Глава 1

Таблица 1.2

Объемы и структура добычи полезных ископаемых (ПИ)

	Доля в общей добыче, %	Годовой объем добычи,		млрд т
Вид сырья		полезных ископаемых	пустых пород	горной массы
Рудное, в т. ч.:	14,6	41	274,0	315,0
— черные металлы	9,9	27,9	186,3	214,2
— цветные металлы	4,7	13,1	87,7	100,8
Нерудное, в т. ч.:	62,9	176	202,4	378,4
— стройматериалы	58,1	163	179,3	342,3
Энергетическое, в т. ч.:	22,5	63	132,3	195,3
— уголь	10,7	30	90	120
Всего	100	280	608,7	888,7

Наиболее существенной частью минерально-сырьевого комплекса является индустрия строительных материалов. Добыча их более чем в полтора раза пре­вышает добычу всего вместе взятого рудного и энергетического сырья (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Структура добычи из литосферы различных видов минерального и топливно-

энергетического сырья

При современном уровне развития геотехнологий на единицу извлекаемого из недр твердого полезного ископаемого приходится от 1,1 до 6,7 единицы пустой породы, также извлекаемой из недр и размещаемой затем на поверхности Земли Это при достигнутых объемах добычи, адекватно ежегодному изъятию из есте­ственного оборота более 5000 км2 поверхности. Не менее значимые экологические последствия имеет ограниченность запасов любого месторождения. Если срок су­ществования среднестатистического добывающего предприятия принять равным 40 годам, то это означает, что для простого поддержания уровня обеспеченности минеральным сырьем необходимо ежегодно 1/40 общего его потребления обеспечивать за счет освоения новых месторождений. В силу геологической предопреде­ленности местоположения новых добывавших предприятий это означает практи­чески неизбежную необходимость отторжения от сохранившихся площадей есте­ственной биоты Земли не менее 3500 — 4000 км2 ежегодно.

Безусловно, горная промышленность — не главный виновник экологического кризиса. По интенсивности загрязнения природной среды она находится далеко позади таких отраслей, как химическая промышленность, металлургия, нефтепе­реработка или теплоэнергетика, а по размерам нарушаемых площадей более чем на порядок отстает от лесной промышленности. И тем не менее главная особен­ность минерально-сырьевого комплекса заключается в перераспределении в объ­еме литосферы и на земной поверхности огромных масс горных пород (табл. 1.2), уже соизмеримых по своей величине с объемом вещества, находящемся в биоло­гическом обороте нашей планеты (табл. 1.3).

Таблица 1.3

Биомасса Земли (сухой вес/живой вес)

Тип экосистемы	Площадь, млн км2	Удельная средняя биомасса растений, кг/м2	Мировая величина биомассы, 109т		Продуктивность
			растений	животных	первичная (продуценты)		вторичная (консументы, редуценты)
					кг/м2/год	109т/год	109т/год
Леса всех типов	48,5	34,1/85,2	1650/4125	0,64/1,91	1,52/3,81	74/184	0,44/1,3
Другие наземные ; системы	82,5	1,7/4,3	142,5/356,2	0,36/1,09	0,33/0,84	28/69	0,42/1,26
Обрабатываемые земли	14	1 /2,5	14/35	0,006/0,018	0,65/1,6	9/23	0,01/0,027
Водные ' экосистемы суши	4	7,5/37,6	30/150,3	0,03/0,15	1,12/5,62	4,5/22,5	0,042/0,21
! Материковые ! экосистемы в | целом	149	12,3/31,4	1836/4666	1,04/3,17	0,77/2,01	115/299	0,9/2,8
j Морские 1 экосистемы в I целом	361	0,01/0,05	3,9/19,8	0,99/4,98	0,15/0,76	55/274	3/15,1
Общий показатель (по Земле	510	3,6/18	1840/4686	2,03/8,15	0,33/1,02	170/573	3,9/17,9

Общая масса вещества, извлекаемого из литосферы и включаемого в том или ином виде в оборот на земной поверхности (889,1 х 109 т/год), составляет уже поч­ти половину мировой величины сухого веса биомассы всех материковых экоси­стем (1836,55 х 109 т), или 19 % от живого веса всех животных и растений, населя­ющих сушу нашей планеты.

Пересчитав объемы добываемой горной массы в показатели, аналогичные показателям биологической продуктивности, можно видеть, что в наше время на каждый квадратный метр поверхности суши ежегодно приходится 4,08 кг толь­ко пустых пород, извлеченных при получении минеральных ресурсов, что более чем в 5 раз превосходит удельную готовую продуктивность всех сухопутных эко­систем и в 3,6 раза больше годовой удельной продуктивности естественной био- ты в целом (рис. 1.4).

При таких соотношениях вполне можно говорить о том, что продолжение экс­тенсивного развития минерально-сырьевого комплекса несет в себе вполне реаль­ную угрозу разбалансирования системы обращения вещества в биосфере планеты.

Перспективы качественного изменения в развитии добычи полезных ископа­емых сегодня связаны с основными принципами концепции устойчивого разви­тия (sustainable development), в основе которой лежат исходные принципы физи­ки, биологии и морали.

Биосфера □ Минеральный комплекс

Рис. 1.4. Соотношение удельных показателей годовой продуктивности биосистем

и добычи полезных ископаемых

Биопродуктивность: 1 - лесов; 2 - других экосистем суши; 3 — обрабатываемых земель- 4 — водных экосистем суши; 5 — всех морских экосистем; 6 — биосферы Земли. Добыча '

ископаемых: 7 — руды; 8 — стройматериалы; 9 — энергетическое сырье; 10 — всего полезных ископаемых. Добыча сопутствующих пустых пород: И — в рудной отрасли;

12 — для нерудных ископаемых; 13 —в энергетической отрасли; 14 — всего в минерально-

сырьевом комплексе

Из первого закона термодинамики (сохранения вещества и энергии) со всей очевидностью следует, что мы ничего не производим и не потребляем, мы просто что-нибудь преобразуем. Из второго закона (возрастания энтропии) вытекает, что при этих преобразованиях происходит постоянное уменьшение полезного потен­циала в системе как целом.

Рассматривая структуру добычи полезных ископаемых (табл. 1.2) и характер дальнейшего использования каждого их вида, можно уверенно сказать, что воз­можности этого пути снижения антропогенного давления на природу весьма огра­ничены. Наиболее существенная составная часть сырьевого потока из литосфе­ры — нерудное сырье (в основном это стройматериалы) используется таким об­разом, что повторное его использование в первоначальном качестве практически невозможно. Поэтому любое увеличение потребления этих видов сырья требует пропорционального увеличения антропогенного нарушения литосферы и сораз­мерной с ним нагрузки на биосферу. Точно так же обстоят дела и с энергетиче­ским сырьем в силу полной невозобновимости энергии, полученной из него.

Однако существуют реальные возможности снижения техногенного давле­ния на биоту в этом секторе добывающей индустрии за счет повышения эффек­тивности потребления энергии, применения энергосберегающих технологий, ограничения неконтролируемого использования энергии и стимулирования экс­плуатации более «чистых» альтернативных источников энергии.

Таким образом, возможности снижения экологических последствий разви­тия минерально-сырьевого комплекса за счет регенерации использованного сы­рья существуют главным образом для сырья рудного, занимающего всего 14,6 % в общей добыче полезных ископаемых и 42,5 % в годовой добыче горной массы. Однако возможности регенерации металлов ограничены технологическими и эко­номическими условиями, а также сроком существования изделий из этих метал­лов. Несложный расчет показывает, что если потребление металла растет на 3 % в год, а средний возраст 1 т утилизируемого металла — 10 лет, то даже полный воз­врат металла в промышленный оборот позволит удовлетворить не более 3/4 роста потребности. Одновременно следует учитывать, что регенерация металлов требу­ет дополнительного расхода энергии, и поэтому экологический эффект от повтор­ного их использования будет существенно ослаблен. Таким образом, хотя данный способ ресурсосбережения может играть важную роль в решении локальных эко­логических проблем, он не сможет полностью решить эти проблемы в будущем, а потому дальнейшее развитие уровня потребления нашего общества всегда будет связано с необходимостью получения минерального сырья из литосферы.

Построение технократической цивилизации на основе экстенсивного процесс :а проживания накопленных в ходе развития планеты запасов вещества и энергии связано с рядом значительных проблем.

Во-первых, эти запасы, по крайней мере в технологически доступной части, будут постепенно оскудевать и в перспективе исчерпаются. Замена ресурсов прод­лит их жизнь, но не создаст новых ресурсов. Во-вторых, поскольку человек явля­ется единственным биологическим видом, живущим вне рамок бюджета солнеч­ной энергии, он неизбежно выйдет из равновесия с остальной частью биосферы, которая на протяжении длительной эволюции приспособилась к фиксированно­му потоку солнечной энергии. Вполне естественно, что такое несоответствие спо­собов получения энергии должно привести рано или поздно к реакции обратной связи со стороны остальной части системы в самых неблагоприятных для челове­ка формах. Однако естественная биота Земли обладает еще значительными резер­вами и эластичностью, которые тем не менее исчерпываются в одном направле­нии за другим. Комплекс этих соображений приводит к мысли, что человечество должно эволюционировать к экономике, более зависящей от солнечной энергии. Можно и нужно стремиться стабилизировать потоки энергии и сырья и направ­лять развитие техники и технологии на использование возобновимых ресурсов. Сырье литосферы, безусловно, придется расходовать, но этот процесс должен об­рести такую форму, чтобы платой за развитие человеческой цивилизации не ста­ло бы уничтожение естественной биоты Земли, а вместе с ней и самого человека.

■ 1.2. ИСТОРИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАЗВИТИЯ ГОРНОГО ДЕЛА

Истоки горного дела уходят в глубокую древность. Одним из главных фак­торов развития горного дела, определяющим его уровень в различные историче­ские периоды, являются орудия горного производства. Периодом неолита да­тируются первые разработки в Европе кремня в горных выработках, иногда с деревянным креплением. Позднее, с 7 —6-го тыс. до н.э., начинается систе­матическая разработка медных и оловянных руд, добыча золота и серебра. В Центральной Европе от этого периода остались выработки со следами крепле­ния, лестниц и т. п. Постепенно выплавка изделий из меди приобретает относи­тельно широкий характер. Например, древние племена, обитавшие на террито­рии современной Армении, выплавляли бронзу 14 типов. С 5 —4-го тыс. до н. э. выделяются группы горняков-профессионалов, передававших свой опыт из по­коления в поколение. Расширение объемов добычи медных руд приводит к со­вершенствованию горных технологий. Так, на территории Южной Болгарии по окончании работ горные выработки заполнялись пустой породой. Древние способы разработки россыпных месторождений (в основном золота) прин­ципиально не отличались от современных способов многократного промывания. Задолго до нашей эры горное дело существовало и в Китае, Японии, странах аме­риканского континента.