Такой метафизический подход к вопросу поставил в ту­пик буржуазных ученых, когда практика выдвинула перед наукой задачи, которые оказались неразрешимыми или трудно разрешимыми аналитическим путем.

 Прежде всего, необходимо было получить правиль­ное представление о недрах Донбасса. От этого зависело во многом правильное проектирование горных работ. Для достижения этих задач нужно было разработать новые способы составления графических материалов, в которых достаточно точно и наглядно отображалась бы простран­ственная характеристика геологии месторождения и горных работ. На это и направляет свое внимание Соболев­ский. Работая в данной области, он встречается со своим наставником по Горному институту, замечательным ис­следователем недр, крупнейшим геологом Л. И. Лутугиным.

К началу производственной деятельности П. К.. Соболевского Л. И. Лутугин уже несколько лет проводил свои замечательные исследования недр  Донбасса. Работы Л. И. Лутугина не ограничивались обычным геологическим картированием, а проводились на основании разработанной им новой методики разведки, в результате которой получались невиданные до сих пор по полноте и точности графические материалы, отображающие геоло­гию Донбасса. Эти работы создали переворот в представ­лениях о недрах Донецкого бассейна и создали новое направление в геологии «Донецкую школу». Они со­ставляют важнейший этап в истории развития геологии в России!

В своей работе Л. И. Лутугину приходилось собирать громадное количество данных горных и геологоразведоч­ных работ. Одними из основных материалов являлись шахтные  пластовые  планы, составляемые шахтными маркшейдерами. На этой почве он и столкнулся со своим учеником по Горному институту - Соболевским. В на­правлениях их деятельности и идей было много общего, Лутугин сразу же привлек молодого инженера к своим работам и скоро оценил его способности. Поэтому Лутугин стал настойчиво советовать П. К. Соболевскому, не порывая с производством, заняться научно-исследова­тельской работой. По его рекомендации Петр Константи­нович начинает с 1900 года работать в организовавшемся тогда Екатеринославском высшем горном училище (ныне Днепропетровский   горный  институт)   преподавателем маркшейдерии и геодезии. С этого момента начинается педагогическая деятельность П. К. Соболевского, непре­рывно продолжавшаяся в течение почти 50 лет. Однако он не порывает связи с производством и продолжает за­нимать руководящие технические должности на рудниках Донбасса. Эту тесную связь научной деятельности с про­изводственной П. К. Соболевский сохранил в течение поч­ти всей своей жизни.

Работа с Лутугиным, запросы  производства и соб­ственная   деятельность   заставляют   Соболевского все серьезнее задумываться над разработкой новых, удобных  и наглядных графиков, моделирующих месторождение и горные работы, на которых изображалась бы вся совокупность производственных процессов. Таким образом, идея геометризации месторождений зародилась еще в пер­вые годы деятельности П. К. Соболевского и не остав­ляла его уже всю жизнь.

Соболевский установил что любая подземная  геотектоническая форма  или форма геологического тела полезного ископаемого или иной горной породы характеризуется поверхностями разграничиваю­щими полезные ископаемые или породу от других пород, в одних случаях эти поверхности замкнуты (т. е. оконтуривают определенные объемы), в других случаях, как, на­до, поверхности различных случаев складчатости и разных видов тектонических разрывов, разомкнуты.

Соболевский показал, что любая замкнутая или разом­кнутая в пределах наблюдения поверхность залегания всегда может быть разделена на ряд топографических поверхностей. Это в свою очередь позволило получить любую по своей слож­ности поверхность изобразить как сочетание топографиче­ских; поверхностей, каждая из которых может быть изображена соответствующей системой непересекающихся на плоскости изолиний.

Первым результатом работ в этом направлении явилось создание в 1901 году гипсо­метрической пластовой карты района Нижняя Кринка (Харцизское рудоуправление). На гипсометрической карте был изображен подзем­ный рельеф поверхности угольных пластов, подобно тому как на топографических планах при помощи горизонталей изображается рельеф земной поверхности. Понятно, какие удобства для проектировщиков и эксплуатационников представляло наличие такой карты. Гипсометрическая карта  Соболевского явилась первой гипсометрической пластовой картой месторождения.

В 1903 году П. К. Соболевский получает приглашение преподавать маркшейдерское дело и геодезию в Томском технологическом институте. Период работы в Томском институте, охватывающий около двадцати лет, явился важным этапом в деятель­ности Соболевского. Это был период кипучей организа­ционной и педагогической деятельности и одновременно развития и оформления основных положений геометрии недр. Немедленно по прибытии в Томск П. К. Соболевский устанавливает связь с ближайшими горными разработ­ками в Анжеро-Судженском районе (Северный Кузбасс). Эта связь не прерывалась за все время работы Соболев­ского в Томске.

Сложная тектоника Акжеро-Судженского месторож­дения, осложняющая горные и геологоразведочные рабо­ты, способствовала развитию идеи, родившейся еще в Донбассе, о необходимости усовершенствования маркшей­дерской службы и организации «Новой маркшейдерии» или «Маркшейдерии трех измерении», как он ее тогда на­зывал. Иначе говоря, П. К. Соболевский особенно остро ощутил необходимость осуществления в данных условиях моделирования месторождений — создания таких графи­ков, где форма залежи и горные работы изображались бы во всех трех измерениях. Такое изображение можно было осуществлять только при помощи изолиний, т. е. ме­тодами геометризации.

Большие и сложные работы по геометризации место­рождений Кузбасса требовали наличия кадров высококва­лифицированных специалистов, для подготовки которых необходимо было организовать высшее маркшейдерское образование.

Идея организации специального маркшейдерского от­деления (специальности) в высших учебных заведениях занимала умы передовых деятелей маркшейдерского дела. Однако никому из известных в то время ученых, в том числе и талантливейшему В. И. Бауману, не удалось про­бить стену косности и консерватизма государственных чи­новников. и вот, что не удалось сделать ученым лучших институ­тов, сумел осуществить молодой инженер-энтузиаст в да­лекой Сибири.

Уже в 1906—1907 годах в Томском институте состоял­ся первый выпуск инженеров-маркшейдеров. Это событие имело важнейшее значение в развитии маркшейдерского дела в России, так как отныне маркшейдерская служба стала пополняться высококвалифицированными специали­стами.

Кроме того, за этот период П. К. Соболевский выполнил еще целый ряд важных работ. Он впервые в нашей стране поставил магнитные разведки железных руд (и месторождения Темир-Тау), разработал метод подсчета

запасов, известный в литературе под названием метод изолиний, разработал оригинальную классификацию дизъюнктивов и методику изображения этих нарушений, предложил новые методы ориентирования и измерения глубины шахтных стволов, дал новое решение задачи о наивыгоднейшем месте заложения шахтных стволов т.д.

Но наиболее значительными были работы ученого в области геометрии недр. Используя богатый производ­ственный опыт и результаты научных исследований, про­веденных за 25 лет, Соболевский практически подтверж­дает и придает законченные контуры новой научной дис­циплине - геометрии недр.

Первые итоги этой работы были доложены П. К. Соболевским на 1 Всесоюзном горнотехническом съезде и были изданы в трудах съезда в 1926 году. Этот доклад является первым изложением идеи геометрии недр, опубликованным в печати.