 |
Заключение
|
|
|
|
Краткая история горного дела. Для изготовления орудий труда человек вынужден был добывать кремень и другие прочные породы. Шахты древних времен представляли собой ямы диаметром до 2 м и глубиной около 10 м с отходящими вбок выработками высотой до 1 м. За много столетий до нашей эры люди умели уже добывать золото, янтарь и сырье для красок, позднее — медь, олово, а затем и железо. Применение железных орудий (кирки, клинья, молоты) позволило разрабатывать крепкие породы. Для отбойки широко использовался огневой способ: в забое разводили костер и породы растрескивались при нагреве. Некоторые древние рудники сохранились и до нашего времени.
Настоящая революция в горном деле произошла в результате применения ВВ. Первым ВВ, использованным в горном деле, был порох (XVII в. ). Через два столетия порох был вытеснен динамитом, а затем в XX в. широкое распространение получили аммиачно-селитренные ВВ.
В XI—XIII вв. в России добывали соль, серу, слюду, в XV— XVII вв. — руды железа и цветных металлов. Первый в России железоделательный завод был построен в 1628 г. на реке Нице в Приуралье, а первый медеплавильный — в 1640 г. Особенно быстрое развитие получило горное дело при Петре I, когда на Урале на рубеже XVII—XVIII вв. было построено несколько железоделательных заводов. В начале XVIII в. начиналась разработка крупных железорудных месторождений: Алапаевского (1704 г. ), Высокогорского (1721 г. ), Гороблагодатского (1735 г. ). Позднее железную руду стали добывать на Бакальском и Магнитогорском месторождениях.
Развитие горного дела обусловило необходимость систематизации накопленных знаний и достаточно широких обобщений. Эту задачу выполнил выдающийся ученый и практический деятель своего времени Георгий Агрикола, основным трудом которого явилось сочинение «О горном деле и металлургии в XII книгах», изданное в 1556 г. и ставшее энциклопедией горного дела и металлургии в течение длительного времени.
|
|
|
Начало русской горной науке было положено великим русским ученым М. В. Ломоносовым. Первым капитальным трудом по горному делу явилась его книга «Первые основания металлургии или рудных дел», написанная в 1742 г., а изданная в 1763 г. В ней исчерпывающе изложены принципы и техника разработки рудных месторождений, вскрытие, проведение горных выработок, дано описание подъема, водоотлива, вентиляции, маркшейдерского дела и др. Теория естественного проветривания рудников, предложенная М. В. Ломоносовым, не потеряла своего значения до нашего времени. Значительным событием явилось издание в 1843 г. проф. А. И. Узатисом первого русского учебника для высшей горной школы —
«Курс горного искусства». Свыше 30 лет эта книга являлась источником знаний для учащихся высшей школы.
В 1709 г. по указу Петра I на Урале была открыта первая горнозаводская школа, от которой ведет свое начало Нижнетагильский горно-металлургический техникум. В 1715 г. была учреждена горно-металлургическая, школа в Петрозаводске, а несколько позднее ряд горных школ в других городах на Урале (Уктус, Кунгур, Соликамск и др. ). В 1773 г. основано Санкт- Петербургское горное училище — первое в России и одно из старейших в мире высших учебных заведений по горному делу (ныне Ленинградский горный институт им. Г. В. Плеханова).
Высокие темпы развития горнорудной промышленности, достигнутые в России в XVIII в., по ряду экономических и политических причин были значительно снижены в XIX в. Если за 1700—1800 гг. ежегодная выплавка чугуна в стране возросла в несколько десятков раз и составила к концу XVIII в. около 164 тыс. т, то за последующие 60 лет производство его не успело удвоиться.
|
|
|
Некоторое оживление горнорудной промышленности произошло во второй половине XIX в., после отмены крепостного права, и начале XX в. Однако, несмотря на это, по ее развитию Россия значительно отставала от других европейских государств. Горнорудная промышленность страны характеризовалась низким уровнем добычи и базировалась «на ручном труде. Особенно большое отставание наблюдалось в добыче руд цветных и редких металлов. Шпуры бурили в основном вручную, вручную же осуществлялась погрузка руды, а также ее доставка (тачками или в небольших вагонетках). По капитальным выработкам транспортирование руды производили гужевым транспортом. Для подъема руды на промежуточных горизонтах использовали бадьи с ручным приводом. Только для подъема руды по стволам шахт и водоотлива применяли паровые
машины. Появившиеся в начале XX в. перфораторы и паровые экскаваторы имели ограниченное распространение в силу их незначительного числа. Несоблюдение предпринимателями элементарных правил техники безопасности приводило к массовым несчастным случаям на рудниках, особенно на угольных шахтах.
Вместе с тем, несмотря на низкий уровень практического состояния горнорудной промышленности, отечественная горная наука в этот период достигла определенных успехов и значительно опережала практику. В конце XIX и начале XX вв. начинается деятельность выдающихся ученых в области горного дела Б. И. Бокия, А. А. Скочинского, А. М. Терпигорева и М. М. Протодьяконова.
В 1912 г. проф. Борисом Ивановичем Бокием (1873—1927 гг. ) написан трехтомный
«Практический курс горного искусства», ставший для горных инженеров того времени практическим руководством во всех областях их деятельности.
Акад. Александр Александрович Скочинский (1874—1960 гг. ) известен в нашей стране и за рубежом как крупный специалист в области рудничной вентиляции. Им создана стройная теория проветривания рудников, являющаяся основой выбора и проектирования вентиляционных схем и сооружений.
Акад. Александр Митрофанович Терпигорев (1873—1959 гг. ) известен как автор ряда книг по разработке месторождений полезных ископаемых, рудничному транспорту, креплению, механизации горных работ и активный пропагандист прогрессивных направлений в горной науке. Характерной особенностью его научной деятельности являлась постоянная и тесная связь с производством.
|
|
|
Проф. Михаилом Михайловичем Протодьяконовым (1874 - 1930 гг. ) в 1908 г. существенно развита гипотеза свода, обоняющая некоторые проявления горного давления. Предложенная им классификация горных пород по крепости сохранила свое значение до настоящего времени. Большая работа проделана М. М. Протодьяконовым в области нормирования горных работ.
После победы Великой Октябрьской социалистической революции была поставлена задача восстановить производство и резко увеличить добычу полезных ископаемых и расширить сырьевую базу страны. В. И. Ленин, придавая первостепенное значение развитию горнорудной промышленности страны, уделял большое внимание расширению геологоразведочных работ, В 1919 г. вопреки мнению ряда специалистов о бесперспективности и несвоевременности разведок на Курской магнитной аномалии (КМА) он дал указание немедленно заняться этой проблемой, а в дальнейшем систематически интересовался ходом работ по изучению КМА.
Развитие горной промышленности потребовало организации широкой сети геологоразведочных работ, подготовки большого числа специалистов и высококвалифицированных рабочих, создания собственной базы горного машиностроения, реконструкции старых и введения в строй новых шахт и карьеров, расширения сети средних и высших горных учебных заведений.
Уже к началу первой пятилетки горнорудная промышленность достигла, а по многим рудам превысила довоенный уровень производства. С начала 30-х годов началось интенсивное развитие горного машиностроения.
В 1930 г. было начато производство отечественных одноковшовых экскаваторов вначале на Боткинском, а затем и на ряде других заводов. К 1941 г. их число достигло 3500, В 1932 г. свердловским заводом «Металлист» были изготовлены первые станки ударно-канатного бурения. С 1931 г. начато производство думпкаров грузоподъемностью 40 т. В 30-е годы приступили также к замене узкой колеи на широкую, электрификации железнодорожного транспорта и внедрению конвейерного транспорта на карьерах.
|
|
|
Для удовлетворения потребностей горной промышленности в специалистах был открыт ряд новых высших учебных заведений (Московская горная академия, Криворожский горнорудный институт), а также образованы горные факультеты в ряде индустриальных и политехнических институтов. Кроме того, были созданы специальные горные научно- исследовательские институты.
В 20—30-х годах широкую научную, деятельность развернули проф. Н. И. Трушков (1876—1947 гг. ), специалист по разработке рудных месторождений, и акад. Л. Д. Шевяков (1889— 1963 гг. ), выдающийся ученый в области разработки угольных месторождений.
С 1930 г. начата подготовка инженеров по открытой разработке месторождений полезных ископаемых в Московском горном институте. Ее инициатором был проф. Е, Ф. Шешко (1901 — 1961 гг. ), крупный специалист в области открытых горных работ.
Но особенно бурное развитие горная промышленность получает после Великой Отечественной войны. Был взят курс на преимущественное развитие открытых горных работ, создание и применение высокопроизводительного горного оборудования. В начале 50-х годов находит широкое применение экскаватор СЭ-3 с ковшом вместимостью 3 м3, начат выпуск мощных
шагающих экскаваторов (ЭШ-14/65) и автосамосвалов МАЗ-525 грузоподъемностью 25 т, все большее распространение получает конвейерный транспорт.
Выпуск и применение в последующие годы более совершенного и производительного оборудования (станков шарошечного бурения СБШ-250, СБШ-200, карьерных экскаваторов ЭКГ-4, 6 и ЭКГ-8И, шагающих экскаваторов ЭШ-15/90 и ЭШ-25/100, думпкаров грузоподъемностью 95 и 120 т, автосамосвалов БелАЗ-540 и БелАЗ-548) позволили довести долю в 1970 г. открытых горных работ в добыче сырой железной руды до 78 %, марганцевой — до 61, 5
%, руд цветных и редких металлов — до 70 %.
Большое значение в росте добычи железных руд имел ввод в эксплуатацию новых железорудных месторождений в центре европейской части страны, Сибири и Казахстана, а в росте добычи руд цветных и редких металлов — ввод в строй крупных комбинатов: Райского и Кальмакырского (меднорудные), Каджарского (медно-молибденового), Сорского (молибденового).
Прогресс горнорудной промышленности был бы невозможен без того громадного вклада, который внесли научно-исследовательские и проектные горные институты (ИГД АН СССР, Гипроруда, Унипромедь, Гипрорудмаш и др. ), без десятков высших и средних специальных учебных заведений, подготовивших тысячи специалистов для действующих и вновь открываемых шахт и карьеров.
|
|
|
Большой вклад в развитие горной науки в послевоенные годы внес акад. Н. В. Мельников (1909—1980 гг. ). С его именем связаны прогресс в области открытых горных работ, организация новых горнорудных и угольных предприятий, комплексное освоение недр.
В настоящее время по добыче минерального сырья наша страна занимает ведущее место в мире. Достаточно сказать, что в 1987 г. в СССР добыто более 545 млн. т сырой и 250 млн. т товарной железной руды.
Основные направления развития горнорудной промышленности.
Задачи, поставленные Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года, требуют дальнейшего увеличения добычи полезных ископаемых.
Общая тенденция в развитии горнодобывающей промышленности — концентрация производства на базе технического перевооружения горных предприятий и повышение эффективности производства. В одиннадцатой пятилетке более 50 % железных руд было добыто на карьерах с годовой производительностью более 20 млн. т. Предусматривается дальнейшее повышение мощности предприятий.
Выполнение поставленных перед горной промышленностью задач сопряжено с постоянным усложнением горно-геологических и горнотехнических условий разработки. Поэтому повышение эффективности производства требует постоянного совершенствования техники и технологии добычи полезных ископаемых.
Н а о т к р ы т ы х р а б о т а х намечено дальнейшее техническое перевооружение буровзрывных работ за счет применения новых буровых станков с износостойким буровым инструментом. Будут продолжены работы по созданию новых машин и агрегатов с использованием физических методов разрушения горных пород (гидравлический, ультразвуковой, высокочастотный и др. ) систем и аппаратуры для программированного управления работой буровых станков. Совершенствованию подлежат схемы взрывания, позволяющие одновременно разрушать большие объемы горных пород (250—300 тыс. м3). Все большее распространение получат средства механизации заряжания скважин и погрузочно-
разгрузочных работ.
В одиннадцатой пятилетке на карьерах наиболее распространенным был экскаватор ЭКХ- 8И. Начали применяться экскаваторы ЭКГ-12, 5. С 1984 г. рекомендованы к серийному
производству экскаваторы ЭКХ-20, успешно работающие в Нерюнгринском угольном разрезе и в железорудном карьере Центрального ГОКа. На Уралмашзаводе изготовлены первые отечественные гидравлические карьерные экскаваторы ЭГ-12 и ЭГ-20. Продолжают совершенствоваться также шагающие экскаваторы. Хорошо зарекомендовали себя экскаваторы ЭШ-20/90 и ЭШ-40/85. Несмотря на высокий коэффициент использования экскаваторов, затраты времени на вспомогательные работы (проходку трасс, зачистку горизонтов, подготовку буровых площадок и др. ) значительны. Применение на этих работах мощной мобильной вспомогательной, техники позволит еще более полно реализовать возможности используемых экскаваторов.
Доля автомобильного транспорта в перевозках на карьерах достигла 65 %, а железнодорожного уменьшилась до 25 % (в железорудной промышленности соответственно 47 и
43 %). Увеличение в двенадцатой пятилетке на карьерах Минчермета СССР парка автосамосвалов большой грузоподъемности позволит существенно улучшить показатели работы транспорта.
Будет продолжено внедрение поточной и циклично-поточной технологии. Для обеспечения поточной технологии необходим выпуск роторных экскаваторов производительностью 10— 15 тыс. м3/ч и мощных конвейерных установок с высокопрочными резинотросовыми лентами. В
карьерах с крепкими породами возрастут масштабы применения циклично-поточной технологии, успешно использующейся на Ингулецком, Южном, Северном, Оленегорском и ряде других ГОКов. Для повышения эффективности ЦПТ необходимо создание более мобильного дробильного оборудования.
Ускорение научно-технического прогресса в горнорудной промышленности невозможно без широкого внедрения электронно-вычислительной техники. Автоматизированная система управления (АСУ) горнотранспортным комплексом «Гермес» внедрена и эффективно используется на карьерах Ингулецкого и Лебединского ГОКов. Она дала возможность повысить производительность горнотранспортного оборудования на 7—15 % без дополнительных капитальных вложений. Созданный на Ингулецком ГОКе вычислительный центр позволяет решать различные задачи по подготовке производства и технико-экономическому планированию, оперативному управлению основным и вспомогательным производством, материально- техническому снабжению и другим вопросам.
Применение автоматического управления горными машинами повышает эффективность их работы. Так, использование аппаратуры управления процессом шарошечного бурения увеличивает производительность на 20 % и снижает затраты на 15 %.
Непрерывно увеличивающаяся глубина карьеров выдвигает в число первоочередных задач разработку мероприятий по эффективной вентиляции карьеров и повышению устойчивости откосов их бортов.
Интенсивное развитие открытых работ ставит задачу расширения масштабов рекультивации (восстановления) поверхности.
На п о д з е м н ы х г о р н ы х р а б о т а х предстоит освоить новое более производительное оборудование.
На шахтах Кривбасса внедряются новые перфораторы ПП-50В и ПТ-48А, имеющие повышенную на 15 % производительность, буровые станки шарошечного бурения БШ-200С, позволяющие бурить по крепким породам скважины диаметром до 250 мм и глубиной до 80 м со скоростью, в 2—2, 5 раза превышающей обычную. Создаются буровые станки пневмоударного бурения, работающие на повышенном (до 2 МПа) давлении сжатого воздуха, что позволяет увеличить их производительность в 2—3 раза. Целесообразен перевод на повышенное давление воздуха других горных машин.
Должны найти дальнейшее распространение проходческие комбайны типа KB, предназначенные для бурения восстающих длиной до 100 м по средней крепости и крепким породам. Скорость проходки восстающих такими комбайнами — до 300 м/мес.
С учетом того, что удельный вес восстающих выработок достигает 45 % общей протяженности горно-подготовительных выработок, использование комбайнов типа KB позволит добиться значительного экономического эффекта.
Перспективным является создание станков для бурения скважин диаметром 400—600 мм на глубину до 1200—1500 м. Это дает возможность организовать доставку сыпучих, жидких и
штучных материалов с поверхности в шахту по скважинам.
Будет возрастать удельный вес самоходного оборудования в общем объеме применяемой горной техники. Предстоит решить задачу повышения уровня механизации вспомогательных процессов, доля которых в общей трудоемкости работ даже на крупных шахтах достигает 30—35 %. При этом в силу специфики подземных горных работ особенно необходимы программное и дистанционное управление добычными машинами, внедрение средств робототехники. Их применение позволит исключить пребывание людей в опасных забоях, облегчить условия труда, повысить производительность труда за счет оптимизации режимов работ.
С ростом глубины горных работ повышается горное давление. Это требует совершенствования конструкций систем разработки и ведения работ: уменьшения горизонтальных размеров блока, концентрации очистной выемки, повышения скорости выпуска руды и т. д. Эффективным средством повышения производительности выпуска является совершенствование технологии буровзрывных работ путем изыскания оптимальных режимов короткозамедленного взрывания, точного соответствия фактического и проектного расположения скважин, механизации их заряжания, при которой обеспечивается высокая плотность зарядов ВВ, уменьшения в некоторых случаях числа обнаженных плоскостей.
Будет возрастать удельный вес систем разработки с закладкой очистного пространства. Применение таких систем на большой глубине делает целесообразным сооружение обогатительной фабрики непосредственно в подземных условиях. Это позволит использовать отделяемые от рудной массы пустые породы в качестве закладочного материала.
Одно из направлений в совершенствовании систем разработки — применение выпуска руды на почву выработок откаточного горизонта с последующей погрузкой ее подземными экскаваторами или другими погрузочными машинами в шахтные вагонетки или на конвейер.
Серьезные задачи стоят и в области проветривания шахт. При разработке мощных рудных залежей большой протяженности целесообразно применять нагнетательно-всасывающую схему проветривания, необходимо переводить шахты на автоматический контроль и управление рудничной атмосферой по содержанию в ней кислорода, пыли и вредных газов.
Большое распространение должны получить геотехнологические способы добычи твердых полезных ископаемых через скважины. В настоящее время способом выщелачивания добываются уран и медь, способами возгонки и растворения — сера и соли. Предстоит найти растворители низкой стоимости для оксидов молибдена и сурьмы, сульфидов серебра, бокситов и каменного угля.
Начата эксплуатация минеральных богатств океана. Расчеты • показывают, что при широких масштабах добычи стоимость концентрата будет в 2—2, 5 раза ниже, чем при разработке месторождений на суше. По мнению ряда специалистов, океанское дно в будущем станет основным источником получения минерального сырья. 314
|
|
|
