Передмова

При складанні даного посібника автори виходили з необхідності охопити увесь діапазон гірничого виробництва, ознайомити студентів вузів третього і четвертого рівнів освіти, спеціальності яких пов’язані з гірничодобувною і переробною промисловістю, з основами добування корисних копалин підземним і відкритим способами, в першу чергу вугілля, залізної руди, нафти, будівельних матеріалів, з принципами переробки та подальшого використання цих матеріалів, з основами безпеки праці.

Для частини спеціальностей, що входять в бакалаврат “Гірництво”, а також для деяких спеціалізацій інших напрямків, які будуть мати справу з гірничим виробництвом, ця дисципліна буде єдиною, де студенти можуть познайомитися з технологією гірничого виробництва. Тому при викладенні матеріалу з окремих питань автори намагалися не відриватись від конкретних вирішень, в першу чергу при розгляді питань безпеки гірничих робіт.

Завдання курсу – ознайомити студентів з гірничою термінологією, з основними принципами розкриття, підготовки і розробки родовищ твердих корисних копалин підземним і відкритим способами, родовищ нафти і газу, з принципом переробки та збагачення корисних копалин, підготувати студентів, які навчаються за напрямком “Гірництво” до подальшого вивчення спеціальних дисциплін, зокрема “Технології спорудження гірничих виробок“, “Технології гірничого виробництва”, “Руйнування гірських порід“, “Маркшейдерської справи”, “Проектування гірничих підприємств” та ін., а також для проведення ознайомлювальної практики.

При підготовці даного посібника були використані кращі зарубіжні та вітчизняні навчально-методичні праці з технології гірничого виробництва, збагачення корисних копалин, а також власні навчально-методичні розробки та лекції, прочитані авторами в 90-х роках в Київський політехніці.

Книга призначена як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів, що навчаються за спеціальностями та спеціалізаціями, пов’язаними з гірничодобувною та переробною промисловістю. Вступ, частини 1, 3, 4, 5 написані М. Т. Кириченком, частина 2 – О. Х. Кузьменком.

Вступ

Основою існування та розвитку людства є рослинний і тваринний світ, надра Землі. Найпершими знаряддями, якими скористалися первісні люди, були палиця й камінь. В подальшому протягом тисячоліть люди використовували оброблений камінь, який виконував функції сокири, ножа, молотка і т.ін., а також камінь як будівельний матеріал. Дещо пізніше знайшли способи використання руди: спочатку для отримання легкоплавких металів – олова, свинцю, міді, а пізніше сплавів міді з оловом – бронзи.

До нашого часу дійшли пам’ятники гірничої справи і будівництва – великі піраміди Єгипту, збудовані біля п’яти тисяч років тому. Піраміди складені з блоків вапняку масою від 2,5 до 30 т без використання зв’язувального розчину. Найбільша з них піраміда фараона Хеопса має висоту 146,6 м. Видобували блоки для пірамід на кар’єрах шляхом пробурювання отворів по периметру блоку, забивання дерев’яних клинів, які після заливання їх водою відколювали блок. Відбиті блоки ретельно шліфували і доставляли до місця укладання.

В античні часи (Греція, Рим) гірничодобувне виробництво набуло досить широкого розвитку за рахунок використання нового міцного металу – заліза і виробів з нього.

Відновлення і подальший розвиток гірничодобувної справи після періоду занепаду античної цивілізації почалося в середні віки. Відродження охопило і наукову сферу. В 1556 році вийшла з друку енциклопедична праця видатного вченого Георгіуса Агріколи (німецьке ім’я Георг Бауер) “Про гірничу справу і металургію” в дванадцятьох книгах, якою користувалися спеціалісти-рудокопи протягом двох століть.

Г. Агрікола в університеті вивчав хімію, медицину, потім працював лікарем, був ознайомлений з працями греків та римлян про використання мінеральних речовин, металів з лікувальною метою. Збираючи мінерали в копальнях, він досконально вивчив гірничу справу, металургію та систематизував отримані матеріали в своїй капітальній праці. В його книзі викладені передові для того часу методи розвідки, розкриття рудного покладу, способи транспортування, підйому, водовідливу, вентиляції, а також описані технологічні процеси в металургії, при виварюванні солі та виплавленні скла.

Першим посібником з гірництва та металургії російською мовою була книга М. В. Ломоносова “Первые основания металлургии или рудных дел“, видана у 1763 році. В книзі описані умови залягання вугільних пластів, особливості їх розробок, пов’язані з безпекою праці в копальнях, де виділявся “гримучий газ” (метан), який при наявності відкритого вогню (свічок) призводив до вибухів.

Бурхливий розвиток гірничодобувної і переробної галузей промисловості стався в кінці ХІХ і особливо в ХХ столітті з застосуванням електричної енергії, а згодом і комплексної механізації та автоматизації основних трудомістких процесів.

Значний вклад у розвиток науки і техніки в напрямку гірництва був зроблений багатьма поколіннями вчених, зокрема Ленінград-ського, Московського і Дніпропетровського гірничих інститутів та Донецького індустріального інституту .

На сьогодні гірничодобувна промисловість є базовою галуззю для енергетики, металургії, хімії, будівельної індустрії та інших похідних галузей народного господарства. На території України видобувається переважна більшість існуючих на Землі корисних копалин: залізна руда, кам’яне та буре вугілля, марганцеві, титанові, ртутні та уранові руди, кам’яна та калійна солі, сировина для будівельної промисловості, нафта, газ та інші корисні копалини. Обсяг видобування значної частини копалин достатній для забезпечення внутрішніх потреб держави; частину копалин Україна експортує, а деякі з них, зокрема нафту та газ – завозить.

Основні запаси залізної руди на Україні зосереджені в районах Кривого Рогу, Керчі, в Полтавській і Запорізькій областях; запаси кам’яного вугілля зосереджені переважно в Донецькому басейні (Донецька, Луганська та Дніпропетровська області) і частково на заході України (Львівська та Волинська області); будівельні матеріали – глину, пісок, вапняки, граніти чи пісковики та інші добувають практично по всій Україні. Видобування корисних копалин проводиться як відкритим, так і підземним способами.

В подальшому гірничо-геологічні умови видобування корисних копалин будуть ускладнюватись у зв’язку з необхідністю розробки їх на більш значних глибинах, де гірський тиск, температура порід, газовиділення зростають. Зокрема, деякі вугільні шахти Донбасу вже перейшли глибину 1200 м, а в Індії при розробці золотоносних покладів глибина розробки сягнула 3000 м.

Зменшення запасів корисних копалин на суші при загальному збільшенні потреби в них призвели до більш широкого застосування видобутку копалин з дна морів та океанів.

З другого боку, різке зростання обсягів споживання сировинних і енергетичних ресурсів, активна геотехногенна діяльність людини за останнє сторіччя призвели до суттєвого порушення встановленої природної рівноваги, до забруднення атмосферного та водно-грунтового середовища. Тому при плануванні подальшого розвитку гірничодобувної і переробної галузей промисловості необхідно робити ставку на впровадження нових енергозберігаючих і екологічно чистих технологій.