Горное дело

ГОРНОЕ ДЕЛО, область деятельности человека по освоению недр Земли. Горное дело включает все виды техногенного воздействия на земную кору, а также горные науки, изучающие закономерности преобразования и сохранения недр.

На протяжении тысячелетий горное дело включало добычу только твёрдых полезных ископаемых (нерудные строительные материалы, руда и др., а также некоторые породы камня, использовавшиеся для изготовления орудий труда, оружия и украшений). Во 2-й половине 19 века начинает развиваться добыча нефти, в начале 20 века - природного газа. Добыче полезных ископаемых предшествует их разведка (смотри Разведка месторождений). Данные разведочных работ и пространственно-геометрических измерений изображаются на картах, планах, разрезах и графиках методами маркшейдерии и горной геометрии. На основе полученной информации о величине запасов и качестве руд принимается решение о экономической целесообразности эксплуатации данного месторождения и способах его разработки (смотри Квалиметрия недр, Разработка месторождений). Специальные службы следят за правильностью выполнения и безопасностью горных работ, принимают меры для предотвращения и ликвидации пожаров, аварий, катастроф и их последствий (смотри Горноспасательное дело).

Горное дело с древнейших времён до 19 века. Истоки горного дела уходят в глубокую древность. Одним из главных факторов развития горного дела, определяющим его уровень в различные исторические периоды, являются орудия горного производства (табл. 1). Первые разработки в Европе кремния в горных выработках (иногда с деревянным креплением) датируются периодом мезолита и неолита. Позднее, с 6-5-го тысячелетия до нашей эры, начинается систематическая разработка медных руд, а также добыча золота и серебра; с 3-го тысячелетия до нашей эры активно разрабатываются месторождения оловянных руд. От этих периодов остались выработки со следами горнопроходческих инструментов на стенах штолен, остатки деревянного крепления, лестниц и тому подобное. Постепенно выплавка изделий из меди приобретает относительно широкий характер. Например, древние племена, обитавшие на территории современной Армении, выплавляли бронзу 14 типов. С начало эпохи раннего металла выделяются группы горняков-профессионалов, передававших свой опыт из поколения в поколение. Расширение объёмов добычи медных руд приводит к совершенствованию горных технологий. Так, на территории Южной Болгарии, Урала и Казахстана по окончании работ горные выработки заполнялись пустой породой (смотри Айбунар). Древние способы разработки россыпных месторождений (в основном золота) принципиально не отличались от современных способов многократного промывания. Задолго до нашей эры горное дело существовало и в Китае, Японии, странах американского континента.

Главным фактором развития производительных сил в античном обществе стало освоение производства железа. Добыча руд и производство металлов относились к наиболее развитым и прибыльным отраслям хозяйства греко-римской цивилизации. С развитием феодальных отношений начинается широкое развитие горного дела в Центральной Европе, применяется ручное бурение горных пород. Важные усовершенствования в горном деле были сделаны в Европе в 15-16 веках. Применение конного привода и водяного колеса для рудничного подъёма, а также для водоотливных устройств позволило вести горные работы на глубине до 150 м. Начали применяться взрывные технологии добычи. Вводится мокрое обогащение, что позволяет вести разработку сравнительно бедных руд. В 1512 году в Саксонии была выдана привилегия на мокрую толчею. В это время в рудниках начинают устраивать деревянные настилы для перемещения по ним тележек с полезным ископаемым. Появляются первые горные училища и руководства по горному делу («12 книг о металлах» Г. Агриколы, 1556). В горном деле раньше, чем в других отраслях промышленности, нашли применение паровые машины, первоначально для откачивания воды (Т. Ньюкомен в 1711-1712), затем и для рудничного подъёма.

С эпохи промышленного переворота (конец 18 - начало 19 века) осуществляется переход к широкому применению в горном деле машин. В 1815 году англичанин Г. Дэви изобретает безопасную рудничную лампу. Совершенствуется техника бурения, всё шире применяются взрывчатые вещества, вводится рельсовая откатка с конной тягой. В 1930-х годах начинают применять стальные канаты для рудничного подъёма и откатки.

Развитие горного дела в России в 18-19 веках. Россия обладает огромными запасами природных ресурсов, поэтому горному делу отводилась ведущая роль. Потребностями экономического и стратегического характера было вызвано строительство уральских, сибирских и олонецких заводов в 1-й четверти 18 века. Создание в России горно-металлургической промышленности потребовало коренной реформы горного дела. Начало реформ было положено созданием 24.8.1700 Петром I Приказа рудокопных дел (смотри Рудокопных дел приказ). К концу 1-й четверти 18 века было централизовано управление горнозаводским производством и создана Берг-коллегия вместо упразднённого Рудного приказа. В 1719 году был принят законодательный акт, определявший политику русского правительства в горнорудной промышленности - Берг-привилегию 1719 года, в дополнение к Берг-привилегии был издан Берг-регламент 1739, просуществовавший до 1807 года, как и сама Берг-коллегия, функции которой затем передали Горному департаменту.

В условиях крепостнической России частные предприятия нередко переходили в казённые и наоборот. Особенно много казённых заводов было на Урале. Экономическая отсталость и слабое развитие капитализма вынуждали государство строить и содержать заводы на свои средства. В начале 18 века казённые заводы стали раздаваться частным лицам. Например, в 1702 году 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 тысяч душ мужского пола (смотри Демидовы). В 1730-50-х годах раздача казённых заводов приняла массовый характер, но уже в конце 18 века казна выкупила большинство заводов, разорённых их владельцами. В связи с общим кризисом феодально-крепостнического хозяйства казённые 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 казённых 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 сведений о залежах полезных ископаемых. Улучшились и приёмы разведывания месторождений: наряду с закладкой шурфов вводилась разведка посредством ручных буров (щупов). Изменились организационные формы рудоискательства. Экспедиционная деятельность в России началась в 1702 году, 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 годов в Сибирь «для географического описания и осмотра о плодах земных и минералах» отправилась экспедиция Адмиралтейств-коллегии и Петербургской АН. Ею были открыты и описаны месторождения железных и медных руд на землях Кузнецкого и Красноярского краёв, залежи каменного угля на Верхней Тунгуске и др. В 1768-74 Академия Наук организовала ещё 5 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 2-й половине 18 века 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 годов развернулись поиски каменноугольных месторождений на территории Европейской части страны и на юго-западе Сибири. В 1721 году обнаружены залежи каменного угля на Дону и других территориях. Применение минерального топлива привлекло также частных предпринимателей, например Н. П. Рюмина, А. Демидова, получивших привилегии на добычу угля.

Горное дело в 19-20 веках. Огромный спрос на продукцию горной промышленности со стороны всё более расширяющегося производства в 19 веке способствовал превращению горного дела в крупнейшую отрасль капиталистического хозяйства (табл. 2).

К середине 19 века Россия заняла 1-е место в мире по добыче золота и платины. В 1814 на Урале, на Берёзовском прииске, началась добыча россыпного золота, а с 1830 его стали разрабатывать и в Сибири. Если за 1814-20 годы добыли 184 пуда золота, то в 1831-40 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 (смотри Подземная разработка месторождений); введён электрический привод для подъёмных 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 тому подобное.

В начале 20 века в России продолжился рост горного производства. С 1901 по 1913 годы добыча угля увеличилась с 16 до 21 миллионов тонн, железной руды - с 6,2 до 9,2 миллионов тонн, золота - с 34,4 до 60,9 тысяч кг. Добыча меди возросла в 4 раза, цинка - в 1,5 раза, свинца - в 5 раз. По добыче марганцевой руды, уровень которой в 1913 достиг 265 тысяч тонн, Россия занимала ведущее положение в мире (53% мировой добычи).

Новый этап в развитии горного дела связан с научно-технической революцией (2-я половина 20 века) и характеризуется автоматизацией процессов горного производства и созданием системы горных наук. Научно-техническая революция превратила науку в непосредственную производительную силу, что привело к внедрению комплексной автоматизации горного производства, контроля и управления основными технологическими процессами, охраны окружающей среды от влияния горных работ.

Основные направления развития горного дела. В 1990-х годах, в связи с большими объёмами 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. Всё это потребовало новых подходов и технологий для преодоления ухудшающихся геологических, горнотехнических и экологических условий. Примеры таких геотехнологий: 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 не тронутых горными работами высокогазоносных угольных месторождений; подземная газификация углей; биотехнология добычи и глубокой переработки полезных ископаемых, в том числе получение нового угольного топлива; создание подземных и наземных сооружений различного назначения (в том числе для захоронения и утилизации отходов крупных городов); искусственное продолжение формирования и воспроизводства минеральных ресурсов в литосфере; добыча полезных ископаемых со дна морей и океанов.

Лит.: Бокий Б. В. Горное дело. 3-е изд. М., 1959; Шевяков Л. Д. Разработка месторождений полезных ископаемых. 4-е изд. М., 1963; Агошков М. И., Малахов Г. М. Подземная разработка рудных месторождений. М., 1966; Мельников Н. В. Минеральное топливо. 2-е изд. М., 1971; Черных Е. Н. Металл - человек - время. М., 1972; Ржевский В. В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. 3-е изд. М., 1980; Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых. 3-е изд. М., 1983; Горная энциклопедия. М., 1984-1991. Т. 1-5; Ребрик Б. М. У колыбели геологии и горного дела. 2-е изд. М., 2000; Трубецкой К. Н., Глембоцкая Т. В. Отрасль, которая определяет богатство страны. К 300-летию административного управления горным делом в России // Вестник РАН. 2000. № 8; Technology of exploration and management of natural resources // Encyclopedi of life support systems. Oxf., 2002. Vol. 3.