ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ. Тема 1 этапы развития горной промышленности
 Скачать 484.6 Kb.
|
|
Модуль общепрофессиональной подготовки 1 Тема 1.1 «ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ»  На современном этапе предметом горных наук являются недра Земли как видоизменяемый комплексный многофункциональный ресурс жизнедеятельности общества, а сами горные науки представляют собой систему знаний, включающую закономерности и методы освоения и сохранения недр Земли. Для современных горных наук характерен целый ряд признаков. Прежде всего, это существование особого предмета (объекта) исследования – техногенно изменяемых недр Земли. Данная особенность выражается во временном режиме преобразования недр, когда их состояние, в отличие от геологических процессов, радикально изменяется на протяжении жизни одного поколения людей. Для горных наук характерна специфика исследуемых ими явлений: крупный масштаб событий, обусловленных созданием и одновременным функционированием большого числа производственных объектов в условиях невозобновляемости запасов полезных ископаемых; значительная пространственная изменчивость свойств среды при освоении недр (твердой, жидкой и газообразной) в пределах влияния этих объектов на природу; вероятностный характер параметров, системная обусловленность и информационная емкость технологических процессов; сопряженность при освоении недр всех форм движения материи – от простой механической до высшей социальной, что выдвигает в число рассматриваемых объектов наиболее сложные природно-технические системы и систему человек – машина. Такое многообразие факторов обусловливает использование в горных науках большого числа методов исследований: натурных наблюдений, лабораторных и опытно-промышленных экспериментов, теоретических обобщений, графоаналитических, сейсмоакустических методов, статистических оценок, аналогий, физического, математического и экономико-математического моделирования и других. При этом широкое распространение получают теории принятия решений, системного анализа и автоматизированного проектирования, а также теории гео- и горно-информационных автоматизированных систем с картографическими интерфейсами, имитационных моделей производственных объектов, различных видов мониторинга, систем прибор – ЭВМ. Горные науки, как и другие естественные науки, имеют насыщенную событиями эмпирическую предысторию, развитый понятийный аппарат, повторяемость результатов. В то же время горные науки несут на себе отчетливый феноменологический отпечаток. В них отсутствует некая единая изначальная аксиоматика и система базовых универсальных соотношений. Генетически они восходят к повседневной практике горного дела, которое может существовать лишь в технологическом единстве предмета труда (ресурсов недр), средств труда (технических средств) и субъекта труда (трудящихся). Поэтому беспредметен вопрос об изначальном приоритете какого-либо одного компонента. Феноменологическая основа горных наук обусловливает их междисциплинарность. Поэтому для систематизации горных наук необходимо не только воспринимать их в ряду естественных наук, но и рассматривать в рамках глобальной системности и всеобщей взаимосвязи, что определяется новым для горняков понятием – «геосистема». Оно будет выражать всю совокупность природных и искусственно созданных объектов, несущих в себе свойства системы, создаваемой и используемой в целях освоения недр. Необходимо признать, что современной основой управляемого преобразования недр служит единство четырех компонентов: недр, техники и технологии, социально-экономического компонента и системной организации производственной деятельности. Единственный принцип, который может быть положен в основу систематизации горных наук, – это построение системы наук, соответствующее логике последовательности процессов освоения и сохранения недр. Горное дело является родоначальником многих отраслей народного хозяйства, поскольку оно представляет собой первичную основу и является одним из самых значимых. Практически нет ни одной отрасли, которая бы не зависела от горного дела. Зародилось горное дело примерно 40 тыс. лет до н.э., и на протяжении всего этого длительного периода претерпело те или иные стадии развития. Развитие ранних цивилизаций начиналось с открытия, извлечения и создания специфических материалов. Расположение центров политической и экономической власти, распространение идей и культуры определялось развитием путей сообщения и размещением природных ресурсов. С началом осознанного применения огня древний человек впервые встретился с проблемой топлива. Первыми видами топлива были растительные смеси, высушенные экскременты животных, древесина и полученный из нее древесный уголь. В таком примитивном виде горное дело с зачатками энергетики сохранялось сотни тысяч лет. Совершенствуются технологии горных и строительных работ. В процессе проб и ошибок, эмпирически человек находит наиболее рациональные формы и приемы, отбрасывая худшие и закрепляя наиболее удачные. Принципиальный переворот в истории человеческой цивилизации связан с открытием и использованием металлов, в частности меди и ее сплава – бронзы. С момента вытеснения каменных орудий металлическими зарождается кузнечное дело. С началом добычи металлических руд рождается процесс металлургии и появляется техника обработки металлов. Следующим значительным этапом в развитии горного дела было открытие железа. Одновременно с добычей возникает новая отрасль горного дела – обогащение полезных ископаемых, которое сводилось к ручному отбору из пустой породы ценных минералов. С медного, бронзового и железного веков горное дело получает развитие по всему миру. Начиная с этих веков производство не только открытых, но и подземных горных работ. В античную эпоху (Древняя Греция, Римская империя) горное дело становится устойчивым и прибыльным занятием. Во многих провинциях Римской империи были уже сложившиеся традиции горного дела и те, кто работал в рудниках, были опытными рудокопами. В начале VIII в. в Европе начали производить добычу железных и полиметаллических руд, начинается подземная добыча каменной соли методом растворения. С XI-XII веков в странах Европы стали формироваться крупные города — центры ремесленной деятельности горняков (в Чехии, Саксонии, Франции и др.). Значительное развитие горный промысел получил на юге Европы, особенно в некоторых частях Германии. Из Германии горный промысел подвигается к северу и востоку. Получают развитие новации в горном и горнозаводском деле - доменные печи и оборудование для них, горные выработки и крепление, вентиляционные системы, шахтные подъемные машины и насосы для водоотлива. Применение конного ворота для подъема грузов и изобретение машин для подъема воды из шахт значительно облегчили выполнение рудничных работ, заменив часть ручной работы машинной. Технический прогресс в области горного дела активизировал европейскую экономику. С возникновением мануфактурного производства (XVI-XV1II вв.) начинается развитие горной техники. Характерная особенность этого периода — появление подземных выработок постоянного сечения, схем рационального их расположения в подземных условиях, специализация выработок (для водоотлива, вентиляции, транспортирования и др.). Все это позволило сооружать шахты в виде упорядоченной системы горных выработок, придавая им облик крупного производства. В 70-х годах XIX века в Англии, Германии, США, России зарождается горное машиностроение. Появляются первые серьезные изобретения, которые стали прототипом современных технических средств добычи угля. Россия значительно позже европейских стран приступила к промышленному освоению кладовых своих недр. До XVI-XVIII веков горный промысел был развит слабо. Начало добычи ископаемого угля в промышленных объемах началось в России с 1855 года и было связано со стремительным ростом в этот период железнодорожного строительства. Угольная промышленность России в конце XIX века концентрировалась в основном на шахтах Донецкого угольного бассейна и Польского (Домбровского) бассейна. В 1848 г. открываются золотоносные россыпи Калифорнии, куда устремляются громадные массы народа. В 1855 г. начинается разработка медных руд на берегах Верхнего Озера в Северной Америке, в 1858 г. открываются богатейшие месторождения различных руд в Неваде, где до 1890 г. было добыто более чем на 600 миллионов марок золота и на 800 миллионов марок серебра.. В 1859 г. в Пенсильвании открываются значительные запасы нефти и, начиная с этого момента, фактически зарождается американская нефтяная промышленность. Кстати, в 1859 г. Россия добыла нефти на порядок больше, чем США (0.0039 и 0,00028 млн. т соответственно). С 1870 г. русская нефтяная промышленность выходит на мировой рынок. Центр нефтедобычи — г. Баку быстро приобретает мировую известность. К концу ХIХ в. Россия добывала нефти больше, чем США. В начале XX века завершился важный этап в развитии горнозаводских наук, связанный с систематизацией классических курсов горного искусства и горнозаводской механики. В самостоятельные научные дисциплины выделились все основные разделы горного дела: разведка полезных ископаемых, проходка стволов и капитальных выработок, системы разработки, механизация горных работ, освещение горных выработок, рудничная атмосфера и проветривание, обогащение полезных ископаемых. В настоящее время всю горнодобывающую промышленность подразделяют на четыре группы: 1. Топливодобывающие отрасли промышленности. Это отрасли, добывающие топливо уголь, торф, горючие сланцы, нефть, природный газ, уран; 2. Горнорудные отрасли промышленности, добывающие железные, марганцевые, хромитовые руды, руды цветных, благородных и редких металлов; 3. Отрасли, добывающие горно-химическое сырье, в том числе калийные и другие соли, апатиты, фосфориты, селитру, серный колчедан и прочие. 4. Отрасли промышленности строительных материалов, добывающие и перерабатывающие строительные материалы, непосредственно используемые для строительства в качестве исходного сырья при производстве кирпича, керамики, стекла и пр., т.е. гранит, мрамор, строительный камень, известняк, мел, гипс, песок, глину, асбестовую руду и другие. Этапы развития горного дела в России в XVIII—XIX вв. Россия обладает огромными запасами природных ресурсов, поэтому горному делу на всем протяжении развития страны отводилась ведущая роль. Потребностями экономического и стратегического характера было вызвано строительство уральских, сибирских и олонецких заводов в первой четверти XVIII в. Создание в России горно-металлургической промышленности потребовало коренной реформы горного дела. Начало реформ было положено созданием Петром I 24 августа 1700 г. Приказа рудокопных дел. К концу 1-й четверти XVIII в. завершился период коренной ломки высших административных учреждений. Было централизовано управление горнозаводским производством и создана Берг-коллегия — орган по управлению горнорудными предприятиями в России вместо упраздненного Рудного приказа. В 1719 г. был принят законодательный акт, определявший политику русского правительства в горнорудной промышленности — Берг-привилегию. В 1739 г. в дополнение к Берг-привилегии был издан Берг-регламент. Он просуществовал до 1806 г., как и сама Берг-коллегия, функции которой затем передали Горному департаменту. В условиях крепостнической России частные предприятия нередко переходили в казенные и наоборот. Особенно много казенных заводов было на Урале. Экономическая отсталость и слабое развитие капитализма вынуждали государство строить и содержать заводы на свои средства. В начале XVIII в. казенные заводы стали раздаваться частным лицам. Например, в 1702 г. первый выстроенный казной на Урале Невьянский завод был передан Никите Демидову, а Акинфий Демидов к концу жизни имел 25 заводов на Урале, Алтае и в центре страны, общее число работавших на него крестьян составляло 38 тыс. душ мужского пола. В 1730-1750- х гг. раздача казенных заводов приняла массовый характер, но уже в конце XVIII в. казна выкупила большинство заводов, разоренных их владельцами. И все-таки в связи с общим кризисом феодально-крепостнического хозяйства казенные заводы постепенно пришли в упадок и оказались не в состоянии обеспечивать нужды страны. Сказалась не только экономическая неэффективность крепостнических отношений; развитие заводов тормозилось хищнической политикой казенных ведомств, а новые изобретения и открытия медленно внедрялись в производство. Накопившийся опыт разведывания руд в разных районах страны обусловил возможность целенаправленного ведения поисковых работ и объективной оценки поступавших сведений о залежах полезных ископаемых. Улучшились и приемы разведывания месторождений: наряду с закладкой шурфов вводилась разведка посредством ручных буров (щупов). Изменились организационные формы рудоискательства. Экспедиционная деятельность в России началась в 1702 г., когда Приказ рудных дел направил в Олонецкий край экспедицию подьячего И. Голованова, разведавшую медные руды и основавшую медеплавильный завод близ Онежского озера. В начале 1730-х гг. в Сибирь «для географического описания и осмотра о плодах земных и минералах» отправилась экспедиция Адмиралтейств-коллегий и Петербургской академии наук. Ею были открыты и описаны месторождения железных и медных руд на землях Кузнецкого и Красноярского краев, залежи каменного угля на Верхней Тунгуске и др. В 1768-1774 гг. Академия наук организовала еще пять экспедиций, работавших на огромной территории — от Кольского полуострова и Белоруссии до Кавказа и Каспийского моря. Программа работ предусматривала в том числе и обследование предприятий горнорудной промышленности. В итоге были открыты многочисленные месторождения, на месте которых возводились заводы по переработке медных, серебряных, золото- и железосодержащих руд. Во второй половине XVIII в. появились горные карты месторождений Олонца, Урала, Алтая, Забайкалья с пометками встречавшихся там горных пород, минералов и мест выходов их на поверхность. Переход к паровой энергетике, связанный с ростом промышленного производства, и быстрое истребление лесов вызвали настойчивые поиски новых топливных ресурсов— торфа и каменного угля. С 1720-х гг. развернулись поиски каменноугольных месторождений на территории европейской части страны и на юго-западе Сибири. В 1721 г. обнаружены залежи каменного угля на Дону. Применение минерального топлива привлекло также частных предпринимателей, например Н.П. Рюмина, А. Демидова, получивших привилегии на добычу угля. Горное дело в XVIII -начале XXI в. В результате огромного спроса на продукцию горной промышленности со стороны все более расширяющегося производства горное дело в XIX в. превратилось в крупнейшую отрасль капиталистического хозяйства (табл. 1.4). Таблица 1 Динамика роста мировой горной промышленности (среднегодовая добыча, млн т) в XIX в.
Из табл. 1 следует, что характерной особенностью этого периода был интенсивный рост добычи полезных ископаемых. К середине XIX в. Россия заняла первое место в мире по добыче золота и платины. В 1814 г. на Урале, на Березовском прииске началась добыча россыпного золота, а с 1830 г. его стали разрабатывать и в Сибири. Если за 1814— 1820 гг. добыли 184 пуда золота, то в 1831 — 1840 гг. его добыча превысила 4328 пудов. Интенсивно развивалась техника проходки стволов шахт. Усовершенствованные методы проходки, вентиляции и водоотлива позволили увеличить глубину разработок. Были созданы высокопроизводительные системы разработки угольных и рудных месторождений; введен электрический привод для подъемных машин, насосов, вентиляторов, рудничного транспорта; осуществлена механизация зарубки с помощью врубовых машин и др. Возникли самостоятельные научно- технические дисциплины, занимающиеся вопросами добычи отдельных видов полезных ископаемых: угля, руд, нефти, торфа и т. п. В начале XX в. в России продолжился рост горного производства. С 1901 по 1913 г. добыча угля увеличилась с 16 до 21 млн т, железной руды — с 6,2 до 9 млн т, золота — с 34,4 до 60,9 тыс. кг. Добыча меди возросла в 4 раза, цинка — в 1,5 раза, свинца — в 5 раз. По добыче марганцевой руды, уровень которой в 1913 г. достиг 265 тыс. т, Россия занимала ведущее положение в мире (53 % мировой добычи). Новый этап в развитии горного дела связан с научно-технической революцией (2-я половина XX в.) и характеризуется автоматизацией процессов горного производства и созданием системы горных наук. Научно-техническая революция превратила науку в непосредственную производительную силу, привела к внедрению комплексной автоматизации горного производства, контроля и управления основными технологическими процессами, охраны окружающей среды от влияния горных работ. В 1990-х гг. в связи с большими объемами добычи основных видов минерального сырья перед человечеством встали качественно новые глобальные проблемы, обусловленные динамическими и газодинамическими явлениями: техногенными землетрясениями, горными ударами, тектоническими нарушениями и др. Все это потребовало новых подходов и технологий для преодоления ухудшающихся геологических, горнотехнических и экологических условий. Примерами таких геотехнологий являются: направленное изменение свойств массивов горных пород и минерального вещества на макро- и микроуровне; выщелачивание (в основном подземное) полезных ископаемых и продуктов их обогащения; дегазация и разработка метаноносных угольных пластов; промышленное извлечение метана из нетронутых горными работами высокогазоносных угольных месторождений; подземная газификация углей; биотехнология добычи и глубокой переработки полезных ископаемых, в т. ч. получение нового угольного топлива; создание подземных и наземных сооружений различного назначения (в т. ч. для захоронения и утилизации отходов крупных городов); искусственное продолжение формирования и воспроизводства минеральных ресурсов в литосфере; добыча полезных ископаемых со дна морей и океанов. Быстрыми темпами шло также развитие горных наук, которые постепенно уходили от простой эмпирики и вступали в стадию обобщения знаний: Б.И. Бойкий разработал основы аналитического метода проектирования горных предприятий; акад. A.M. Терпигорев заложил научно-методические основы механизации горных работ; акад. Л.Д. Шевяков создал теорию проектирования шахт; акад. А.А. Скочинский заложил основы рудничной аэрологии и безопасного ведения горных работ; акад. Н.В. Мельников и акад. М.И. Агошков заложили научные основы открытой и подземной геотехнологий и комплексного освоения недр. |