Материал: Развитие маркшейдерского дела и приборостроения в России

Развитие маркшейдерского дела и приборостроения в России

Реферат

Развитие маркшейдерского дела и приборостроения в России

Введение

Маркшейдерское дело зародилось в глубокой древности вместе с возникновением горных разработок, когда появилась необходимость в производстве измерений для определения протяженности подземных горных выработок, их взаимного положения и расположения относительно объектов земной поверхности.

В древнее время способ непосредственного построения контуров горных выработок на земной поверхности был наиболее распространенным и состоял в том, что в горных выработках при помощи шнуров строилась цепь треугольников, затем, при помощи этих же шнуров воспроизводились контуры горной выработки на поверхности в натуральную величину.

Новым, более совершенным техническим средством производства съемок явился компас, который начал применяться для маркшейдерских съемок в XI-XII вв.

Много веков буссольная съемка с использованием подвесных приборов была единственным способом подземных маркшейдерских съемок.

1. Развитие маркшейдерского дела в России

Большая заслуга в распространении знаний и в развитии маркшейдерского дела в России принадлежит М.В. Ломоносову.

Глава «О измерении рудников» из книги «Первые основания металлургии или рудных дел» (1763 г.) явилась обобщением отечественной и зарубежной практики и дальнейшим развитием теории маркшейдерского дела того времени.

Дальнейшее развитие горной промышленности, увеличение глубины разработок и общей протяженности горных выработок требовали производства съемок более высокой точности, чем точность буссольной съемки. В середине ХIХ в. почти одновременно во Франции, Германии и России начались работы по применению в маркшейдерском деле геодезических инструментов - теодолитов и нивелиров, положивших начало так называемому новому маркшейдерскому искусству.

Теодолитная съемка и геометрическое нивелирование в шахте стали широко распространяться. Русскими и немецкими маркшейдерами впервые разработаны и описаны способы производства подземной теодолитной съемки и геометрического нивелирования в горных выработках.

Наиболее полными курсами «нового маркшейдерского искусства» в первый период являлись работы русского инженера П.А. Олышева (1847 г.) и немецких инженеров Вейсбаха (1851 г.) и Борхерса (1869 г.).

Дальнейшему развитию маркшейдерского дела в России способствовали труды проф. В.И. Баумана и проф. Г.А. Тиме.

Трехтомный «Курс маркшейдерского искусства» В.И. Баумана, изданный в 1905-1908 гг., до 30-х годов был почти единственным наиболее полным учебным руководством.

Проф. В.И. Бауман провел работу по созданию единой системы координат для Донецкого каменноугольного бассейна и проделал большую подготовительную работу по реорганизации постановки маркшейдерского дела в России, осуществить которую удалось только после Октя6рьской революции 1917 года.

Немалые заслуги в развитии маркшейдерского дела в России принадлежат проф. П.М. Леонтовскому. Им были разработаны первые правила построения предохранительных целиков для условий Донецкого бассейна и написаны монографии: «Элементы залегания пластов (горная геометрия)» (1905 г.), «Литература об обрушении и оседании пород в рудниках и о влиянии их на дневную поверхность» (1912 г.) и др.

Проф. П.К. Соболевским разработаны основные положения геометрии недр как новой учебной дисциплины, которая получает дальнейшее развитие и применение на практике.

Несмотря на плодотворную работу отдельных специалистов, развитие маркшейдерского дела в России до XX в. шло очень медленно, маркшейдерская служба на горных предприятиях имела существенные недостатки.

Толчок развитию маркшейдерского дела в нашей стране дал Всероссийский маркшейдерский съезд 1921 г., после которого была осуществлена коренная реформа маркшейдерской службы.

Были изданы положения и инструкции, определяющие права и обязанности работников маркшейдерской службы горных предприятий.

Особое внимание было обращено на подготовку маркшейдерских кадров.

В горных вузах создавались отделения для подготовки инженеров-маркшейдеров.

В 1926 г. в Первом сибирском политехникуме им. ак. А. Тимирязева в г. Томске (ныне Прокопьевский горнотехнический колледж им. В.П. Романова) впервые в нашей стране началась подготовка горных техников-маркшейдеров.

В 1932 г. было создано Центральное научно-исследовательское маркшейдерское бюро (ЦНИМБ), которое в 1945 г. реорганизовано во всесоюзный научно-исследовательский маркшейдерский институт (ВНИМИ). В настоящее время в развитии маркшейдерского дела в России принимает широкое участие большой круг работников производства, учебных заведений и специализированного научно-исследовательского института.

Выполнены обширные исследования в области точности маркшейдерских съемок и уравнительных вычислений, часть которых получила обобщение в труде проф. И.М. Бахурина «Курс маркшейдерского искусства. Специальная часть» (1932 г.).

В результате многолетних наблюдений за сдвижением горных пород и земной поверхности под влиянием горных разработок накоплены исключительно обширные фактические материалы, на основе которых выявлен ряд закономерностей процесса сдвижения и разработаны правила охраны сооружений от вредного влияния горных разработок для всех основных угольных бассейнов и ряда месторождений.

Эти работы являются особенно важными и представляют серьезные достижения российских маркшейдеров.

В области производства соединительных съемок создана аппаратура и разработаны методики оптического и гироскопического способов ориентирования подземной съемки. Достигнуты успехи в создании малогабаритного маркшейдерского гирокомпаса.

Внесено много нового, прогрессивного в области методики производства основных маркшейдерских съемок и работ на шахтах и карьерах.

Выполнены значительные работы па созданию новых инструментов и приборов для производства маркшейдерских съемок.

Разработана единая «Техническая инструкция по производству маркшейдерских работ».

Дальнейшее развитие маркшейдерского дела в нашей стране предопределяется задачами постоянного технического прогресса в горной промышленности и внедрение новых методик маркшейдерских съемок, технологии анализа и уравнивания подземной полигонометрии.

Широкое распространение приборов высокой точности во много раз снизило трудоемкость ориентирования подземной и надземной съемки при любой глубине и протяженности разработки.

В связи с внедрением высокопроизводительных автоматизированных комплексов по выемке полезного ископаемого, на шахтах, карьерах и рудниках широко применяются горногеометрические построения, позволяющие определять с достаточной полнотой и степенью точности форму залегания, свойства и качество полезного ископаемого.

. Приборостроение

маркшейдерский съемка ломоносов приборостроение

История цивилизации показывает, что в период античности был заложен фундамент в развитии многих европейских наук и искусств. Заметный след античность оставила и в истории геодезии. Особо важную роль сыграло дорожное строительство, которое инициировало развитие античной полигонометрии, создало первооснову геодезических линейных изысканий и значительно продвинуло развитие инженерной геодезии. Последнее стало возможным главным образом благодаря строительству объектов путевого обеспечения: насыпей, выемок, туннелей, мостов, переправ, почтовых станций и т. п.

Перечисленный комплекс работ, как оказалось, характерен не только для современных автодорог, ставших «прямым правоприемником» дорог античных, но характерен также и для железных дорог, особенно в ранний период их становления. Иными словами - современные авто- и железные дороги произошли от одного первоисточника. В настоящей статье делается попытка описать имевшую место привнесенность античности в историю железнодорожного строительства.

Лучшие греческие дороги, ставшие далеким прототипом дорог железных, не были ни военными, ни торговыми. Они предназначались для богослужения и представляли высеченную в камне в виде желоба двойную колею, по которой двигались колеса жертвенных повозок. В отдельных местах к дорогам такого типа, как и к нашим железным, примыкали боковые ответвления, позволявшие переходить с одного пути на другой. Следы дорог, устроенных по описанной греческой системе, рассеянны по всей Элладе.

К этому же типу дорог можно отнести древнегреческий диолк (гр. diolk - протяжка кораблей) - каменную дорогу-волок, которую греки использовали для перевозки кораблей через Коринфский перешеек (рис. 1) Описание диолка встречается у Фукидида. Торговые суда предварительно разгружали, груз перекладывали на тележки и перевозили отдельно. Длина волока составляла 6,3 км. Как и в случае с «жертвенными» дорогами в качестве пути использовались вырубленные в камне желоба, в которых, правда, помещались уже не колеса телег, а смазанные жиром полозья. Коринфский диолк пользовался большой известностью, поскольку был не только единственным, но и наиболее безопасным местом для прохода между Эгейским и Ионическим морями.

Рис. 1. Греческий диолк - далекий прообраз будущих железных дорог

В дальнейшем применение рельс (ст. франц. reilleу - брусок, полоса) греческого типа, то есть в виде двух параллельных желобов, мы встречаем вновь уже в XVI веке в шахтах Германии. Дороги были уже не каменными, а деревянными и применялись для перемещения вагонеток. Деревянные дороги быстро изнашивались, поэтому спустя время их стали заменять на чугунные (рис. 2). Первые чугунные дороги с колеями были проложены в английских рудниках Ричардом Рейнольдсом около 1738 года. Вскоре новый вид рудничных путей стал активно применяться во всей Англии. Рельсы Рейнольдса имели в поперечном сечении форму латинской буквы «U», их ширина составляла 11 см, а длина 150 см. Своими желобами рельсы пришивались к деревянным брусьям. Дорога, оснащенная чугунными рельсами, стала отвечать термину «железная», хотя до современной дороги этого типа было еще далеко.

Чугунные рельсы постоянно совершенствовались, но попытки устранить основной недостаток чугуна - хрупкость - привели в конечном счете к замене чугуна на железо.

Рис. 2. Чугунные рельсы с U-образной колеей в виде желоба

Другим древним прототипом современного рельсового пути были параллельно уложенные деревянные балки с катками. Подобного типа дороги применяли еще египтяне для перевоза каменных блоков при постройке пирамид (рис. 3). Делалось это примерно так. От каменоломни до намеченного пункта выравнивалась полоса грунта, на которую параллельно выкладывались деревянные бревна или балки. С обеих сторон этих бревен на одинаковых расстояниях забивались в землю штыри с таким расчетом, чтобы образовалось по 4 штыря с каждой стороны бревна. Между штырями помещали одинаковых размеров катки. Участки контактов катков с бревнами и штырями смазывали маслом. Позднее от катков перешли к колесам, которые несли предназначенную для груза раму. Дальнейшее развитие дорог в виде продольных балок, как и ранее приведенных дорог с продольными желобами, получило в XVII веке в горных рудниках. Дороги и колеса повозок были деревянными (рис 4). Первая такая дорога была построена в Англии в 1603-1604 гг. и использовалась для перевозки угля. Деревянные рельсы оставались в употреблении почти два столетия.

В описании, сохранившемся от 1765 года, встречается следующая информация об их устройстве: «Дороги состояли из тщательно распиленных бревен 6 дюймов ширины и 5 толщины, положенные на другие поперечные лежни в 4 футах расстояния друг от друга и прикрепленных к ним деревянными клиньями. По первым двигались колеса повозок. Пространство между бревнами заполнялось золой или крупным песком.

По этим деревянным рельсам двигались запряженные лошадьми небольшие повозки на чугунных колесах с закраинами» (рис. 5). Выступавшие над поверхностью рельсы получили значительно большее распространение, чем рельсы типа желобов. С появлением чугунных, а затем и железных рельс, форма их поперечного сечения многократно менялась, пока не приблизилась к современной.

Рис. 3. Макет египетской дороги для перевозки каменных блоков

Рис. 4. Деревянная дорога XVI века с вагонеткой

Рис. 5. Сохранившиеся деревянные рельсы у поселка Коли

Далеким прообразом всех паровых двигателей была паровая турбина Герона, доказавшая возможность превращения энергии пара в механическую работу. Затем, в 1663 г., И. Ньютоном была высказана идея о создании самоходной повозки с реактивным двигателем и паровым котлом.

В 1773 г. был изобретен трехколесный паровой автомобиль Кюньо (рис. 6). При первом же испытании водитель не сумел справиться с управлением и автомобиль врезался в стену каменного дома. За автомобилем Кюньо началась эпоха утверждения паровоза.

Рис. 6. Паровой автомобиль Кюньо, 1773 г.

Движущими силами на железных дорогах долгое время оставалась конная тяга и люди. В 1801 г. в Англии между Чондсвортом и Кройдоном была открыта первая пассажирская железная дорога с конной тягой. В 1803 г. появился первый паровоз, работавший на рельсовом пути (рис. 7) Он был построен Ричардом Тревитиком и развивал скорость до 8 км/час. Несмотря на успешное испытание паровоз не получил широкого признания. В те годы существовало предубеждение о том, что сцепление между гладкими рельсами и колесами было весьма слабым. Чтобы гарантировать надежность, была построена специальная зубчатая железная дорога протяженностью в 5,6 км, по которой в 1812 г. прошли испытания специального паровоза. Впоследствии от зубчатых дорог отказались, но они стали востребованы для альпийских условий Швейцарии. Помимо зубчатых в горных условиях хорошо зарекомендовали себя дороги с канатной тягой. Родословная таких дорог берет начало в Древнем Египте, Греции и Риме. В 1755 г. канатно-конную тягу стали применять в России на одном из рудников Алтая. Наиболее же активно канатная тяга стала использоваться лишь в начале XIX века. Характерным примером служит применение ее в Англии на железной дороге между Стоктоном и Дарлингтоном. На указанной дороге протяженностью в 40 км находились два холма высотой 50-60 метров. Обходить холмы не хотели и, в подражание древним римлянам, направление пути было выбрано строго прямолинейным. Движение происходило следующим образом. На вершине обоих холмов под специальным укрытием были установлены стационарные паровые машины. К подножию первого холма поезд подвозили лошади, затем поезд прицепляли к канату, которым подтаскивали его наверх с помощью парового двигателя. После спуска с первого холма, проводимого также с участием каната, к вагонам вновь прицепляли лошадей, на которых добирались до второго холма. Здесь процедура подъема и спуска вновь повторялась (Г. Гюнтер, с. 11). Чтобы предотвратить при спуске возможную катастрофу, которая могла наступить в случае разрыва каната, спереди первого вагона прикрепляли железные штанги, которые в момент разрыва падали на путь и останавливали поезд. Канатная тяга позволила использовать железные дороги при значительном увеличении уклона. Впоследствии технология эксплуатации канатных дорог неоднократно совершенствовалась.