Гірнича справа
горное дело - mining - Bergbau - галузь науки і техніки, що охоплює сукупність процесів видобування корисних копалин з надр або на поверхні Землі, а також їх попередньої обробки з метою використання в господарстві. 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 виключно з бурових свердловин. Значна увага приділяється попередньому розвідуванню родовищ корисних копалин, збагаченню корисних копалин, механізації гірничих робіт, гірничому нагляду, гірничорятувальній справі тощо.Початок видобування корисних копалин поринає в сиву давнину. Ще первісна людина для виготовлення кам'яних знарядь праці вимушена була шукати і використовувати камінь, який добре піддавався обробці. Зокрема в Україні на Донбасі виявлені древні шахти кам’яної доби для видобутку кременю.
Однак по-справжньому гірнича справа почала розвиватися в період рабовласницького ладу. В цей час в сферу видобування залучаються родовища мідних та олов'яних руд, свинцю, золота, срібла, сурми, а також асфальт та будівельні матеріали. Для розробки руд використовувались бронзові знаряддя праці.
Величним пам'ятником гірничій справі та будівництву старовини є Великі Єгипетські Піраміди, під якими розуміють піраміди фараонів Хеопса, Хефрена та Мікерина, які правили Єгиптом майже 3 тис. років до нашої ери. Вони стоять поряд на околиці м. Каїра з боку Лівійської пустелі. Піраміди складені з блоків вапняку масою від 2,5 до 70 т. Добування вапняних блоків велося в кар'єрах на східному березі Нілу. Відокремлення блоків від масиву, імовірно, здійснювалося за допомогою так званого "клинового способу". Він зводиться до пробурювання отворів по контуру блоку, після чого в отвори забивали спеціальні дерев'яні клини і поливали їх водою. Набухаючи, дерев'яні клини відривали блоки від масиву.
До мегалітичних пам’ятників гірничій справі належать також кам’яні блоки, які видобували для гігантських фігур на острові Пасха, знаменита "Баальбекська тераса" в ліванській долині Бекаа (тут в каменоломні знаходиться найбільший з відомих оброблений людиною камінь - його вага понад 1000 т), велетенські блоки в Саксайуамані (інкська кладка). В Україні відомі велетенські рукотворні кургани - так звані "піраміди степів" датовані ІУ-ІІ тис. до н.е., довжина яких сягає 200 м, сучасна висота - 10 м.
В І тис. до н.е. активно розвивається Г.с. в т.зв. Старому Світі. Напр., у Китаї ведеться розробка тисяч родовищ руд заліза, міді, олова. Тут вперше починають видобуток соляних розчинів за допомогою свердловин, які бурять на глибину до 900 м.
В античному світі (стародавні Греція та Рим) головним фактором розвитку виробничих сил було широке застосування нового металу - заліза. Масштаби гірничих робіт досягли великих розмірів і охоплюють, крім родов. заліза, родов. руд міді (Кіпр), золота (о-ви Сіфнос і Тасос, Фракія), срібла (Лавріонські рудні, Сіфнос, Македонія, Лідія та ін.). З розвитком феодальних відносин відбувалися значні зрушення в розвитку гірничої справи Європи, Закавказзя, Середньої Азії. Високого рівня гірнича справа досягла в середні віки в Центральній Європі (Чехія, Саксонія, Франція). Тут формуються гірничі райони, міста рудокопів (Фрайберг, Гарц, Мансфельд, Тироль, Богемія, Шварцвальд та інш.).
Одним із пам'ятників світової історії середніх віків є твір Георгія Аґріколи (1494 -1555, справжнє ім’я - Георг Бауер) "Про гірничу справу і металургію" в дванадцяти книгах. Це - перша енциклопедія гірничої справи і металургії, яка підвела підсумок всьому досвіду людства по видобуванню руди та плавці металів аж до ХVІ ст. Роки життя та діяльності Аґріколи належать до епохи Відродження, коли в ряді країн Європи почали складатися капіталістичні відносини. Праця Аґріколи протягом двох віків була основним посібником для всіх рудокопів.
Ретроспективний аналіз Г.с. 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-ХУІІІ ст. до н.е. - початок видобутку руд заліза, антична доба і сер. віки - початок розробки покладів вугілля та нафти, в ХХ ст. - радіоактивних мінералів. Якщо 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 ХУІ-ХУІІ ст. вони суттєво вдосконалюються, а в ХУІІІ-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.
Докладних даних про перші кроки людини у використанні вугілля нема. Однак люди стародавніх часів, безумовно, зустрічались з ним, про що свідчать історичні документи. Старогрецькі філософи Арістотель та Теофраст у своїх працях, які були написані за чотири століття до нашої ери, згадують про горюче каміння, яке "самоопорожнюється" при горінні. Є деякі свідчення, одержані на основі археологічних пошуків, про знайомство з викопним вугіллям племен, що мешкали на території півдня України в Х-ХІ століттях. Жителі прибережних районів Британських островів протягом багатьох віків збирали так зване "морське вугілля", викинуте хвилями моря на берег. Шматки "морського вугілля" рибалки використовували для опалювання своїх жител. Але то були поодинокі приклади, які не дають можливості говорити про великий інтерес людини до вугілля.
У зв'язку з поширенням потреб на залізо уже в середньовіччі виникли труднощі з добуванням у необхідних обсягах деревного вугілля, яке використовувалося для виплавки металів. По мірі знищення лісів викопне вугілля починає відігравати все більше значення в промисловості. Особливо сприятливі умови для вуглевидобутку створилися в Англії. Саме тут наприкінці ХVІІ ст. почали будувати вугільні шахти (копальні). Починаючи з цього часу вугілля починають активно видобувати і застосовувати для потреб промисловості, а згодом - транспорту.
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 ХVІІІ ст. видобуток вугілля був дрібним промислом для своїх потреб. Лише з 1800-х років вугілля тут почали видобувати на продаж. Відкриття вугільних родовищ на Донбасі датуються історичною наукою 1721 роком, а честь першовідкривача за існуючими даними належить сину кріпака Григорію Капустіну, який виявив пласти вугілля над річкою Кундрючою та в урочищі Оленячі гори на околиці сучасного м. Лисичанська.
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.
На кінець ХVІІІ століття було накопичено достатній вітчизняний досвід розвідки і розробки вугілля викопного. Однак розміри його видобування у ХVІІІ столітті були ще незначні, і лише під кінець століття в зв'язку з будівництвом Луганського чавуноливарного заводу воно зросло. Але ж по-справжньому розвиток вугільної промисловості в Україні почався після скасування кріпацтва і на початку розвитку капіталізму під кінець XIX століття. В цей час почав активно розвиватися Криворізький рудний басейн, де будувалися рудні кар'єри та шахти.
До Другої світової війни на вугільних шахтах України переважала ручна праця. Комплексна механізація праці в очисних вибоях почала бурхливо розвиватися з 1948 року, коли українськими та російськими конструкторами було створено комбайн "Донбас". Наступним етапом механізації в кінці 50-х років було створення комплексів на основі гідрофікованого кріплення. Це дозволило звести до мінімуму важкі і небезпечні роботи по кріпленню і обваленню покрівлі у комплексно-механізованих лавах. Впровадження комплексної механізації обумовлює необхідність вирішення проблеми дистанційного та автоматичного управління процесами в очисних вибоях без постійного перебування в них робітників.
Сьогодні для значного підвищення продуктивності та покращення умов праці шахтарів необхідні пошуки нових напрямків. Розв’язанням цієї проблеми є розробка способів так званої безлюдної технології. Вибої-автомати - це очисні виробки, де нема робітників, а всі процеси автоматично виконуються машинами. Управління цими машинами виконується з ближніх штреків або ходків. К.Ф.Сапіцький.