Этапы развития основных отраслей горного дела

Этапы развития основных отраслей горного дела

Поиск и разведка полезных ископаемых

Георг Агрикола, основоположник горного дела, немецкий ученый дал первое систематическое обозрение ископаемых в Германии того времени, и считается создателем научной минералогии. Впервые значение научных трудов Агриколы было оценено в России Ломоносовым, а затем уже получило признание в Западной Европе. В 1756 Ломоносов издает книгу «О горном деде и металлургии», в которой он обобщил огромный фактический материал по важнейшим полезным ископаемым, методам их поисков, добыче и переработке.

Поиск минералов в древности

Первым дал описание древней технологии и некоторых минералов поэт древней Эллады Гомер 12-11 вв до н.э.

Он упоминает 16 названий минерального сырья. в поэмах Гомера содержатся сведения о таких геологических процессах, как землетрясения и обвалы, о подземных источниках воды и родниках, приводятся названия районов и стран, где добывают те или иные металлы, описываются способы применения хорошо известного в то время рычага, метод получения бронзы.

Начало поиска полезных ископаемых началось с открытием металлов. Первые находки скрытых полезных полезных ископаемых происходили без какого-либо вмешательства человека, а исключительно за счет стихийных процессов – обвалов, пожаров, землетрясений.

Постепенно накапливаемый опыт позволил отметить ряд природных явлений и признаков, сопутствующих залежам ПИ.

Так при поисках руды обращали внимание на иней. Он образуется на всей поверхности, кроме участков под которыми находится руда. Рудная залежь выделяет тепло, над ней растет низкая трава и определенные виды грибов. Деревья над рудными залежами высыхают и их часто выворачивает с корнем ветер.

По подобным признакам в древности вели и поиск грунтовых вод, чтобы затем в этих местах рыть колодцы.

Еще более 2000 лет назад римский поэт Витрувий дал геоботанические признаки распространения близ поверхности подземных вод, которые широко используются и в наше время.

Для поиска воды и рудных жил еще в первом-втором тыс до н.э. использовался биофизичексий эффект. При помощи рудоискательной лозы-особого прута, поворачивающегося под влиянием рудной жилы.

Агрикола упоминает, что рудоискательной лозой пользуются хитроумные люди, умеющие в нужный момент управлять ею, а обнаружение рудных жил происходит случайно. Тем не менее этот метод применяли вплоть до конца 19 века. Вполне вероятно, что рудоискатель использовал естественные признаки присутствия рудных жил, а сама лоза служила лишь атрибутом.

После того как рудоискатель тем или иным способом обнаружил место возможного присутствия руды, приступают к разведке. Для этого роют шурфы, которыми стараются пройти слой наносов и достигнуть коренных пород. Если рудной жилы в этом месте не обнаружено, то приходится прокапывать ответвления (рвы); если опять ничего не обнаружено, то переходят на другое место.

Большое значение при поисках ПИ имеют значение сопутствующие им горные породы.

Аристотель дает первую классификацию минеральных ископаемых: земли, камни, руды. В 3 веке классификация содержит уже 8 видов минеральных ископаемых. В 1 веке до н.э. Плиний выделяет уже 300 различных минералов. в наст.время известно около 5000 минералов

Планомерную разведку вели лишь на крупных месторождениях. Такие как Лаврийские рудники (др. Греция) 11 в до н.э. На этих рудниках обнаружено около 2000 древних разведочных шахт.

Разведочные работы выполнялись только для выявления направления дальнейшей добычи и обычно они велись параллельно с разработкой месторождения.

Известно, что в 1 в н.э. начались гидрогеологические и инженерно-геологические исследования. но такие изыскания велись в основном визуально с использованием накопленного опыта и применялись простейшие приборы и устройства.

Первые геологические карты

Первыми появились географические карты, которые сначала служили военным, а затем экономическим целям. Первым составителем географической карты был древнегреческий ученый Анаксимандр 5 век н.э. Но одна из древнейших карт, которую можно считать геолого-разведочной это карта золоторудного месторождения древнего Египта 14 в до н.э.

Зарождение геологоразведки в России

Освоение Сибири началось после походов Ермака и присоединения ее к Московскому государству.

Первые зафиксированные крупные горно-поисковые работы описаны в 1491 г. Печорская экспедиция.

Экспедиция в Пермский край. Бартенев. 1618-1621

Сибирь. 1626. Заряжский.

На основе накопленных к тому времени материалов в 1696 г. выдающийся ученый Брюс составил первую карту земель от Москвы до берегов Малой Азии.

Во времена Петра I поиски месторождений заметно активизировались.

1700 учрежден Приказ рудокопных дел.

С тех пор Россия перестала нуждаться в заграничном металле. В конце царствования Петра I Россия уже вела заграничную торговлю русским железом и медью.

1711 года Приказ был ликвидирован и горное дело перешло в управление Сенату и губернаторам.

1715 года по указанию Петра I Приказ был восстановлен и под названием Рудная канцелярия

1718 года Рудная канцелярия была упразднена, а горная отрасль поступила в ведение объединенных Берг-коллегии.

Открытие богатейших залежей каменного угля в России:

1721 первая находка угля в Кузнецком бассейне.

В 1851 году близ Гурьевского завода в Кузнецком угольном бассейне было создано первое угольное предприятие на Бачатском угольном месторождении, а разведочное бурение в 1855 г. позволило открыть здесь пласт коксующегося угля и начать его разработку (в начальный период добыча угля этого пласта составляла примерно 800 тонн в год). Вторая1722 в Донецком бассейне организована первая систематическая добыча каменного угля.

1723 обнаружены месторождения под Москвой

1771 заложена первая штольня в Кузбассе

1783 обнаружены залежи угля на Зап. Урале

1796 разработка Иркутского бассейна

1726-1734 гг Кириллов подготовил Атлас Российской Империи, состоящий из 37 карт и Генеральной карты Российской империи.

1760 датирован один из первых геологических разрезов, первое подробное описание произведенных разработок угля.

Первые месторождения нефти обнаружены в конце 17 в районе Каспийского моря. На Севере России начало добычи нефти 1745.

В конце 18 в появляются первые работы разведке и разработке угольных залежей, по предупреждению взрывов рудничного газа и затопления шахт, по выполнению химических проб угля.

..Разведочные работы осуществляются с использованием ударно-штангового бурения и последующей закладкой шурфов на глубину до 30 м.

В 1840 геолог Чихачев составил первую геологическую карту Кузнецкого бассейна. Он же дал название «Кузнецкий бассейн».

19 век активное развитие геолого-разведочных работ, катрирование почти всей территории Империи, выделение новых направлений: угольная геология, гидрогеология. Выделяют геофизику и геохимию.

Начало 20 века − Лутугин, основатель геологии угольных месторождений, выполнил послойный разрез угленосной толщи Донбасса, Кузнецкого и Челябинского угольных бассейнов.

30 г 20 века формируется отрасль инженерная геология.

годы ВОВ интенсификация геологических исследований на востоке страны.

В послевоенные годы освоение Арктики.

50 гг создается теория образования залежей нефти и газа, начинается применяться глубинное бурение на нефть и газ.

60-70 гг возникновение космической геологии. Начинают применяться дистанционные методы, аэрогеологическая съемка.

80гг с появлением сверхглубокого опорного бурения формируется глубинная геология. Начинается изучение дна морей и океанов- формируется морская геология.

90 гг возникновение экологической геологии изучающей рациональное использование минерально-сырьевых ресурсов и их сохранение.

Маркшейдерское дело

Первые упоминания - эпоха античности. При строительстве были обязательны проектирование, расчеты и топографический план.

До 6 века до н.э. геодезическая съемка велась только с помощью землемерных цепей. Для угловых измерений использовали круг, разделенный на равные промежутки.

1 в. н.э. Прибор диоптер-предшественник теодолита. Гиерон приводит правила топографической съемки и дает решение задачи проведения выработок навстречу друг другу, фактически используя идею прямоугольных координат.

Маркшейдерское дело как научная дисциплина формируется в средние века. Появление горнодобывающих районов, в которых месторождения разрабатывались несколькими владельцами, требовало проведение границ между рудниками как на поверхности, так и в толще горных пород.

В конце 12 в в Европе стал известен магнитный компас, а первый компас появился в Китае 2500 лет до н.э.

До появления компаса в Европе измерение горных выработок велось с помощью шнуров и примитивных уровней.

В середине 17 века появился висячий компас и подвесной полукруг, которые использовали для съемок выработок до 20 века.

1730 год в Англии создан первый теодолит.

В России 17-18 вв созданы сводные планы рудников на основе единой системы координат.

Ломоносов разработал общий метод маркшейдерских съемок.

1773 в Петербурге открывается Горное училище.

К середине 19 уже применяют теодолит, нивелир, метод съемок-триангуляция и полигонометрия.

1847 год разработан первый отечественный теодолит.

Труды ученого Тиме послужили основой формирования отечественной маркшейдерии.

1933-1936 гг переход к плоской общесоюзной системе координат

50 гг выполнена съемка всей территории СССР, систематизированы материалы изученности угольных бассейнов. Создание дальномера, отечест.нивелира.

70-80 гг. начало выпуска электронно-оптических дальномеров.

Открытие черного пороха

Дымный порох на протяжении многих веков был единственным известным человечеству взрывчатым веществом. В 618 году (за 12 веков до открытия греческого огня) китайцы уже знали взрывчатые свойства пороха, но использовали его для фейерверков. 2 век до н.э. китайцы уже использовали взрывную технику для военных действия. В Европе первые упоминания о порохе относятся к 13 веку.

На Руси порох появился в 14 веке.

Впервые в подрывном деле в Европе порох был применен в 1439 году при осаде Белграда.

Для этого под крепостными стенами рыли подкоп и крепили его деревянными стойками так называемые минные камеры, а затем стойки подрывали и крепостная стена обрушалась. В России первые мощные пороховые заряды были взорваны в 1552 году при осаде Казани Иваном Грозным.

В 17 веке появляются теоретические разработки и основы расчета пороховых зарядов для взрывания.

К 18 веку даны технические рекомендации по расчету величин зарядов, но химическая и физическая сущность взрыва не была раскрыта.

В 1749 Ломоносов впервые в истории науки изложил основы физики взрыва, и показал, что «взрывная» сила пороха зависит от количества выделяющегося тепла и от скорости горения.

Создание средств взрывания

С началом применения пороха в минных камерах его подрывали с помощью пороховых дорожек.

Первыми прототипами огнепроводного шнура были соломинки или бумажные трубочки, наполненные порохом.

В 1831 Бикфорд предложил горящий шнур с плотной сердцевиной из пороха в прочной джутовой оболочке, пропитанной смолой. В второй половине 19 века бикфордов шнур внедрен в практику взрывных работ и дошел до наших дней.

1812 впервые для подрыва использован электрический способ, Россия.

К 1840 электрический способ взрывания был полностью освоен, 1843 впервые установлена проводимость воды и сырой земли, это дало возможность производить взрывы на большом расстоянии.

К концу 19 века применяют два типа электровоспламинителей: искровой и накаливания.

1930 г- замедленное взрывание электродетонаторов в требуемой последовательности.

Открытие новых взрывчатых веществ

1609 открытие гремучего золота- аммиачной смеси азота, способной взрываться.

1785 – Бертоллетова смесь (хлорат калия), изготовление хлоратного пороха.

Он очень чувствителен к внешним воздействиям, и первая попытка изготовить большую партию такого пороха закончилась взрывом завода.

19 век был насыщен открытием многих взрывчатых веществ: гремучее серебро, гремучая ртуть, хлористый азот.

1837 получен толуол

В 1846 году в итал. учеными получен нитроглицерин (его получают путем воздействия на глицерин азотной кислотой в присутствии серной)

1860 год Петрушевский, Зинин –изобретение динамита.

Динамит получали пропитывая различные пористые материалы различными смесями нитроглицерина. в 1867 Динамит Петрушевского применен при взрыве скальных пород. Но не было налажено заводское производство динамита Петрушевского, и его вскоре перестали применять в России.

1864 Нобель получает патент на изготовление нитроглицерина и налаживает его промышленное производство.

В горной промышленности Европы, а затем и всего мира динамит находит широкое применение для отбойки разных по крепости скальных пород.

В1884 году изобретен бездымный порох (пироксилин в желатин с коллоидным хлопком), создание гремучей смеси (коллоидный хлопок и нитроглиц), применяемая для взрывания самых крепких пород.

1898- открыт гексоген

Для инициирования новых ВВ огнепроводный шнур уже не годился, а электрический способ не всегда был целесообразен.

В 1879 изобретен первый детонирующий шнур (хлопчатобумажная трубка начиненная пироксилином, белым порохом)

В конце 19 века были заложены основы теории детонации взрывчатых веществ и создания антигризутных ВВ (гризутин -это метан)

Начало 20 века ознаменовалось рядом крупных катастроф на шахтах Франции и Донбасса при производстве взрывных работ

После этих катастроф на международном горном конгрессе было принято решение применять в угольных шахтах только антигризутные ВВ.

С 1931 года стали выпускать для угольных шахт аммониты, употребление динамита сокращается.

Водоотлив

Античный период: вычерпывание и переноска вручную в емкостях, откачка с помощью водоподъемных средств с ручным приводом. Самотек по специальным каналам. 3 век до н.э.

В средние века Леонардо да Винчи описал конструкцию центробежного насоса.

1705 год. Ньюкомэн сконструировал паровой насос.

1774 год. Уатт изобрел паровой двигатель.

Насосы на электроприводе.

Освещение.

Огонь, лучина. Лишь в тех случаях, когда дым мог выходить на поверхность.

Древний Египет. 12 в. до н. э. Глубина выработок до 36 м. Источник света - солнце, лучи которого с помощью зеркал направляли в горные выработки. Но солнце нагревало и воздух до высоких температур.

Античный период. Глиняные лампы до 10 часов горения, по нему определяли продолжительность смены. Светильники также использовали для проверки наличия газа в выработках.

Россия 18 век. Масляные лампы.

19 век керосиновые лампы, спиртокалильные и газовые.

Начало 19 века. Крупные аварии, связанные с воспламенением метана от применяемых светильников.

1815 год. Применение специальной металлической сетки на масляной лампе, не вызывающей взрыва – лампа Дэви.

Изобретение бензиновой лампы.

70-е г. 19 века Яблочков изобрел электрическую лампу.

Появление аккумуляторных ламп. Безопасное люминесцентное освещение.

Этапы развития основных отраслей горного дела

12 3 Следующая ⇒