Этапы развития горного дела в России

 

Россия обладает огромными запасами природных ресурсов, поэтому гор­ному делу на всем протяжении развития страны отводилась ведущая роль. Потребностями экономического и стратегического характера было вызва­но строительство уральских, сибирских и олонецких заводов в первой четвер­ти XVIII в. Создание в России горно-металлургической промышленности потре­бовало коренное реформы горного дела. Начало реформ было положено созда­нием Петром I 21 августа 1700 г. Приказа рудокопных дел. К концу 1-й четверти XVIII в. завершился период коренной ломки высших административных учреж­дений. Было централизовано управление горнозаводским производством и созда­на Берг-коллегия — орган по управлению горнорудными предприятиями в России вместо упраздненного Рудного приказа, в 1719 г. был принят законодательный акт, определявший политику русского правительства в горнорудной промышлен­ности Берг-привилегию. В 1739 г. в дополнение к Берг-привилегии был издан Берг-регламент. Он просуществовал до 1806 г., как и сама Берг-коллегия, функции которой затем передали Горному департаменту.

В условиях крепостнической России частные предприятия нередко перехо­дили в казенные и наоборот. Особенно много казенных заводов было на Урале. Экономическая отсталость и слабое развитие капитализма вынуждали государство строить и содержать заводы на свои средства. В начале XVIП в. казенные заводы стали раздаваться частным лицам. Например, в 1702 г. первый выстроенный казной на Урале Невьянский завод был передан Никите Демидову, а Акинфий Демидов к концу жизни имел 25 заводов на Урале, Алтае и в центре страны, общее число ра­ботавших на него крестьян составляло 38 тыс. душ мужского пола. В 1730— 1750-х гг. раздача казенных заводов приняла массовый характер, но уже в конце XVIII в. казна выкупила большинство заводов, разоренных их владельцами. И все-таки в связи с общим кризисом феодально-крепостнического хозяйства казенные заво­ды постепенно пришли в упадок и оказались не в состоянии обеспечивать нужды страны. Сказалась не только экономическая неэффективность крепостнических отношений; развитие заводов тормозилось хищническое политикой казенных ве­домств, а новые изобретения и открытия медленно внедрялись в производство.

Накопившийся опыт разведывания руд в разных районах страны обусловил воз­можность целенаправленного ведения поисковых работ и объективной оценки по­ступавших сведений о залежах полезных ископаемых. Улучшились и приемы разве­дывания месторождений: наряду с закладкой шурфов вводилась разведка посред­ством ручных буров (тунов). Изменились организационные формы рудоискательства. Экспедиционная деятельность в России началась в 1702 г., когда Приказ рудных дел направил в Олонецкий край экспедицию подьячего И. Голованова, разведавшую медные руды и основавшую медеплавильный завод близ Онежского озера.

В начале 1730-х гг. в Сибирь «для географического описания и осмотра о пло­дах земных минералах» отправилась экспедиция Адмиралтейств-коллегий и Петербургской академии наук. Ею были открыты и описаны месторождения же­лезных и медных руд на землях Кузнецкого и Красноярского краев, залежи камен­ного угля на Верхней Тунгуске и др. В 1768-1774 гг. Академия наук организова­ла еще пять экспедиций, работавших на огромной территории — от Кольского по­луострова и Белоруссии до Кавказа и Каспийского моря. Программа работ пред­усматривала в том числе и обследование предприятий горнорудной промышлен­ности. В итоге были открыты многочисленные месторождения, па месте которых возводились заводы по переработке медных, серебряных, золото- и железосодер­жащих руд. Во второй половине XVIII в. появились горные карты месторождений Олонца, Урала, Алтая, Забайкалья с пометками встречавшихся там горных пород, минералов и мест выходов их на поверхность.

Переход к паровой энергетике, связанный с ростом промышленного произ­водства, и быстрое истребление лесов вызвали настойчивые поиски новых то­пливных ресурсов — торфа и каменного угля. С 1720-х гг. развернулись пои­ски каменноугольных месторождений на территории европейской части страны и на юго-западе Сибири. В 1721 г. обнаружены залежи каменного угля па Дону. Применение минерального топлива привлекло также частных предпринимателей, например П.П. Рюмина, А. Демидова, получивших привилегии на добычу угля.

В результате огромного спроса на продукцию горной промышленности со стороны все более расширяющегося производства горное дело в XIX в. превратилось в крупнейшую отрасль капиталистического хозяйства (табл. 4.1).

Таблица 4.1

Динамика роста мировой горной промышленности

(среднегодовая добыча, млн. т) в XIX в.

 

Годы	Каменный уголь	Железная руда	Золотая руда	Серебряная руда	Руды цветных металлов	Всего
1801 -1820	13,0	1.8	1.1	0,3	0.2	17,3
1821 - 1810	28,2	4,1	1,1	0,2	0,4	34,4
1841 - 1850	63,7	9,6	1,1	0,4	0,8	78,9
1851 - I860	10ДЭ	1 5.0	16,2	0,5	1,7	142,7
1861 - 1870	187,3	20,5	14,2	0.7	2,6	225,3

 

Из табл. 4.1 следует, что характерной особенностью этого периода был интенсивный рост добычи полезных ископаемых. К середине XIX в. Россия заняла пер­вое место в мире по добыче золота и платины. В 1814 г. на Урале, на Березовском прииске началась добыча россыпного золота, а с 1830 г. его стали разрабатывать и в Сибири. Если за 1814-1820 гг. добыли 184 пуда золота, то в 1831 - 1840 гг. его до­быча превысила 4328 пудов.

Интенсивно развивалась техника проходки стволов шахт. Усовершенство­ванные методы проходки, вентиляции и водоотлива позволили увеличить глубину разработок. Были созданы высокопроизводительные системы разработки уголь­ных и рудных месторождений; введен электрический привод для подъемных ма­шин, насосов, вентиляторов, рудничного транспорта; осуществлена механизация зарубки с помощью врубовых машин и др. Возникли самостоятельные научно-технические дисциплины, занимающиеся вопросами добычи отдельных видов по­лезных ископаемых: угля, руд, нефти, торфа и т. п.

В начале XX в. в России продолжился рост горного производства. С 1901 по 1913 г. добыча угля увеличилась с 16 до 21 млн. т, железной руды - с 6,2 до 9 млн т, золота — с 34,4 до 60,9 тыс. кг. Добыча меди возросла в 4 раза, цинка — в 1,5 раза, свинца — в 5 раз. По добыче марганцевой руды, уровень которой в 1913 г. достиг 265 тыс. т, Россия занимала ведущее положение в мире (53 % мировой добычи).

Новый этап в развитии горного дела связан с научно-технической револю­цией (2-я половина XX в.) и характеризуется автоматизацией процессов горного производства и созданием системы горных наук. Научно-техническая революция превратила науку в непосредственную производительную силу, привала к внедре­нию комплексной автоматизации горного производства, контроля и управления основными технологическими процессами, охраны окружающей среды от влия­ния горных работ.

В 1990-х гг. в связи с большими объемами добычи основных видов минераль­ного сырья перед человечеством встали качественно новые глобаль­ные проблемы, обусловленные динамическими и газодинамическими явления­ми: техногенными землетрясениями, горными ударами, тектоническими нару­шениями и др. Все это потребовало новых подходов и технологий для преодоле­ния ухудшающихся геологических, горнотехнических и экологических условий. Примерами таких геотехнологий являются: направленное изменение свойств мас­сивов горных породи минерального вещества на макро- и микроуровне; выщела­чивание (в основном подземное) полезных ископаемых и продуктов их обогаще­ния; дегазация и разработка метаноносных угольных пластов; промышленное из­влечение метана из нетронутых горными работами высокогазоносных угольных месторождений; подземная газификация углей; биотехнология добычи и глубо­кой переработки полезных ископаемых, в т. ч. получение нового угольного топли­ва; создание подземных и наземных сооружений различного назначения (в т. ч. для захоронения и утилизации отходов крупных городов); искусственное продол­жение формирования и воспроизводства минеральных ресурсов в литосфере; до­быча полезных ископаемых со дна морей и океанов.

Быстрыми темпами шло также развитие горных наук, которые постепен­но уходили от простой эмпирики и вступали в стадию обобщения знаний: Б.И. Бойкий разработал основы аналитического метода проектирования горных пред­приятий; акад. А.М. Терпигорев заложил научно-методические основы механи­зации горных работ; акад. Л.Д. Шевяков создал теорию проектирования шахт; акад. А.А. Скочинский заложил основы рудничной аэрологии и безопасного ве­дения горных работ; акад. Н.В. Мельников и акад. М.И. Агошков заложили научные основы открытой и подземной геотехнологий и комплексного освоения недр.

 

РАЗДЕЛ 5. МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ КОМПЛЕКС

 

Основополагающее место в общем развитии цивилизации занимает минерально-сырьевой комплекс. Человечество ежегодно извлекает из недр Земли многие сотни миллиардов тонн различных руд горючих ископаемых и строительных материалов. В результате переработки этого сырья выплавляется около 800 млн. т различных металлов, рассеивается па полях более 400 млн. т минеральных удобре­ний и до 4 млн. т различных ядохимикатов. Индустрии добычи твердых полезных ископаемых принадлежит первое место в образовании и накоплении на поверхно­сти планеты твердых отходов, количество которых составляет не менее 65-70 % от общего объема добычи. В недрах Земли образовалось огромное количество поло­стей и пустот в виде отработанных шахт и карьеров. В результате изменяется сба­лансированное за предшествующие эпохи напряженное состояние массивов, на­рушается режим подземных и поверхностных вод, деформируется и сама земная поверхность.

Нарастающий технологический прессинг на природные экосистемы приво­дит к их быстрому и часто необратимому разрушению, которое по своим масшта­бам постепенно принимает глобальный характер. При этом парадоксальность си­туации заключается в том, что прогрессирующая деградация природы происходит на фоне быстро растущих расходов человечества на ее охрану; при этом энерге­тические ресурсы, необходимые для сохранения природы на современном уров­не развития, могут быть получены только путем техногенного разрушения фунда­мента этой природы литосферы Земли.

И тем не менее получение полезных ископаемых является сегодня и в обозри­мом будущем безальтернативной необходимостью для самого факта существова­ния человека. Поэтому оттого, как в наше время будет организовано это производ­ство, какие ограничения и допуски будут наложены на его развитие, в широком смысле зависит сохранение или необратимое разрушение подвижного равновесия в природной среде, сложившегося зa геологические периоды развития планеты.

Исходный биологический принцип существования живой материи состоит в непрерывном поглощении низкоэнтропийной энергии солнечного света. Этот про­цесс дает возможность поддержания и увеличения упорядоченности и сложно­сти на планете с помощью фотосинтеза и других процессов жизнедеятельности. Солнечная энергия поступает на поверхность Земли в определенном объеме, и за миллионы лет эволюции биосфера приспособилась к использованию этого фик­сированного количества солнечной энергии. На протяжении последних столетий (а это лишь мгновение в истории биосферы) человек перестал довольствоваться го­довым поступлением солнечной энергии и начал со все нарастающей интенсивно­стью проживать земные запасы низкоэнтропийного материала (минерального то­плива и сырья), которые, по сути, также представляют собой часть полученной в прежние эпохи от Солнца энергии. Но, в отличие от прямой солнечной энергии, их можно использовать с любой необходимой в данный момент для развития общества интенсивностью. Поэтому сегодня минеральное сырье, извлекаемое из недр Земли, является основой существования технократической цивилизации. Практически весь антропогенный материальный мир построен и функционирует за счет результатов прямого или косвенного разрушения определенных участков литосферы и последующего использования полученного при этом вещества. По последним дан­ным, минеральное сырье дает исходные материалы и энергетическую основу про­изводству 70 % всей номенклатуры конечной продукции человеческого общества

Экономическая система человечества состоит из людей, средств производства и материальных благ. На протяжении последних столетий ее наиболее яркой чер­той был огромный количественный рост. Население росло темпами, далеко пре­вышающими известные ранее в истории, и это беспрецедентное увеличение стало возможным только в условиях сопровождающего его еще более быстрого расши­рения производства материальных благ. Население мира увеличивалось примерно на 2 % в год, удваиваясь каждые 35 лет, мировое потребление товаров — на 4 % в год с удвоением каждые 17 - 18 лет, а добыча полезных ископаемых на каждого жителя Земли - на 9,98 % в год с удвоением каждые 9-10 лет (табл. 5.1, рис. 5.1 и 5.2).

Таблица 5.1

 

Показатели	Ед. нзм.	Годы
	I960
Народонаселение	млрд чел.	1,6	2,5	3,7	4,4	4,9	6,0	6,7
Годовая добыча вещества литосферы, в т. ч.: полезного ископаемого пустой породы	т/чел. х год	10,1	17,8 8,2 9.6	40,6 15,6 24,9	79,8 27,5 52,25	113.2 36,5 76,55	148,0 46,5 101,5	164,0 52,2 111.8
4,7
5,4

 

 

Рис. 5.1. Динамика роста народонаселения Земли и удельной добычи минерального

сырья: I — рост численности населения; 2 — рост добычи сырья на человека в год

 

Рассматривая экологические последствия этого факта, следует отметить, что в подавляющем большинстве случаев добыча единицы объема полезного иско­паемого (особенно твердого) сопровождается извлечением на поверхность зна­чительно большего объема пустой породы. Поэтому масштаб общего ра крушения литосферы возрастает значительно быстрее, чем добыча собственно полезных ис­копаемых.

Рис. 5.2. Изменение масштабов техногенного разрушения литосферы:

1 — объем добычи полезных ископаемых; 2 — объем добычи пустых пород;

3 — объем добычи горной массы

 

Термины «производство» и «потребление» не совсем точны для описания этого процесса. Фактически человек не производит и не уничтожает вещество и энергию, он только переводит их из одного состояния в другое. Человек преоб­разует сырье в товары, а товары — в ту или иную форму отходов. Для того что­бы численность людей и количество товаров постоянно увеличивались, требует­ся все больший объем сырья, трансформируемого в товары и в конечном ито­ге в отходы.

Отходы невозможно снова превратить в сырье иначе как путем расхода энергии, которая неизбежно перейдет в отходящее тепло, непригодное для вторич­ного использования. Природа может регенерировать некоторые виды отходов, но это занимает время и создает опасность перегрузки естественных систем. Возможности регенерации ограничены процессом рассеяния материала и энер­гии, или вторым законом термодинамики. Вещество может восстанавливаться, но всегда с коэффициентом значительно меньше 100 %, а энергия вообще невозобновима. Именно поэтому количественное и качественное развитие цивилизации всегда будет требовать того или иного уровня добычи из недр Земли минерально­го сырья и прежде всего сырья энергетического.

Приведенные на рис. 5.1 и 5.2 соотношения темпов роста народонаселения Земли и приходящегося на одного человека объема добычи минеральных ресур­сов свидетельствуют прежде всего об экстенсивности процессов обеспечения развития общества этими ресурсами.

Общее количество вещества, ежегодно извлекаемого из литосферы, а также распределение его по видам полезных ископаемых приведено в табл. 5.2.

 

Таблица 5.2

 

Вид сырья	Доля в общей добыче, %	Годовой объем добычи млрд. т
полезных ископаемых	пустых пород	горной массы
Рудное, в т. ч.: — черные металлы — цветные металлы	14,6 9,9 4,7	27,9 13, 1	274,0 186,3 87,7	315,0 21 1,2 100,8
Нерудное, в т. ч.: - стройматериалы	62,9 58,1		202,4 179,3	378,4 342,3
Энергетическое, в т. ч.: — уголь	22,5 10,7		132,3	195,3
Всего			008,7	888,7

 

Наиболее существенной частью минерально-сырьевого комплекса является индустрия строительных материалов. Добыча их более чем в полтора раза превышает добычу всего вместе взятого рудного и энергетического сырья (рис. 5.3).

 

Рис. 5.3. Структура добычи из литосферы различных видов минерального и топливно-энергетического сырья

 

При современном уровне развития геотехнологий на единицу извлекаемого из недр твердого полезного ископаемого приходится от 1,1 до 6,7 единицы пустой породы, также извлекаемой из недр и размещаемой затем па поверхности Земли. Это при достигнутых объемах добычи, адекватно ежегодному изъятию из есте­ственного оборота более 5000 км² поверхности. Не менее значимые экологические последствия имеет ограниченность запасов любого месторождения. Если срок су­ществования среднестатистического добывающего предприятия принять равным 40 годам, то это означает, что для простого поддержания уровня обеспеченности минеральным сырьем необходимо ежегодно 1/40 общего его потребления обеспе­чивать за счет освоения новых месторождений. В силу геологической предопреде­ленности местоположения новых добываюших предприятий это означает практи­чески неизбежную необходимость отторжения от сохранившихся площадей есте­ственной биоты Земли не менее 3500 — 4000 км² ежегодно.