Рациональное использование полезных ископаемых

Одним из главных факторов развития горного дела определяющим его уровень в различные исторические периоды, являются орудия горного производства. Наряду с каменными топорами древнейшего периода в 12-6-м тысячелетии до н. э. используется роговые кайла, в 5 — 4 тысячелетии появляются медные, а затем бронзовые, позднее, с начала 1 — го тысячелетия до н. э., железные кирки и кайла. В античное время в каменоломнях в качестве горных орудий применяются простейшие механизмы, появляются первые горные машины, в 16-17 века они значительно совершенствуются, с конца 18 века оснащаются автономным приводом. Научно-техническая революция 20 века открыла дорогу внедрению в горное дело машин-автоматов и автоматизированных систем.

Эпоха горных орудий составила наиболее протяжённый этап истории горного  дела. Собирательство каменного сырья предшествовало целенаправленной разработке недр и восходит к раннему палеолиту. Период характеризуется отбором с поверхности Земли каменных материалов, которые могли быть применены без какой-либо обработки или после скалывания для резания или рубящих действий. Установлено, что в это время наряду с кремнем человек использовал больше 20 минералов и около 10 горных пород, а также минеральные краски. Собирание каменного материала на протяжении палеолита привело, с одной стороны, к заметному истощению поверхностных залежей качественного кремня, с другой — способствовало выработки навыков в создании техники обработки камня и распространения ее в Африке, Азии и Европе. Примитивное собирательство высококачественного каменного материала с поверхности к концу периода постепенно сменяется целенаправленной добычей с некоторой глубины.

С эпохами мезолита и неолита  связано использование вначале  камня, позже рогов животных, в качестве примитивных горных орудий. Аграрная революция, вызванная появлением земледелия и скотоводства, привела к выделению ремесла, в том числе по изготовлению каменных орудий. Появляются молоты, кайла, мотыги, кирки, клинья для горных работ. Формируется древнейшее горное дело как система приёмов применения этих орудий: для добычи кремня выкапываются ямы, канавы, ниши в крутых берегах рек и подземные ходы — выработки. Археологические реконструкции показали, что для выемки залежи кремня, обнажающихся на крутых берегах рек, в оврагах и балках, проводились горизонтальные выработки, а применительно к пластам или конкрециям кремня в известняках — вертикальные выработки, вначале в виде котлованообразных ям, а с развитием навыков горных работ — стволов шахтного типа, глубина которых достигала 18 метров. Стремление отработать возможно большую площадь залежи приводило к созданию расширений в забойной части и сбойке стволов под землей. Появляются деревянные распорки для крепления.

Совершенствование обработки камня посредством шлифования, пиление и сверление привело к использованию наряду с кремнем других крепких и абразивных горных пород в качестве исходного сырья и расширению ассортимента каменных орудий изготавливаемых в древних специализированных мастерских. Вблизи поселений обычно добывалась глина для керамический изделий.

Первое использование медных минералов (малахит) для изготовления украшений датируется 10-8 тысячелетиями до н. э. Наиболее ранний пример добычи и плавки медной руды зафиксирован в 7 тысячелетии до н. э. (поселок Чатал-Хююк в Анатолии). Однако начало распространения медных орудий датируется 6-5 тысячелетиями до н. э., когда добыча медных руд и изготовление изделий из меди приобретают относительно широкий характер (территория Ирана, Анатолия, Балкано-Карпаты). Наряду с медными рудами добываются золото, руды олова, мышьяка, свинца. С 5-4 тысячелетий до н. э. из среды общинников выделяются группы горняков-профессионалов, передававших свой опыт из поколения в поколение. Целые кланы и даже племена могли специализироваться в горном деле. Появляются первые горные чертежи — сохранился древне-египетский папирус, на котором показана схема шахты по добыче золота. Складываются навыки и приёмы подготовки руд к плавке, в частности разделение их в водной среде с использованием разности в плотности минералов. Возникает новая область горного дела — обогащение полезных ископаемых.

В самостоятельное направление  горного дела выделилась добыча и  обработка каменных блоков. Наиболее крупных масштабов эта деятельность достигла в Древнем Египте при сооружении пирамид. Развитие горного дела происходит на фоне возникновения и расцвета античных государств — Древней Греции, Древнего Рима и других стран Средиземноморья.

В 1 тысячелетии до н. э. отмечается резкий подъем горного дела и в древних регионах Старого Света. Например, в Китае ведется разработка нескольких тысяч месторождений руд железа, меди, олова и других полезных ископаемых.

Развивавшиеся производительные силы требовали увеличения масштабов  производства и потребления. Экономический  кризис перерастает в социальный и приводит к распаду рабовладельческого строя на территории Европы в первых веках н. э. Горное дело с крушением могущественной Римской империи в течение нескольких веков переживает глубокий кризис.

С формированием феодальных отношений  и выделением свободных производителей (в том числе ремесленников-горняков) связан новый подъем производительных сил. Объемы горного производства расширяются, возобновляются римские разработки в Альпах, а Трансильвании, Северных Балканах, северных районах Европы. С 4-5 веков разрабатываются угольные месторождения в районе Льежа (Бельгия). С 11 века в странах Европы стали формироваться крупные города — центры ремесленной деятельности горняков (в Чехии, Саксонии, Франции и др.). Резкое повышение производительности труда в горном деле было связано с переходом к особой- цеховой организации рудокопов, которые создают в этот период товарищества по эксплуатации месторождений. Деятельность этих товариществ начинает регламентироваться горным правом.

Центром добычи золота и серебра в 16 веке становится Южная Америка, где объёмы получения этих металлов в 5 раз превышают уровень Европы до открытия Нового Света. Эпоха горных машин связана с возникновением мануфактурного производства, которое в 16-18 веках стало истоком для научно-технического прогресса в Европе. Научные разработки нашли отражение и при создании первых горных машин. Это позволило сооружать шахты в виде упорядоченной системы горных выработок, придавая им облик крупного производства. Качественно новый период в развитии горного дела наступает с налаживанием индустриального выпуска высокопроизводительных горных машин во время промышленного переворота (конец XVIII — начало XIX веков), который характеризовался победой и утверждением капитализма. Изобретение и применение рабочих машин стало началом перехода от мануфактурного производства к машинному. Возникает машиностроение, которое к 70-ым годам 19 века превращается в крупную отрасль фабрично-заводского производства (Великобритания), создаются заводы горного машиностроения. С развитием промышленного производства тесно связан процесс развития науки. Научные исследования в области горного дела приводят к созданию основ горной механики, теории горного давления, теоретических основ обогащения полезных ископаемых. В 1761 г. Патентуется механическое приспособление для подрубания угольного пласта (М. Мензис, Великобритания). Патентуется основная машина для открытого способа разработки — одноковшовый паровой экскаватор на рельсовом ходу (В. Отис, США,1834 г.) и дисковая врубовая машина для угольных шахт (С. Воринг, Великобритания, 1852 г.). Внедряются пневматические поршневые перфораторы (Франция, 1861 г.). В 30-х годах появляются стальные канаты для рудничного подъёма и откатки (Германия, 1835 г.), устройство для воздействия на горную породу напорной струей воды — водомёты. В 1860 г. Французский инженер М. Кувре изобрел многоковшовый экскаватор, в 1863 г. Началась добыча золота с помощью драг (Новая Зеландия). В 1864 г. Изготовлена первая цепная (баровая) врубовая машина (Великобритания).

Изобретение во Франции (1844—1849 гг.) способа бурения свободно падающим инструментом послужило основой увеличения объемов проходки скважин. Начинается скважинная добыча нефти (США, 1859 г.). В США внедряется глубиннонасосная добыча нефти (1865 г.), а с конца 80-х годов — роторное бурение на нефть с применением лопастных долот и промывкой глинистым раствором (штат Луизиана). В конце 19 — начале 20 веков резко увеличивается потрбность в полезных ископаемых, выделяются крупные отрасли горнодобывающей промышленности: каменноугольная, железорудная, нефтяная. Новые общественные условия, возникновение крупных капиталистических объединений горного машиностроения приводят к качественным изменениям в горном деле. Значительно совершенствуется буровая техника для проведения нефтяных скважин глубиной до 500 м; появляются станки вращательного бурения с паровым приводом, а также от двигателей внутреннего сгорания. Для отбойки угля широко применяются цепные врубовые машины (в 1913 г. в Великобритании эксплуатировалось около 3 тысяч врубовых машин, в США — 15 тысяч). Развивается механизированная откатка в шахтах с тягачами — воздуховозами (США, 1881 г.), электровозами (Германия, 1882 г.). В угольных шахтах появляются конвейеры — скребковые (Великобритания 1902 г.), ленточные (Великобритания, 1906 г.), качающиеся (Германия, 1906 г.). Появляется электрический шахтный подъем (Германия, 1894 г.). Внедряются шахтные водоотливные установки с центробежными насосами (Испания, 1903 г.).

Наряду с шахтным способом возрастают объемы открытых горных работ — этому способствуют развитие буровзрывных методов и изготовление паровых экскаваторов. Основным видом транспорта на карьерах остаются конные повозки и ручные тачки.

Создание горных машин большой  единичной мощности и средств  автоматики позволяет планировать  и осуществлять разработку месторождений  по принципу поточного производства. Это прежде всего относится к открытому способу разработки месторождений полезных ископаемых, на долю которого приходится около 40 — 70 % добычи угля, руд металлов, горно — химического сырья и 100 % нерудных строительных материалов. Шахтным способом разрабатываются залежи на глубинах, недоступных для открытой разработки. На шахтах получают распространение дистанционное управление машинами на основе телевизионной технике, системы контроля за шахтной атмосферой и работы шахты в целом. Увеличиваются производственные мощности шахт: создаются предприятия годовой производительностью свыше 10 млн тонн.

Область применения скважинного способа  добычи расширяется за счет его внедрения  для выемки твердых полезных ископаемых: серы, калийных и каменных солей, руд  цветных металлов и урана, каменного и бурого угля, а также использования тепла земных недр. С появлением плавучих буровых установок (впервые а США в 1949 г., Мексиканский залив) открываются перспективы применения скважинного способа на морских территориях, где сосредоточена значительная часть природных запасов нефти и газа. Для вовлечения в разработку недр Мирового океана создают Морские нефтегазовые промыслы. Осуществляется прокладка подводных газо- и нефтепроводов на большие расстояния (например, газопровод Алжир — Италия). Мировые объемы добычи полезных ископаемых в XX веке удваивались примерно в течение каждых 12-20 лет.

Удельный вес капиталистических стран в промышленном производстве продукции из минерального сырья в целом в два раза превышает их долю в собственной добыче большинства видов полезных ископаемых. Повышается роль развивающихся стран в снабжении минеральным сырьем развитых капиталистических государств, на долю которых приходится 85-90 % суммарного потребления минерального сырья в мировом капиталистическом хозяйстве. Удельный объем используемых основных видов минерального сырья в расчете на душу населения в развитых капиталистических странах превышает этот показатель в развивающихся странах в 10-20 раз (в США в 20-40 раз). Истощение ряда важных видов минеральных ресурсов в развитых капиталистических странах и борьба стран Азии, Африки и Латинской Америки за экономическую независимость оказывают большое влияние на расстановку сил в сырьевом секторе мирового хозяйства, стимулируют освоение месторождений в труднодоступных арктических районах и морских акваториях. Особенностью периода стало то обстоятельство, что на минеральное сырье приходится примерно 1/3 мировой капиталистической торговли. Созданы международные отраслевые организации, которые пытаются осуществлять регулирование мировых рынков минерального сырья, ограничить диктат транснациональных корпораций. Объемы добычи полезных ископаемых в рамках этих ассоциаций значительны: оловянные руды свыше 72 %, бокситы около 76 %, ртутные руды 70 %, нефть 45 %, железные руды около 70 %, медные руды около 50 %, вольфрамовые руды 42,4 % (1984 г.)

Горное дело представляет собой  одну из важнейших областей общественного  производства, в которой заняты десятки  миллионов человек. Продукция горного  дела — незаменимый сырьевой ресурс промышленности, транспорта, сельского хозяйства и строительства. Этим определяется значение горного дела в мировой экономике.

[править] Горное дело в России

Исключительное значение на Руси имел соляной промысел. Сохранились документальные данные о добыче соли из подземных  рассолов в Старой Руссе от 1363 г.

Русское правительство еще в  те времена старалось привлечь в  Россию из других государств людей, хорошо знавшихс горное и заводское дело. Еще в 1482 году великий князь Иван Ш просил у венгерского короля Матвея Корвина «горных мастеров, искусных в добывании золотой и серебряной руды и в отделении металлов от земли». В 1490 году, в наказ греку Траханиоту, ехавшему послом к римскому императору, было предписано искать в Германии и принять в русскую службу полезных художников и горных мастеров. Царь Иван Грозный тоже несколько раз требовал от шведского короля Иоанна П (Вазы) присылки в Россию «добрых мастеров, искусных в добывании руды и ее обделывании».

В 1491 году первая экспедиция отправляется в Печорский край искать полезные ископаемые. При Иване IV в 1584 году возник государев Приказ каменных дел. В составе этого приказа были специалисты по разведке и поиску месторождений.

Освоению рудных богатств Сибири способствовало создание в 1637 году Сибирского Приказа, который организовывал в основном по устным сообщениям («изветам» и «сказкам») местных жителей поисковые партии с привлечением опытных рудознатцев и горных мастеров. В 1698 году издается царская грамота, ставшая первым историческим документом относительно прав и обязанностей рудопромышленников, а также режима сдачи руд Казне и условий оплаты за сданные богатства; прорабатывалась и правовая сторона получения участков для разработки руд на них. Поиски руд поощрялись правительством: за находку руды выдавалось денежное вознаграждение в размере 50-100 рублей. «А кто серебряную руду богатую, и зело прибыльную, и прочную глубокую сыщет….тому из Казны великого государя дано будет денег 1000 рублей…». В 1623-1699 годах в Предуралье и Сибири работало свыше ста поисковых партий.

Качественно новый этап развития горно-заводского дела в России связан с перестройкой его организационной структуры  – созданием по Указу Петра I централизованной русской горной администрации в виде Приказа рудокопных дел (учрежден 24 августа 1700 года, открыт в Москве в ноябре 1700 года) во главе с сокольничим А.Лихачевым. Важными сторонами деятельности Приказа рудокопных дел стали: сбор сведений обо всех находках руд, образцы которых проверялись в специальной лаборатории; отправка поисковых партий (рудознатцы, солдаты, подъячие, рудные доносители) в новые районы для проверки вновь открытых месторождений, их практической значимости; строительство казенных горных заводов; систематизация сведений о выплавке металла на действующих горных заводах; подготовка квалифицированных мастеров-рудознатцев и выписка опытных горняков из-за границы, а также наказание за сокрытие руд. Видя пользу от рудокопных заводов, от которых земля богатеет и процветает, Петр I издает Указ «О свободе горного промысла», то есть об отделении прав на недра Земли от прав на ее поверхность. Затем русское правительство начинает отправлять молодых людей за границу для изучения горного дела. Так, Петр Великий приказал Василию Никитичу Татищеву ехать в 1724 году в Швецию, поручив ему отдать в обучение различным частям горного дела учащуюся молодежь из морской и артиллерийской школ. В 1725 году в Швецию прибыли двадцать два ученика, которых распределили по рудникам и заводам для обучения плавке, обжиганию руд, машинному делу, пробирному искусству и прочему.