Гірництво

Гірське справа, галузі науки і техніки, що охоплюють процеси вилучення (видобутку) з надр Землі корисних копалин.

На Протягом тисячоліть гірнича справа включало видобуток тільки твердих корисних копалин (нерудні будівельні матеріали, руда та ін.) У 2-й половині 19 ст. починає розвиватися видобуток нафти, на початку 20 ст. - Природного газу.

Видобуток корисних копалин передує їх розвідка (див. Розвідка родовищ корисних копалин), необхідна для визначення запасів, якості руд і економічної доцільності експлуатації даного родовища, виробничої потужності гірничого підприємства, способів розробки родовища. Все більш широке застосування отримують геофізичні методи розвідки, розвиваються геохімічні пошуки та мікробіологічна розвідка. Дані розвідувальних робіт і просторово-геометричних вимірювань зображаються на картах, планах, розрізах і графіках методами маркшейдерії і гірської геометрії.

Коли виявлені достатні запаси корисних копалин, а також технічна та економічна доцільність його використання, приступають на основі попередньо складеного проекту до розробки родовища. Для цього проводиться за певним планом мережу підземних або відкритих гірничих виробок або буряться свердловини; для розкриття родовища будуються необхідні надземні і підземні споруди.

Правила технічної експлуатації шахт вимагають, щоб з підземних виробок було не менше двох виходів на земну поверхню: по одному з них надходить свіже повітря, по іншому виходить відпрацьований. Такими виходами звичайно є що розкривають родовище і з'єднані між собою вироблення: вертикальні або похилі шахтні стволи, штольні. Глибина вертикальних стволів перевищує в деяких випадках 2000 м. Способи проходки стовбурів, як і ін гірських виробок, залежать від характеру і обводнення що перетинаються ними порід. У міру виїмки породи стінки гірських виробок кріпляться для запобігання їх обвалення (см. Кріплення гірничих виробок).

Після того як родовище розкрите, проводять виробітку з корисними копалинами, призначення яких - підготувати родовище до очисних робіт (так звані підготовчі роботи). Після проведення підготовчих виробок приступають до очисних робіт для видобування корисних копалин. Забої для виробництва очисних робіт носять назву очисних, а вироблення, що утворюються при цьому, - очисних виробок. Встановлений для даних природно-геологічних і техніко-економічних умов порядок проведення у часі і просторі підготовчих і очисних робіт називається системою розробки родовища.

Проходка підготовчих виробок і очисні роботи з видобутку корисних копалин проводяться, як правило, машинами: буровими, породопогрузочнимі, комбайнами і ін

Добуте корисна копалина доставляє від очисного вибою до земної поверхні копальневим транспортом: транспортування вантажів і людей по шахтному стовбуру здійснюється шахтним підйомом.

Всі підземні гірничі виробки забезпечуються свіжим повітрям (див. Провітрювання шахти, Руднична атмосфера). У підземних виробках встановлюється стаціонарне електричне освітлення, а робітникам видаються переносні рудничні лампи. Нагромаджується в підземних виробках вода постійно віддаляється системою рудничного водовідливу. Спеціальні служби стежать за правильністю та безпекою підземних робіт (див. Державний гірничотехнічний нагляд), вживають заходів для запобігання та ліквідації пожеж, аварій, катастроф і їх наслідків (див. гірничорятувальне справа).

Початок гірнича справа відноситься до ранньої стадії розвитку людського суспільства. У період родового ладу для підземного видобутку кремнію проводилися гірничі виробки, іноді з дерев'яним кріпленням. Для гірських робіт застосовувалися кам'яні знаряддя і Кайли з оленячого роги. У рабовласницькому суспільстві починається систематична розробка мідних та олов'яних руд, видобуток золота і срібла (див. Благородні метали). На території СРСР виявлені сліди стародавніх рудників періоду бронзового століття. У Центральній Європі від цього періоду залишилися вироблення з слідами кріплення, сходів і т. п. Задовго до н. е.. гірнича справа існувало в Китаї, Японії, країнах американського континенту.

Головним фактором розвитку продуктивних сил в античному суспільстві стало освоєння виробництва заліза. На гірських роботах використовувалася праця величезного числа рабів і засуджених злочинців. Велику економічну роль відігравало гірнича справа в Древньому Римі кінця республіки і епохи імперій (1 ст. До н. Е.. - 3 ст. Н. Е. .).

З розвитком феодальних відносин у гірнича справа відбуваються значні зрушення. У 11-13 ст. починається широкий розвиток гірнича справа в Центральній Європі, виникає поки що ручне буріння гірських порід. Важливі вдосконалення в гірнича справа були зроблені в Європі в 15-16 ст. Застосування кінного приводу і водяного колеса для рудникового підйому, а також для водовідливних пристроїв дозволило вести гірські роботи на глибині до 150 м. З'являються вибухові роботи, які починають витісняти вогневої спосіб руйнування. Вводиться мокре збагачення, що дозволяє вести розробку порівняно бідних руд. У 1512 в Саксонії була видана привілей на мокру штовханину. У цей час в рудниках починають влаштовувати дерев'яні настили для переміщення по них візків з корисних копалин. З'являються перші гірські училища і посібники з гірнича справа ( "Про гірському справі і металургії ... "Г. Агріколи, 1556). У гірнича справа раніше, ніж у інших галузях промисловості, знайшли застосування парові машини, спочатку для відкачування води (англієць Т. Ньюкомен в 1711-12), потім і для рудникового підйому.

З епохи промислового перевороту (кінець 18 - початок 19 ст.) здійснюється перехід до широкого застосування в гірнича справа машин. В 1815 англієць Х. Деві винаходить безпечну гірничу лампу. Удосконалюється техніка буріння, все ширше застосовуються вибухові речовини, що вводиться рейкова відкатку з кінної тягою. У 30-х рр.. 19 в. починають застосовувати сталеві канати для рудникового підйому і відкочування. У середині 50-х рр.. 19 в. з'являються перші працездатні врубові машини.

Умови розвитку гірнича справа знову змінюються в кінці 19 - початку 20 ст. у зв'язку з величезним збільшенням попиту на корисні копалини. Інтенсивно розвивається техніка проходки стовбурів шахт (див. Стволопроходческій агрегат). Вдосконалені методи проходки, вентиляції і водовідливу дозволяють збільшити глибину розробок до 1000 м, іноді - до 2000 м. Створюються високопродуктивні системи розробки вугільних і рудних родовищ (див. Підземна розробка). Вводиться електричний привід для підйомних машин, насосів, вентиляторів, електріфіціруется рудничний транспорт, здійснюється механізація зарубки за допомогою врубових машин, широко застосовуються відбійні молотки, що працюють стисненим повітрям. Виникають самостійні науково-технічні дисципліни, які займаються питаннями видобутку окремих видів корисних копалин: вугілля, руди, нафти, торфу тощо

Найважливішими завданнями, які стоять перед гірнича справа в СРСР, є раціональне використання надр, значне підвищення економічної ефективності та поліпшення умов праці в цій самій важкої та небезпечної області його масового застосування. Ведуться інтенсивні пошуки нових систем розробки родовищ, більш потужних засобів механізації, застосування автоматизації та побудови технології видобутку за принципом поточного виробництва. У вугільних шахтах все більше механізуються отбойка і вантаження вугілля; вантаження вугілля і породи в підготовчих виробках виробляють гірськими комбайнами і навантажувальними машинами. Механізуються отбойка і вантаження також при видобутку руд. Поступово розширюється застосування автоматизації та дистанційного управління машинами та механізмами. Впроваджуються в промислову практику металеві кріплення (замість дерев'яної) і пересувна механізована кріплення (див. Кріплення гірська). Спостерігається прагнення всемірно скорочувати розкиданість гірських робіт і форсувати виїмку в відносно обмеженому числі вибоїв. У зв'язку з цим вводяться в дію шахти великої продуктивності і надпотужні.

Підвищення ефективності гірнича справа здійснюється переважно за рахунок більш широкого впровадження способів відкритої розробки родовищ. При відкритому способі розробки продуктивність праці вище, ніж на шахтах, у 7-10 разів і більше, собівартість видобутку значно нижче. У 2-й половині 50-х рр.. 20 в. в вугільної промисловості видобуток відкритим способом різко збільшується. За період з 1913 по 1968 відносний питома вага видобутку вугілля в кар'єрах зріс у загальному світовому балансі з 6 до 30%. У СРСР в 1968 в кар'єрах було видобуто 25% вугілля (про відкритих гірничих роботах див. також Гідромеханізація, Дражна розробка, Торфодобича).

В СРСР частка відкритого способу видобутку становить (1969): по залізній руді 77%, руд кольорових металів 64%, марганцевих 56,4%, гірничохімічний 46,6%, неметалічних копалин та будівельних матеріалів 100%.

Великі успіхів досягнуто у вивченні фізичних властивостей гірських порід, що дозволяють знаходити оптимальні рішення у конструюванні породоруйнуючих машин і інструментів, а також в методах переробки корисних копалин (див. Збагачення корисних копалин).

Тривають теоретичні і дослідні роботи в областях гірнича справа, що відкривають перспективу видобутку копалин без роботи людей під землею, методами геотехнології, а також видобутку корисних копалин з морського дна (див. Підводний видобуток корисних копалин).

Незмірно зросли, особливо за десятиліття 1960-70, способи видобутку рідких і газоподібних корисних копалин, які займали (1969) бл. 60% в паливному балансі СРСР. Розвиток видобутку цих корисних копалин було тісно пов'язане з розвитком техніки буріння свердловин (див. Буріння). У зв'язку з великою специфікою розробки родовищ нафти і природного газу ці питання висвітлені в статтях Нафта і Гази природні горючі. Розробка нафтових родовищ ведеться на великих глибинах зі штучним впливом на пласт (наприклад, заводненню), в акваторіях морів. У газовій промисловості СРСР створюються потужні газові промисли з щорічним видобутком 75-100 млрд. м3 і будівництво магістральних газопроводів великих діаметрів (див. Газопровід).

Список літератури

Бокий Б. В., Гірнича справа, 3 изд., М., 1959

Шевяков Л. Д., Розробка родовищ корисних копалин, 4 изд., М., 1963

Агошков М. І., Малахов Г. М., Підземна розробка рудних родовищ, М., 1966

Мельников Н. В., Мінеральне паливо, 2 изд., М., 1971

Ржевский В. В., Технологія та комплексна механізація відкритих гірничих робіт, М., 1968

Технологія підземної розробки пластових родовищ корисних копалин, М., 1969.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.nashstroy.ru