Зачем люди начали выращивать тыкву? Тыкву разводили и в Старом, и в Новом Свете еще за тысячи лет до нашей эры, причем делали это исключительно ради ее твердой корки, которую использовали для изготовления сосудов. Первые образцы керамической посуды в некоторых районах

Как эволюционировали первые люди, чем они начали заниматься раньше – собирательством или охотой? (Спрашивает Т. Джордан, Гейнсвилл, Флорида, США)Вероятно, охотой и собирательством они начали заниматься одновременно. Но до этого, возможно, первые люди питались падалью.

Где впервые начали добывать золото? Следы первых выработок золота обнаружены в Египте. Египтяне начали добывать золото более 5000 лет назад. У нас также есть сведения, что около 4500 лет назад ассирийцы воевали с соседями, чтобы заполучить золото.Правители Греции и Рима тоже

Когда люди начали строить дома? Дом – это прежде всего то место, где человек живет, и поначалу, как и другие живые существа, он искал себе укрытие где придется. Люди находили хорошее защищенное место и считали его «домом».Затем они стали улучшать свои жилища разнообразными

Существует множество природных месторождений важных для человека веществ. Это ресурсы, которые являются исчерпаемыми и которые следует беречь. Без их разработки и добычи многие стороны жизни людей были бы крайне затруднительными.

Полезные ископаемые и их свойства - это объект и предмет изучения геологии горного дела. Результаты, полученные ей, используются в дальнейшем для переработки и производства многих вещей.

Полезные ископаемые и их свойства

Что вообще называют полезными ископаемыми? Это такие горные породы или минеральные структуры, которые имеют большое народно-хозяйственное значение и широко используются в промышленности.

Разнообразие их велико, поэтому свойства для каждого вида специфичны. Можно выделить несколько основных вариантов скоплений рассматриваемых веществ в природе:

• россыпи;
• пласты;
• жилы;
• штоки;
• гнезда.

Если же говорить об общем распространении ископаемых, то можно выделить:

• провинции;
• районы;
• бассейны;
• месторождения.

Полезные ископаемые и их свойства зависят от конкретного вида сырья. Именно этим определяется и область их использования человеком, а также способ добычи и переработки.

Виды полезных ископаемых

Существует не одна классификация рассматриваемого сырья. Так, если в основу положены признаки агрегатного состояния, то выделяют такие разновидности.

1. Полезное ископаемое твердое. Примеры: мрамор, соли, гранит, металлические руды, неметаллические.
2. Жидкое - подземные минеральные воды и нефть.
3. Газовое - природный газ, гелий.

Если же в основе подразделения на виды применение полезных ископаемых, тогда классификация принимает следующий вид.

1. Горючие. Примеры: нефть, горючие уголь, метан и другие.
2. Рудные или магматические. Примеры: все металлсодержащее рудное сырье, а также асбест и графит.
3. Нерудные. Примеры: все сырье, не содержащее металлов (глина, песок, мел, гравий и прочие), а также различные соли.
4. Камнесамоцветные. Примеры: драгоценные и полудрагоценные, а также (алмазы, сапфиры, рубины, изумруды, яшма, халцедон, опал, сердолик и прочие).

По представленному разнообразию очевидно, что полезные ископаемые и их свойства - это целый мир, который исследуется огромным количеством специалистов геологов и горняков.

Основные месторождения

Различные минеральные распространены по планете достаточно равномерно согласно геологическим особенностям. Ведь значительная часть из них образуется за счет платформенных подвижек и тектонических извержений. Можно назвать несколько основных континентов, которые наиболее богаты практически всеми видами сырья. Это:

• Северная и Южная Америка.
• Евразия.
• Африка.

Все страны, которые расположены на обозначенных территориях, широко используют полезные ископаемые и их свойства. В те же области, где своего сырья нет, проходят экспортные поставки.

Вообще, конечно, сложно определить общий план месторождений минеральных ресурсов. Ведь все зависит от конкретного вида сырья. Одними из самых дорогих являются драгоценные (содержащие благородные металлы) полезные ископаемые. Золото, например, есть везде, кроме Европы (из перечисленных выше континентов плюс Австралия). Оно ценится очень высоко, а его добыча - одно из самых распространенных явлений в горном деле.

Самой богатой на горючие ресурсы является Евразия. Горные полезные ископаемые (тальк, барит, каолин, известняки, кварциты, апатиты, соли) распространены практически повсеместно в большом количестве.

Добыча полезных ископаемых

Для того чтобы минеральное сырье извлечь и подготовить для использования, применяются разные методы.

1. Открытый путь. Необходимое сырье добывается прямо из карьеров. Со временем это приводит к образованию обширных оврагов, поэтому является не щадящим для природы.
2. Шахтный способ - более правильный, но дорогостоящий.
3. Фонтанный метод выкачивания нефти.
4. Насосный способ.
5. Геотехнологические методы обработки руды.

Разработка месторождений полезных ископаемых - это важный и необходимый процесс, однако приводящий к весьма плачевным последствиям. Ведь ресурсы исчерпаемы. Поэтому в последние годы особый упор делается не на больших объемах добычи минеральных ресурсов, а именно на их более правильном и рациональном использовании человеком.

Рудные (магматические) породы

К данной группе относятся самые важные и большие по объемам добычи полезные ископаемые. Руда - это такое образование минеральной природы, в котором содержится в большом количестве тот или иной нужный металл (другой компонент).

Места добычи и обработки такого сырья называются рудники. Классифицировать магматические породы можно на четыре группы:

• цветных;
• благородных;
• неметаллических компонентов.

Приведем примеры некоторых рудных минеральных ресурсов.

1. Железные.
2. Никелевые.
3. Аргентит.
4. Касситерит.
5. Берилл.
6. Борнит.
7. Халькопирит.
8. Уранинит.
9. Асбест.
10. Графит и другие.

Золото - рудное ископаемое

Есть среди рудных и особые полезные ископаемые. Золото, например. Его добыча была актуальна издревле, ведь оно всегда высоко ценилось людьми. Сегодня золото добывают и отмывают практически в каждой стране, на территории которой есть хотя бы небольшие его месторождения.

В природе золото встречается в виде самородных частиц. Самым крупным слитком стал найденный в Австралии весом почти в 70 кг пласт. Часто из-за выветривания месторождений и их размывов образуются россыпи в виде песчаных крупинок из этого драгоценного металла.

Из таких смесей его извлекают отмыванием и просеиванием. В целом, это не слишком распространенные и объемные по содержанию полезные ископаемые. Золото поэтому и называют драгоценным и благородным металлом.

Центрами по добыче данного рудного ископаемого являются:

• Россия.
• Канада.
• Южная Африка.
• Австралия.

Горючие ископаемые

К данной группе относятся такие минеральные ресурсы, как:

• бурый уголь;
• нефть;
• газ (метан, гелий);
• каменный уголь.

Применение полезных ископаемых такого рода - это топливо и сырье для получения различных химических соединений и веществ.

Уголь - это такое ископаемое, которое залегает на сравнительно небольшой глубине широкими пластами. Его количество ограничено в одном конкретном месторождении. Поэтому, исчерпав один бассейн, люди переходят на другой. В целом уголь содержит до 97% углерода в чистом виде. Сформировался он исторически, в результате отмирания и утрамбовывания растительных органических остатков. Процессы эти длились миллионы лет, поэтому сейчас запасов угля огромное количество по всей планете.

Нефть по-другому называют жидкое золото, что подчеркивает, насколько важным минеральным ресурсом она является. Ведь это основной источник высококачественного горючего топлива, а также различные ее составляющие - основа, сырье для химических синтезов. Лидерами по добыче нефти являются такие страны, как:

• Россия.
• Алжир;
• Мексика.
• Индонезия.
• Венесуэла.
• Ливия.

Который представляет собой смесь газообразных углеводородов, это также важное промышленное топливо. Относится к самому дешевому сырью, поэтому особенно масштабно используется. Страны-лидеры по добыче - Россия и Саудовская Аравия.

Неметаллические или нерудные виды

К данной группе относятся такие минералы и горные породы, как:

• глина;
• песок;
• галька;
• гравий;
• щебень;
• тальк;
• каолин;
• барит;
• графит;
• алмазы;
• кварц;
• апатиты;
• фосфорит и прочие.

Все разновидности можно объединить в несколько групп по области использования.

1. Горно-химические минералы.
2. Металлургическое сырье.
3. Технические кристаллы.
4. Строительные материалы.

К этой же группе часто относят и камнесамоцветные ископаемые. Области использования полезных ископаемых нерудной природы многогранны и обширны. Это сельское хозяйство (удобрения), строительство (материалы), стекловарение, ювелирное дело, техника, общехимическое производство, производство краски и так далее.

Как добывают полезные ископаемые

Проверь себя

1.Вопрос: расскажи о разнообразии полезных ископаемых.

Ответ: полезные ископаемые могут быть в разных видах: твердом, жидком, газообразном. Их добывают под землей, из-под земли, на поверхности земли. Например: железная руда, каменный уголь – добывается как под землей так и на поверхности как глина, песок, известняк, гранит - добывается в карьерах, нефть, природный газ – добывают из-под земли.

2. Вопрос: для чего люди добывают полезные ископаемые? На чем основано их применение?

Ответ: для получения необходимых человеку предметов, для удовлетворения своих потребностей. Применение зависит от свойств полезных ископаемых. Песок, глина, известняк, гранит, мрамор – используют в строительстве; нефть для получения топлива, пластмассы, дорожно-строительных материалов; уголь для отопления, получения электроэнергии; различные руды для получения металлов.

3. Вопрос: какие способы добычи полезных ископаемых тебе известны?

Ответ: шахта, буровая вышка и платформа, карьер, скважина.

Задания для домашней работы

Задание 2.

Вопрос: какие полезные ископаемые добывают в вашей местности?

Ответ: медную руду, золотоносную руду, каменный уголь, песок, глину, драгоценные камни, железную руду, титаномагнетитовую руду и др.

Задание 3. Подготовь сообщение о каком-нибудь полезном ископаемом.

Ответ: Уголь.

Каменный уголь - это твердое, исчерпаемое, невосстановимое полезное ископаемое, которое человек использует для получения тепла путем его сжигания. По классификации относится к осадочным горным породам.

Уголь, как источник энергии, люди стали использовать еще в древности наравне с дровами. «Горючий камень» находили на поверхности земли, позже его стали целенаправленно добывать из-под нее.

Каменный уголь появился на Земле около 300-350 млн. лет назад, когда на древнейших болотах пышно росли древовидные папоротники и начали появляться первые голосеменные растения. Огромные стволы падали в воду, постепенно образуя толстые слои неразложившейся органической массы. Древесина при ограниченном доступе кислорода не гнила, а постепенно погружалась под своим весом все глубже. Со временем, благодаря смещению пластов земной коры, эти слои опустились на значительную глубину и там, под воздействием большого давления и повышенной температуры, произошло качественное изменение дерева в уголь.

Сегодня добывают различные виды каменного угля.

Антрациты - наиболее твердые сорта с большой глубины и имеющие максимальную температуру сгорания.

Каменный уголь - множество сортов, добываемых в шахтах и открытым способом. Имеет самое широкое распространение во многих сферах деятельности человека.

Бурый уголь - образовался из остатков торфа, самый молодой вид угля. Имеет самую низкую температуру сгорания.

Все виды угля залегают пластами и места их расположения называются угольными бассейнами.

Поначалу каменный уголь просто собирался в местах выхода пласта на поверхность. Это могло произойти в результате смещения слоев земной коры. Часто после обвалов в горной местности такие выходы залежи оголялись, и люди получали возможность добраться до кусков «горючего камня».

Позже, когда появилась примитивная техника, уголь стали разрабатывать открытым способом. Некоторые угольные копи погружались на глубину более 300 метров.

Сегодня, благодаря наличию сложной современной техники, люди опускаются под землю в шахты, глубиной больше километра. С этих горизонтов добывают самый качественный и ценный каменный уголь.

Все виды угля можно применять для получения тепла. При сгорании оно выделяется в гораздо большем количестве, чем можно получить его от дров или других твердых видов топлива. Самые жаркие сорта угля используют в металлургии, где нужны высокие температуры. Кроме того, уголь – ценное сырье для химической промышленности. Из него добывают краски, пластмассы и другие ценные материалы.

Добывают уголь в шахтах и карьерах. А перевозят в вагонах по железной дороге.

На следующем уроке.

Вопрос: вспомни, какие растения называют культурными. Приведи примеры таких растений. Какие работы по выращиванию растений проводятся в разные времена года? Какие ты знаешь сельскохозяйственные профессии?

Ответ: культурные растения (агрокультуры) - растения, выращиваемые человеком для получения пищевых продуктов, кормов в сельском хозяйстве, лекарств, промышленного и иного сырья и других целей. Примеры культурных растений: разные зерновые культуры, картофель, морковь, томат, перец, огурец, хлопок, рис и пр.

Весной производят вспашку земли и посев растений, летом - прополка, подкормка, рыхление; осенью - сбор урожая, подготовка почвы – вспашка зяби, закрытие осенней влаги, возможен посев озимых культур; зимой – производят «снегозадержание», работы по удержанию снега на полях.

Сельскохозяйственные профессии связанные с выращиванием растений: комбайнер, агроном, полевод, овощевод, тракторист.

Производство конечной продукции в промышленности представляет сложный процесс, который обусловлен видом сырья, условиями его переработки и другими обстоятельствами. В различных отраслях индустрии он имеет свою специфику. Однако независимо от этого его можно представить в общем плане в виде следующей схемы (рис. 1.).

Получение исходных материалов

Полезные

ископаемые

Добыча сырья

Подготовка и обогащение

Производство изделий

Рис. 1. Общая схема производственного процесса в промышленности

Следовательно, полезные ископаемые составляют первичную, базисную основу промышленного производства. Чтобы получить конечную продукцию необходимо природные ресурсы извлечь из недр на поверхность. Этот первичный этап промышленного производства называется добычей. Добыча полезных ископаемых проводится открытым и подземным способами. В первом случае ресурсы изымаются из недр после удаления пород, которые покрывают их. В этом случае ископаемые извлекаются как бы с поверхности земли. При подземной добыче ископаемые извлекаются на поверхность из под покрывающих пород через специальные горные выработки, пройденные в горных породах. Выбор способа добычи зависит от вида природных ресурсов, горно-геологических условий их залегания и других обстоятельств. Наиболее прогрессивный способ добычи - открытая разработка полезных ископаемых. Это объясняется рядом преимуществ по сравнению с подземной добычей. В открытых разработках рабочее пространство не ограничено, как в шахтах. В результате создаются благоприятные условия для применения мощных, высокопроизводительных машин. Производственный процесс высокомеханизированный и выполняется почти без ручных работ. Как следствие производительность труда в 3-6 раз большая, чем в шахтах. Высокий уровень механизации снижает трудоемкость производства и обеспечивает более легкие, безопасные, гигиенические условия труда горняков. Благодаря широкому развитию фронта работ необходим меньший период на строительство открытых разработок, быстрее осваиваются проектные мощности. В результате капитальные вложения при строительстве карьера в 1,5-2,5 раза меньше, чем при шахтных разработках.

Все приведенные обстоятельства объясняют высокую эффектив­ность открытых разработок. Поэтому преимущественное развитие данного способа добычи определяет прогрессивные тенденции в промышленности. Широкое развитие открытых разработок сдерживается рядом обстоятельств. Во-первых, больше зависимость разработок от природных условий (климатических, горно-геологических и др.). Достаточно отметить, что добыча ископаемых этим способом при современном уровне развития научно-технического прогресса ограничена глубинами до 500 м. Во-вторых, значительное влияние на окружающую среду, которое может быть настоль­ко негативным, что делает экологический фактор основным в определении способов добычи сырья. Однако современный уровень развития научно-технического прогресса позволяет уменьшить влияние этих обстоятельств на разработку ресурсов открытым способом.

1.2. Открытая разработка природных ресурсов

Открытым способом добывают все сырье для производства строительных материалов, большую часть железных, хромовых, медных руд, значительную долю марганца, сланцев, угля и дру­гих ископаемых.

Применение открытых разработок экономически целесообразно при условии, что себестоимость единицы добываемого сырья меньше или равна себестоимости его извлечения подземным способом. Открытые разработки используются при относительно неглубоком залегании от земной поверхности ресурсов. Так, в Кривом Роге (Украина) железные руды добываются с глубин до 250 м. Выбор способа зависит также от мощности пластов. Маломощные пласты не эффективно разрабатывать даже при относительно неглубоком залегании, так как необходимо перемещать значительные объемы пустой породы на единицу сырья. Поэтому только часть всех запасов природных ресурсов пригодна для открытых разработок.

Производственный процесс открытой добычи значительно проще, чем при подземных разработках ресурсов. Он состоит из подготовительных, вскрышных и очистных работ. Подготовительные работы проводятся с целью удаления с полей разработок природных и искусственных преград, которые сдерживают производство. Обычно природными преградами являются леса, реки, болота, озера и др. Для проведения открытых горных работ вырубают леса, осушают болота, создают специальные скважины или горные выработки для понижения уровня грунтовых вод. В целях охраны разработок от атмосферных осадков прокладывают канавы, по которым воды отводятся за пределы разработок. Искусственными преградами могут быть различные строения (дороги, поселения и др.). При необходимости они переносятся за границы месторождений. В подготовительный период прокладывают подъездные пути, различные инженерные коммуникации.

Рис.2.СХЕМА КАРЬЕРА

Когда на месторождении выполнены названные работы, приступают к вскрышным, то есть удалению пустой породы, покрывающей руду. В результате открывается непосредственно доступ к природным ресурсам. Удаление породы проводят послойно (рис. 2). В процессе разработки каждый слой приобретает форму уступа, ступени. Торцевая часть его называется забоем. На площадках уступа размещают горное оборудование, транспортные средства, а сам уступ называют вскрышным. Способ удаления вскрышных пород зависит от их физических свойств. Рыхлые и мягкие породы удаляют механическим способом с использованием экскаваторов, бульдозеров. Твердые, скальные породы первоначально разрушают взрывом, а затем перемещают механическими средствами. Вынутую породу перевозят в отвалы – специально отведенные площадки, которые могут быть расположены как в выработанном пространстве (внутренние отвалы), так и за его пределами (внешние отвалы). Перемещение пустой породы в отвалы называется отвальными ра­ботами.

Очистные работы включают операции по изъятию полезных ископаемых из недр, и свое название получили от сущности назначения. Они проводятся, когда обнажены природные ресурсы. Добыча проводится, как и при удалении вскрышных пород – послойно. Образованные уступы называются очистными.

Основным механическим средством при проведении вскрышных и очистных работ является экскаватор – самоходная землеройная машина, которая выполняет выемку породы и ее перемещение в ковше. Экскаваторы бывают одноковшовыми и многоковшовыми.* Применяются также драглайны – канатно-ковшовые экскаваторы. Они отличаются от одноковшовых экскаваторов тем, что ковш со стрелой соединен тросом. Драглайны бывают шагающими и на гусеничном ходу. Кроме экскаваторов, на открытых разработках применяются скреперы, бульдозеры, буровзрывная техника и другие машины, которые имеют вспомогательное назначение.

Предприятия, которые представляют совокупность горных выработок, оборудование для добычи ископаемых открытым способом называются карьерами, а в угольной промышленности – разрезами.

Для оценки эффективности открытой добычи используется показатель коэффициент вскрыши, который представляет отношение объема пустой породы к количеству добытого полезного ископаемого. Этот показатель показывает количество перемещаемой пустой породы на единицу добытого сырья.

* Многоковшовые экскаваторы бывают цепными (ковши расположены на цепи) и роторными (ковши размещены на вращающемся колесе – роторе).

Коэффициент вскрыши при добыче нерудных материалов составляет около 1 м³ пустой породы на одну тонну сырья (1 м³ /т), угля – до 15 м³ /т. С развитием добычи сырья разрабатывается все больше месторождений с худшими горно-геологическими условиями, а это обусловливает увеличение коэффициента вскрыши. Так, в 60-е годы на угольных разрезах Кузбасса этот показатель составлял 4 м³ /т, а в 90-е – более 7 м³ /т. Такой динамике показателя благоприятствует эксплуатация все более мощной техники, которая позволяет с меньшими затратами изымать руду из недр.

Открытая добыча значительно влияет на окружающую среду. Во-первых, это влияние обусловлено изъятием из хозяйственной деятельности значительных земельных угодий под карьеры, отвалы, которые в современных условиях на каждом предприятии занимают площади в несколько квадратных километров. Достаточно отметить, что размеры одного из крупнейших угольных разрезов «Богатырь» (Казахстан) составляют около 10 км². В крупнейших горнорудных районах под карьерами и отвалами заняты десятки тысяч гектаров. При этом можно отметить, что под них отводятся весьма продуктивные почвы. Так, на Курской магнитной аномалии для разработок железных руд отведено около 15 тыс. га, в том числе 9 тыс. га пашни, а здесь самые продуктивные в мире почвы – черноземы, что еще более увеличивает негативное экологическое воздействие на среду.

Строительство карьеров глубиной сотни метров обусловливает понижение уровня грунтовых вод. А это отрицательно проявляется на водообеспечении хозяйства, а также продуктивности почвы.

Значительное влияние на окружающую среду оказывают отвалы от вскрышных пород. Кроме изъятия земель из хозяйственной деятельности, отвалы загрязняют воздух, воду, почву элементами отвальных пород. Глубина этого процесса зависит как от масштабов, так и химического состава отвалов. Так, соли попадают в компоненты природы, изменяют их химический состав, растительность окружающей среды, повышают заболеваемость населения. Уменьшить отрицательное влияние позволяет рекультивация земель, использование всех пород отвалов в хозяйственных целях. Из отвалов возможно получать различные строительные материалы, минеральные удобрения, глинозем и др. При этом себестоимость продукции значительно меньше, чем из специально добытого сырья.

1.3. Подземная добыча минерального сырья и топлива

Подземными способами разрабатывают природные ресурсы, добыча которых невозможна, или экономически нецелесообразна открытыми разработками. Обычно подземные способы используются для извлечения ископаемых, залезающих на более значительных глубинах, с меньшей мощностью пластов и другими худшими горно-геологическими условиями, когда себестоимость одной тонны равна или меньше, чем при открытой добыче. Основные виды подземной добычи - шахтная, подземное выщелачивание, подземная газификация, добыча нефти и газа.

Наиболее широкое распространение получила шахтная разработка недр. Этим способом возможно добывать сырье с глубин до 2 тыс. м. Шахта представляет собой совокупность горных выработок, через которые полезные ископаемые извлекаются из недр на поверхность. Перед разработкой месторождение разбивается на шахтные поля - участки, которые разрабатываются одним предприятием - шахтой. Строительство шахты начинается с проходки вертикальных стволов, которыми вскрывается полезный пласт (рис.3.). Каждая шахта имеет не менее двух стволов, что улучшает ее вентиляцию. По стволам проводят подъем, спуск ископаемых, вспомогательных материалов, техники, людей, подачу энергии, вентиляцию и др. Для этих целей ствол разделяют на секции для подъема и спуска работающих, грузов. В специальном отделении расположены трубы для откачки воды, воздуха, электрические и телефонные линии. Имеется отделение с лестницами и площадками для самостоятельного подъема рабочих из шахты при аварии подъемного механизма.

В шахтах могут быть вертикальные горные выработки, которые служат для тех же целей, что и ствол, но не имеют непосредственного выхода на поверхность. Эти выработки называют слепыми стволами.

1. Ствол шахты.

2. Квершлаг.

3. Бремсберг.

6. Простирание пласта угля.

7. Падение пласта угля.

Рис. 3. РАЗМЕЩЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В ШАХТЕ

В горных районах для вскрытия ископаемых создают горизонтальные или близкие до такого положения выработки - штольни. Они выполняют те же функции, что и стволы. В нижней части ствола создается рудничный двор, где перегружают руду с транспортных средств, в подъемный механизм. Здесь размещаются ремонтные мастерские, электрические подстанции, депо, гаражи для транспорта и др.

От нижней части ствола с теми же функциями прокладывают горизонтальные капитальные горные выработки. Они могут проведены по простиранию пласта ископаемого и в пустой породе. В первом случае такая выработка называется штреком, а во втором - квершлагом. Последняя выработка прокладывается от ствола до полезного пласта и создается для его вскрытия. Квершлаг от ствола строят в тех случаях, когда ископаемое залегает в неблагоприятных условиях под природными или искусственными преградами и экономически нецелесообразно прокладывать ствол непосредственно над месторождением.

В шахте создаются также наклонные горные выработки. Если она пройдена в плоскости пласта с вышележащих горизонтов - называется бремсбергом, а с нижележащих - уклоном.

Все названные горные выработки являются капитальными строениями, создаются в подготовительный период и эксплуатируются столько же, как и шахта. Капитальные выработки укрепляются железобетонными, чугунными тюбингами и в них размещают различию оборудование. После прокладки капитальных выработок приступают к промышленной разработке месторождения, что достигается проведением очистных работ. Сущность их сводится к отделению ископаемого от пласта и транспортировке породы на поверхность. Процесс отделения руды от пласта породы называется отбойкой , а место где проводится он - забоем или лавой . Отбойку проводят ручным, взрывным и машинным спо­собами. Выбор вида отбойки зависит от научно-технического прогресса, физических и химических свойств ископаемых. Еще в начале двадцатого столетия основным приспособлением шахте­ров были обушок, сани-волокуши, которые тянули рабочие. Откатку руды проводили в вагонетках, которые возила лошадь. В современных шахтах твердые породы взрывают, менее прочные (соль, уголь) отделяют машинным методом. При этом широко используются специальные комбайны, которые проводят отбойку породы, погрузку ее на транспортное средство. Ручная отбойка с применением пневматических молотков используется ограничено, из-за большой трудоемкости, низкой производительности труда. По мере изъятия породы забой и техника передвигаются по простиранию пласта. Это обусловливает непостоянство рабочего места, а постепенное его движение усложняет автоматизацию работ.

Отделение руды от пласта требует крепления вышележащих пород от обрушения. Для этого в выработках используют древесину или металлическую крепь, а работы называются креплением кровли.

Простейший метод удаления руды из лавы - спуск ее под воздействием собственного веса. Такой способ применяют, когда забой расположен выше транспортной горной выработки. Преимущественно руду из лавы удаляют специальными вагонами, скребковыми механизмами, транспортерами и другими транспортными средствами. По откаточным горным выработкам руду перемещают до стволов ленточными конвейерами, локомотивами с вагонетками грузоподъемностью до I т в зависимости от мощности шахты. В качестве локомотивов используют аккумуляторные и контактные электровозы с шириной рельсового пути 600-900 мм. Для сравнения отметим, что этот показатель на железнодорожном транспорте составляет 1420 мм. Современные конвейеры перемещают за час до 3000 т породы.

Подъем руды на поверхность осуществляется клетьевым и скиповым способами. В первом случае руду поднимают по стволу совместно с вагонеткой, и после разгрузки на поверхности она вновь спускается в шахту. Более эффективный подъем - скиповый - в специальных емкостях грузоподъемностью 10-50 т, которые расположены в стволе. При этом внизу ствола порода с транспортного средства перегружается в скип, который поднимается на поверхность. Такой подъем оборудован, как правило, дву­мя скипами. Когда один находится под разгрузкой, то второй в этот период загружают, а затем наоборот.

При шахтной разработке недр меньше нарушается поверхность земли по сравнению с открытым способом. Однако извлечение руды из-под покрывающих пород образует в недрах пустоты. Под воздействием пластичности пород происходит механическое нарушение недр, проседание поверхности, увеличивается заболоченность территорий, образуются искусственные озера, трещины на поверхности земли, разрушение зданий. С расширением масштабов разработок эти экологические явления значительно возрастаю, что требует больших капитальных вложений на крепление

кровли. Уменьшить отрицательное экологическое влияние позволяет совершенствование методов разработки природных ресурсов, закладка выработанных пустот отходами производства.

Подземное выщелачивание применяется для разработки урановых руд, солей, руд цветных металлов. В Беларуси таким способом разрабатывают Мозырское месторождение каменной соли. Подземное выщелачивание основано на свойствах руд растворяться в воде, кислотах. При этом способе месторождение вскрывают скважинами, обустроенными концентрическим распо­ложением труб по схеме труба в трубе (рис.4). Через одну из труб в недра подают растворитель. Он легче рассола и располагается вверху камеры выщелачивания. Растворитель постепенно насыщается компонентами руды, становится тяжелее, спускается вниз камеры и выдавливается через одну из труб на поверхность. Для прекращения выщелачивания руды в камеру подаются инертные вещества (сжатый воздух, нефтепродукты и др.), которые защищают верх камеры от растворения.

РИС. 4. СХЕМА РАССОЛОДОБЫВАЮЩЕЙ СКВАЖИНЫ.

Таким образом, процесс значительно проще по сравнению с шахтным. Добыча сырья сводится к подаче растворителя в недра и транспортировка рассолов по трубопроводам до мест переработки. При этом исключается присутствие людей под землей, что улучшает условия труда, безопасность и повышает производительность. Снижаются сроки подготовки месторождения для эксплуатации, капитальные вложения на добычу единицы сырья. По расчетам специалистов, только за счет затрат на проходку шахтных стволов возможно пробурить и обустроить скважины для добычи ископаемых. Поэтому таким способом по­лучают наиболее дешевое сырье.

Подземное выщелачивание позволяет более рационально использовать ресурсы недр, расширить сырьевую базу промышленности. Добыча руды шахтным способом ограничена глубиной и условиями залегания пород. Разработка глубокозалегающих пластов, находящихся в сложных горно-геологических условиях, шахтным способом не всегда целесообразна. Добыча солей из-за их пластичности возможна на глубину до 1000 м. Хозяйственное использование руд, не отвечающих требованиям кондиции, возможно только подземным выщелачиванием. Этим способом расширяется сырьевая база за счет более полного изъятия ископаемых из недр уже отработанных участков шахтных полей, где потери ресурсов могут достигать 3/4 общих запасов.

Подземное выщелачивание - более экономичный и экологичный процесс. Применение специальных растворителей позволяет извлекать только полезный компонент, а все остальные вещества, которые могут составлять более 9/10 массы породы, оставлять в недрах. В результате на поверхности образуется меньше отходов.

ДОБЫЧА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ (а. mineral production, mineral output, mineral reсоvery; н. Gewinnung von nutzbaren Воdenschatzen; ф. exploitation des mineraux ufiles; и. explotacion de minerales utiles) — процессы твёрдых, жидких и газообразных из с помощью технических средств. Термин "добыча полезных ископаемых" используется также как экономическая категория и выражается в объёмных или весовых единицах измерения: применительно к — в м 3 , — в м 3 /сутки ( , и другие компоненты — в тоннах), нерудному сырью — в тоннах, — в , полудрагоценным камням, — в килограммах, ( , и др.) — в м3, сырью для , красковому сырью — в тоннах, облицовочному декоративному камню — в м 2 . Исчисление добытых полезных ископаемых ведётся в абсолютных цифрах полученного из месторождения полезных ископаемых с учётом потерь (т.н. товарный продукт) и в пересчёте на полезный компонент (металл или ). Последнее делает сопоставимыми данные по добыче конкретного полезного ископаемого из различных месторождений (т. е, учитывает % содержания ценного компонента в полезных ископаемых).

Добыча полезных ископаемых насчитывает многотысячелетнюю историю (см. ). Процесс добычи полезных ископаемых состоит в извлечении ценного компонента в относительно чистом виде (например, нефть, природный газ, каменный уголь, драгоценные камни и др.) или в виде (например, руды металлов), которая в дальнейшем подвергается переработке.

На суше добыча полезных ископаемых ведётся , и ; в морских — буровыми скважинами, и специальными автономными , которые осуществляют сбор конкреций со дна.

Подавляющее число месторождений твёрдых полезных ископаемых разрабатывается с помощью шахт и карьеров, а также буровых скважин, путём искусственного перевода ряда твёрдых полезных ископаемых в подвижное (жидкое, газообразное) состояние (самородная , каменная соль, уголь и др.). На карьерах добывается около 90% бурых и 20% каменных углей, 70% руд металлов, 95% нерудных строительных материалов. Жидкие и газообразные полезные ископаемые (нефть, рассолы, подземные воды, природный газ) добываются с помощью буровых скважин, ряд нефтяных месторождений разрабатывается с помощью шахт, для выемки нефтенасыщенных песков ("тяжёлых" нефтей) используют разработку открытым способом. На ряде месторождений применяется комбинация способов добычи (открытого и шахтного, шахтного и скважинного). Выбор способа добычи полезных ископаемых определяется главным образом горно-геологическими условиями полезных ископаемых, экономическими расчётами.

Ежегодные объёмы добычи твёрдых полезных ископаемых в мире составляют около 20 млрд. т (в т.ч. неметаллических полезных ископаемых — 13 млрд. т), нефти — около 3 млрд. т, газообразных — 1,5 трлн. м 3 (1980). Масштабы добычи полезных ископаемых возрастают по мере развития промышленного производства, технического прогресса и роста народонаселения. Из всего количества полезных ископаемых, извлечённых из земных недр за всю историю человеческой цивилизации, преобладающий их объём добыт в 20 веке (1901-80), в т.ч. нефти 99,5%, угля 90%, 87%, свыше 80%, 70%. Рост добычи полезных ископаемых обеспечивается за счёт открытия новых месторождений, вовлечения в эксплуатацию месторождений глубокого залегания, разработки руд с низкими содержаниями полезного компонента. Важный резерв увеличения объёмов потребления промышленностью — совершенствование технологий переработки полезных ископаемых, внедрения малоотходных и безотходных технологий с утилизацией всех компонентов добытой горной массы. Наибольшие объёмы добычи полезных ископаемых приходятся на машинные (в ряде случаев автоматизированные) системы, возрастает значение наиболее прогрессивных физико-химических и биологических методов, позволяющих избирательно извлекать металлы из месторождений непосредственно в массивах горных пород, без существенного нарушения их сплошности (например, ). Добыча полезных ископаемых — энергоёмкий процесс. Основные источники энергии — электрическое, жидкое топливо, взрывчатые вещества. Потребление энергии при открытой разработке полезных ископаемых в 10-30 раз меньше, чем при шахтной.

Добыча полезных ископаемых — важнейшая область человеческой деятельности, обеспечивающая постулат, развитие производительных сил общества. См. таблицу.