Предмет горного дела 3

Предмет горного дела

Широко развивающаяся сегодня горная наука "занимается изысканием путей и методов усовершенствования способов добывания и обогащения полезных ископаемых (уголь, различные руды, нефть и др.) и разработкой технологии горного дела для увеличения продукции, улучшения качества, резкого повышения производительности труда и улучшения условий его".

Непосредственному добыванию того или другого полезного ископаемого обычно предшествует его поиски и разведка. Полезное ископаемое, извлеченное из недр земли, в большинстве случаев не может быть непосредственно использовано в обрабатывающей промышленности и для бытовых нужд, а предварительно подвергается обработке (обогащению), производящейся обычно на месте его добычи.
Долгое время методы поисков и разведки полезных ископаемых, их разработки и обогащения не имели достаточного теоретического обоснования, и успешность их применения зависела исключительно от опытности и искусства людей, производящих эти работы.
Стремясь дать теоретическую основу горному делу, М. В. Ломоносов в 1742 г. написал оригинальный труд "Первые основания металлургии, или рудных дел" и явился первым учебником по горному делу. В этой работе М. В. Ломоносов впервые в мире обосновал теорию происхождения ископаемых углей, доказав их органическое происхождение из растений, обобщил весь имевшийся тогда опыт и научно обосновал важнейшие вопросы горного дела: поиски полезных ископаемых, вскрытие месторождений, проведение и крепление горных выработок, подъем водоотлив, проветривание и т.д.
За два столетия в области горного дела выдвинулось немало выдающихся изобретателей, инженеров и ученых. Было сделано очень много для развития горной промышленности и науки о разработке полезных ископаемых: разработан метод решения аналитическим путем таких задач, как выбор способа вскрытия месторождения, определение размеров шахтного поля, определение элементов системы разработки; научно обосновано выбор элементов новых шахт в условиях быстрого роста горной промышленности; возникло теории горного давления и крепления горных выработок; уделено много внимания также вопросам проветривания горных выработок т.д.
Для советских ученых характерна тесная связь с производством, активное участие в решении вопросов, связанных с механизацией труда и улучшением технологии добычи полезного ископаемого. Был разработан ряд новых конструкций машин для комплексной механизации. В последние годы для механизации уборки породы в вертикальных стволах сконструирован и внедрен в промышленность специальный пневматический грузчик.
Одним из прогрессивных методов проходки вертикальных стволов шахт является бурение. С 1938 г. Применяется бурение стволов диаметром до 2, 1 м по методу К. Н. Шепотьева и В. П. Иванова. С 1941г. Внедряется метод бурения стволов диаметром до 4, 5 – 5 м по способу Г. И. Маньковского, Д. Ф. Мещерякова и С. Д, Солодовникова.
Значительный вклад ученые и инженеры внесли также в дело современных вентиляторов и центробежных насосов, новых машин и механизмов для рудничного транспорта.
Благодаря накоплению огромнейшего практического опыта и широкой постановке научно–исследовательских работ, отдельные разделы горной науки настолько развились и получили такое прочное теоретическое обоснование, что превратились в самостоятельные научные дисциплины. Так, вопросы поисков и разведки полезных ископаемых рассматриваются в специальных курсах разведочного дела; наука об обогащении полезных ископаемых излагается в отдельных полезных ископаемых, так по методам обогащения. Самостоятельное развитие получили также и другие разделы горной науки.
Всякое минеральное вещество, находящееся в земной коре, которое может быть использовано человеком для различных целей в естественном виде или после предварительной обработки, называется полезным ископаемым. В природе полезные ископаемые могут встречаться в твердом виде (каменный уголь, различные руды, драгоценные камни, каменная соль и др), жидком (нефть, вода, рассолы) и газообразном (природные газы).
Естественное скопление полезного ископаемого в земной коре, занимающее определенный объем в последней, называется месторождением полезного ископаемого. Независимо от происхождения и использования, исходя лишь из формы залегания, месторождения полезных ископаемых могут быть разделены на правильные и неправильные. К первым относятся пласты, пластообразные залежи и жилы (простые и сложные). Ко вторым – штоки, гнезда и линзы.
Рудой называется естественное минеральное вещество, из которого путем соответствующей переработки могут быть извлечены содержащиеся в нем металлы или полезные минералы. В чистом самородном виде металл в руде встречается редко. Обычно он находится в виде химических соединений, получивших название рудных минералов, например: медь – в виде халькопирита CuFeS_2, железо - в виде гематита Fe₂O_3, свинец – в виде галенита PbS и т.д.
Прежде чем приступить к разработке месторождения полезного ископаемого, т. е. к извлечению последнего из недр земли в целях использования его в том или ином направлении, необходимо найти это месторождение и выяснить его промышленное значение. Резкой границы между поисковыми и разведочными работами провести нельзя, и одна стадия работ переходит в другую, представляя различные этапы геологоразведочного процесса.
Чтобы полезное ископаемое, залегающее в недрах земли, могло быть использовано человеком, необходимо тем или иным способом открыть к нему доступ, при помощи инструментов или механизмов отделить от общей массы и выдать на земную поверхность
Горными работами называют, как указывалось выше, такие работы, которые необходимо произвести для выемки полезного ископаемого или для подготовки его к выемке.
В зависимости от способа производства горных работ отделение породы может быть осуществлено при помощи инструмента и без инструмента (взрывные, гидравлические и огневые работы). В последнем случае имеется в виду, что без инструмента совершается лишь непосредственное отделение породы в забое, но для этого предварительно требуется произвести некоторую подготовительную работу с использованием того или иного инструмента или механизма. Например, при взрывных работах буром пробуривают скважину, а раздробление и отделение породы от массива производятся силой взрыва взрывчатого вещества, заложенного в скважину.
Правильный выбор способа ведения горных работ в первую очередь зависит от степени добываемости горных пород, под которой понимают то сопротивление, которое горные породы оказывают отделению некоторой части их от общей массы. Различают следующие основные свойства горных пород: 1) твердость, т. е. сопротивление проникновению острия инструмента; 2) вязкость, т. е. сопротивление всей массы горной породы отделению от нее отдельных кусков, иными словами, способность выдерживать значительные пластические деформации до момента разрушения; 3) упругость, т. е. сопротивление удару, которое проявляется в отскакивании инструмента. Каждая порода характеризуется коэффициентом крепости, который может быть определен как путем лабораторных испытаний, так и путем испытаний, производимых непосредственно в забое.
Так как буровзрывные работы в горном деле применяют весьма широко, а рядом установлено отсутствие прямой зависимости между крепостью, буримостью и взрываемостью пород, то Институт горного дела Академии наук разработал единую классификацию горных пород по буримости и взрываемости.
В этой классификации буримость пород характеризуется скоростью бурения в миллиметрах пробуренного шпура в минуту чистого времени и временем чистого бурения 1 м шпура в минутах. Взрываемость характеризуется расходом в килограммах аммонита № 2 на 1 м³ породы в массиве и количеством метров шпуров, приходящихся на 1 м³ взорванной породы в массиве.
Основой быстрого развития горной промышленности являлась механизация основных и трудоемких производственных процессов. Новая техника, получившая широкое применение на шахтах, создала предпосылки для дальнейшего развития механизации и перехода к ее высшей ступени – автоматизации процессов добычи полезного ископаемого.
Горными машинами называют машины, предназначенные для добывания, погрузки и транспортировки горных пород, а также для возведения крепи и производства закладки. Наименование горной машины обычно содержит в себе название той операции, для механизации которой она предназначена, например, "врубовая машина", "погрузочная машина" и т.д.