Рациональное использование полезных ископаемых

Полезным ископаемым называют природное минеральное образование органического или неорганического происхождения, которое может быть использовано человеком с достаточным эффектом. Полезные ископаемые добывают из недр, природных вод и на поверхности Земли. 
 
Добыча полезных ископаемых - извлечение его из земной коры или гидросферы с целью использования. В более узком понимании термин добыча применяют для определения количества полезного ископаемого, добытого в определенный промежуток времени.  
 
Существуют следующие способы добычи полезных ископаемых: подземный, открытый, со дна озер, морей и океанов и геотехнологический. 
 
При подземном способе отделение полезного ископаемого от массива производят в недрах Земли, а затем его транспортируют на поверхность по системе горных выработок - искусственных полостей определенной формы, создаваемых в земной коре с определенной целью. Горные выработки служат для разведки, добычи полезных ископаемых и строительства подземных сооружений (метрополитена, автомобильных или железнодорожных туннелей, подземных хранилищ и др.). 
 
Открытый способ добычи характеризуется тем, что отделение полезного ископаемого от горного массива и его дальнейшую транспортировку осуществляют на поверхности Земли. При открытом способе горные выработки бывают подземными и наземными. 
 
Добычу полезных ископаемых со дна озер, морей и океанов осуществляют в основном в пределах континентального шельфа и ложа мирового океана. Добычу производят как через водную толщу с применением механизированных баз, оснащенных черпаковыми элеваторами, земснарядами и грейферными погрузчиками, так и с помощью горных выработок, проводимых с земной поверхности по породам дна водоемов до встречи с полезным ископаемым.  
 
Из полезных ископаемых на россыпях шельфа добывают золото, олово, платину, минералы, содержащие титан, цирконий, железо и др. 
 
Геотехнологический способ предполагает бурение скважин с поверхности или из горных выработок, изменение физического или химического состояния полезного ископаемого в недрах и извлечение его по скважинам на поверхность. Для перевода твердых полезных ископаемых в транспортабельное состояние применяют механическое разрушение, плавление, растворение, химическую и бактериально-химическую обработку. 
 
Наибольшее распространение получили следующие геотехнологические способы: подземная выплавка серы, подземное химическое и бактериально-химическое выщелачивание медных, урановых и других руд, подземная газификация угольных пластов. В целом под геотехнологией принято понимать совокупность химических, физико-химических и биохимических процессов, способов и средств добычи полезных ископаемых с изменением их агрегатного или химического состояния в недрах Земли. Объемы применения геотехнологических способов добычи полезных ископаемых пока невелики. 
 
Горное производство - вид человеческой деятельности, направленный на добычу полезного ископаемого. Основой горного производства являются горные работы. 
 
Горное предприятие - самостоятельная производственная единица, которая осуществляет разведку, добычу и обогащение полезных ископаемых. Горное предприятие, служащее в основном для добычи и первичного обогащения полезных ископаемых, называют горнодобывающим. 
 
Горные предприятия имеют специализацию. Шахта - горное предприятие, предназначенное для добычи полезных ископаемых подземным способом. Рудник - горное предприятие, служащее в основном для подземной добычи руд, горно-химического сырья и строительных материалов. В отдельных случаях на руднике могут добывать полезное ископаемое как подземным, так и открытым способом. Понятием рудник иногда пользуются для обозначения нескольких шахт, которые объединены в единую административно-хозяйственную единицу с централизованным хозяйством по добыче, переработке и отправке потребителю полезного ископаемого. Карьер - горное предприятие, служащее для добычи полезных ископаемых открытым способом. Разрез - карьер по добыче угля. 
 
Разведку полезных ископаемых ведут путем бурения геологоразведочных скважин и отбора из них специальных цилиндрических проб пород и полезного ископаемого, называемых кернами. Для разведочных целей используют также разведочные горные выработки. При разведке оценивают и уточняют запасы, качество и элементы залегания полезных ископаемых в недрах. 
 
После утверждения запасов приступают к строительству горного предприятия. Месторождение вскрывают, подготавливают к очистной выемке, а затем приступают к добыче полезного ископаемого. Комплекс горных работ по вскрытию, подготовке и очистной выемке полезного ископаемого называют разработкой месторождения, а сами указанные работы являются стадиями разработки. 
 
После завершения строительства горное предприятие передают в эксплуатацию. В период эксплуатации добывают полезное ископаемое. Одновременно ведут работы по вскрытию и подготовке новых участков. 
 
Участки месторождения полезного ископаемого подготавливаются путем проведения горных выработок. При проведении выработки по угольному пласту ее забой называют угольным, по породе - породным, одновременно по пласту и породе (с подрывной породы) - смешанным. Забои проводимых выработок называют подготовительными. Работы по проведению выработок на шахтах ведут подготовительные участки и участки горно-капитальных работ. Выемку угля ведут в очистных забоях - местах его отделения от массива, представляющих собою поверхность пласта, которая ограничивает выработку со стороны массива и перемещается в процессе добычи угля. Очистные работы на шахте осуществляют добычные участки. 
 
Отбитый уголь транспортируют по горным выработкам скребковыми, ленточными или пластинчатыми конвейерами, в вагонетках с помощью электровозов или лебедок, а также самотеком по желобам, листам, рештакам и трубам. Перемещение угля в потоках воды по трубам или желобам называют гидротранспортом. Работы по транспортировке угля и породы организуют участки внутришахтного транспорта. 
 
На разрезе уголь транспортируют автомобилями, по железной дороге и ленточными конвейерами. 
 
На поверхность полезные ископаемые и породу из шахты поднимают в клетях, оборудованных под заезд в нее шахтной вагонетки, или в скипах - специальных сосудах. Клети и скипы в вертикальных горных выработках движутся по направляющим проводникам, а в наклонных - по рельсам. Комплекс подъемных машин и оборудования носит название шахтного или рудничного подъема. 
 
Действующие горные выработки снабжают свежим воздухом, подаваемым с поверхности. Струя такого воздуха называется свежей. Воздух, проходя по горным выработкам и попадая в забой, загрязняется угольной и породной пылью, а также газами, выделяющимися из угля, пород и в процессе работы машин и оборудования. Струя такого воздуха называется исходящей. Для отвода исходящей струи служат специальные воздухоотводящие выработки. Процесс обеспечения воздухом горных выработок и забоев называется вентиляцией. Вентиляцию рабочих мест в разрезе обеспечивают обычно за счет их естественного проветривания. Составление вентиляционных планов шахты, контроль за расходом воздуха, содержанием газов и пыли в шахтной атмосфере, состоянием техники безопасности ведут участки вентиляции и техники безопасности (ВТБ). 
 
В горных породах содержится вода. При ведении горных работ подземные воды выделяются в горные выработки и могут скапливаться в них. Для предотвращения этого выработки проводят с уклоном в сторону главного, общешахтного водосборника, оттуда ее откачивают на поверхность насосами по трубам. 
 
Систему сбора и удаления поступающей в горные выработки воды называют водоотливом. В весьма водообильных шахтах или разрезах указанных мер бывает недостаточно. Тогда в массиве пород бурят скважины, обсаживают их металлическими трубами и по ним собирают воду, минуя горные выработки. Такую систему называют дренажной, а процесс удаления воды из массива - осушением. 
 
Для работы машин и различных установок на горном предприятии используют электроэнергию и пневмоэнергию. Обеспечение действующих установок электроэнергией называют электроснабжением, а пневмоэнергией - снабжением, сжатым воздухом. 
 
Ниже определенной глубины наблюдается постепенное увеличение температуры горных пород. При повышенной температуре атмосферы условия труда в шахте ухудшаются. Поэтому в глубоких шахтах и рудниках устанавливают систему кондиционирования воздуха, то есть его охлаждения и частичного очищения. 
 
При ведении горных работ в шахтах могут происходить внезапные выбросы угля и газа, внезапные выбросы породы и газа, самовозгорание угля, оставшегося в выработанном пространстве или находящегося в целиках, выделение метана из угля или пород, образование угольной и породной пыли и внезапные обрушения горного массива - горные удары. В большинстве случаев горняки научились прогнозировать эти явления и принимать меры по их предотвращению.