Перспективы развития горного дела в России в XXI веке и его социологические проблемы

ВВЕДЕНИЕ

Горнодобывающая промышленность России специализируется на добыче различных полезных ископаемых, поэтому данная отрасль находится в постоянном развитии, поскольку регулярно открываются новые месторождения, которые требуют применения специализированного оборудования и инновационных технологий. В РФ имеется огромное количество производств, каждое из которых специализируется на поиске определённого сырья и на его качественной добыче. В специальном каталоге шахт и рудников можно найти все известные месторождения, а также узнать, какие ископаемые добываются там, в каком виде и размере, а также как давно были разработаны шахты. Для экономики страны данная отрасль деятельности играет важную роль. Горнодобывающая промышленность России постоянно финансируется государством, поскольку страна известна во всем мире, как основной поставщик различных видов ископаемых, которые передаются в другие страны в качестве экспорта. Поэтому от этой отрасли в государственный бюджет поступает огромное количество денежных средств, которые направляются не только на её развитие, но и на совершенствование других сфер деятельности. Поэтому все горнодобывающие предприятия, как правило, оснащаются качественным, современным и модернизированным оборудованием, а работники постоянно повышают уровень своей квалификации, в результате чего процесс добычи ископаемых является оперативным и качественным.РАЗВИТИЕ ГОРНОЙ ОТРАСЛИ В РОССИИВ 1773 г. в Петербурге создается Горное училище, которое позднее преобразовали в Горный институт. Изменения в экономике России, произошедшие в Петровскую эпоху, заложили основу будущих качественных и количественных сдвигов в общем эволюционном процессе формирования ее производственного потенциала. Совершенствование методов и средств механизации, подземных и открытых работ на приисках, шахтах и рудниках, в основном обеспечивалось усилиями отечественных специалистов.Труды М.В. Ломоносова (1711-1765), И.И. Ползунова (1728-1766), К.Д. Фролова (1726-1800), Е.А. Черепанова (1774-1842), М.Е. Черепанова (1803-1849), А.А. Саблукова (1783-1857), М.В. Остроградского (1801-1861), А.И. Узатиса (1814-1875), А.П. Карпинского (1847-1936), П.А. Ольшева (1817-1896), И.А. Тили (1838-1920) и многих других ученых, инженеров, практиков заложили фундамент русской науки и техники. Зарождение нашей отечественной науки о горном деле тесно связано с именем М.В. Ломоносова - великого русского ученого. Ломоносов вел большую работу по составлению и описанию минералогических коллекций, имеющихся в Академии наук [4].Им написаны такие классические труды по горному делу, как «Первые основания металлургии, или рудых дел», «О слоях земли», «Слово о рождении металла от трясения земли». Он представил диссертацию на степень магистра «О движении воздуха, в рудниках примененном». Таким образом, М.В. Ломоносов заложил основы русской науки о добыче угля. Не только в истории отечественной, но и мировой горной науки и техники его имя занимает одно из почетных мест. В начале XYIII в. на Урале учреждается должность «механикуса», отвечающего за эксплуатацию различных машин.Рисунок 1. Схема формирования минералов и горных пород-115570358775Город Барнаул, где работал Ползунов, был в XYIII в. крупным центром горнозаводской промышленности Сибири. Заводы Барнаула были к тому времени высокомеханизированными предприятиями. Наиболее трудоемкая работа производилась не вручную, а при помощи вододействующих колес, представляющих собой передовую технику.Это были большие обычные колеса, снабженные по ободу лопастями. Вращались они, как и мельничные колеса, энергией, падающей на них воды. При помощи системы передач движение воздействующих колес передавалось мехам, раздувающим плавильные печи. Колеса были огромного размера, а КПД маленьким [2].В 1763 г. Ползунов, человек разносторонний - изобретатель, конструктор, технолог и машиностроитель, специалист по металлургии и горному делу, проектировщик, знаток руд, механик, математик и учитель, сконструировал «огненную машину». Это была, по словам Ползунова, машина, действующая через посредство воздуха и паров, образующихся в котле с водой. Изобретение получило одобрение в Петербурге, и Ползунов был награжден званием «бергмеханикуса», 400 рублями и командировкой для обучения в Академии наук.Но Ползунов не смог бросить свое детище и остался руководить постройкой машины. 23 мая 1765 г. первая в мире заводская паровая машина была введена в постоянную эксплуатацию. В Барнауле не нашлось человека, который бы поддержал изобретателя. Напряженный труд и нищенские условия существования, в которые был поставлен изобретатель, свели его в могилу, а дело его было забыто. Впоследствии честь изобретения паровой машины приписали англичанину Уатту, опубликовавшему свое изобретение на 20 лет позже. Возросшая потребность в ископаемом угле заставила добывать его не только на выходах пластов на поверхность земли, но и из подземных недр [2].Но ведение подземных работ для добычи угля при чрезвычайно низком уровне тогдашней техники было сопряжено с большими трудностями. Крепление подземных выработок на случай обвала, удаление подземных вод, заливающих шахты, транспорт и подъем добытого угля, подача свежего воздуха в шахту, борьба с взрывами метана и угольной пыли ставили перед добытчиками непреодолимые препятствия.К моменту изобретения Ползуновым машины, самые глубокие шахты не превышали 120 м. Изобретение Ползунова двинуло добычу угля в России вперед. С одной стороны, паровые двигатели значительно расширили спрос на уголь, а с другой - позволили механизировать откачку воды и подъем угля. Изобретение Ползунова произвело подлинный переворот в угольной промышленности, быстро сказался на развитии угольной промышленности в России. В бассейнах, где уже велась добыча угля, возникали новые шахты и металлургические заводы, открывались новые месторождения.В 60-е годы XYIII в. К.Д. Фролов строит уникальные по тем временам гидросиловые установки на алтайских Змеиногородских рудниках, не имевших аналогов в мировой практике. Построенные им здесь же рудоподъёмники элеваторного типа обеспечивали транспортировку горной массы на поверхность с помощью барабанов, приводивших в движение бесконечную цепь с подвешенными на ней бадьями. Производительность такой установки составляла от 3 до 6 тыс. пудов за смену.Начатые И.И. Ползуновым работы в области конструирования паровых машин успешно продолжили отец и сын Черепановы. Они разработали и осуществили проект первой железной дороги. Ими был разработан первый паровоз. XIX век открывает новую страницу в развитии средств ведения производственных процессов. В 1832 году А.А. Саблуков изобретает центробежный вентилятор, в 1835 - винтовой, а позднее «водогон», предназначенный для подъёма воды, явившегося прототипом современного центробежного насоса [3].В 1843 г. А.И. Узатис опубликовал «Курс горного искусства», включающий такие разделы, как минералогия, геология, разведочное дело, горное искусство, обогащение полезных ископаемых, практическая механика. Высокий теоретический уровень и широкое применение методов математического анализа на долгие годы сделали этот труд основным руководством для горных инженеров. Особое внимание А.И. Узатис уделяет точным наукам, которые, по его мнению, являются базой для создания разнообразных систем.Основываясь на опыте эксплуатации вентиляционных установок, А.И. Узатис разрабатывает правила безопасности для улучшения работы подземных рабочих, формирует положения о проветривании горных выработок естественным и искусственными способами. Полно описывает конструкции подъемных комплексов и принципы их проектирования, что становится базой для развития вертикального канатного подъема. Он впервые вывел формулы для выбора параметров конических барабанов с желобами и гладкой поверхностью.Начатое А.И. Узатисом дело продолжили профессора Петербургского горного института П.А. Олышев и И.А. Тиме. П.А. Олышев, решая проблемы гидравлики, маркшейдерского искусства, прикладной механики, значительных успехов достиг в области рудничного подъема. Им разработаны методы использования и расчета установок с постоянным и переменным радиусом навивки. И.А. Тиме обобщил итоги своих исследований в работе «Справочная книга для горных инженеров и техников по горной части, горнозаводская механика», опубликованной в 1879 г. Особое внимание заслуживают такие ее разделы, как «Угледобывающие машины»; «Водоотливные машины»; «Воздуходующие машины и вентиляторы».БЛИЖАЙШИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ГОРОНОГО ДЕЛА В РОССИИДля обеспечения безопасности горного производства и наиболее эффективного использования средств экологической защиты необходимо четко представлять себе перспективы развития геологоразведочных работ на ближайшее время.При этом следует иметь в виду, что прогнозируемое развитие горного дела характеризуется принципиально новыми тенденциями и направлениями, которые должны быть учтены в процессе разработки мероприятий по охране окружающей среды.Основные из них следующие [4]:Вовлечение в эксплуатацию все более бедных месторождений полезных ископаемых и вследствие этого увеличение объемов добычи; концентрация горных предприятий в районах дешевой рабочей силы со сравнительно низкой плотностью населения, где загрязнение окружающей среды не ограничивает ведение горных работ. Эта тенденция диктует необходимость развития горной промышленности главным образом в слабозаселенных районах Восточной Сибири и Дальнего Востока, при ее ограничении в густонаселенных районах европейской части России.Замещение отрабатываемых источников минерального сырья новыми источниками не только с соблюдением развитых принципов максимизации прибыли, но и принципа предпочтительности вовлечения в эксплуатацию месторождений с более благоприятными природными условиями по отношению к менее благоприятным при максимальном использовании добываемого сырья. В условиях бурного научно-технического прогресса реализация этого принципа весьма положительно сказывается на экономике любой страны. Увеличение глубины открытых и подземных горных работ, что ставит перед горной наукой и техникой принципиально новые задачи по обеспечению устойчивости бортов карьеров, предупреждению горных ударов, проветриванию горных работ, поддержанию выработанного пространства и транспортировке горной массы.Конструирование и использование горных машин с дистанционным управлением и автономным приводом с использованием главным образом экологически чистых машин с гидро- и электроприводом.Проведение при производстве горных работ во все возрастающих объемах мероприятий по охране внешней среды от загрязнения, шума, иссушения и нарушений земной поверхности. Все большее значение придается таким горным работам, при которых рекультивируемая поверхность активно преобразуется [5]. Реализация наиболее рациональных и экономически выгодных принципов общей застройки и эксплуатации поверхности, создание замкнутых систем водоснабжения, энергообеспечения, строительства транспортных коммуникаций, линий связи и т.д. с учетом экономики региона, интересов национальных или международных экономических объединений.Следует иметь в виду, что основная трудность, с которой все чаще сталкиваются геологоразведчики -- это необходимость нахождения «слепых» рудных тел. В ближайшей перспективе - преодоление сложностей разведки дна мирового океана.В тоже время, анализ стоимости разведочных работ показывает, что сейчас около 77% затрат приходится на детальную разведку месторождений, 12% - на предварительные стадии поисков и оценки и 11% - на изучение геологии и гидрогеологии месторождений и регионов. В будущем, наряду с общим повышением затрат на геологоразведочные работы, ожидается повышение доли затрат на изучение инженерной геологии и гидрогеологии (в целях более полного использования недр и сохранения гидродинамических режимов), а также на поиски и оценку, обеспечивающие своевременное решение проблем замещения отрабатываемых сырьевых ресурсов.В связи с этим, основными направлениями научно-технического прогресса в области геологоразведочных работ следует считать:разработку и активное внедрение в практику дистанционных методов, средств и приборов, позволяющих обнаруживать скрытые месторождения полезных ископаемых, в том числе воздушная и космическая разведка;совершенствование существующей и создание новой техники для бурения разведочных скважин;разработку новых технологий и способов добычи и обогащения минерального сырья из месторождений с низким содержанием полезного компонента;изучение и комплексное использование техногенных месторождений и отходов производства;дальнейшее развитие геохимических методов поисков по первичным и вторичным ареолам рассеяния, с применением математических методов анализа и обработки информации, а также использованием ГИС-технологий для составления геологических разрезов и прогнозно-металлогенических карт [1];широкое внедрение в горнодобывающую и перерабатывающую промышленность современных нанотехнологий, позволяющих использовать нетрадиционные источники энергии и получать принципиально новые материалы.изучение подземных геологических структур с целью захоронения в них биологически вредных отходов производства.В настоящее время ведущее место в мировой добыче минерального сырья занимают открытые горные работы. Их удельный вес составляет около 60%, в том числе 57% в добыче руд различных металлов, 34% - угля и 97% - строительных материалов. Обеспечивая, по сравнению с подземными работами, в 3--7 раз более высокую производительность труда и в 2--3 раза меньшую себестоимость добычи, открытые горные работы, тем не менее, требуют значительных капиталовложений в мероприятия по охране окружающей среды. К тому же, помимо фактора истощения приповерхностных месторождений, следует принимать во внимание огромные земельные площади, отчуждаемые под разработку и размещение отвалов пустых пород.Поэтому, в ближайшей перспективе будет отмечаться рост удельного веса подземных разработок, что в свою очередь заставит решать ряд конкретных задач, связанных с безопасной и эффективной добычей полезных ископаемых с глубоких горизонтов. Среди них наиболее актуальными представляются следующие задачи [3]:1. Решение проблемы управления горным давлением на больших глубинах, предупреждение горных ударов, улучшение климатических условий труда.2. Повышение уровня комплексной механизации подземных горных работ до 95%, частичную автоматизацию производственных процессов и переход на программное дистанционное управление горными машинами и комплексами.3. Изыскание условий ведения горных работ и их организация при повышенной температуре и влажности.4. Освоение месторождений в ранее недоступных районах земного шара - на Крайнем Севере, в Арктике и Антарктике, в пустынях Азии, Африки и Австралии, что связано с преодолением ряда трудностей использования в этих районах трудовых ресурсов и решением проблем охраны окружающей среды.5. Организация разработки месторождений континентального шельфа, дна морей и океанов, что потребует решения специфических вопросов поддержания горных выработок, их вентиляции и охраны окружающей среды.6. Выполнение некоторых процессов переработки (грохочения, дробления, измельчения и обогащения руд и углей) непосредственно в подземных выработках рудников и шахт с выдачей готовых концентратов на поверхность по трубопроводам, при одновременном захоронении отходов производства в выработанное пространство. Рисунок 2. Классификация технологии горного производства2000251536700Рисунок 3. Классификация технологических схем-130175448945Следует иметь в виду, что тенденция к переносу процессов обогащения руд и углей в подземные выработки определяет необходимость отрабатывать месторождения снизу-вверх с закладкой отработанных участков пустыми породами, за балансовыми рудами или хвостами обогащения. При таком порядке отработки месторождений улучшатся горнотехнические условия на рабочих горизонтах и повысится общая эффективность разработки.Наряду с пустыми породами и песком в качестве закладочного материала целесообразно использовать за балансовые руды, хвосты обогащения, отходы металлургических и химических производств, тепловых электростанций, что способствует улучшению состояния земной поверхности. Кроме того, с отходами в недра возвращаются, пусть и в незначительных количествах, ценные металлы, потерянные в процессе очистных работ. В результате выщелачивания такой закладки можно извлекать значительную часть содержащихся в ней металлов, таким образом повышая общее извлечение минерального сырья из недр [2].В связи с тенденцией повышения уровня механизации и коэффициента использования машин в ряде стран признано целесообразным создание мало серийных или одиночных горных машин для механизации производства в нетипичных горно-геологических условиях.Кроме того, электрификация рудников, внедрение электрифицированного гидропривода создаст оптимальные условия к внедрению дистанционного управления горными машинами. Использование на подземных горных работах некоторых технических средств, заимствованных из практики открытых горных работ: рыхлителей, стругов, бульдозеров, безрельсового транспорта, в том числе вертикального и горизонтального гидротранспорта, позволит повысить производительность труда и сократить срок окупаемости оборудования.ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИГорнодобывающая промышленность затрагивает все сферы Земли — гидросферу, литосферу, биосферу и атмосферу. Уровень загрязнений растёт по мере развития промышленности, при этом принимаемые меры по охране окружающей среды не успевают за темпами роста добычи переработки.Деформация земной поверхностиВ результате работы горнодобывающих предприятий природные ископаемые изымаются из недр земли, а при открытом способе добычи разрушается и часть поверхности.Земли теряют хозяйственную ценность, разрушаются экосистемы участков. На разработанных участках существует опасность подтопления или обезвоживания, из-за чего изменяется микроклимат территории.При наличии поблизости лесов или пашни малейшие колебания микроклимата приведут к мощным подвижкам в сложившейся местной экологической системе [2].Образование депрессионных воронокДепрессионные воронки появляются вследствие воронкообразного снижения уровня подземных вод в результате их откачки. Разработка месторождений горного сырья сопровождается резким скачком уровня подземных вод, выемкой и перемещением пустых и рудосодержащих пород, а также образованием различных карьеров, пустот, котлованов. По мере снижения уровня воды повышается её минерализация.В результате образования таких воронок изменяются течения грунтовых вод, уменьшается питание водоносных горизонтов, из-за чего страдает растительность на прилегающих территориях.Вынос пустых породВо время проведения подземных разработок на поверхности близ шахты складируется пустая порода — образуются так называемые отвалы. Они занимают немалые площади. Происходят отчуждения сельскохозяйственной земли, соседние угодья теряют продуктивность. Воды, стекающие с отвалов, нередко токсичны и уничтожают растительность на прилегающий к стокам территории. Атмосфера загрязняется пылью и газами, выветривающимися с высыхающих отвалов.Расположенные близко к населённым пунктам, места складирования пустой породы существенно снижают качество жизни местного населения, негативно сказываясь на санитарно-гигиенической обстановке.Обезвоживание и засоление земельОбезвоживание в горнодобывающей промышленности — это отделение жидкости от полезных ископаемых. Оно применяется при подготовке месторождений к эксплуатации, для обогащения полезных ископаемых, при добыче нефти и т. д. Обезвоживание изменяет микроклимат прилегающей территории, сказывается на гидрогеологии участка — сдвигаются водоносные горизонты, изменяются течения подземных вод, питающих растительность.Жидкость, полученная в результате обезвоживания, нуждается в утилизации. Она содержит в себе большое количество минеральных солей, содержание которых при превышении 0,1% от массы грунта делает почву токсичной для зелёных насаждений.Такая вода часто утилизируется путём слива в грунт, что делает почву непригодной для существования растений и животных [5].Загрязнение водных ресурсов и обмеление рекПредприятия по добыче угля и нефти загрязняют поверхностные воды сбросами мало очищенных промышленных сточных вод. Они характеризуются повышенной солёностью, кислотностью, жёсткостью, мутностью, загрязнены частицами пород, органикой, бактериями. Все это, попадая в поверхностные воды, меняет их состав, негативно сказываясь на обитающих в водных ресурсах организмах, чья жизнь может нормально протекать только в узких экологических рамках.Истощаются запасы подземных вод в ходе осушения месторождений путём обезвоживания. Изменяется распределение подземных и поверхностных вод, происходит отвод русла реки или ручья, водопонижение, что приводит к обмелению некоторых водоёмов.Влияние на растительный покровГорная промышленность влияет на флору со всех сторон — это и загрязнение почвы, воды и воздуха, и обезвоживание территории.Выносимые на поверхность в результате деятельности отходы вступают в химические реакции, которые не поддаются контролю. Получившиеся соединения оказываются токсичными для растений, которые не успевают адаптироваться к новым, более жёстким условиям. Насекомые и животные погибают или покидают места обитания.Из-за нарушения растительного покрова нарушается экосистема пастбищ, что, в свою очередь, приводит к дефициту пищи для выпасного скота.Загрязнение атмосферного воздухаДобыча горной породы и минеральных ресурсов сопровождается выбросами углекислого газа, пыли, углеводородов за счёт использования взрывчатых веществ на месторождениях. После взрывов повышается содержание пыли в воздухе, что влияет на температуру воздуха, осадки, уровень инсоляции территории. Отвалы пустой породы с горных шахт, особенно в районах добычи угля, склонны к самовозгоранию. При этом выделяется большое количество пепла, вредных газов, химических соединений [3].Все эти проблемы отражаются на человеке, и на социуме в целом. Ведь если, у нас не останется пригодной для жизни территории и продуктов питания, между людьми будут возникать серьёзные конфликты, основанные на разделении оставшихся ресурсов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении отметим следующее. В настоящий момент наработанный резерв конкурентоспособности российской угледобычи, сформировавшийся под воздействием активной государственной поддержки, постепенно исчерпывается. Это происходит в результате действия целого комплекса факторов. Прежде всего, это – внутренние факторы: рост зарплаты шахтёров, необходимость проведения дорогостоящих геологоразведочных работ, приобретение новых (как правило, импортных) основных фондов, рост цен на энергоресурсы и транспортные перевозки и т.д. А также факторов внешних, связанных с действием санкций против Российской Федерации, осуществляемых рядом стран. Особо отметим, что объем государственной поддержки угольных горнодобывающих предприятий со временем сократился.В то же время перед угольной промышленностью открываются новые возможности, связанные с оживлением российской экономики. В последнее время во многих отраслях народного хозяйства намечается рост объёмов производства. В перспективе ежегодный прирост ВВП оценивается в 5–6 %. Развитие экономики России повлечёт за собой увеличение спроса на энергоносители. Вместе с тем российские предприятия активно реализуют программы снижения энергоёмкости и материалоёмкости производства. С учётом этого темпы роста потребностей в продукции угледобывающей индустрии несколько отстают от ожидаемых темпов роста российской экономики. На перспективу они оцениваются в 3–4 % ежегодного прироста.Несмотря на осознаваемую экологическую опасность от добычи и сжигания угля, низкую рентабельность горнодобывающей промышленности, тяжёлый труд в шахтах, карьерах и на обогатительных фабриках, высокие транспортные расходы и прочие риски, альтернативы углю как источнику энергии во многих отраслях мировой и российской экономики нет. Поэтому повышение эффективности деятельности угледобывающих предприятий остаётся проблемой, требующей решения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Возникновение и развитие гравитационных методов обогащения полезных ископаемых / Г.В. Глембоцкая - М.: Наука, 1991. - 256 с.Производство цветных металлов.Н.И. Уткин. - М.: "Интермет Инжиниринг". 2000. - 442 с.В.А. Чантурия, Т.В. Глембоцкая. Творческий портрет ученого (к 100-летию со дня рождения члена-корреспондента И.Н. ПлаксинаКутузов Б.Н. Взрывные работы. М., «Недра», 1974. - 368 с.Нормативный справочник по буровзрывным работам. Изд. 4, перераб. и доп. М., «Недра», 1975. - 431 с. Авт.: Авдеев Ф.А., Барон В.Л., Блейман И.Л. и др.Справочник. Открытые горные работы./ К.Н. Трубецкой, М.Г.Потапов, К.Е. Виницкий, Н.Н. Мельников и др. – М.: Горное бюро, 1994.-590 с.: ил.