ВТОРОЙ ПЕРИОД

ВТОРОЙ период в развитии маркшейдерии (середина XIII века) связан с появлением и практическим применением первого горного закона, регламентирующего применение маркшейдерского клейма и тем самым деятельность специального лица в горном деле — маркшейдера, наделенного соответствующими контрольными функциями.

Впервые слово Markscheid встречается в средневековом феодальном законодательстве горного округа Бела-Шемниц (нынешняя Словакия) в середине XIII века. Этот закон, предусматривая случай сбоек двух соседних рудников, предлагал их владельцам вызывать бергмейстера для устранения споров о границе владений под землей. До прихода бергмейстера владельцы рудников должны были прекратить горные работы в районе сбойки и отступить от места встречи каждый в свою сторону по 3/4 лахтера (примерно по полтора метра). Бергмейстер, осмотрев оба рудника, уста-

U

навливал между ними границу под землей и закреплял ее маркшейдерским клеймом (Markscheidestempel).

На протяжении сотен лет наименование этого клейма претерпевало различные изменения: Markscheit, Bidmark, Staff, но всегда оно символизировало специфическую для горного дела функцию — размежевание под землей соседних выработок. В течение двух с лишним столетий у горняков не возникало нужды в передаче этой функции специальному лицу. Горный мастер один осуществлял межевые, измерительные и расчетные работы, связанные с проектированием, строительством, добычей и переработкой полезных ископаемых.

Эпоха Возрождения ознаменовала бурный прогресс во всех областях жизни.

Конкуренция с только что открытым Новым Светом вызвала коренную перестройку горно-эксплуатационной техники: усовершенствовался водоотлив; шире стали применять обогащение руд; началось применение пороха в горном деле.

Начали усложняться обязанности бергмейстера, возникли специализации. С одновременным выделением в самостоятельную специальность обогатителя и металлурга выделилась и маркшейдерская специальность.

Период мануфактуры имел большое значение для развития маркшейдерии. Именно в этот период произошло отделение маркшейдерии от геодезии на основе выделения специальных маркшейдерских приборов и задач, решаемых для горной промышленности.

Диоптры Герона Александрийского для измерения углов в подземных условиях были заменены восковыми кругами. Широко применяемая в железных рудниках буссоль заменена мерными кругами с часовыми или градусными делениями.

Первое описание горного компаса с магнитной стрелкой, вращающейся на игле, относится к 1505 г. (Даниэль). В 1574 г. появляется компас с визирным приспособлением.

В Тироле из компаса и вертикального круга сконструировали «австрийский маркшейдерский инструмент» — универсальный прибор для измерения горизонтальных и вертикальных углов. В линейных измерениях с помощью мерного шнура и мерного жезла произошли изменения, связанные с переходом от римских цифр к арабским и от двенадцатиричной системы к десятичной.

В эпоху Возрождения появились начала научных основ теории определения формы, размеров и положения объектов по их перспективным изображениям; работами Альберти (1511 г.), Дюрера (1525 г.), Дезарга (1636 г.) заложены предпосылки для развития теории перспективы.

С начала XVI века создается специальная литература по маркшейдерскому делу — сначала брошюры (Кальбе), затем более значительные книги (Агрикола, Рейнгольд, Рес- слер, Фойгтель, Вейдлер, Югель, Бейер, Оппель и др.).

В сочинении немецкого ученого ГЕОРГИЯ АГРИКОЛЫ (см. приложение 1) «О горном деле и металлургии» приводится описание компаса с разделенным на 12 частей кругом и рассматривается его применение для съемки горных выработок.

«... если кто является горняком, то ему надлежит быть весьма искушенным в своем деле и прежде всего уметь определятьgt;, какая гора, какой холм, какая местность... могут быть с пользой раскопаны...

...Он должен знать способы ведения всяких подземных работ... Горняку, кроме того, нельзя быть не сведущим и во многих других искусствах и науках.

Прежде всего в философии, дабы он мог знать происхождение и природу подземного мира...

Во-вторых, в медицине, дабы он мог печься о здравии рудокопов и других горнорабочих..., а также самому уметь их лечить либо своевременно позаботиться об оказании им врачебной помощи.

В-третьих, в астрономии, дабы он знал страны света и мог по ним определять простирание руд.

В-четвертых, он должен быть знаком и с наукой измерений, чтобы уметь измерять, как глубоко следует копать шахту до штольни, которая туда ведет, и определять пределы и границы каждой копи, особенно на глубине.

Он должен знать и науку чисел, чтобы уметь рассчитать те издержки, которых требуют устройства и работы по рытью...

... Затем и архитектуру, чтобы не только самому уметь создавать различные устройства и подземные сооружения, но и лучше объяснять это другим.

Далее рисование, чтобы уметь изобразить модели машин.

Наконец, он должен быть сведущ и в вопросах права, особенно горного права, чтобы не нарушать прав других, ни сомо-

му терпеть какой-либо несправедливости и быть в состоянии брать на себя труд давать и другим юридические заключения...

...Серебряные рудники во Фрейберге разрабатываются почти 400 лет и еще не исчерпаны, а свинцовые рудники в Госларе существуют уже 600 лет, в том и другом можно удостовериться из их анналов. В Шемнице и Кремнице общинным серебряным и золотым приискам уже 800 лет...

...Рассудительный горняк не должен разрабатывать хотя бы и весьма богатые месторождения, если он обнаруживает в них ...признаки нездоровой местности. Ибо для того, кто ведет горные работы в пагубных для здоровья местах, достаточно бывает какого-либо часа жизни, чтобы обречь себя уже в следующий час на смерть...

...Кроме того, горняку следует хорошенько разузнать о владетеле данной местности. Справедливый ли он и порядочный человек или какой-нибудь тиран...

...Горняку следует, кроме того, получить надлежащие сведения и о соседнем владетеле, земля которого соприкасается с местами, пригодными для закладки шахты, будет ли он иметь в его лице друга или недруга...

...Бергмейстер одним предоставляет право разработки как нижних, так и верхних участков жилы, другим — поперечных жил, третьим — наклонных...

...Горняки измеряют горную толщу для того, чтобы владельцы рудников могли заблаговременно сделать расчеты и для того, чтобы их рудокопы не проникали в чужие рудничные поля...

...Маркшейдер измеряет еще не пройденное расстояние между устьем штольни и шахтным стволом, достигшим уровня штольни, или между устьем шахтного ствола и штольней, которая пройдена до места, расположенного под стволом, или между стволом и штольней, когда штольня еще не доведена до ствола, или ствол еще не на столько глубок, чтобы встретиться со штольней.

Маркшейдер также определяет в штольнях и других выработках границы, точно соответствующие границам

отвода, установленным бергмейстером на поверхности. Оба рода измерений основаны на измерении треугольников. Измеряют небольшой треугольник и по нему делают заключения о большом треугольнике. При этом нужно особенно остерегаться, чтобы не допускать отклонения от правильной меры, так как если в начале работы допущена по небрежности весьма малая погрешность, она может повлечь за собой в конце концов крупнейшие ошибки.

Треугольники имеют различное строение, так как шахтные стволы различаются между собой и проводятся различными способами, а склоны гор по-разному спускаются в долину или на равнину. Если имеется вертикальный шахтный ствол, то получается прямоугольный треугольник, имеющий в зависимости от уклона горы две равные или три неравные между собой стороны...»

Измерения, выполненные на поверхности и в руднике, автор советует обрабатывать путем натурных построений:

«... Шнуры натягивают на ровном месте. Сначала прокладывают наискось первый шнур, представляющий склон горы. Длина второго шнура равна длине штольни, которую следует провести до шахтного ствола. Его натягивают в прямом направлении так, чтобы один конец его касался нижнего конца первого шнура. Наконец, прокладывают третий шнур также в прямом направлении, чтобы верхний конец его касался верхнего конца первого шнура, а нижний конец — конца второго шнура. Получается треугольник. С помощью прибора со стрелкой, подобного лоту, определяют угол между третьим шнуром и прямым направлением. Длина этого шнура соответствует глубине шахтного ствола...»

А вот о спорах между владельцами участков:

«.. .Маркшейдер либо сам разрешает спор между владельцами, или помогает своим искусством судье решить, кто из спорящих должен отвести свою руку от руды, принадлежащей другому. С этой целью он сначала измеряет рудники, принадлежащие спорящим сторонам, пользуясь шнурами из пеньки и из липового лыка. Он накладывает на шнуры делительный полукруг или ...прибор со стрелкой, отмечает, в каких направлениях натянуты шнуры, а затем натягивает эти шнуры на ровном месте...

...Как бергмейстер в присутствии этих же лиц устанавливает граничный камень на поверхности, с соблюдением такого же порядка маркшейдер вырубает в породе отметку, называемую граничным камнем... Разложив шнуры на ровном месте, он прокладывает указанным образом поперечный шнур, после чего вырубает знак в породе...»

В 1663 г. Рассел (Германия) сконструировал для маркшейдерских съемок подвесную буссоль (висячий компас).

Развитие теории перспективы позволило швейцарскому математику И. Ламберту опубликовать в 1759 г. обобщающий труд «Свободная перспектива», что открыло возможности практического применения перспективных рисунков в

Рис. 2. Висячий компас

Рис. 3. Висячий полукруг

топографических целях [А. Каппелер (1725 г.) и Ш.Ф. Богам Бопре (1791 г.)].

Во второй половине XIX века из среды горняков стали выделяться лица, которые специально занимались съемками горных выработок и перенесением с земли в недра границ участков, принадлежащих разным владельцам.

Таких горняков стали называть маркшейдерами (Mark — граница, Scheiden — отделять, устанавливать), а круг решаемых ими вопросов горного дет — маркшейдерским искусством.

Необходимо отметить что на этапе становления маркшейдерского дела маркшейдерское искусство стало первой научной дисциплиной горного дела, в основу которой были положены научные принципы производства съемок, обработки их результатов, графического изображения объектов залегания полезных ископаемых.

На самых ранних стадиях маркшейдерское искусство было тесно связано с математикой, геодезией и астрономией.

К моменту выделения маркшейдерии в самостоятельную специальность ее задачи представлялись в следующем виде: маркшейдер должен был следить за подземным размежеванием горных работ, за ходом подготовительных и очистных работ; он рассчитывал сбойки и наблюдал за их проведением. Но все эти функции были подчинены одной основной контрольной: маркшейдер прежде всего был присяжным контролером, обязанным стоять на страже интересов Горного закона. Горный закон Максимилиана I называет маркшей-

О              О

дера от имени кайзера «нашим маркшейдером», «доверенным кайзера и присяжным». ТРЕТИЙ ПЕРИОД

ТРЕТИЙ период в развитии маркшейдерии был обусловлен бурным развитием горного дела (XVIII век) и в первую очередь каменноугольной промышленности. Для этого периода характерно изменение функций маркшейдерской службы от контрольных к техническим.

В последующие века, по мере упадка феодальных отношений и роста капитализма, когда горные предприятия стали концентрироваться в руках буржуазии, государственные контрольные функции маркшейдера начинают уступать чисто техническим. Капиталист-горнозаводчик не был заинтересован в сохранении маркшейдерских контрольных функ-

4J                            О

ции, которые в известной мере препятствовали его стремлению к скорейшему обогащению. С другой стороны, капита-

U

лист нуждался в маркшейдере как в планировщике и путеводителе. Поэтому он стремился именно эти функции сохранять и развивать у маркшейдера и в зависимости от размеров горного предприятия либо соединял их с функциями эксплуатационного инженера, либо сохранял их в виде са- мостоятельнои должности. Так возник тип маркшеидера- производственника, но уже только с техническими функциями. Государственные же интересы обязан был соблюдать присяжный маркшейдер, постепенно превращавшийся в формалиста-чиновника.

Добыча каменного угля до XVIII века была ничтожной, так как топливо и для бытовых, и для заводских нужд легко получалось из древесины. Развитие каменноугольной промышленности было обусловлено истощением лесных богатств, с одной стороны, и изобретением паровых машин, с другой. Это вызвало быстрый прогресс горно-эксплуатационной техники, в том числе и маркшейдерской.

В

о              о

рудной промышленности маркшейдеру в основном приходилось иметь дело с относительно небольшими разрозненными участками. Радиус деятельности маркшейдера на отдельном рудном месторождении определялся двумя- тремя сотнями метров, а то и меньше. Глубина горных работ, как правило, не превышала 80—100 метров. Незначительным размерам месторождения и рудника соответствовала несложная система горных работ, механизмов и вспомогательных устройств. Все вместе взятое обусловливало достаточность применения простейших технических приемов.

Характер и условия залегания, а следовательно и разработки, каменноугольных месторождений радикально отличаются от рудных. Прежде всего эти месторождения обладают большой протяженностью. Один этот фактор обязывал маркшейдера даже при исполнении своей простейшей функции применять более точные приемы для измерений и расчетов. Этот же фактор в сочетании с многослоистостью угольных пластов давал широкий простор для развития подземных выработок и по простиранию, и по глубине, вызывая потребность в детальном и точном картировании как горных выработок, так и земной поверхности. При решении сбоечных и межевых задач на рудных месторождениях маркшейдер часто, даже после издания закона (1667 г.) об обязательном составлении планов выработок на бумаге, прибегал к замене их натуральным проектированием выработок на земную поверхность. При сложных, многоэтажных и на большом пространстве расположенных каменноугольных выработках этот прием натурального проектирования оказался невозможным. Горное предприятие потребовало детального, точного маркшейдерского плана. Для составления такого плана необходимо было иметь опорные пункты в единой системе координат (по крайней мере, для всего горного предприятия) — так возникла потребность в рудничной триангуляции.

Постоянно обрушающиеся подземные выработки, делавшие недоступными точки прежних съемок, вызывали необходимость повторных съемок, связывавших новые съемки с опорными пунктами на поверхности. Так постепенно совершенствовались ориентирно-соединительные съемки. Развитие горных работ под землей все более и более удаляло исходные точки съемок от передовых забоев, привязка каж- дои новой съемки к начальным пунктам требовала прокладки полигонометрических и нивелирных ходов на большие расстояния. С непрерывным ростом темпов горных работ, становившихся круглосуточными, время для производства съемок ограничивалось до минимума, а требования к точности съемок возрастали. В таких условиях маркшейдерские съемки стали превращаться в очень сложные задачи. Для разрешения их оказались недостаточными простейшие измерительные приемы и приборы, «накопленные» предыдущим многовековым опытом.

Естественным выходом из положения было обращение к топографии и геодезии, сделавших к концу XVIII века большие успехи под влиянием развития математики и астрономии.

Возникла необходимость замены примитивных угломерных приборов на более совершенные геодезические теодолиты и нивелиры, элементарные методы обработки наблюдений пополнить аналитическими. Казалось, такое заимствование геодезических методов можно было сделать легко. Однако этому мешала значительная замкнутость окрепшего к тому времени маркшейдерского цеха, члены которого не только не допускали в свой цех сторонних геодезистов, но, к сожалению, и сами недостаточно следили за достижениями и развитием геодезии, составлявшей основное незаменимое орудие их производственной деятельности.