Гірнича справа

Символ гірничої справи

Гірни́ча спра́ва або гірни́цтво (англ. Mining, нім. Bergbau, рос. горное дело) — галузь науки і техніки, пов'язана з видобуванням з надр або на поверхні Землі корисних копалин, а також їх попередньою обробкою з метою використання в господарстві.

Загальні поняття

При видобуванні твердих корисних копалин вдаються до відкритої розробки родовищ, підземної розробки родовищ, підводної розробки родовищ, до засобів геотехнології; рідкі й газоподібні копалини видобувають майже винятково з бурових свердловин. Значна увага приділяється технології свердловинного видобутку твердих корисних копалин (підземне розчинення , вилуговування), попередньому розвідуванню родовищ корисних копалин, збагаченню корисних копалин, механізації гірничих робіт, гірничому нагляду, гірничорятувальній справі тощо.

В Україні правові та організаційні засади проведення гірничих робіт, забезпечення протиаварійного захисту гірничих підприємств, установ та організацій регулює Гірничий закон.

Історія

Ранні археологічні свідчення про гірничі розробки відносяться до раннього кам'яного віку. Мідь видобувалась вже біля 5000 року до нашої ери. Мідь, золото і гравій видобувались за 3000 роки до нашої ери в Єгипті. Залізна руда видобувалась у 8 сторіччі до нашої ери в Альпах, кам'яне вугілля відоме в Британії вже в 9 сторіччі.

В Україні про кам'яне вугілля на Донецькому кряжі знали давно. В Х-ХІ ст. тут, імовірно, видобували вугілля й виплавляли метал. За деякими даними частину козацької зброї робили з місцевої сировини. Але аж до кінця XVIII ст. видобуток вугілля був дрібним промислом для своїх потреб. Лише з 1800-х років вугілля тут почали видобувати на продаж.

Ретроспективний аналіз гірничої справи дозволяє відзначити такі основні віхи її розвитку:

• 7 тис. р. до н. е. і раніше — добування нерудної сировини,
• 7-5 тис. до н. е. — початок видобутку кольорових металів — міді, золота, олова, сурми,
• ІХ-ХVІІІ ст. до н. е. — початок видобутку руд заліза,
• антична доба і сер. віки — початок розробки покладів ву-гілля та нафти,
• в ХХ ст. — початок розробки радіоактивних мінералів.

Як-що брати технології видобутку, то найдавніші — відкритим та шахтним способом, з І тис. до н. е. з'являється свердловинна гірнича технологія, а з 50-х рр. ХХ ст. — розробка родовищ на морському і океанічному дні.

Що стосується механізації гірничих робіт, то перші машини та механізми з'являються тільки в античний час, у XVI-XVII ст. вони суттєво вдосконалюються, а в XVIII-ХІХ ст. обладнуються автономним приводом. З другої половини ХХ ст. починається період комплексної механізації, а в останні десятиліття — автоматизації гірничих робіт. В кінці ХХ ст. щорічно з надр Землі видобувалося бл. 120 млрд. т. гірничої маси і бл. 25 млрд.т корисних копалин.

Гірництво як наука

Гірнича наука в Україні

Вісімнадцяте століття було знаменним для розвитку гірничої справи. В Києво-Могилянській академії вже в 1705—1709 рр. вивчалися основи наук про корисні копалини. У книзі ректора Академії Феофана Прокоповича (1681—1736) «Про досконалі змішані неживі тіла — метали, камені та інші» розглядалися три проблеми щодо корисних копалин: «матерія і форма, діюча причина і місце їх виникнення». Стверджувалося, що «…земля найкраще може бути поділена на три провінції або області: перша з них, найближча нам, є матір'ю і годувальницею рослин; друга, дещо глибша, в ній народжуються копалини, але найбільше метали; третя, ще глибша, там сховище вогню і води». Давалися докладні уявлення про смолу і сірку, нафту, бурштин, глини (гончарну, мергелі, білу глину), солі (викопну, морську, джерельну, аміачну, вірменську й купорос). Чи не вперше було сказано про причини професійних захворювань гірників: «Більшість хвороб, з якими стикаються шахтарі й металурги, походять від сірки й ртуті». Дуже докладно були розглянуті корисні копалини в каменях і гемах (дорогоцінних каменях). Причому опрацьована розгалужена їх класифікація. Виділялися камені пористі і густі, прозорі й темні, геми і перли. Описано десятки найвідоміших мінералів, будівельних, дорогоцінних та напівдорогоцінних, специфічних: пемза, мармур, магніт, сапфір, гіацинт, сардій, ґранат, смарагд, адамант, карбункул, рубін, аметист, опал, топаз, берил, кришталь, яшма та ін.

Суттєвий внесок у наукове узагальнення способів розробки корисних копалин вніс російський вчений М. В. Ломоносов, який ще юнаком в 1734 р. вчився в Києво-Могилянській академії. Головною працею В. М. Ломоносова в галузі гірничої справи є книга «Первые основания металлургии или рудных тел», видана в 1763 р. Зокрема в додатку «О слоях земних» висувається теза про рослинне походження вугілля викопного.

Гірнича наука почалася наприкінці IX ст. з заснування Гірничотехнічної школи в Лисичанському і Горлівці та Вищої гірничої школи в Катеринославі (1899), 1912 перетвореної на Гірничий Інститут, в якому працювали М. Федоров, О. Динник, О. Терпигорєв та ін.

На початку XX ст. засновано Макіївську гірничо-рятувальну станцію, яка досліджувала технологію кріплення виробок, вентиляції копалень та боротьбу з пожежами в рудниках. У 1930-х pp. створено Інститут гірничої механіки АН УРСР у Києві та гірничі факультети у деяких вузах. Теоретичні й експериментальні дослідження з гірництва ведуться в Інститутах гірничої механіки і кібернетики в Донецьку і Гірничого машинобудування, автоматики і обчислювальної техніки в Харкові, у Всесоюзному вугільному НДІ в Харкові (з 1928), у Дніпропетровському і Криворізькому гірничих Інститутах. Макіївський інститут досліджує питання безпеки робіт у гірничій промисловості. У цих інститутах розроблено основи розкриття, підготовки та системи експлуатації родовищ корисних копалин, а також теорію різання вугілля, динаміку врубових машин, механізацію процесів кріплення, нові види кар'єрного транспорту у копальнях.

Дослідники: М. Федоров (гірнича механіка), О. Динник (гірський тиск, підйомні канати, теорія вентиляції), О. Щербань, В. Черняк (гірнича термодинаміка і вентиляція у глибоких шахтах), Г. Савін (динаміка підйомних канатів), В. Пак (конструкція шахтних вентиляторів), О. Терпигорєв (експлуатація вугільних родовищ і механізація гірничих робіт), К. Борисенко (компресори і пневмодвигуни для гірничих машин), М. Поляков і С. Волотковський (разрахунок стрічкових конвеєрів та підземної електровозної відкатки), П. Несторов (конструкція шахтних канатів), К. Татомир, Б. Локшин, О. Найдиш, Д. Оглоблин (схеми розкриття родовищ, закладання стовбурів з урахуванням транспортування гірської маси, вентиляції), О. Кухтенко, О. Крижанівський (автоматизація пристроїв регулювання врубових машин і стійкість систем автоматичного регулювання шахтних підйомних установок), М. Зайцев (гірський тиск і раптові викиди вугілля і газу), М. Старіков (розробка рудних родовищ на великих глибинах), М. Іванов (планування виробничих потужностей гірничорудних підприємств), Ф. Абрамов, Б. Гренцінґер (теоретичні основи аерогазодинамічних процесів провітрювання на вугільних шахтах).

Українські вчені, інженери і конструктори створили вугільні комбайни («Донбас», «Кіровець», УКР), струги (УСБ), породонавантажувальні машини (ЕПМ-1, ПЛМ-5), вугільні пилки, комплекси устаткування (ДонВУГІ, Дондніпровуглемаш), механогідравлічного руйнування вугілля та породи й створення потрібного устаткування (Укрндігідровугілля).

Галузевим журналом з гірничої справи (орган Міністерства вугільної промисловості УРСР) є місячник «Уголь Украины» (з 1957 у Києві).

Гірнича техніка і технологія

Технологія розробки родовищ

Виділяють 4 основні способи розробки родовищ корисних копалин:

• шахтний — за допомогою системи підземних гірничих виробок;
• кар‘єрний, або відкритий — за допомогою системи відкритих гірничих виробок,
• свердловинний — за допомогою системи експлуатаційних бурових свердловин;
• морський, пов'язаний з проведенням робіт нижче рівня моря.

• 

  Кар'єр

• 

  Соляний рудник

• 

  Вугільна шахта

• 

  Нафтовий промисел

• 

  Бурова платформа

Традиційно перші два способи застосовуються для видобутку твердих корисних копалин, свердловинний — для рідких і газоподібних. Крім того, видобуток високов'язких нафт ведеться відкритим і шахтним способами, перспективним є шахтний видобуток важких нафт з раніше відпрацьованих свердловинами родовищ. У останні десятиліття все більшого поширення набуває свердловинна розробка деяких твердих корисних копалин (див. розчинення підземне, вилуговування підземне). Перспективний об'єкт промислової переробки — високомінералізована морська вода.

Гірнича промисловість

Спрощена карта копалень світу

Гірнича індустрія має доволі широкий спектр діяльності. Всі галузі гірничої промисловості поділяються на такі основні групи:

• паливодобувну (вугільна, нафтова, сланцева, торфова, видобування природного газу),
• рудодобувну (залізорудна, марганцеворудна, видобування кольорових руд, благородних і рідкісних металів та ін.),
• гірничохімічну (видобування калійних солей, кам'яної солі, апатитів, нефелінів, бокситів, сірки, фосфоритів тощо),
• видобування мінеральної сировини для будівельної індустрії,
• видобування мінеральної сировини для вогнетривкої та керамічної промисловості,
• гідромеліоративну.

Див. також

• Інженерія
• Музеї гірничої справи
• Гірнича промисловість
• Нафтогазовий комплекс
• Гірничі машини

Література

1. Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: «Донбас», 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
2. Гірничий закон України. Відомості Верховної Ради (ВВР), 1999, № 50, ст. 433.
3. Georgius Agricola: De re metallica libri XII. Basel 1556 (Digitalisat der 2. Ausgabe 1561) — перша наукова праця з гірництва
4. Агрикола Г. О горном деле и металлургии в двенадцати книгах (главах) / Под ред. Шухардина С. В.. — М.: Недра, 1986.
5. Сборник Русского исторического общества. Т. 6. К истории горного дела. — М.: ИД Русская панорама, 2003. — 384 с. ISBN 5-93165-061-X
6. Бібліотека гірничого інженера в 14 томах / Академія гірничих наук України.