Читать книгу История электрификации горной промышленности - Борис Заварыкин, Ольга Ковалёва, О. А. Ковалёва - Страница 5

Горная промышленность – это комплекс производств по разведке месторождений, добыче из недр земли и обогащению полезных ископаемых. Все отрасли горной промышленности делятся на следующие основные группы:

‒ топливодобывающая (угольная, нефтяная, сланцевая, торфиная, добыча естественного газа);

‒ рудодобывающая (железнорудная, марганцевая, добыча цветных и благородных металлов и др.);

‒ горнохимическая (добыча калийных солей, апатита, нефелина, бокситов, фосфоритов, селитры, серного колчедана и др.);

‒ отрасли по добыче минералов для строительства и селикатно-керамической промышленности (мрамор, гранит, известняк, глина, гипс, асбест и др.).

Возникновение и развитие горной промышленности тесно связано с развитием горного дела.

Горное дело – это отрасль техники и промышленности, а также соответствующие прикладные науки, охватывающие процессы, необходимые для извлечения из недр земли (добычи) полезных ископаемых в твердом или газообразном состоянии. Скопление их, приуроченное к определенной части земной поверхности, называется месторождением полезных ископаемых. Добыче полезных ископаемых предшествует разведка, которая необходима для определения целесообразности эксплуатации данного месторождения, производственной мощности и способа разработки. Данные разведки наносят на карты, планы, разрезы в виде графиков методом маркшейдерии.

Далее на основе предварительного составленного плана после выявления этих данных приступают к разработке месторождения. Для этого при помощи горных работ по определенному плану осуществляется сеть подземных или открытых горных выработок; для вскрытия месторождения строят необходимые подземные и надземные сооружения.

После вскрытия месторождения проводят выработки по полезному ископаемому, назначение которых состоит в непосредственной подготовке месторождения к извлечению полезного ископаемого (подготовительные работы). После проведения подготовительных выработок приступают к очистным работам.

Установленный для данных естественно-геологических и технико-экономических условий порядок проведения во времени и пространстве подготовительных и очистных работ называется системой разработки месторождения.

Начало горных работ можно отнести к ранней стадии развития человечества. Уже в период родового строя для подземной добычи кремния проводились горные выработки, иногда с деревянным креплением. Для горных работ применялись каменные орудия и кайлы из оленьего рога. В рабовладельческом обществе начинается систематическая разработка медных и оловянных руд, добыча серебра и золота. Возникает огненный способ добычи, при котором для разрушения породы нагретую огнем поверхность охлаждают водой, начинают применять примитивное обогащение полезных ископаемых. На территории России археологами обнаружены рудники этого периода; в Центральной Европе ‒ выработки со следами крепления, лестниц и т.п., относящиеся к бронзовому и железному периоду развития человечества.

Главным фактором развития производительных сил в античном обществе было освоение железа. На горных работах использовался труд рабов и осужденных преступников. С развитием феодальных отношений в горном деле происходят значительные сдвиги. В начале II тысячелетия н.э. происходит подъем горного дела и в Центральной Европе. Не позднее ХII в. началось применение бурения горных пород.

В ХV‒ХVI вв. в Европе в горном деле были впервые применены важные усовершенствования. Применение конного привода и водного колеса на подъеме, а также для водоотливных устройств позволило вести горные работы на глубине до 150 м, хотя еще повсеместно применялась штольневая разработка. Взрывные работы начали вытеснять огневые работы, возникло мокрое обогащение, что позволило вести разработку бедных руд. В 1512 г. в Саксонии была выдана привилегия на мокрую толчею. В это время на рудниках начинают устраивать деревянные настилы для перемещения по ним тележек с полезным ископаемым. Появляются первые горные училища и руководства по горному делу. В горном деле раньше, чем в других отраслях, нашли применение паровые машины первоначально для откачивания воды, а затем и для рудничного подъема.

С эпохи промышленного переворота (конец ХVIII − начало ХIХ в.) осуществлен переход к широкому применению в горной промышленности машин. В 1815 г. англичанин Г. Деви изобрел безопасную рудничную лампу. Совершенствуется техника бурения, все шире применяются взрывчатые вещества, вводится рельсовая откатка. В 30-х гг. ХIХ в. стали применять стальные канаты для рудничного подъема и откатки. В 1866 г. появились первые врубовые машины.

В конце ХIХ – начале ХХ в. в связи с увеличением спроса на полезные ископаемые изменяются условия развития горного дела. Интенсивно развивается техника проходки стволов шахт и бурения на нефть. Усовершенствованные методы проходки, вентиляции и водоотлива позволяют увеличить глубину горных выработок до 1000, а иногда и до 2000 м. Создаются высокопроизводительные системы отработки угольных и рудных месторождений. Вводится электрический привод подъемных машин, водоотлива, вентиляции, электрифицируется рудничный транспорт, осуществляется механизация зарубки с помощью врубовых машин, широко применяются отбойные молотки, работающие на сжатом воздухе. Возникают самостоятельные научно-технические дисциплины, занимающиеся вопросами добычи отдельных видов полезных ископаемых.

До середины ХХ в. во всех промышленных странах мира важнейшей задачей горного дела было значительное повышение эффективности труда. Это привело к интенсивным поискам новых систем разработки месторождений, в частности таких, которые позволили бы исключить ступенчатый рельсовый транспорт и дали возможность применять конвейеры как на горизонтальных, так и на наклонных выработках, а также более широко использовать гидравлическую добычу. В угольных шахтах все больше механизируются отбойка и погрузка угля и породы в подготовительных выработках посредством горных комбайнов и погрузочных машин. Постепенно расширяется автоматизация и дистанционное управление машинами и механизмами. Отмечается применение в промышленной практике металлической крепи и передвижных механизированных крепей.

Во второй половине ХХ в. во всех странах мира широко используют открытый способ добычи угля и совершенствуют способы добычи нефти с применением высокопроизводительной горно-добывающей техники, автоматизированных систем управления как отдельными этапами, так и всем процессом.

Таким образом, в современных условиях горная промышленность производит добычу полезного ископаемого в зависимости от нахождения его в недрах земли открытым (рис. 1.1−1.5) или подземным способом (рис. 1.6−1.8).

Рис. 1.1. Карьер «Восточный»

Рис. 1.2. Добыча угля (угольный разрез «Назаровский»)

Рис. 1.3. Вскрышные работы комплексом непрерывного действия (разрез «Березовский»)

Рис. 1.4. Отвальные работы

Рис. 1.5. Добыча золота дражным способом

Рис. 1.6. Подземные работы (г. Норильск)

Рис. 1.7. Подземная выработка

Рис. 1.8. Буровая установка