Состояние горного дела в современной России
В первую очередь необходимо отметить, что существенно изменились природные условия горного производства. Во второй половине XX века человечество столкнулось с качественно новыми глобальными и весьма острыми проблемами в горных работах, обусловленными динамическими и газодинамическими явлениями в форме горных ударов, внезапных выбросов угля, породы и газа, техногенных землетрясений. Для горнодобывающей промышленности все большее значение приобретают увеличение глубины, на которой производится добыча полезных ископаемых, усложнение природных условий вновь осваиваемых месторождений и главное - снижение качества минерального сырья в недрах (обеднение полезными компонентами, повышение содержания вредных примесей, увеличение доли труднообогащаемых полезных ископаемых в добыче минерального сырья и его переработке).
Появились и новые обстоятельства, ранее не принимавшиеся во внимание, такие как условия мирового рынка минерально-сырьевых товаров и требования обеспечения экологической безопасности горного производства.
Ухудшаются экономико-географические условия промышленного освоения месторождений и экологическая обстановка, особенно в крупных горнопромышленных регионах. Эта тенденция сохранится и в будущем. Недра становятся менее доступны в сравнении с водной или воздушной средами и даже ближним космосом. И ныне уровень развития цивилизации определяется теми возможностями, какие использует общество для безопасного и экономически эффективного освоения недр.
Человеческая деятельность, направленная на преобразование Земли, стала соизмерима по масштабам и последствиям с геологическими процессами. Вполне очевидно, что без учета проблематики освоения недр невозможно решить проблемы устойчивого общественного развития.
Потребности России в минеральном сырье практически по всем полезным ископаемым всегда удовлетворялись за счет соответствующего развития отечественной горнодобывающей промышленности, прогресс которой обеспечивался горными науками. Эта взаимосвязь выражалась до недавнего времени в тесной сопряженности минерально-сырьевого комплекса и системы научно-исследовательских учреждений горного профиля различной ведомственной подчиненности и научных подразделений вузов, охватывающей всю проблематику горного производства с учетом территориального размещения промышленности. Горные науки получали импульсы и поддержку для своего развития в горной промышленности; там же находили практическое применение многие научные достижения.
Задачи развития минерально-сырьевого комплекса и горнодобывающей промышленности были и остаются центральными для горных наук. Однако их решение невозможно без рационального использования в долгосрочной перспективе всех природных ресурсов. Это поможет не только удовлетворить текущие экономические потребности, но и создать нормальные условия для жизнедеятельности общества.
Сегодня особенно важно использовать все многообразие геологических ресурсов: размещать отвалы пустой породы в карьерном пространстве; применять закладку из отходов горного и металлургического производства при подземной разработке полезных ископаемых; извлекать полезные ископаемые с помощью скважинных физико-технических и физико-химических геотехнологий, но без разрушения и перемещения больших породных масс; создавать подземные захоронения высокорадиоактивных отходов в особых массивах горных пород и т.д. Немалое значение имеет и решение экологических проблем за счет утилизации нетрадиционных георесурсов: подземных полостей (естественных и искусственных), термальных вод, техногенных месторождений, а также специфических свойств горных массивов (геомеханических, петрографических, фильтрационных и др.).
С незапамятных времен накопление и обобщение знаний в области горного дела, а по сути становление горных наук, было столь тесно связано с непосредственным, повседневным развитием всей производственной деятельности общества, что создавало, да и до настоящего времени создает впечатление их не фундаментального, а только прикладного характера по сравнению с другими науками. Более того, исключительная трудоемкость горного производства, его особое социально-экономическое положение в отдельные периоды трансформировали горные науки, уводя от наук о Земле, например, в сторону решения экономических и машиностроительных проблем, где они приобретали прикладной смысл. Хотя само по себе насыщение горных наук смежными знаниями является непреложным фактором их развития, они были и остаются науками о Земле, подобно геологическим наукам, имеющим вместе с ними единый «предмет труда» - месторождения полезных ископаемых, рациональное использование которых является условием существования человеческой цивилизации.
Академик Н.В. Мельников так формулировал цель горной науки: «Создать наиболее совершенные технические средства и технологические способы и приемы для достижения наиболее безопасной и экономичной разработки полезных ископаемых при всемерном облегчении труда шахтеров» и отмечал: «Предметом горной науки считаются процессы разработки полезных ископаемых в их развитии и взаимосвязи с сопутствующими им природными явлениями, т.е. с условиями фактического осуществления этих процессов» Исходя из этого под горной наукой понималась: «Совокупность знаний:
а) о природных условиях залегания месторождений полезных ископаемых и физических явлениях, происходящих в толще горных пород в связи с проведением выработок;
б) о технологических способах добычи и обогащения полезных ископаемых;
в) об организации производства, обеспечивающей безопасную экономичную разработку месторождений».
Выдвинутая в конце 60-х годов прошлого столетия Н.В. Мельниковым идея комплексного освоения недр как новое прогрессивное направление в области горных наук и горного производства обусловила их дальнейшее развитие.
В последнее два десятилетия наблюдается дальнейшее расширение целевой направленности проникновения человека в глубь земных недр. Это происходит в связи с расширением областей его деятельности - от разработки месторождений полезных ископаемых до освоения всех ресурсов недр (глубинных источников пресных, минеральных и термальных вод; внутренних - глубинного тепла недр Земли; природных и созданных человеком полостей в земных недрах). Это обусловило эволюцию горных наук, прежде всего на пути нахождения особого предмета (объекта) исследований - недр Земли, преобразуемых под непрерывным и нарастающим техногенным воздействием.
На этом пути учеными-горняками в ряде областей знаний были получены научные результаты, выдвинувшие отечественные горные науки в целом на передовые позиции. Важнейшим достижением горных наук за прошедший период следует считать создание научной базы обеспечения потребности общества в минеральном сырье за счет собственных ресурсов страны, что позволяло реализовать политические цели государства в области безопасности, экономического и социального развития.
Горные науки претерпевали эволюцию соответственно возрастанию сложности, масштабности проблем, возникающих перед горнодобывающей промышленностью, усилению их системного характера, появлению новых обстоятельств в общем экономическом и социальном контексте. Наиболее радикальные изменения произошли в горных науках в связи с введением и практическим использованием понятия «комплексное освоение недр». He вполне раскрытое в свое время содержание этого понятия трактовалось, судя по смыслу высказываний, как одно из основных направлений научно-технического прогресса, обеспечивающих значительное повышение экономической эффективности горного производства и укрепление его минерально-сырьевой базы.
Академик М.И. Агошков существенно развил понятие и идею комплексного освоения недр. В его работах дана группировка ресурсов недр, включающая твердые, жидкие и газообразные полезные ископаемые, находящиеся в природном и техногенном измененном состоянии; энергетические ресурсы (в частности, геогенное тепло); подземные полости (естественные и искусственные). При этом комплексное освоение недр рассматривалось с учетом двух его признаков - полное использование осваиваемых ресурсов земных недр и сочетание применяемых в процессе освоения различных способов - и связывалось с существованием необходимой базы и соблюдением определенного непременного условия. Необходимая база - развитие системы научно-технических знаний преимущественно в области горных, геологических и экономических наук, а непременное условие (цель) — «достижение оптимального народнохозяйственного и социального эффекта от промышленного освоения ресурсов земных недр».
Оценивая сегодня значение понимаемой таким образом концепции комплексного освоения недр, следует признать, что она составляет, по сути, во многом новую идеологию горных наук, ориентирующую на вывод горной промышленности из порочного круга экстенсивного экономического роста, приводящего в конечном счете к ускоряющемуся и губительному ресурсопотреблению как средству саморазвития и самообеспечения. Становление понятия, идей и практики комплексного освоения недр вовлекло в сферу внимания ученых новые крупные научные проблемы, решение которых создавало благоприятные предпосылки для повышения эффективности производства путем его интенсификации и сокращения расхода различных ресурсов на единицу получаемого минерального сырья, обеспечивающего развитие страны за счет собственных возможностей.
Отличительной чертой современного этапа развития горнодобывающей промышленности является наличие для нее ограничений практически по всем важнейшим производственным ресурсам.
На пути к этому состоянию промышленность с каждым новым этапом включала в число несвободных, дефицитных по наличию и качеству, новые категории производственных ресурсов. Так, до 50-х годов прошлого века страна в целом и горное производство в частности испытывали ограничения по материально-техническим и финансовым ресурсам. К 60-м годам в числе дефицитных оказались и некоторые виды минеральных высококачественных ресурсов, что вызвало, в частности, дополнительную потребность в добыче железных руд, требующих обогащения, соответственно возникла необходимость в строительстве крупных горно-обогатительных комбинатов. В 70-х годах экономия трудовых ресурсов приобрела значение государственной стратегии. С конца 80-х годов в дополнение к дефицитности названных ресурсов быстрыми темпами нарастают ограничения по топливу и энергии, а с 90-х годов вызывают общественную тревогу экологические условия в большинстве горнопромышленных регионов. В связи с этим необходимо отметить, что ограниченность производственных ресурсов проявляется весьма сложно и не может быть в каждый момент времени абсолютной, одновременной и повсеместной. Ограниченность по каждому из производственных ресурсов обусловлена положением дел с обеспеченностью другими ресурсами и рядом иных обстоятельств. В частности, для многих видов минерального сырья имеет важное значение не общая величина разведанных запасов, а величина запасов, подготовленных к освоению, которая зависит, в свою очередь, от технической оснащенности производства, имеющихся инвестиционных возможностей, горно-технических условий эксплуатации месторождения, достаточности выделенной территории для размещения всех необходимых производственных объектов, конъюнктуры на рынке, условий сбыта продукции и многого другого. Поэтому ограниченность производственных ресурсов отмечается для каждого из них в целом как усиливающаяся со временем тенденция, реальность которой не может вызывать сомнений у специалистов.
Появление нового ограничения по условиям экологии сопряжено уже не только с традиционными экономическими показателями производства, но и с сохранением здоровья населения и природной основы жизнедеятельности в целом. Экологические ограничения соотносятся с возможностями и условиями уязвимости жизни как таковой и по этой причине имеют по сравнению с другими ограничениями очевидный приоритет и тем самым определяют значимость всех иных условий. Вместе с тем, экологические ограничения стали реально обозначать пределы обеспечения общества минеральным сырьем, накладываемые современным техническим уровнем горной промышленности.
Иными словами, общей тенденцией является расширение круга дефицитных производственных ресурсов с практически полным исчерпанием возможностей для ресурсной взаимозаменяемости, необходимой для технического прогресса горной промышленности при существующем технологическом укладе (развитии по сложившимся тенденциям). Окружающая природная среда в горнопромышленных регионах в силу исчерпания ее ассимиляционных способностей вносит в развитие промышленности дополнительные ограничения и поэтому сама приобретает качество особого производственного ресурса. Все это означает для общества наступление предела эффективной реализации существующей концепции технического развития в сфере получения и потребления минерального сырья и появление необходимости выработки новой концепции, открывающей дополнительные ресурсные возможности в сложившихся условиях их ограниченности.
- Неоднородность прочностных свойств массива горных пород
- Проявление структурных уровней прочности массива горных пород
- Основные свойства мультифракталов
- Оценка фрактальной размерности разрушенного взрывом массива горных пород
- Скачкообразное поведение напряженно-деформированного состояния твердых тел
- Формирование поля напряжений и энергозатрат при разрушении горных пород взрывом
- Роль энергетических затрат
- Технико-экономическая оптимизация комплекса буровзрывных работ
- Технико-экономические показатели комплекса буровзрывных работ
- Основы управления энергией взрыва
- Контурное взрывание
- Технологические основы взрывных работ
- Энергетические основы оценки взрываемости горных пород
- Оценка взрываемости по физико-механическим свойствам горных пород
- Взрываемость горных пород
- Интенсивность напряженно-деформированного состояния и разрушаемость горных пород
- Напряженно-деформированное состояние массива горных пород
- Моделирование механизма разрушения твердых тел
- Основы физического моделирования разрушения и дробления горных пород
- Основы теории подобия и размерностей
- Основные закономерности процесса разрушения горных пород взрывом
- Ударно-волновая теория взрывного разрушения
- Разрушение горных пород несколькими зарядами
- Формирование поля напряжений при взрыве сосредоточенного и удлиненного зарядов
- Параметры взрывного нагружения горных пород
- Особенности поведения массива горных пород при взрывном воздействии
- Критерии, описывающие эффект разрушения
- Физические основы процесса разрушения (теории трещинообразования)
- Распределение горных пород и массивов по крепости
- Технико-экономические показатели буровых работ