Полезное ископаемое что добывают в шахтах

Знакомство человека с полезными ископаемыми

На заре истории первобытный человек научился использовать грубо обработанные камни в качестве примитивных инструментов и оружия.

Изначально наши предки находили камни разных пород на поверхности земли. Затем, обнаруживая полезные свойства природных камней, люди стали целенаправленно искать определенный материал.

В это же время человек впервые начал добывать необходимые камни из других пород – так люди положили начало подземной добыче полезных ископаемых и горному делу.

Древняя выработка напоминала глубокий колодец, стены которого оснащались камнями-ступенями.

Сегодня шахта представляет собой крупное предприятие с технологичным оборудованием и автоматизированными системами управления. Современная выработка может иметь протяженность в несколько десятков километров.

Эпоха металла

С освоением меди и бронзы человечеству понадобились более совершенные методы добычи, открывающие доступ к глубоко залегающим рудным пластам. Около 3000 лет назад человек научился получать сварное железо и освоил  поверхностную закалку, повышающую твердость металла.

Появление железа в повседневном обиходе дало толчок к усовершенствованию горного дела.

Вначале руду добывали открытым способом, но затем для разработки глубинных залежей стали обустраивать шахты, глубина которых достигала 120 м. Для спуска и подъема в стены выработки монтировали лестницы. Чтобы попасть в шахту или выбраться на поверхность, требовалось много сил – настолько, что рабочим порой месяцами приходилось находиться под землей.

В наше время работников в шахту доставляют специальные лифты.

Взрывные работы

Развиваясь, металлургия со временем требовала все больших объемов добычи угля, железной руды и других ископаемых материалов. В арсенале рабочих начали появляться новые инструменты, а выработки становились глубже.

Использование взрывчатки и появление динамита упростило работу горняков и позволило промышленности выйти на новый уровень.

Подтопление шахт и решение проблемы

Чем глубже человек уходил под землю, тем труднее ему приходилось – подземные воды подтопляли шахты. Справиться с затоплением при помощи ведра и веревки, конечно, не удавалось – шахтеры были вынуждены работать в холодной воде. Такая работа была одной из самых тяжелых.

Первый относительно действенный способ удаления воды из выработки – использование устройства под названием нория. Нории – это механизмы подъема жидкости, представляющие собой ковшовые элеваторы. Цепочку с ковшами приводил в действие человек, бегавший в большом барабане, напоминающем беличье колесо. Позже механизм стали приводить в действие силой животных. С помощью устройства можно было вычерпывать воду с глубины до 20 м.

Небольшую революцию в горном деле произвели поршневые насосы – благодаря им шахтеры получили доступ к более глубоким залежам руды и угля.

В 17 веке выработки стали еще глубже, и растущие объемы добычи привели к внедрению в процесс извлечения ископаемых тачки и вагонетки. До этого санки с породой тащили рабочие-«саночники».

В 19 веке «саночников» заменили на лошадей. Рабочих, управляющих животными, называли коногонами. Лошади в шахте узнавали хозяина по звуку голоса. Животные долго привыкали к голосу рабочего – из-за этого коногоны предпочитали работать с одной и той же лошадью.

Взрывы рудничного газа

На протяжении всей истории горнодобывающей отрасли рудничный газ был одной из самых серьезных проблем в каменноугольных шахтах. Метан, смешивающийся с кислородом, часто взрывался и представлял смертельную опасность для горняков. Кроме газа взрывоопасной была и угольная пыль.

Самый первый метод проверки выработки на загазованность – спуск в шахту с канарейкой, помещенной в клетку. Гибель птицы была индикатором наличия опасной концентрации рудничного и угарного газа в атмосфере шахты.

Сегодня рабочие контролируют чистоту воздуха с помощью газоанализаторов – стационарных и индивидуальных. В современные каски горняков устанавливают детекторы, анализирующие воздух и передающие информацию о его состоянии.

Освещение в шахтах

К середине 18 века в английских выработках появилось «вертушечное огниво» – источник ярких искр. Конструктивно устройство представляло собой стальной диск, который при быстром вращении высекал искры из кремня. Такой способ освещения пришел на смену открытому пламени от факелов или свечей. По какой-то причине шахтеры сочли искры более безопасными, хотя они также провоцировали взрывы.

В 1815 году английский физик Гемфри Дэви изобрел свою знаменитую лампу. Лампа Дэви сконструирована таким образом, что опасная смесь метана с воздухом, попадающая в лампу, воспламенялась внутри корпуса устройства – огонь не распространялся за пределы лампы.

Лампа Дэви была предшественником газоанализаторов – шахтеры подносили лампу к своду шахты, чтобы по размеру и оттенку пламени определить наличие взрывоопасной смеси в атмосфере.

Горное дело и наука

Во времена раннего капитализма владельцы шахт не принимали во внимание тяжелейшие условия работы горняков. Во многих шахтах температура поднималась до 34 °C. В подобных условиях горняк мог работать примерно 20 минут. Для владельцев выработок стало очевидным, что неспособность человека долго работать при такой температуре напрямую влияет на доход предприятия. Это побудило их начать вкладывать средства в вентиляционные системы.

В 1898 году русский ученый Б. И. Бойкий усовершенствовал технологию добычи угля, внедрив на шахтах систему вентиляции, состоящую из нескольких вентиляторов. Нововведения специалиста существенно улучшили условия работы горняков.

Система вентиляции в современной шахте

Многие века рабочие на шахтах рубили уголь кайлом и обушком, находясь в тесных забоях. Чаще всего им приходилось работать лежа или сидя. Но во второй половине 19 века, вместе с небывалым подъемом промышленности, техническое оснащение сильно изменилось. Шахтеры стали пользоваться буром, благодаря которому удалось осуществлять проходку выработок глубиной 200-300 м.

Но на смену кайлу и обушку пришли бур и отбойный молоток.  

С изобретением электродвигателя и началом его промышленного использования началась электрификация шахт. Сегодня электромоторы являются частью подъемных механизмов лифтов-клетей, насосов и вентиляторов. С помощью буров, приводимых в движение электродвигателями, проделывают шпуры для размещения взрывчатых веществ. Взрывчатку детонируют электрическим запалом. Электрический свет стал полностью безопасной альтернативой прежним способам освещения. Электричество превратило выработки в технологичные предприятия.

Шахта 21-го века – это гигантский комбинат под землей.

Штреки прокладываются мощными проходческими комбайнами. Вывоз угля полностью механизирован – на вагонетках порода достигает скиповых подъемников, отправляющих груз наверх в отгрузочные бункеры. Забой освещен электрическим светом, врубовые машины производят врубы в массивных пластах горной породы. Трещат пневмоотбойники, движутся конвейерные ленты с углем. Лифты-клети доставляют горняков в забой. Сверху, над шахтой, находятся компрессорные станции, электростанции, системы подачи воздуха, горно-обогатительные комбинаты, железнодорожная инфраструктура.

Работа шахтера, испокон веков остававшаяся крайне тяжелой и рискованной, сегодня стала во многом автоматизированной. Мы применяем все достижения горной науки, делающие труд шахтеров комфортным и максимально безопасным.