Гірнича справа
Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Гірни́ча спра́ва (англ. Mining, нім. Bergbau, рос. горное дело) — галузь науки і техніки, пов'язана з видобуванням з надр або на поверхні Землі корисних копалин, а також їх попередньою обробкою з метою використання в господарстві.
При видобуванні твердих корисних копалин вдаються до відкритої розробки родовищ, підземної розробки родовищ, підводної розробки родовищ, до засобів геотехнології; рідкі й газоподібні копалини видобувають майже винятково з бурових свердловин. Значна увага приділяється технології свердловинного видобутку твердих корисних копалин (підземне розчинення , вилуговування). Значна увага приділяється попередньому розвідуванню родовищ корисних копалин, збагаченню корисних копалин, механізації гірничих робіт, гірничому нагляду, гірничорятувальній справі тощо.
При видобуванні твердих корисних копалин вдаються до відкритої розробки родовищ, підземної розробки родовищ, підводної розробки родовищ, до засобів геотехнології; рідкі й газоподібні копалини видобувають майже винятково з бурових свердловин. Значна увага приділяється попередньому розвідуванню родовищ корисних копалин, збагаченню корисних копалин, механізації гірничих робіт, гірничому нагляду, гірничорятувальній справі тощо.
В Україні правові та організаційні засади проведення гірничих робіт, забезпечення протиаварійного захисту гірничих підприємств, установ та організацій регулює Гірничий закон.
Зміст |
[ред.] Історія
Ранні археологічні свідчення про гірничі розробки відносяться до раннього кам'яного віку. Мідь видобувалась вже біля 5000 року до нашої ери. Мідь, золото і гравій видобувались за 3000 роки до нашої ери в Єгипті. Залізна руда видобувалась у 8 сторіччі до нашої ери в Альпах, кам'яне вугілля відоме в Британії вже в 9 сторіччі.
Початок видобування корисних копалин поринає в сиву давнину. Ще первісна людина для виготовлення кам'яних знарядь праці вимушена була шукати і використовувати камінь, який добре піддавався обробці. Зокрема в Україні на Донбасі виявлені древні шахти кам'яної доби для видобутку кременю.
Однак по-справжньому гірнича справа почала розвиватися в період рабовласницького ладу. В цей час в сферу видобування залучаються родовища мідних та олов'яних руд, свинцю, золота, срібла, сурми, а також асфальт та будівельні матеріали. Для розробки руд використовувались бронзові знаряддя праці.
Величним пам'ятником гірничій справі та будівництву старовини є Великі Єгипетські Піраміди, під якими розуміють піраміди фараонів Хеопса, Хефрена та Мікерина, які правили Єгиптом майже 3 тис. років до нашої ери. Вони стоять поряд на околиці м. Каїра з боку Лівійської пустелі. Піраміди складені з блоків вапняку масою від 2,5 до 70 т. Добування вапняних блоків велося в кар'єрах на східному березі Нілу. Відокремлення блоків від масиву, імовірно, здійснювалося за до-помогою так званого «клинового способу». Він зводиться до пробурювання отворів по контуру блоку, після чого в отвори забивали спеціальні дерев'яні клини і поливали їх водою. Набухаючи, дерев'яні клини відривали блоки від масиву.
До мегалітичних пам'ятників гірничій справі належать також кам'яні блоки, які видобували для гігантських фігур на острові Пасха, знаменита «Баальбекська тераса» в ліванській долині Бекаа (тут в каменоломні знаходиться найбільший з відомих оброблений людиною камінь — його вага понад 1000 т), велетенські блоки в Саксайуамані (інкська кладка).
В доколумбовій Америці в період між ІІ тисячоліттям до н. е. і І ст. н. е. (так званий формативний або прото-класичний період) з'являються оригінальні ступінчасті піраміди з храмом або вівтарем на верхньому майда-нчику («культура пірамід», Теотіуакан). Численні палацові будівлі, інженерні та оборонні споруди індіанців Америки потребували видобутку каменю та глини. Для обробки каменю застосовували кам'яні та бронзові знаряддя, транспортували їх без допомоги коліс. Широко використовувалася сирцева цегла.
В Україні відомі велетенські рукотворні кургани — так звані «піраміди степів» датовані ІV-ІІ тис. до н. е., довжина яких сягає 200 м, сучасна висота — 10 м.
В І тис. до н. е. активно розвивається Г.с. в т.зв. Старому Світі. Напр., у Китаї ведеться розробка тисяч родовищ руд заліза, міді, олова. Тут вперше починають видобуток соляних розчинів за допомогою свердловин, які бурять на глибину до 900 м.
В античному світі (стародавні Греція та Рим) головним фактором розвитку виробничих сил було широке застосування нового металу — заліза. Масштаби гірничих робіт досягли великих розмірів і охоплюють, крім родов. заліза, родов. руд міді (Кіпр), золота (о-ви Сіфнос і Тасос, Фракія), срібла (Лавріонські рудні, Сіфнос, Македонія, Лідія та ін.). З розвитком феодальних відносин відбувалися значні зрушення в розвитку гір-ничої справи Європи, Закавказзя, Середньої Азії. Високого рівня гірнича справа досягла в середні віки в Центральній Європі (Чехія, Саксонія, Франція). Тут формуються гірничі райони, міста рудокопів (Фрайберг, Гарц, Мансфельд, Тироль, Богемія, Шварцвальд та інш.).
Одним із пам'ятників світової історії середніх віків є твір Георгія Аґріколи (1494 −1555, справжнє ім'я — Георг Бауер) «Про гірничу справу і металургію» в дванадцяти книгах. Це — перша енциклопедія гірничої справи і металургії, яка підвела підсумок всьому досвіду людства по видобуванню руди та плавці металів аж до ХVІ ст. Роки життя та діяльності Аґріколи належать до епохи Відродження, коли в ряді країн Європи почали складатися капіталістичні відносини. Праця Аґріколи протягом двох віків була основним посібником для всіх рудокопів.
Ретроспективний аналіз Г.с. дозволяє відзначити такі основні віхи її розвитку. 7 тис. р. до н. е. і раніше — добування нерудної сировини, 7-5 тис. до н. е. — початок видобутку кольорових металів — міді, золота, олова, сурми, ІХ-ХУІІІ ст. до н. е. — початок видобутку руд заліза, антична доба і сер. віки — початок розробки покладів ву-гілля та нафти, в ХХ ст. — радіоактивних мінералів. Як-що брати технології видобутку, то найдавніші — відкритим та шахтним способом, з І тис. до н. е. з'являється свердловинна гірнича технологія, а з 50-х рр. ХХ ст. — розробка родовищ на морському і океанічному дні.
Що стосується механізації гірничих робіт, то перші машини та механізми з'являються тільки в античний час, у ХVІ-ХVІІ ст. вони суттєво вдосконалюються, а в ХVІІІ-ХІХ ст. обладнуються автономним приводом. З другої половини ХХ ст. починається період комплексної механізації, а в останні десятиліття — автоматизації гірничих робіт. В кінці ХХ ст. щорічно з надр Землі видобувалося бл. 120 млрд. т. гірничої маси і бл. 25 млрд.т корисних копалин.
Докладних даних про перші кроки людини у використанні вугілля нема. Однак люди стародавніх часів, безумовно, зустрічались з ним, про що свідчать історичні документи. Старогрецькі філософи Арістотель та Теофраст у своїх працях, які були написані за чотири століття до нашої ери, згадують про горюче каміння, яке «само-опорожнюється» при горінні. Є деякі свідчення, одержані на основі археологічних пошуків, про знайомство з викопним вугіллям племен, що мешкали на території пів-дня України в Х-ХІ століттях. Жителі прибережних райо-нів Британських островів протягом багатьох віків збирали так зване «морське вугілля», викинуте хвилями моря на берег. Шматки «морського вугілля» рибалки використовували для опалювання своїх жител. Але то були поодинокі приклади, які не дають можливості говорити про великий інтерес людини до вугілля.
У зв'язку з поширенням потреб на залізо уже в середньовіччі виникли труднощі з добуванням у необхідних обсягах деревного вугілля, яке використовувалося для виплавки металів. По мірі знищення лісів викопне вугілля починає відігравати все більше значення в промисловості. Особливо сприятливі умови для вуглевидобутку створилися в Англії. Саме тут наприкінці ХVІІ ст. почали будувати вугільні шахти (копальні). Починаючи з цього часу вугілля починають активно видобувати і застосовувати для потреб промисловості, а згодом — транспорту.
[ред.] Історія видобування вугілля та руд в Україні
В Україні про кам'яне вугілля на Донецькому кряжі знали давно. В Х-ХІ ст. тут, імовірно, видобували вугілля й виплавляли метал. За деякими даними частину козацької зброї робили з місцевої сировини. Але аж до кінця ХVІІІ ст. видобуток вугілля був дрібним промислом для своїх потреб. Лише з 1800-х років вугілля тут почали видобувати на продаж.
Відкриття вугільних родовищ на Донбасі тривалий час датувалося історичною наукою 1722 роком, а честь першовідкривача приписувалася Григорію Капустіну, який виявив пласти вугілля над річкою Кундрючою та в урочищі Оленячі гори на околиці сучасного м. Лисичанська. За новими даними (В.І.Подов, м. Луганськ, 1991), розвідка кам'яного вугілля на Донбасі велася в кінці другого десятиліття XVIII cт. під керівни-цтвом ландрата (радника Київської губернії з використання природних ресурсів) Микити Вепрейського та управляючого Бахмутськими соляними промислами і коменданта Бахмутської фортеці Семена Чиркова за допомогою місцевих козаків, які, використовуючи вугілля в побуті, і вказали на місце виходу ву-гільних пластів на поверхню в районі р. Біленької (притоки р. Лугані). В кінці 1721р ними були зібрані зразки кам'яного ву-гілля і руди і направлені до камерколегії у С.-Петербурзі з ме-тою його випробування і відповідних аналізів. Для уточнення відомостей щодо віднайденого вугілля з С.-Петербурга у 1722 р був відряджений Григорій Капустін. Таким чином, перші відо-мості про знахідки кам'яного вугілля і руди у Донецькому краї були зроблені місцевими козаками та адміністрацією краю до експедиції Г.Капустіна.
На кінець ХVІІІ століття було накопичено достатній вітчизняний досвід розвідки і розробки вугілля викопного. Однак розміри його видобування у ХVІІІ столітті були ще незначні, і лише під кінець століття в зв'язку з будівництвом Луганського чавуноливарного заводу видобуток вугілля зріс. На початку ХІХ ст. при цьому заводі відкривається перша в Україні Гірничозаводська школа. У 1827 р випускник Гірничого кадетського корпусу у С.-Петербурзі гірничий інженер з Харкова Євграф Ковалевський (1790 чи 1792, Харків — 1867, С.-Петербург) виконав перше наукове стратиграфічне і геологічне до-слідження Донбасу. Йому ж належить назва «Донецький басейн» від чого згодом було утворено скорочення «Донбас». Процес становлення вугільної промисловості в Україні радикально активізувався після скасування кріпацтва і на початку розвитку капіталізму під кінець XIX століття. В цей час також почав активно розвивати-ся Криворізький рудний басейн, де будувалися рудні кар'єри та шахти.
До Другої світової війни на вугільних шахтах України переважала ручна праця. Комплексна механізація праці в очисних вибоях почала бурхливо розвиватися з 1948 року, коли українськими та російськими конструкторами було створено комбайн «Донбас». Наступним етапом механізації в кінці 50-х років було створення комплексів на основі гідрофікованого кріплення. Це дозволило звести до мінімуму важкі і небезпечні роботи по кріпленню і обваленню покрівлі у комплексно-механізованих лавах. Впровадження комплексної механізації обумовлює необхідність вирішення проблеми дистанційного та автоматичного управління процесами в очисних вибоях без постійного перебування в них робітників.
Сьогодні для значного підвищення продуктивності та покращення умов праці шахтарів необхідні пошуки нових напрямків. Розв'язанням цієї проблеми є розробка способів так зва-ної безлюдної технології. Вибої-автомати — це очисні виробки, де нема робітників, а всі процеси автоматично виконуються машинами. Управління цими машинами виконується з ближніх штреків або ходків. У світовій практиці гірництва спостерігається актив-ний розвиток принципово нових способів видобутку. Яскравий приклад — комплексна технологія видобування і збагачення міді «рідинна екстракція — електроліз» (процес SX-EW), основа якої — свердловинне розкриття ро-довища, обробка корисних копалин реаґентами безпосередньо в пласті, електроліз розчину на поверхні з метою отримання цільового продукту.
[ред.] Гірнича наука в Україні
Вісімнадцяте століття було знаменним для розвитку гірничої справи. В Києво-Могилянській академії вже в 1705—1709 рр. вивчалися основи наук про корисні копалини. У книзі ректора Академії Феофана Прокоповича (1681—1736) «Про досконалі змішані неживі тіла — мета-ли, камені та інші» розглядалися три проблеми щодо корисних копалин: «матерія і форма, діюча причина і місце їх виникнення». Стверджувалося, що «…земля найкраще може бути поділена на три провінції або області: перша з них, найближча нам, є матір'ю і годувальницею рослин; друга, дещо глибша, в ній народжуються копалини, але найбільше метали; третя, ще глибша, там сховище вогню і води». Давалися докладні уявлення про смолу і сірку, нафту, бурштин, глини (гончарну, мергелі, білу глину), солі (викопну, морську, джерельну, аміачну, вірменську й купорос). Чи не вперше було сказано про причини професійних захворювань гірників: «Більшість хвороб, з якими стикаються шахтарі й металурги, походять від сірки й ртуті». Дуже докладно були розглянуті корисні копалини в каменях і гемах (дорогоцінних каменях). Причому опрацьована розгалужена їх класифікація. Виділялися камені пористі і густі, прозорі й темні, геми і перли. Описано десятки найвідоміших мінералів, будівельних, дорогоцінних та напівдорогоцінних, специфічних: пемза, мармур, магніт, сапфір, гіацинт, сардій, ґранат, смарагд, адамант, карбункул, рубін, аметист, опал, топаз, берил, кришталь, яшма та ін.
Суттєвий внесок у наукове узагальнення способів розробки корисних копалин вніс російський вчений М. В. Ломоносов, який ще юнаком в 1734 р. вчився в Києво-Могилянській академії. Головною працею В. М. Ломоносова в галузі гірничої справи є книга «Первые основания металлургии или рудных тел», видана в 1763 р. Зокрема в додатку «О слоях земних» висувається теза про рослинне походження вугілля викопного.
Гірнича наука почалася наприкінці IX ст. з заснування Гірничотехнічної школи в Лисичанському і Горлівці та Вищої гірничої школи в Катеринославі (1899), 1912 перетвореної на Гірничий Інститут, в якому працювали М. Федоров, О. Динник, О. Терпигорєв та ін.
На початку XX ст. засновано Макіївську гірничо-рятувальну станцію, яка досліджувала технологію кріплення виробок, вентиляції копалень та боротьбу з пожежами в рудниках. У 1930-х pp. створено Інститут гірничої механіки АН УРСР у Києві та гірничі факультети у деяких вузах. Теоретичні й експериментальні дослідження з гірництва ведуться в Інститутах гірничої механіки і кібернетики в Донецьку і Гірничого машинобудування, автоматики і обчислювальної техніки в Харкові, у Всесоюзному вугільному НДІ в Харкові (з 1928), у Дніпропетровському і Криворізькому гірничих Інститутах. Макіївський інститут досліджує питання безпеки робіт у гірничій промисловості. У цих інститутах розроблено основи розкриття, підготовки та системи експлуатації родовищ корисних копалин, а також теорію різання вугілля, динаміку врубових машин, механізацію процесів кріплення, нові види кар'єрного транспорту у копальнях.
Дослідники: М. Федоров (гірнича механіка), О. Динник (гірський тиск, підйомні канати, теорія вентиляції), О. Щербань, В. Черняк (гірнича термодинаміка і вентиляція у глибоких шахтах), Г. Савін (динаміка підйомних канатів), В. Пак (конструкція шахтних вентиляторів), О. Терпигорєв (експлуатація вугільних родовищ і механізація гірничих робіт), К. Борисенко (компресори і пневмодвигуни для гірничих машин), М. Поляков і С. Волотковський (разрахунок стрічкових конвеєрів та підземної електровозної відкатки), П. Несторов (конструкція шахтних канатів), К. Татомир, Б. Локшин, О. Найдиш, Д. Оглоблин (схеми розкриття родовищ, закладання стовбурів з урахуванням транспортування гірської маси, вентиляції), О. Кухтенко, О. Крижанівський (автоматизація пристроїв регулювання врубових машин і стійкість систем автоматичного регулювання шахтних підйомних установок), М. Зайцев (гірський тиск і раптові викиди вугілля і газу), М. Стариков (розробка рудних родовищ на великих глибинах), М. Іванов (планування виробничих потужностей гірничорудних підприємств), Ф. Абрамов, Б. Гренцінґер (теоретичні основи аерогазодинамічних процесів провітрювання на вугільних шахтах).
Українські вчені, інженери і конструктори створили вугільні комбайни («Донбас», «Кіровець», УКР), струги (УСБ), породонавантажувальні машини (ЕПМ-1, ПЛМ-5), вугільні пилки, комплекси устаткування (ДонВУГІ, Дондніпровуглемаш), механогідравлічного руйнування вугілля та породи й створення потрібного устаткування (Укрндігідровугілля).
Галузевим журналом з гірничої справи (орган Міністерства вугільної промисловості УРСР) є місячник «Уголь Украины» (з 1957 у Києві).
[ред.] Література
- Мала гірнича енциклопедія: В 3-х т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. ISBN 966-7804-14-3
- Гірничий закон України. Відомості Верховної Ради (ВВР), 1999, № 50, ст. 433.
- Georgius Agricola: De re metallica libri XII. Basel 1556 (Digitalisat der 2. Ausgabe 1561) — перша наукова праця з гірництва
- Агрикола Г. О горном деле и металлургии в двенадцати книгах (главах) / Под ред. Шухардина С. В.. — М.: Недра, 1986.
- Сборник Русского исторического общества. Т. 6. К истории горного дела. — М.: ИД Русская панорама, 2003. — 384 с. ISBN 593165061X
- Библиотека горного инженера в 14 томах / Академия горных наук Украины.
