Основы горного дела — Теоретические материалы

Горное дело относится к одному из основных видов человеческой деятельно­сти, обеспечивающих существование и уровень развития цивилизации. Горное дело как область промышленного производства охватывает разведку месторожде­ний полезных ископаемых, их разработку, первичную переработку добываемого минерального сырья, строительство горных предприятий и подземных сооруже­ний различного назначения; оно включает в себя все виды техногенного воздей­ствия на земную кору, а также горные науки, изучающие закономерности преоб­разования и сохранения земных недр. И не случайно периодизация древней исто­рии построена по видам добываемых из недр материалов, из которых в тот или иной период преимущественно изготовлялись орудия труда: каменный, бронзо­вый и железный века. 

Извлечение из земных недр части вещества приводит к нарушению установившегося равновесия и тем самым изменяет свойства и состояние определенных участков литосферы с образованием в ней нового объекта – техногенно измененных недр. Этот объект можно представить себе, как некий объем, окруженный нетронутой литосферой, внутри которого находится зона техногенного разрушения литосферы и зона спровоцированного этим разрушением изменения напряженно-деформированного состояния массивов горных пород.

Состояние массива породы в зоне прямого техногенного воздействия определяется особенностями процессов извлечения полезных ископаемых, т. е. набором необходимых для этого неизбежных действий. Если отвлечься от частностей, то для осуществления главной целевой функции добычи минерального сырья – включения части ресурсов литосферы в оборот вещества и энергии техносферы – необходимо обеспечить: доступ с земной поверхности к месту залегания полезного компонента, придать этому компоненту подвижность и выдать его на поверхность Земли. Это три обязательных этапа обобщенной функциональной модели техногенного изменения недр при добыче минерального сырья.

Запасы различных видов минерального сырья представлены пластовыми месторождениями. Из этих месторождений в настоящее время добывается практически весь марганец, значительная часть редкоземельных элементов и радиоактивных металлов, широко известны также пластовые месторождения медистых песчаников Мансфельда. По горнотехническим условиям разработки к пластовым месторождениям можно отнести все захороненные россыпи редких и драгоценных металлов. Но только для твердых горючих полезных ископаемых – угля и горючих сланцев – этот геологический тип месторождений является абсолютно доминирующим. Поэтому в настоящем разделе все вопросы будут рассмотрены применительно к практике разработки исключительно угольных месторождений. 

Открытая разработка месторождений применялась ещё в древнейшее времена и проводилась непосредственно с земной поверхности. Поэтому тогда извлекались только те полезные ископаемые, которые залегали наиболее близко к земной поверхности. По мере увеличения глубины работ открытый способ становился невыгодным, т. к. удаление увеличивающегося объема пустых пород посредством мускульного труда было слишком трудоемким и дорогим. Поэтому открытый способ разработки на длительное время был в основном вытеснен подземным, при котором не требовалась выемка пустых пород. Лишь с конца XIX в. в связи с внедрением горных машин открытые работы начали получать широкое распространение. С этого времени, а особенно в 30–50 г. XX в. применение открытого способа разработки непрерывно расширялось во всем мире.

Описанные выше методы разработки залежей полезных ископаемых далеко не полностью отражают используемые в настоящее время технологии добычи. Объясняется это, прежде всего тем, что распределение их и формы существования в значительной степени различны. Поэтому далее рассмотрим варианты технологий, характерных для добываемых полезных ископаемых, получившие общепризнанные

применение. 

Горнорудная отрасль в отличие от других отраслей промышленности объединяет большое количество предприятий, технологическим процессам и оборудованию на которых присущи многообразие и уникальность. Поскольку функционирование предприятий на данном этапе развития используемой на них техники невозможно без участия человека, то акцент при рассмотрении безопасности будет сделан в основном на охрану труда в производственных процессах добычи и транспортировки полезных ископаемых.