2.2. Способ и технология горного производства

Горн – основа способа и технологии

На предложение указать корень слова «горный» почти однозначно получим ответ: «гор», потому что мол «гора», «гористый». А что, если усомниться в таком основании и предложить в качестве корня слова «горный» считать «горн»? Горн - немецкое слово – со смысловой основой - полость, труба, т.е. отграниченное пространство (помещение), определяющее степень свободы при перемещении. В нашем случае это будет означать, что изначально и до настоящего времени при добывании полезных ископаемых используется технология, основанная на создании горнов – искусственных полостей в недрах Земли, потому такая технология и названа - горной.

При таком подходе легче осмыслить такие понятия как «горное дело», «горные работы», «горная геология» и конкретизировать сущность определения понятия «технология горная»:

Технология горная – совокупность приемов и способов изменения природного состояния недр Земли на основе производства научно обоснованной системы полостей (горнов) с целью их использования в качестве помещений и получения минеральных продуктов.

ГОРНАЯ ВЫРАБОТКА– искусственная полость в земной коре, образуемая в результате ведения горных работ

ГОРНОЕ ДЕЛО– область деятельности человека по освоению недр Земли. Включает все виды техногенного воздействия на земную кору, гл. образом извлечение п. и., их первичную переработку и научные исследования, связанные с горными технологиями.

Обратим внимание и запомним - в горной технологии достижение целей осуществляется только при создании искусственных полостей – горнов. Совокупность горнов различного функционального назначения обеспечивает достижение цели за счет синергетического, системного эффекта.

Первый физико-технический эффект в горной технологии

Физико-технический эффект – это физический эффект, используемый в технологический целях.

Чтобы «вычислить» основной эффект в горной технологии надо обратиться к анализу технологических процессов и желательно на элементарном уровне, а это значит в нашем случае, как договорились, надо рассмотреть процесс создания единичного горна, а верней, его элементарный акт. Можно согласиться с тем, что названный элементарный акт состоит из трех широко используемых операций: отделение, перемещение, создание и поддержание условий повторения первых двух и всего акта в целом, («триединство операций ОПП»). То, что указанное «триединство операций ОПП» широко используется человеком в своей преобразовательной деятельности показать не трудно, достаточно представить, как мы преобразуем булку хлеба в аппетитные кусочки, лежащие на обеденном столе. Другое дело, как выделить физико-технические эффекты, используемые при этом? Начнем с отделения. Обратим внимание на то, что при отделении мы используем, как правило, силу сжатия (на нож, лопату, пику отбойного молотка и т.д.), а разрушающими напряжениями являются всегда – растягивающие. За счет чего этот эффект происходит? Наверно можно с большой долей уверенности согласиться с тем, что эффект перевода сжимающих усилий в растягивающие напряжения возникает только при наличии обнаженной поверхности, которая присуща только полости. Обратим внимание на то, что самая большая полость - это воздушный океан нас окружающий, а самая большая обнаженная поверхность – это поверхность Земли, (дневная поверхность). И всегда, начиная с момента, когда человек впервые выковыривал камень из земли, и до наших дней, когда он за камнем уже проникает в недра Земли на тысячи метров, всегда используется для отделения - обнаженная поверхность полости и сама полость: первая для создания растягивающих напряжений в массиве, а вторая для приема, размещения и перемещения добытого.

Таким образом, первый физико-технический эффект горной технологии (с целью разрушения массива) состоит в преобразовании сжимающих усилий в растягивающие напряжения путем создания полости (горна) и использования обнаженной поверхности.

Способы горной технологии: открытый, подземный и скважинный

СПОСОБ – образ, род, порядок, лад, склад, прием операционных действий. При этом под операционным действием будем понимать опосредованное взаимодействие субъекта деятельности с объектом преобразования. Опосредованное – поскольку используются определенные средства, орудия. Нас будут интересовать способы горной технологии. Мы уже знаем (и не понаслышке!), что есть подземный и открытый способы, а на счет скважинного - затрудняемся. И то может не все. Но почему они так называются?.. Без понятия «горна-выработки» не обойтись. При подземном способе контур выработок в поперечном сечении – замкнутый, при открытом – разомкнутый, т.е. открытый и сливается с дневной поверхностью. Но причем тут скважина? Читаем в терминологическом словаре «Горное дело»: скважина – горная выработка цилиндрической формы … Значит контур ее – замкнутый и должна она относиться к подземным выработкам. И способ скважинный должен относиться к подземному … Таким образом к подземным способам относят шахтный и скважинный способы, к открытым – собственно открытый и морской способы.

Структура и процессы горной технологии

ПОРЯДОК – последовательность в деле, заранее обдуманный ход и действия.

СТАДИЯ – определенная ступень, период, этап в развитии чего-либо, имеющие свои качественные особенности.

При разработке МПИ порядок ассоциируется со стадиями.

В настоящее время выделяют три стадии разработки МПИ:

1. Вскрытие МПИ.

2. Подготовка МПИ.

3. Очистная выемка полезного ископаемого.

Вскрытием называют проведение совокупности горных выработок, обеспечивающих доступ к месторождению или его части с дневной поверхности и функционирование рудника с заданной производительностью. Выработками вскрытия месторождение разделяется на определенные части - этажи, характерные для крутого падения, а также для наклонного и пологого, и панели, характерные для горизонтального залегания.

Подготовкой называют проведение горных выработок во вскрытой части месторождения, обеспечивающих разделение ее на выемочные единицы – блоки, характерные для крутопадающих месторождений, столбы – при наклонном залегании, панели – при горизонтальном.

Очистная выемка, как массовая добыча полезного ископаемого, осуществляется в пределах выемочной единицы путем создания специализированных (очистных) выработок, получивших название – очистное пространство. При этом очистное пространство, в котором процессы очистной выемки ведутся в присутствии людей – называется рабочим очистным пространством, а очистное пространство, в котором закончены процессы очистной выемки, называется выработанным пространством. Таким образом, в процессе очистной выемки как бы осуществляется перевод очистного пространства в выработанное, при этом - частями или полной выемочной единицей.

Процессы очистной выемки (уже нам известные: отделение, перемещение и поддержание) получили специальное определение: отбойка, доставка и поддержание очистного пространства (позднее – управление горным давлением).

Отбойка – технологический процесс очистной выемки по отделению руды от массива в виде кусков (с дроблением на куски).

Доставка – технологический процесс очистной выемки по перемещению отделенного полезного ископаемого (отбитой руды) в пределах выемочной единицы (блока) с погрузкой в транспортные сосуды.

Управление горным давлением – технологический процесс очистной выемки по поддержанию очистного пространства в рабочем состоянии, т.е. состоянии, обеспечивающем протекание всех технологических процессов в заданном режиме.

Если использовать принцип аналогии, а вернее, инвариантности протекания процессов, то можно обратить внимание на то, что при наличии основных (преобразовательных) процессов всегда имеют место подготовительно-заключительные. В нашем случае вскрытие и подготовку МПИ следует отнести к подготовительной стадии, разворачиваемой в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а очистную выемку - к основной технологической стадии. Следовательно, недостает еще одной стадии – заключительной. Есть все основания в полной мере ее озвучить. Мы полагаем, что такой стадией должна быть стадия - приведение месторождения в посттехногенное состояние.

Более того, предлагаем вернуться к первоначальному представлению о разработке МПИ - как эксплуатации МПИ.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ – основной смысл – разработка, использование природных богатств, но в общем случае – взаимодействие с выгодой. В свою очередь взаимодействие отражает процессы воздействия участников друг на друга, их взаимную обусловленность, что очень важно для осмысления современного состояния наших отношений с Природой с нравственных позиций. Предлагаемая стадия - приведение месторождения в посттехногенное состояние - предполагает осуществление комплекса инженерных мероприятий, ориентированных на восстановление экологического равновесия в регионе, на более полное и рациональное использование его природного ресурса.

Напрашивается с отмеченных позиций еще оценить место и роль разведки МПИ. Принимая во внимание инвариантность триады процессов, будем иметь следующие стадии эксплуатации (освоения) МПИ:

1. Разведка МПИ (подготовительная стадия).

2. Разработка МПИ (основная, технологическая стадия).

3. Приведение месторождения в посттехногенное состояние (заключительная стадия).

Естественно, каждая из выделенных стадий будет в свою очередь описываться, используя названную триаду, т.е. также как элементарный цикл проведения любой горной выработки. Более того, при таком понимании нашего взаимодействия с месторождением вполне логично допустить повторяемость циклов эксплуатации и сознательно, а вернее, экономически обоснованно, но разнообразно подойти к формированию общего порядка разработки, т.е. рассматривать наряду с поступательным ходом цикла всех стадий разработки также и возвратно-поступательный ход. Включение разведки в процесс эксплуатации узаконит ее параллельное осуществление на ранее «отработанных» горизонтах, приведение, а можно сказать и оставление в надлежащем состоянии выработанного пространства и других определенных выработок (горнов). Продолжительность подобного взаимодействия может исчисляться столетием и более, а достижения НТП сделают его не просто выгодным, а действительно взаимовыгодным.

Поскольку полный набор стадий в цикле инвариантен, постольку общий порядок, как разработки, так и эксплуатации, может ассоциироваться с порядком очистной выемки не только в пределах выемочной единицы (блоке), как это принято при классификации систем разработки, но и в пределах этажа, а также в пределах всего месторождения. При этом порядок отработки этажа и порядок разработки месторождения являются самостоятельными и весьма важными взаимообусловленными технологическими характеристиками наряду с системой разработки.

В части описания порядка отработки этажа уже накопился определенный опыт. В первую очередь выделяют в пределах этажа: прямой и обратный порядок ведения очистных работ в направлении простирания месторождения. Реже мы отмечаем аналогичное изменение направления относительно других элементов залегания месторождения – вкрест простиранию, по падению и восстанию, так как они в основном определяются наличием соответствующих мощности, угла падения и длины месторождения.

Выделенным стадиям освоения (эксплуатации) и разработки соответствует разделение запасов на разведанные, промышленные и непромышленные, балансовые и забалансовые, вскрытые, подготовленные, готовые к выемке запасы. Более того, мы можем уже говорить и о наличии нормативов вскрытых, подготовленных и готовых к выемке запасов, исчисляемых в месяцах функционирования рудника с заданной производительностью.