Горные науки о добычи полезных ископаемых

ГО́РНОЕ ДЕ́ЛО, об­ласть дея­тель­но­сти чело­ве­ка по ос­вое­нию недр Зем­ли. Г. д. вклю­ча­ет все ви­ды тех­но­ген­но­го воз­дей­ст­вия на зем­ную ко­ру, а так­же гор­ные нау­ки, изу­чаю­щие за­ко­но­мер­но­сти пре­об­ра­зо­ва­ния и со­хра­не­ния недр.

На про­тя­же­нии ты­ся­че­ле­тий Г. д. вклю­ча­ло до­бы­чу толь­ко твёр­дых по­лез­ных ис­ко­пае­мых (не­руд­ные стро­ит. ма­те­риа­лы, ру­да и др., а так­же не­ко­то­рые по­ро­ды кам­ня, ис­поль­зо­вав­шие­ся для из­го­тов­ле­ния ору­дий тру­да, ору­жия и ук­ра­ше­ний). Во 2-й пол. 19 в. на­чи­на­ет раз­ви­вать­ся до­бы­ча неф­ти, в нач. 20 в. – при­род­но­го га­за. До­бы­че по­лез­ных ис­ко­пае­мых пред­ше­ст­ву­ет их раз­вед­ка (см. Раз­вед­ка ме­сто­ро­ж­де­ний). Дан­ные раз­ве­доч­ных ра­бот и про­стран­ст­вен­но-гео­мет­рич. 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 эко­но­мич. це­ле­со­об­раз­но­сти экс­плуа­та­ции дан­но­го ме­сто­ро­ж­де­ния и спо­со­бах его раз­ра­бот­ки (см. Ква­ли­мет­рия недр, Раз­ра­бот­ка ме­сто­ро­ж­де­ний). Спец. служ­бы сле­дят за пра­виль­но­стью вы­пол­не­ния и безо­пас­но­стью гор­ных ра­бот, при­ни­ма­ют ме­ры для пре­дот­вра­ще­ния и ли­к­ви­да­ции по­жа­ров, ава­рий, ка­та­ст­роф и их по­след­ст­вий (см. Гор­но­спа­са­тель­ное де­ло).

Горное дело с древнейших времён до 19 века

Ис­то­ки Г. д. ухо­дят в глу­бо­кую древ­ность. Од­ним из гл. фак­то­ров раз­ви­тия Г. д., оп­ре­де­ляю­щим его уро­вень в разл. ис­то­рич. пе­рио­ды, яв­ля­ют­ся ору­дия гор­но­го про­из-ва (табл. 1). Пер­вые раз­ра­бот­ки в Ев­ро­пе крем­ния в гор­ных вы­ра­бот­ках (ино­гда с де­рев. кре­п­ле­ни­ем) да­ти­ру­ют­ся пе­рио­дом ме­зо­ли­та и не­оли­та. Позд­нее, с 6–5-го тыс. до н. э., на­чи­на­ет­ся сис­те­ма­тич. раз­ра­бот­ка мед­ных руд, а так­же до­бы­ча зо­ло­та и се­реб­ра; с 3-го тыс. до н. э. ак­тив­но раз­ра­ба­ты­ва­ют­ся мес­то­рож­де­ния оло­вян­ных руд. От этих пе­рио­дов ос­та­лись вы­ра­бот­ки со сле­да­ми гор­но­про­ход­че­ских ин­стру­мен­тов на сте­нах што­лен, ос­тат­ки де­рев. креп­ле­ния, ле­ст­ниц и т. п. По­сте­пен­но вы­плав­ка из­де­лий из ме­ди при­об­ре­та­ет от­но­си­тель­но ши­ро­кий ха­рак­тер. Напр., древ­ние пле­ме­на, оби­тав­шие на тер­ри­то­рии совр. Ар­ме­нии, вы­плав­ля­ли брон­зу 14 ти­пов. С нач. 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 Юж. Бол­га­рии, Ура­ла и Ка­зах­ста­на по окон­ча­нии ра­бот гор­ные вы­ра­бот­ки за­пол­ня­лись пус­той по­ро­дой (см. Ай­бу­нар). Древ­ние спо­со­бы раз­ра­бот­ки рос­сып­ных ме­сто­ро­ж­де­ний (в осн. зо­ло­та) прин­ци­пи­аль­но не от­ли­ча­лись от совр. спо­со­бов мно­го­крат­но­го про­мы­ва­ния. За­дол­го до нащей эры Г. д. су­ще­ст­во­ва­ло и в Ки­тае, Япо­нии, стра­нах амер. кон­ти­нен­та.

Таблица 1. Эволюция освоения недр Земли

Гл. фак­то­ром раз­ви­тия про­из­во­дит. сил в ан­тич­ном об­ще­ст­ве ста­ло ос­вое­ние про­из-ва же­ле­за. До­бы­ча руд и про­из-во ме­тал­лов от­но­си­лись к наи­бо­лее раз­ви­тым и при­быль­ным от­рас­лям хо­зяй­ст­ва гре­ко-рим. ци­ви­ли­за­ции. С раз­ви­ти­ем феод. от­но­ше­ний на­чи­на­ет­ся ши­ро­кое раз­ви­тие Г. д. в Центр. Ев­ро­пе, при­ме­ня­ет­ся руч­ное бу­ре­ние гор­ных по­род. Важ­ные усо­вер­шен­ст­во­ва­ния в Г. д. бы­ли сде­ла­ны в Ев­ро­пе в 15–16 вв. 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 в Сак­со­нии бы­ла вы­да­на при­ви­ле­гия на мок­рую тол­чею. В это вре­мя в руд­ни­ках на­чи­на­ют уст­раи­вать де­рев. на­сти­лы для пе­ре­ме­ще­ния по ним те­ле­жек с по­лез­ным ис­ко­пае­мым. По­яв­ля­ют­ся пер­вые гор­ные учи­ли­ща и ру­ко­во­дства по Г. д. («12 книг о ме­тал­лах» Г. Аг­ри­ко­лы, 1556). В Г. д. рань­ше, чем в дру­гих от­рас­лях пром-сти, на­шли при­ме­не­ние па­ро­вые ма­ши­ны, пер­во­на­чаль­но для от­ка­чи­ва­ния во­ды (Т. Нью­ко­мен в 1711–1712), за­тем и для руд­нич­но­го подъ­ё­ма.

С эпо­хи пром. пе­ре­во­ро­та (кон. 18 – нач. 19 вв.) осу­ще­ст­в­ля­ет­ся пе­ре­ход к ши­ро­ко­му при­ме­не­нию в Г. д. ма­шин. В 1815 анг­ли­ча­нин Г. Дэ­ви изо­бре­та­ет безо­пас­ную руд­нич­ную лам­пу. Со­вер­шен­ст­ву­ет­ся тех­ни­ка бу­ре­ния, всё ши­ре при­ме­ня­ют­ся взрыв­ча­тые ве­ще­ст­ва, вво­дит­ся рель­со­вая от­кат­ка с кон­ной тя­гой. В 1930-х гг. на­чи­на­ют при­ме­нять сталь­ные ка­на­ты для руд­нич­но­го подъ­ё­ма и от­кат­ки.

Развитие горного дела в России в 18–19 веке

Рос­сия об­ла­да­ет ог­ром­ны­ми за­па­са­ми при­род­ных ре­сур­сов, по­это­му Г. д. от­во­ди­лась ве­ду­щая роль. По­треб­но­стя­ми эко­но­мич. и стра­те­гич. ха­рак­те­ра бы­ло вы­зва­но строи­тель­ст­во ураль­ских, си­бир­ских и оло­нец­ких за­во­дов в 1-й четв. 18 в. Соз­да­ние в Рос­сии гор­но-ме­тал­лур­гич. пром-сти по­тре­бо­ва­ло ко­рен­ной ре­фор­мы Г. д. На­ча­ло ре­форм бы­ло по­ло­же­но соз­да­ни­ем 24.8.1700 Пет­ром I При­ка­за ру­до­коп­ных дел (см. Ру­до­коп­ных дел при­каз). К кон. 1-й четв. 18 в. бы­ло цен­тра­ли­зо­ва­но управ­ле­ние гор­но­за­вод­ским про­из-вом и соз­да­на Берг-кол­ле­гия вме­сто уп­разд­нён­но­го Руд­но­го при­ка­за. В 1719 был при­нят за­ко­но­дат. акт, оп­ре­де­ляв­ший по­ли­ти­ку рус. пра­ви­тель­ст­ва в гор­но­руд­ной пром-сти – Берг-при­ви­ле­гию 1719, в до­пол­не­ние к Берг-при­ви­ле­гии был из­дан Берг-рег­ла­мент 1739, про­су­ще­ст­во­вав­ший до 1807, как и са­ма Берг-кол­ле­гия, функ­ции ко­то­рой за­тем пе­ре­да­ли Гор­но­му де­пар­та­мен­ту.

В ус­ло­ви­ях кре­по­ст­нич. Рос­сии ча­ст­ные пред­при­ятия не­ред­ко пе­ре­хо­ди­ли в ка­зён­ные и на­обо­рот. Осо­бен­но мно­го ка­зён­ных за­во­дов бы­ло на Ура­ле. Эко­но­мич. от­ста­лость и сла­бое раз­ви­тие ка­пи­та­лиз­ма вы­ну­ж­да­ли го­су­дар­ст­во стро­ить и со­дер­жать за­во­ды на свои сред­ст­ва. В нач. 18 в. ка­зён­ные за­во­ды ста­ли раз­да­вать­ся ча­ст­ным ли­цам. Напр., в 1702 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 тыс. душ муж­ско­го по­ла (см. Де­ми­до­вы). В 1730–50-х гг. раз­да­ча ка­зён­ных за­во­дов при­ня­ла мас­со­вый ха­рак­тер, но уже в кон. 18 в. каз­на вы­ку­пи­ла боль­шин­ст­во за­во­дов, ра­зо­рён­ных их вла­дель­ца­ми. В свя­зи с об­щим кри­зи­сом феод.-кре­по­ст­нич. хо­зяй­ст­ва ка­зён­ные за­во­ды по­сте­пен­но при­шли в упа­док и ока­за­лись не в со­стоя­нии обес­пе­чи­вать ну­ж­ды стра­ны. Ска­за­лась не толь­ко эко­но­мич. не­эф­фек­тив­ность кре­по­ст­нич. от­но­ше­ний; раз­ви­тие за­во­дов тор­мо­зи­лось хищ­нич. 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 ор­га­ни­зац. фор­мы ру­до­ис­ка­тель­ст­ва. Экс­пе­диц. дея­тель­ность в Рос­сии на­ча­лась в 1702, ко­гда При­каз руд­ных дел на­пра­вил в Оло­нец­кий край экс­пе­ди­цию по­дья­че­го И. Го­ло­ва­но­ва, раз­ве­дав­шую мед­ные ру­ды и ос­но­вав­шую ме­де­пла­виль­ный за­вод близ Онеж­ско­го озе­ра.

В нач. 1730-х гг. в Си­бирь «для гео­гра­фи­че­ско­го опи­са­ния и ос­мот­ра о пло­дах зем­ных и ми­не­ра­лах» от­пра­ви­лась экс­пе­ди­ция Ад­ми­рал­тейств-кол­ле­гии и Пе­терб. 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 АН ор­га­ни­зо­ва­ла ещё 5 экс­пе­ди­ций, ра­бо­тав­ших на ог­ром­ной тер­ри­то­рии – от Коль­ско­го п-ова и Бе­ло­рус­сии до Кав­ка­за и Кас­пий­ско­го мо­ря. Про­грам­ма ра­бот пре­ду­смат­ри­ва­ла в том чис­ле и об­сле­до­ва­ние пред­при­ятий гор­но­руд­ной пром-сти. В ито­ге бы­ли от­кры­ты мно­го­числ. ме­сто­ро­ж­де­ния, на мес­те ко­то­рых воз­во­ди­лись за­во­ды по пе­ре­ра­бот­ке мед­ных, се­реб­ря­ных, зо­ло­то- и же­ле­зо­со­дер­жа­щих руд. Во 2-й пол. 18 в. 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 пром. про­из-ва, и бы­строе ис­треб­ле­ние ле­сов вы­зва­ли на­стой­чи­вые по­ис­ки но­вых то­п­лив­ных ре­сур­сов – тор­фа и ка­мен­но­го уг­ля. С 1720-х гг. раз­вер­ну­лись по­ис­ки ка­мен­но­уголь­ных ме­сто­ро­ж­де­ний на тер­ри­то­рии Ев­роп. час­ти стра­ны и на юго-за­па­де Си­би­ри. В 1721 об­на­ру­же­ны за­ле­жи ка­мен­но­го уг­ля на До­ну и др. тер­ри­то­ри­ях. При­ме­не­ние ми­нер. то­п­ли­ва при­влек­ло так­же ча­ст­ных пред­при­ни­ма­те­лей, напр. Н. П. Рю­ми­на, А. Де­ми­до­ва, по­лу­чив­ших при­ви­ле­гии на до­бы­чу уг­ля.

Горное дело в 19–20 веке

Ог­ром­ный спрос на про­дук­цию гор­ной пром-сти со сто­ро­ны всё бо­лее рас­ши­ряю­ще­го­ся про­из-ва в 19 в. спо­соб­ст­во­вал пре­вра­ще­нию Г. д. в круп­ней­шую от­расль ка­пи­та­ли­стич. хо­зяй­ст­ва (табл. 2).

Таблица 2. Динамика роста мировой горной промышленности в 19 в. (среднегодовая добыча, млн. т)

К сер. 19 в. 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 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 вы­со­ко­про­из­во­дит. сис­те­мы раз­ра­бот­ки уголь­ных и руд­ных ме­сто­ро­ж­де­ний (см. Под­зем­ная раз­ра­бот­ка ме­сто­ро­ж­де­ний); вве­дён элек­трич. при­вод для подъ­ём­ных ма­шин, на­со­сов, вен­ти­ля­то­ров, руд­нич­но­го транс­пор­та; осу­ще­ст­в­ле­на ме­ха­ни­за­ция за­руб­ки с по­мо­щью вру­бо­вых ма­шин и др. Воз­ник­ли са­мо­сто­ят. на­уч.-тех­нич. дис­ци­п­ли­ны, за­ни­маю­щие­ся во­про­са­ми до­бы­чи отд. ви­дов по­лез­ных ис­ко­пае­мых: уг­ля, руд, неф­ти, тор­фа и т. п.

В нач. 20 в. в Рос­сии про­дол­жил­ся рост гор­но­го про­из-ва. С 1901 по 1913 до­бы­ча уг­ля уве­ли­чи­лась с 16 до 21 млн. т, же­лез­ной ру­ды – с 6,2 до 9,2 млн. т, зо­ло­та – с 34,4 до 60,9 тыс. 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 тыс. т, Рос­сия за­ни­ма­ла ве­ду­щее по­ло­же­ние в ми­ре (53% ми­ро­вой до­бы­чи).

Но­вый этап в раз­ви­тии Г. д. свя­зан с на­уч.-тех­нич. ре­во­лю­ци­ей (2-я пол. 20 в.) и ха­рак­те­ри­зу­ет­ся ав­то­ма­ти­за­ци­ей про­цес­сов гор­но­го про­из-ва и соз­да­ни­ем сис­те­мы гор­ных на­ук. Науч.-тех­нич. ре­во­лю­ция пре­вра­ти­ла нау­ку в не­по­сред­ст­вен­ную про­из­во­дит. си­лу, что при­ве­ло к вне­дре­нию ком­плекс­ной ав­то­ма­ти­за­ции гор­но­го про­из-ва, кон­тро­ля и уп­рав­ле­ния осн. тех­но­ло­гич. про­цес­са­ми, ох­ра­ны ок­ру­жаю­щей сре­ды от влия­ния гор­ных ра­бот.

Основные направления развития горного дела

В 1990-х гг., в свя­зи с боль­ши­ми объ­ё­ма­ми до­бы­чи осн. ви­дов ми­нер. сы­рья, пе­ред че­ло­ве­че­ст­вом вста­ли ка­че­ст­вен­но но­вые гло­баль­ные про­бле­мы, обу­слов­лен­ные ди­на­мич. и га­зо­ди­на­мич. яв­ле­ния­ми: тех­но­ген­ны­ми зем­ле­тря­се­ния­ми, гор­ны­ми уда­ра­ми, тек­то­нич. на­ру­ше­ния­ми и др. Всё это по­тре­бо­ва­ло но­вых под­хо­дов и тех­но­ло­гий для пре­одо­ле­ния ухуд­шаю­щих­ся гео­ло­гич., гор­но­тех­нич. и эко­ло­гич. ус­ло­вий. При­ме­ры та­ких гео­тех­но­ло­гий: на­прав­лен­ное из­ме­не­ние свойств мас­си­вов гор­ных по­род и ми­нер. ве­ще­ст­ва на мак­ро- и мик­ро­уров­не; вы­ще­ла­чи­ва­ние (в осн. под­зем­ное) по­лез­ных ис­ко­пае­мых и про­дук­тов их обо­га­ще­ния; де­га­за­ция и раз­ра­бот­ка ме­та­но­нос­ных уголь­ных пла­стов; пром. из­вле­че­ние ме­та­на из не тро­ну­тых гор­ны­ми ра­бо­та­ми вы­со­ко­га­зо­нос­ных уголь­ных ме­сто­ро­ж­де­ний; под­зем­ная га­зи­фи­ка­ция уг­лей; био­тех­но­ло­гия до­бы­чи и глу­бо­кой пе­ре­ра­бот­ки по­лез­ных ис­ко­пае­мых, в т. ч. по­лу­че­ние но­во­го уголь­но­го то­п­ли­ва; соз­да­ние под­зем­ных и на­зем­ных со­ору­же­ний разл. на­зна­че­ния (в т. ч. для за­хо­ро­не­ния и ути­ли­за­ции от­хо­дов круп­ных го­ро­дов); ис­кусств. про­дол­же­ние фор­ми­ро­ва­ния и вос­про­из­вод­ст­ва ми­нер. ре­сур­сов в ли­то­сфе­ре; до­бы­ча по­лез­ных ис­ко­пае­мых со дна мо­рей и океа­нов.