 3 м по высоте при сечении тоннеля 2x2 м. Для контроля направления античные строители пробивали вертикальные колодцы!

Построенный по приказу иудейского царя Езекия тоннель также контролировался вертикальными колодцами, однако результат не был столь успешен: выработка получилась в два раза длиннее, чем расстояние между устьями по земной поверхности, а при строительстве водопроводного тоннеля для Иерусалима (700 лет до н.э.) через Сионский горный хребет из источника Тихон в пруд Силуа длиной 535 м встречными забоями расхождение уровня в месте сбойки составило 0,32 м.

Специалисты, владевшие искусством точно направлять выработки встречными забоями, оценивались весьма высоко.

Значительным шагом в развитии маркшейдерских съемок явилось применение компаса, изобретенного в Китае еще в X в. до н.э. и завезенного в Европу в X—XI вв. В Европе компас стал известен как вассер-буссоль — сосуд с водой, в которой плавал поплавок с магнитом, устанавливавшемся в направлении магнитного меридиана.

Компас и буссоль длительное время (до внедрения теодолита) являлись единственными инструментами для производства маркшейдерских съемок.

Появление огнестрельного оружия, оборонительных сооружений, расцвет городов в XIII веке, развитие торговли послужило толчком к оживлению и горной промышленности. Добыча и обработка металлов сделались важным фактором хозяйственной жизни феодального общества.

Города, рудники отвоевывали новые права и независимое политическое положение. У горняков появились некоторые привилегии по сравнению с рабочими других профессий, они имели право свободного передвижения.

Однако расцвет горного дела в Центральной Европе продолжался недолго. Металлы, хлынувшие из стран Нового Света, замедлили развитие горной промышленности.

<< | >>
Источник: Букринский В.А., Певзнер М.Е., Попов В.Н., Яковлев П.В.. История маркшейдерии: Учебное пособие для вузов. 2007

Еще по теме ПЕРВЫЙ ПЕРИОД:

  1. ПЕРВЫЙ ПЕРИОД СРЕДНЕВЕКОВОЙ ФИЛОСОФИИ
  2. Первый период ВЕСТГОТСКОЕ ГОСПОДСТВО
  3. Первый период (1917— середина 1940-х годов)
  4. ОСНОВНЫЕ ПЕРИОДЫ ПСИХИЧЕСКОГО [РАЗВИТИЯ ДЕТЕЙ, МЛАДШИЙ ШКОЛЬНЫЙ ВОЗРАСТ
  5. Проблема генетической периодизации
  6. К проблеме эволюции правительственной политики Александра I в послевоенный период
  7. Первый период гражданской войны. 49—47-й годы до н. э
  8. ПЕРВЫЙ ПЕРИОД РЕВОЛЮЦИИ — ПЕРИОД КОНСТИТУЦИОННОЙ МОНАРХИИ (1640—1642)
  9. ГЕРМАНИЯ В ПЕРВЫЙ ПЕРИОД ВОЙНЫ (1914—1916 гг.)
  10. Первый период смуты. Лжедмитрий I 4.1. Начало авантюры.
  11. Первый период войны (22 июня 1941 г. - ноябрь 1942 г.)
  12. 1. Начало иностранной военной интервенция. Первый период гражданской войны.
  13. Первый период упрямства
  14. ПЕРВЫЙ ПЕРИОД