Тесты самоконтроля № 12

Выберите правильный ответ.

1. Скважины впервые бурились…

а) в России;

б) в Китае ;

в) в США.

2. Бурение первых скважин в России в IX веке связано с добычей…

а) медной руды;

б) железной руды;

в) соли.

3. Способ бурения с использованием свободно падающего бурового инструмента получил название…

а) французский;

б) немецкий;

в) английский.

4. Автор идеи создания экскаватора-драглайна

а) Леонардо да Винчи;

б) Белидор;

в) Буанаюто Лорини.

5. Соотнесите годы создания первых полноповоротных экскаваторов:

1. паровой экскаватор а) 1910

2.экскаватор с двигателем внутреннего сгорания б) 1912

3. электрический экскаватор в) 1905

6. Укажите дату и страну. Один из первых многоковшовых экскаваторов был создан в 1811–1812……году в …России…….

7. Закончите фразу. Первый паровой одноковшовый экскаватор был создан в 1811 году…….

Тема 13. История развития геотехнологии

Изучив данную тему, вы будете иметь представление:

• о геотехнологии и ее видах;

• об этапах и системах физико-технической геотехнологии;

• о содержании и методах физико-химической геотехнологии;

знать:

• эволюцию развития физико-технических подземной и открытой геотехнологии;

• историю развития подводной геотехнологии;

• историю развития строительной геотехнологии;

• основные этапы развития и научные исследования геотехнологии;

уметь:

• ориентироваться в большом многообразии горных технологий.

1. Геотехнология

Истоки горных технологий уходят в доисторические времена, когда человек впервые занялся поиском кремней и их обработкой для использования в качестве скребков, ножей, наконечников для копий и других изделий. Позже орудия труда стали ковать из меди. Для ее извлечения медесодержащие породы истирались с помощью более твердых камней. В других случаях эти породы разрушали нагреванием на огне, а затем охлаждением водой. Позднее аналогичным образом стали добывать золото, серебро и некоторые драгоценные камни (см. тема 3). Добыча камня для древнеегипетских пирамид велась примитивными способами. Первоначально твердыми каменными рубилами в породах создавались узкие врубы, затем в них вставляли деревянные клинья, которые пропитывались водой до тех пор, пока они не разбухали и не раскалывали породы на отдельные блоки. Уже в эпоху неолита появились первые подобия шахт. В качестве орудий труда использовались, как правило, галька и голыши.

К моменту изобретения письменности горное искусство уже прошло долгий путь. В библейские времена выплавка железа из руды была уже сложившимся ремеслом, возникшим благодаря случайному открытию способа получения железа в результате воздействия на железную руду раскаленного древесного угля. Рудники в библейский период систематически разрабатывались с помощью весьма несовершенных орудий. Изучение многих горных выработок того времени показало, что, несмотря на отсутствие надлежащего оборудования, добычные работы проводились в очень большом объеме. По мере роста потребностей общества усложнялась технология добычи полезных ископаемых. Однако тогда еще глубина ведения горных работ не могла быть ниже уровня грунтовых вод.

Переход к железному веку происходил примерно со II по I тысячелетие до н. э. (см. тема 3). Своему развитию железо обязано удачному расположению – в болотных, лесодерновых и озерных районах. Также встречались залежи железа на земной поверхности. Эти залежи находили с помощью щупов, а разрабатывали лопатами и кайлами. Производительность тогда составляла примерно 0,75 тонны на человека в день. До IX века не было разделения между добычей железной руды и производством деталей из железа. И лишь в IX–X веке выделилось кузнечное дело. О «ковалях» и железных изделиях упоминается в древнейших памятниках русской письменности: в договорной грамоте князя Игоря (945 г.), в летописи Нестора (1096 г.), в послании Даниила-Заточника, в житии Феодосия Печерского и др. Кузнецы появлялись, как правило, в больших городах. Они пользовались большим уважением, потому как могли изготавливать высококачественные орудия труда.

В XII–XV вв. добыча железных болотных руд в центральных областях России достигала значительного уровня, а в Киевской Руси и Новгородской земле в то же время начинают разрабатывать месторождения неглубоко залегающих бурых железняков и сидеритовых коренных руд. Для строительных целей добывались слабокремнистые известняки (см. тему 6).

Исключительное значение на Руси имел соляной промысел. Сохранились документальные данные о добыче соли из подземных рассолов в Старой Руссе от 1363 г.

Конечно, татаро-монгольское нашествие очень сильно тормозило развитие техники и технологии. Возникновение приказной системы при Иване IV не обошло стороной и горное дело. И в 1584 году возник государев Приказ каменных дел. В составе этого приказа были специалисты по разведке и поиску месторождений. В 1675 г. было образовано Уральское золотосеребряное товарищество предпринимателей Галкина, Захарова и Виниуса. Землепроходец Василий Поярков в середине XVII в. отыскал серебряные и свинцовые руды в Забайкалье. В 1648 г. Анисим Михалев открыл около Байкала графитовое месторождение. С преобразованиями петровского времени (начало XVIII в.) связано значительное расширение поисков и разведки месторождений полезных ископаемых (см. тему 8).

В 1721 г. в Кунгуре и Уктусе были открыты школы горных мастеров, которые в 1723 г. были переведены в Екатеринбург и преобразованы в училище, готовившее специалистов-горняков и разведчиков для Урала, Алтая и Сибири. В 1773 г. в Петербурге открылось Высшее горное училище, преобразованное впоследствии в Горный институт. В XVIII в. горный промысел развивается довольно быстро. Проводятся весьма значительные по тому времени разведочные работы в европейской части России, на Урале и в Сибири, открывается ряд месторождений железа, цветных и благородных металлов, на которых организуются горные промыслы.

С развитием горного производства в России появляется необходимость в подготовке специальных кадров, и в 1709 г. по повелению Петра I в Невьяновке открывается первая горная школа. Развитию горного дела способствовало открытие в 1725 г. Российской академии наук (см. тему 8). С образованием Российской академии наук (1724–1726 гг.) под руководством академиков П. С. Палласа и И. И. Лепехина в XVIII в. проведены экспедиции для исследований Урала, Сибири, Алтая, Крыма, Кавказа, Прикаспийских пустынь. Особенно велик вклад М. В. Ломоносова в развитие отечественной науки о полезных ископаемых, их поисках и разведке. Горному делу и геологии посвящены три его монографии: «Слово о рождении металлов от трясения Земли», «Первые основания металлургии и рудокопных дел», «О слоях земных» (см. тему 7).

К концу XVIII в. Россия занимала видное место в мире по добыче полезных ископаемых. В начале XIX в. управление горным делом было сосредоточено во вновь созданном Горном департаменте. Снаряжались многочисленные экспедиции – в 1823–1824 гг. было отправлено 19 экспедиций в различные горно-промышленные районы страны.

В области механизации горных работ в рассматриваемый период были достигнуты значительные успехи. Весьма большое распространение получает отбойка горных пород с помощью взрывчатых веществ. Большое значение имело изобретение в 1857 г. электрической, а затем пневматической бурильных машин, а в 1868 г. – динамита. Относительно широкое внедрение механического бурения и высокобризантных взрывчатых веществ для целей отбойки горных пород было осуществлено в России к концу 80–90–х гг. XIX в.

Для проветривания горных выработок широко применялись различные вентиляторы. Изобретение центробежного вентилятора и первое применение его на Чигирском руднике в 1832 г. было осуществлено нашим соотечественником – горным инженером А. А. Саблуковым.

Транспортировка горных пород в подземных выработках все еще осуществлялась вручную: в мешках, корзинах, ящиках, тачках и в деревянных вагонетках, образно называвшихся «собаками», перемещаемых по дощатым настилам. И только в конце XIX в. на горных предприятиях получает широкое распространение транспортировка по рельсовым путям. Подъем горной породы на земную поверхность осуществлялся не только ручным и конным воротом, но и паровыми подъемными машинами. Паровыми машинами приводились в действие также водоотливные установки. На Урале, на руднике горы Высокой, в конце XIX в. работал первый паровой экскаватор, построенный неизвестным изобретателем из Нижнего Тагила. В это же время в горной промышленности начинает широко применяться электрическая энергия.

На ранней стадии развития горного дела разведывались и разрабатывались наиболее богатые месторождения с высоким содержанием металла. По мере совершенствования способов добычи руды и извлечения из нее металлов стали использовать более бедные руды, относимые ранее к пустым или малоценным породам, в связи с чем многие заброшенные рудники возобновляли свою работу. В горной промышленности стало почти аксиомой, что сегодняшние пустые породы могут завтра оказаться рудами.

В настоящее время к использованию недр Земли не могут быть отнесены только работы, связанные с добычей полезных ископаемых. Недра представляют собой единственный (помимо Солнца – источник природной энергии) «держатель» всех первичных условий жизни общества. Ни одна фундаментальная общественная потребность не может быть удовлетворена на основе, не сводящейся, в конечном счете, прямо или косвенно к эксплуатации ресурсов недр.

Предметом труда при освоении недр являются георесурсы. Представление о георесурсах расширяется по мере увеличения степени комплексности освоения недр. В настоящее время георесурсы делят на шесть основных групп:

• комплексные месторождения твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых;

• горные породы вскрыши, размещаемые при открытой разработке месторождений в породных отвалах, часть которых может быть использована для получения строительных материалов, и раздельно складируемые в отвалах добытые забалансовые по качеству полезные ископаемые;

• отходы горно-обогатительного и металлургического производства, в том числе техногенные месторождения, а также отработанные воды, содержащие полезные компоненты;

• глубинные источники пресных, минеральных и термальных вод;

• глубинное тепло недр Земли;

• природные и созданные человеком (техногенные) полости в земных недрах.

Комплекс горных наук об извлечении полезных ископаемых из недр и водоемов или использовании георесурсов тех видов, утилизация которых не предполагает их извлечения (например, подземные полости) получил в настоящее время название – геотехнология.

Составные части геотехнологии – физико-техническая, физико-химическая и строительные технологии – как научные направления формируются на базе определенных производств, технологий и процессов.