Полезные ископаемые его добывают в шахтах

Рудником принято называть предприятие по добыче полезных ископаемых. Как ясно из названия, это касается в первую очередь добычи руды, но со времени появления термина «рудник» положение несколько изменилось, и сейчас на подобных предприятиях добывают не только руды различных металлов. Что добывают в рудниках сегодня? Кроме сырья для черной и цветной металлургии, это:

• соль;
• асбест;
• алмазы;
• уголь;
• некоторые другие, реже встречающиеся полезные ископаемые.

Понятие «рудник» сейчас толкуется гораздо шире, чем сто-двести лет назад. Так уж исторически сложилось, что угледобывающая промышленность получила собственную терминологию: предприятия, осуществляющие добычу открытым способом, называются разрезами, а те, где применяется закрытый способ, – шахтами. Причислять ли шахты к рудникам – вопрос схоластический, коль уж мы решили, что на последних добываются не только руды металлов, но и другие полезные ископаемые. Интересно, что в Российской империи угольные шахты назывались копями, и этот термин даже дал имя целому городу – Копейску Челябинской области, возникшему на месте бывшего поселка Челябинские угольные копи.

Виды рудников по способам добычи

В представлении человека, не знакомого с горнодобывающей промышленностью, слово «рудник» часто ассоциируется с чумазыми рудокопами, вооруженными кайлом и фонарем типа «летучая мышь». Но данный стереотип, конечно же, не имеет ничего общего с реальностью. Мало того что охрана труда и техническая оснащенность на подобных предприятиях всегда на высоте, так ведь еще рудник совсем не обязательно является шахтой, в которой добыча ведется под землей. В широком смысле рудник – это горнодобывающее предприятие, которое может быть как подземным (шахта), так и открытым (карьер, разрез).

В каких же случаях предпочтителен тот или иной способ? У каждого из них есть как преимущества, так и недостатки. При закрытом способе добычи ландшафт местности страдает относительно немного: фактически площадь занимают только отвал пустой породы и ствол с сопутствующим оборудованием для спуска рабочих под землю и выдачи «на-гора» предмета добычи. Главным недостатком является опасность для жизни и здоровья рабочих.

Они, как правило, подвержены целому букету профессиональных заболеваний, к которым в первую очередь относятся силикозы, асбестозы, рак легких и другие недуги органов дыхания. Кроме того, в подземных выработках даже сейчас нередки обвалы и взрывы. Особенно проблемны в этом отношении угольные шахты, в которых часто присутствует метан. В связи с этим везде, где возможно, используется открытый способ добычи полезных ископаемых – это общемировая тенденция.

Преимущества открытых горнодобывающих предприятий – небольшая травмоопасность и более низкая в сравнении с закрытыми рудниками подверженность рабочих профессиональным заболеваниям. Преимуществом является и менее высокая себестоимость продукции, ведь добытые материалы вывозятся на поверхность не с помощью подъемников, как в шахтах, а более экономичными способами – карьерными самосвалами или даже железнодорожными составами. Главный недостаток – необходимость отвода под такие предприятия значительных площадей, которые в этом случае невозможно использовать более рационально. Понятно, что при определении способа добычи большое значение, кроме соображений безопасности, имеет глубина залегания полезного ископаемого.

к содержанию ↑

Сопутствующие производства

Поднять добытое на поверхность – это полдела. Практически на всех горнодобывающих предприятиях есть обогатительные фабрики, которые доводят продукцию до состояния, в котором она становится пригодной для последующей переработки. Это в первую очередь удаление пустой породы. Кроме того, на нерудных предприятиях применяется сортировка по размерам. Например, добытый в карьере камень на так называемых грохотах разделяется на щебень разных фракций в зависимости от размеров зерен. Эта же процедура используется на угледобывающих предприятиях.

Что касается производства непосредственно руды для металлургической промышленности, то там необходимости в данной операции нет, достаточно лишь удаления минералов, не содержащих металла. Особое место занимают золотые рудники. При подъеме золотосодержащей породы она дробится, и золото отделяется путем промывания водой – металл, как значительно более тяжелый, оседает, а песок и мелкие камни уносятся потоком.

к содержанию ↑

Самые опасные рудники

По широко распространенному мнению, самое негативное воздействие на человека оказывает работа на урановых рудниках – якобы при этом происходит облучение организма. Но содержание урана в руде настолько невелико, что радиационный фон не превышает критического значения. Куда большее значение имеет взвешенная в воздухе пыль, которая и становится причиной появления профессиональных легочных заболеваний. В связи с этим все работники горнодобывающих предприятий, занятые непосредственно на производстве (как закрытым, так и открытым способом), выходят на пенсию в 50 лет, имея не меньше 10-летнего срока вредного стажа.

В прошлом, когда представления об охране труда подземных рабочих отсутствовали, самой вредной считалась добыча асбеста. Этот минерал представляет собой тонковолокнистый силикат, и взвешенные в воздухе кусочки волокон, попадая в органы дыхания, вонзаются в бронхи и легкие, становясь причиной возникновения целого ряда заболеваний, в том числе рака легких. По свидетельству средневековых хронистов, такие рабочие нередко умирали спустя год после начала работы на руднике. Для сравнения вспомним практику уральских заводчиков Демидовых, которые порой годами не поднимали провинившихся рабочих из рудников и каменоломен на поверхность, однако те иногда и в этом случае умудрялись совершать побег и впоследствии чувствовали себя сравнительно сносно.

к содержанию ↑

Самый древний рудник

Угадайте, где находится самый древний рудник в мире? Это не Европа и не многовековые цивилизации Южной Азии, Северной Африки или обеих Америк. Для большинства будет шоком, что самый старый рудник на свете расположен на территории государства Свазиленд в Южной Африке. Сильнее, чем территория нахождения, шокирует хронология первого горнодобывающего предприятия на Земле: его определенный радиоуглеродным методом возраст составляет от 41 до 43 тысяч лет! И это при том, что первое объединенное государство – Египет – появилось около 5 тысяч лет назад, а шумерские города – на 100-200 лет раньше.

Рудник этот сегодня называется Нгвеня, и ранее в нем добывали содержащий железо минерал гематит. Понятно, что ни о какой выплавке металла в то время говорить не приходилось. Гематит служил для получения красной охры, которая использовалась для выполнения ритуальных рисунков и в косметических целях: древние модницы раскрашивали ею свои лица. Интересно, что это месторождение не выработано и по сей день: свазилендская компания SIODC добывает там не только железную руду, но и драгоценные металлы – золото и серебро.

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.