Istoria dezvoltării industriei extractive

Complexul de minerale și materii prime ca bază a civilizației tehnocratice

Complexul de minerale și materii prime ocupă un loc fundamental în dezvoltarea generală a civilizației. Omenirea extrage anual din măruntaiele Pământului sute de miliarde de tone de diferite minereuri, minerale combustibile și materiale de construcție. Ca urmare a prelucrării acestor materii prime, aproximativ 800 de milioane de tone de diverse metale sunt topite, peste 400 de milioane de tone de îngrășăminte minerale și până la 4 milioane de tone de diverse pesticide sunt împrăștiate pe câmpuri. Industria extracției mineralelor solide ocupă primul loc în ceea ce privește formarea și acumularea de deșeuri solide pe suprafața planetei, a căror cantitate reprezintă cel puțin 65-70 % din volumul total de extracție. Un număr foarte mare de cavități și goluri s-au format în interiorul Pământului sub forma minelor și carierelor exploatate. Ca urmare, starea de stres a masivelor echilibrate în epocile anterioare se schimbă, regimul apelor subterane și de suprafață este perturbat, iar suprafața Pământului însăși este deformată.

Presiunea tehnologică crescândă asupra ecosistemelor naturale duce la distrugerea lor rapidă și adesea ireversibilă, care devine treptat la scară globală. Paradoxul situației este că degradarea progresivă a naturii are loc în contextul creșterii rapide a cheltuielilor umane pentru protecția acesteia; în același timp, resursele energetice necesare pentru conservarea naturii la nivelul actual de dezvoltare pot fi obținute numai prin distrugerea tehnogenă a fundamentului acestei naturi — litosfera Pământului.

Cu toate acestea, obținerea mineralelor este astăzi și în viitorul previzibil o necesitate indispensabilă pentru însăși existența umană. Prin urmare, păstrarea sau distrugerea ireversibilă a echilibrului mobil în mediul natural, format în timpul perioadelor geologice de dezvoltare a planetei, depinde în mare măsură de modul în care această producție va fi organizată în epoca noastră, de restricțiile și toleranțele care vor fi impuse dezvoltării sale.

Principiul biologic de bază al materiei vii este absorbția continuă a energiei cu efect entropic scăzut din lumina soarelui. Acest proces face posibilă menținerea și creșterea ordinii și complexității pe planetă prin fotosinteză și alte procese vitale. Energia solară este furnizată la suprafața Pământului într-o cantitate fixă, iar de-a lungul a milioane de ani de evoluție, biosfera s-a adaptat pentru a utiliza această cantitate fixă de energie solară. În ultimele secole (și acesta este doar un moment din istoria biosferei), omul a încetat să se mai mulțumească cu aportul anual de energie solară și a început să exploateze cu o intensitate din ce în ce mai mare rezervele Pământului de materiale slab entropice (combustibili minerali și materii prime), care, de fapt, reprezintă, de asemenea, o parte din energia primită în epocile anterioare de la Soare. Dar, spre deosebire de energia solară directă, acestea pot fi utilizate cu orice intensitate necesară la un moment dat pentru dezvoltarea societății. Prin urmare, astăzi, materiile prime minerale extrase din măruntaiele Pământului constituie baza existenței civilizației tehnocratice. Practic, întreaga lume materială antropogenă este construită și funcționează datorită rezultatelor distrugerii directe sau indirecte a anumitor părți ale litosferei și utilizării ulterioare a substanței obținute în acest proces. Conform celor mai recente date, materiile prime minerale furnizează materialele inițiale și baza energetică pentru producerea a 70% din întreaga gamă de produse finale ale societății umane.

Sistemul economic uman este format din oameni, mijloace de producție și bogăție. În ultimele secole, cea mai izbitoare caracteristică a acestuia a fost creșterea cantitativă enormă. Populația a crescut într-un ritm cu mult peste tot ceea ce s-a cunoscut până acum în istorie, iar această creștere fără precedent a fost posibilă numai în condițiile unei expansiuni și mai rapide a producției de bogăție. Populația mondială a crescut cu aproximativ 2% pe an, dublându-se la fiecare 35 de ani, consumul mondial de bunuri cu 4% pe an, dublându-se la fiecare 17-18 ani, iar producția minerală pe cap de locuitor cu 9,98% pe an, dublându-se la fiecare 9-10 ani (tabelul 1.1, figurile 1.1 și 1.2).

Atunci când se iau în considerare consecințele acestui fapt asupra mediului, trebuie remarcat faptul că, în marea majoritate a cazurilor, extracția unui volum unitar de minerale (în special minerale solide) este însoțită de extracția unui volum mult mai mare de roci reziduale la suprafață. Prin urmare, amploarea distrugerii globale a litosferei crește mult mai rapid decât extracția mineralelor în sine.

Termenii „producție” și „consum” nu sunt tocmai exacți pentru a descrie acest proces. De fapt, omul nu produce și nu distruge materie și energie, ci doar le transformă de la o stare la alta. Omul transformă materiile prime în mărfuri, iar mărfurile în deșeuri. Pentru ca numărul de oameni și de bunuri să crească constant, este nevoie de tot mai multe materii prime care să fie transformate în bunuri și, în cele din urmă, în deșeuri.

Deșeurile nu pot fi transformate înapoi în materii prime decât prin consum de energie, care va fi inevitabil transformată în căldură reziduală care nu este reciclabilă. Natura poate regenera anumite tipuri de deșeuri, dar acest lucru necesită timp și riscă să suprasolicite sistemele naturale. Capacitatea de regenerare este limitată de procesul de disipare a materiei și energiei sau de a doua lege a termodinamicii. Materia poate fi recuperată, dar întotdeauna într-un procent mult mai mic de 100%, iar energia nu poate fi recuperată deloc. Acesta este motivul pentru care dezvoltarea cantitativă și calitativă a civilizației va necesita întotdeauna un nivel sau altul de extracție a materiilor prime minerale din măruntaiele Pământului și, în primul rând, a materiilor prime energetice.

Figurile 1.1 și 1.2 prezintă raportul dintre rata de creștere a populației Pământului și volumul de extracție a resurselor minerale pentru o persoană, care atestă, în primul rând, caracterul extensiv al proceselor de asigurare a dezvoltării societății cu aceste resurse.

Cantitatea totală de substanță extrasă anual din litosferă, precum și distribuția acesteia pe tipuri de minerale este prezentată în tabelul 1.2.

Cea mai importantă parte a complexului de minerale și materii prime este industria materialelor de construcții. Producția acestora este de peste o dată și jumătate mai mare decât producția tuturor materiilor prime minerale și energetice combinate (Fig. 1.3).

La nivelul actual de dezvoltare geotehnologică, pentru fiecare unitate de mineral solid extrasă din subsol există între 1,1 și 6,7 unități de deșeuri de rocă, de asemenea extrase din subsol și apoi plasate la suprafața Pământului. La volumele de extracție atinse, aceasta este suficientă pentru retragerea anuală din circulația naturală a peste 5000 km 2 de suprafață. Rezervele limitate ale oricărui zăcământ au consecințe ecologice nu mai puțin importante. Dacă se consideră că durata de viață a unei întreprinderi miniere medii este de 40 de ani, înseamnă că, pentru a menține pur și simplu nivelul de aprovizionare cu materii prime minerale, este necesar să se asigure anual 1/40 din consumul său total în detrimentul dezvoltării de noi zăcăminte. Datorită predeterminării geologice a amplasării noilor întreprinderi miniere, aceasta înseamnă că este aproape inevitabil ca, în fiecare an, cel puțin 3 500-4 000 km 2 din biota naturală a Pământului să fie eliminați din zonele rămase din biota naturală a Pământului.

Fără îndoială, industria minieră nu este principalul vinovat al crizei ecologice. În ceea ce privește intensitatea poluării mediului, aceasta se situează cu mult în urma unor industrii precum industria chimică, metalurgia, rafinarea petrolului sau ingineria termică și energetică, iar în ceea ce privește dimensiunea zonelor perturbate, aceasta este cu mai mult de un ordin de mărime în urma industriei forestiere. Cu toate acestea, principala caracteristică a complexului de minerale și materii prime este redistribuirea în volumul litosferei și pe suprafața Pământului a unor mase uriașe de roci (tabelul 1.2), care sunt deja proporționale ca mărime cu volumul de substanță din cifra de afaceri biologică a planetei noastre (tabelul 1.3).

Masa totală de substanță extrasă din litosferă și inclusă într-o formă sau alta în circulația de la suprafața Pământului (889,1 × 10,9 tone/an) reprezintă deja aproape jumătate din valoarea globală a greutății uscate a biomasei tuturor ecosistemelor continentale (1 836,55 × 10,9 tone) sau 19% din greutatea vie a tuturor animalelor și plantelor care locuiesc pe suprafața planetei noastre.

După recalcularea volumelor de masă de rocă extrasă în indicatori similari cu indicatorii productivității biologice, se poate observa că, în prezent, fiecare metru pătrat de suprafață terestră reprezintă anual 4,08 kg numai de deșeuri de rocă extrase în cursul obținerii de resurse minerale, ceea ce este de peste 5 ori mai mare decât productivitatea finită specifică a tuturor ecosistemelor terestre și de 3,6 ori mai mare decât productivitatea specifică anuală a biotei naturale în ansamblu (Fig. 1.4).

În aceste condiții, este foarte posibil să spunem că continuarea dezvoltării extensive a complexului de minerale și materii prime prezintă un risc foarte real de dezechilibrare a sistemului de circulație a substanțelor în biosfera planetei.

Perspectivele unei schimbări calitative în dezvoltarea extracției resurselor minerale în prezent sunt legate de principiile de bază ale conceptului de dezvoltare durabilă, care se bazează pe principiile de bază ale fizicii, biologiei și moralei.

Din prima lege a termodinamicii (conservarea materiei și a energiei) reiese că nu producem și nici nu consumăm nimic, ci doar transformăm ceva. Din a doua lege (creșterea entropiei) rezultă că, în timpul acestor transformări, există o scădere constantă a potențialului util al sistemului în ansamblu.

Având în vedere structura extracției minerale (tabelul 1.2) și natura utilizării ulterioare a fiecărui tip de minerale, putem spune cu încredere că posibilitățile acestei modalități de reducere a presiunii antropice asupra naturii sunt foarte limitate. Cea mai semnificativă componentă a fluxului de materii prime din litosferă — materiile prime nemetalice (în principal materiale de construcții) sunt utilizate în așa fel încât este practic imposibilă reutilizarea lor în calitatea lor inițială. Prin urmare, orice creștere a consumului acestor materii prime necesită o creștere proporțională a perturbării antropice a litosferei și o sarcină proporțională asupra biosferei. Același lucru este valabil și pentru materiile prime energetice din cauza neregenerabilității totale a energiei obținute din acestea.

Cu toate acestea, există oportunități reale de reducere a presiunii antropice asupra biotei în acest sector al industriei extractive prin îmbunătățirea eficienței consumului de energie, aplicarea tehnologiilor de economisire a energiei, limitarea utilizării necontrolate a energiei și încurajarea exploatării surselor alternative de energie mai curate.

Astfel, oportunitățile de reducere a consecințelor asupra mediului ale dezvoltării complexului de minerale și materii prime prin regenerarea materiilor prime utilizate există în principal pentru materiile prime minerale, care ocupă doar 14,6 % din producția totală de minerale și 42,5 % din producția anuală de masă de rocă. Cu toate acestea, posibilitățile de recuperare a metalelor sunt limitate de condițiile tehnologice și economice, precum și de durata de viață a produselor fabricate din aceste metale. Un calcul simplu arată că, în cazul în care consumul de metale crește cu 3% pe an, iar vârsta medie a unei tone de metal reciclat este de 10 ani, atunci chiar și o repunere completă a metalelor în circuitul industrial nu va satisface mai mult de 3/4 din creșterea cererii. În același timp, trebuie luat în considerare faptul că recuperarea metalelor necesită un consum suplimentar de energie și, prin urmare, efectul ecologic al reutilizării metalelor va fi semnificativ diminuat. Astfel, deși această metodă de economisire a resurselor poate juca un rol important în rezolvarea problemelor locale de mediu, ea nu va putea rezolva complet aceste probleme în viitor și, prin urmare, dezvoltarea în continuare a nivelului de consum al societății noastre va fi întotdeauna asociată cu necesitatea de a obține materii prime minerale din litosferă.

Construirea unei civilizații tehnocratice bazate pe un proces extensiv de exploatare a rezervelor de materie și energie acumulate în cursul dezvoltării planetei este asociată cu o serie de probleme semnificative.

În primul rând, aceste rezerve, cel puțin în partea accesibilă din punct de vedere tehnologic, vor deveni treptat rare și în cele din urmă vor fi epuizate. Înlocuirea resurselor le va prelungi durata de viață, dar nu va crea noi resurse. În al doilea rând, din moment ce oamenii sunt singura specie care trăiește în afara bugetului de energie solară, ei vor fi în mod inevitabil în dezechilibru cu restul biosferei, care s-a adaptat la un flux fix de energie solară de-a lungul unei lungi perioade evolutive. Este firesc ca o astfel de nepotrivire a metodelor de producere a energiei să ducă, mai devreme sau mai târziu, la o reacție de feedback din partea restului sistemului, în cele mai nefavorabile forme pentru oameni. Cu toate acestea, biota naturală a Pământului are încă rezerve și o elasticitate considerabile, care sunt totuși epuizate într-o direcție după alta. Complexul acestor considerații conduce la ideea că omenirea trebuie să evolueze către o economie mai dependentă de energia solară. Putem și trebuie să ne străduim să stabilizăm fluxurile de energie și materii prime și să orientăm dezvoltarea ingineriei și tehnologiei către utilizarea resurselor regenerabile. Materiile prime ale litosferei vor trebui cu siguranță consumate, dar acest proces trebuie să se desfășoare astfel încât prețul pentru dezvoltarea civilizației umane să nu fie distrugerea biotei naturale a Pământului și, odată cu ea, a omului însuși.

Aspecte istorice ale dezvoltării mineritului

Originile mineritului datează din cele mai vechi timpuri. Unul dintre factorii principali în dezvoltarea mineritului, determinând nivelul acestuia în diferite perioade istorice, sunt uneltele miniere. Perioada neolitică datează de la primele exploatări de silex în Europa, în lucrări miniere, uneori cu prinderi din lemn. Mai târziu, începând cu mileniile VII-VI î.Hr., a început exploatarea sistematică a minereurilor de cupru și staniu, a aurului și argintului. În Europa Centrală, din această perioadă au rămas săpături cu urme de fixări, scări etc. Treptat, topirea produselor din cupru devine relativ răspândită. De exemplu, triburile antice care trăiau pe teritoriul Armeniei moderne au topit bronz de 14 tipuri. Din mileniile V-IV î.Hr. se disting grupuri de mineri profesioniști, care își transmiteau experiența din generație în generație. Extinderea exploatării minereurilor de cupru a dus la îmbunătățirea tehnologiilor miniere. De exemplu, pe teritoriul Bulgariei de Sud, exploatările miniere erau umplute cu steril la sfârșitul lucrărilor. Metodele antice de exploatare a zăcămintelor plutitoare (în principal aur) nu erau fundamental diferite de metodele moderne de spălare repetată. Cu mult înainte de era noastră, mineritul exista în China, Japonia și țările de pe continentul american.

Principalul factor de dezvoltare a forțelor de producție în societatea antică a fost dezvoltarea producției de fier. Mineritul și producția de metale au fost printre cele mai dezvoltate și profitabile ramuri ale economiei civilizației greco-romane. Odată cu dezvoltarea relațiilor feudale, au avut loc mutații semnificative în minerit. În secolele XI-XIII. începe dezvoltarea sa pe scară largă în Europa Centrală, există încă forarea manuală a rocilor. În secolele XV-XVI, în Europa au fost aduse îmbunătățiri importante. Aplicarea tracțiunii calului și a roții de apă pentru ridicarea minei, precum și pentru dispozitivele de deshidratare a permis efectuarea lucrărilor miniere la adâncimi de până la 150 de metri. Se aplică tehnologii miniere explozive. A fost introdusă îmbogățirea umedă, care a făcut posibilă valorificarea minereurilor relativ sărace. În 1512, în Saxonia a fost emis un privilegiu pentru măcinarea umedă. În această perioadă, în mine sunt construite punți de lemn pentru transportul căruțelor care transportă minereurile. Apar primele școli și manuale de minerit („12 Books on Metals” de G. Agricola, 1556). Mai devreme decât în alte ramuri ale industriei, în minerit au fost utilizate motoarele cu aburi, inițial pentru pomparea apei (englezul T. Newcomen în 1711-1712), apoi pentru ridicarea minelor.

Încă din epoca revoluției industriale (sfârșitul secolului al XVIII-lea — începutul secolului al XIX-lea), a avut loc tranziția către utilizarea pe scară largă a mașinilor. În 1815, englezul G. Davy a inventat o lampă de mină sigură. Davy a inventat o lampă de mină sigură. Se îmbunătățește tehnica de foraj, explozivii sunt utilizați din ce în ce mai mult, se introduce laminarea șinelor cu tracțiune trasă de cai. În anii ’30 ai secolului al XIX-lea au început să fie utilizate frânghii de oțel pentru ridicarea și tragerea minei.

Etapele dezvoltării mineritului în Rusia în secolele XVIII-XIX.

Rusia are rezerve uriașe de resurse naturale, astfel încât mineritul a jucat un rol principal pe parcursul dezvoltării țării. Nevoile de natură economică și strategică au fost cauzate de construirea fabricilor Ural, Siberian și Olonets în primul sfert al secolului al XVIII-lea. Crearea industriei miniere și metalurgice în Rusia a necesitat o reformă fundamentală a mineritului. Începutul reformelor a fost pus de Petru I la 24 august 1700. Ordinul de excavare a minereurilor. Până la sfârșitul primului trimestru al secolului al XVIII-lea, perioada de destrămare radicală a instituțiilor administrative superioare a fost finalizată. Gestionarea producției miniere a fost centralizată, iar în locul Ordinului minereurilor, care fusese desființat, a fost înființat Berg-Collegium, un organism de gestionare a întreprinderilor miniere din Rusia. În 1719, a fost adoptat Berg-Privilege, un act legislativ care definea politica guvernului rus în industria minieră. În 1739, în plus față de privilegiul Berg, a fost emis Regulamentul Berg. Acesta a existat până în 1806, la fel ca și Berg-Collegium în sine, ale cărui funcții au fost apoi transferate Departamentului Minier.

În condițiile șerbiei din Rusia, întreprinderile private se transformau adesea în întreprinderi de stat și viceversa. În special în Urali existau multe fabrici de stat. Înapoierea economică și subdezvoltarea capitalismului au forțat statul să construiască și să întrețină fabrici pe cheltuiala sa. La începutul secolului al XVIII-lea, fabricile deținute de stat au început să fie distribuite către persoane private. De exemplu, în 1702, prima fabrică Nevyansky construită de stat în Urali a fost dată lui Nikita Demidov, iar până la sfârșitul vieții sale Akinfiy Demidov avea 25 de fabrici în Urali, Altai și în centrul țării, numărul total de țărani care lucrau pentru el fiind de 38 de mii de suflete bărbătești. În anii 1730-1750, distribuția fabricilor de stat a luat un caracter masiv, dar deja la sfârșitul secolului al XVIII-lea trezoreria a cumpărat majoritatea fabricilor care au fost ruinate de proprietarii lor. Cu toate acestea, din cauza crizei generale a economiei feudale și a șerbiei, fabricile de stat au intrat treptat în stare de degradare și au fost incapabile să răspundă nevoilor țării. Nu a fost vorba doar de ineficiența economică a servituții; dezvoltarea fabricilor a fost împiedicată de politica prădătoare a agențiilor de stat, iar noile invenții și descoperiri au fost introduse lent în producție.

Experiența acumulată în explorarea minereurilor în diferite regiuni ale țării a făcut posibilă prospectarea direcționată și evaluarea obiectivă a informațiilor privind zăcămintele minerale. De asemenea, metodele de explorare a zăcămintelor s-au îmbunătățit: alături de așezarea gropilor, a fost introdusă explorarea cu ajutorul burghielor manuale (palpatoare). Formele organizaționale de prospectare a minereurilor s-au schimbat. Activitatea expediționară în Rusia a început în 1702, când Ordinul Afacerilor Miniere a trimis în regiunea Olonets o expediție a scriitorului I. Golovanov, care a explorat minereuri de cupru și a înființat o uzină de topire a cuprului lângă lacul Onega.

La începutul anilor 1730, o expediție a Colegiilor Amiralității și a Academiei de Științe din Sankt Petersburg a călătorit în Siberia „pentru descrierea geografică și inspectarea fructelor pământului și a mineralelor”. Aceasta a descoperit și descris zăcăminte de minereuri de fier și cupru pe terenurile din teritoriile Kuznetsk și Krasnoyarsk, zăcăminte de cărbune pe Tunguska superioară și altele. În 1768-1774. În 1768-1774, Academia de Științe a organizat alte cinci expediții, care au lucrat pe un teritoriu vast — de la Peninsula Kola și Belorusia până la Caucaz și Marea Caspică. Programul de lucru a inclus cercetarea întreprinderilor miniere. Ca urmare, au fost descoperite numeroase zăcăminte, pe locul cărora au fost ridicate instalații pentru prelucrarea minereurilor de cupru, argint, aur și fier. În a doua jumătate a secolului al XVIII-lea, au apărut hărți miniere ale zăcămintelor din Oloneț, Urali, Altai și Transbaikalia, cu note despre roci, minerale și locurile în care acestea au ieșit la suprafață.

Trecerea la energia cu aburi, asociată cu creșterea producției industriale și cu distrugerea rapidă a pădurilor, a determinat o căutare persistentă de noi resurse de combustibil — turbă și cărbune. Din anii 1720 a început căutarea zăcămintelor de cărbune pe teritoriul părții europene a țării și în sud-vestul Siberiei. În 1721 au fost descoperite zăcăminte de cărbune pe Don. Utilizarea combustibilului mineral a atras, de asemenea, antreprenori privați, cum ar fi N.P. Ryumin și A. Demidov, care au primit privilegii pentru exploatarea cărbunelui.

Mineritul în secolul XIX — începutul secolului XXI.

Ca urmare a cererii uriașe de produse miniere din producția în continuă expansiune, mineritul în secolul al XIX-lea a devenit cea mai mare ramură a economiei capitaliste (tabelul 1.4).

Din tabelul 1.4 rezultă că trăsătura caracteristică a acestei perioade a fost creșterea intensivă a extracției minerale. Până la mijlocul secolului al XIX-lea, Rusia a ocupat primul loc în lume în mineritul de aur și platină. În 1814, exploatarea aurului placentar a început în Urali, la mina Berezovski, iar din 1830 a început să fie exploatat în Siberia. Dacă în 1814-1820 au fost extrase 184 de kilograme de aur, în 1831-1840 producția a depășit 4328 de kilograme.

Tehnicile de scufundare a puțurilor miniere au fost intens dezvoltate. Metodele îmbunătățite de scufundare, ventilație și deshidratare au făcut posibilă creșterea adâncimii de exploatare. Au fost create sisteme foarte productive de exploatare a zăcămintelor de cărbune și de minereu; a fost introdusă acționarea electrică a mașinilor de ridicat, a pompelor, a ventilatoarelor, a transportului minier; a fost pusă în aplicare mecanizarea crestăturilor cu ajutorul mașinilor de crestat etc. Au apărut discipline științifice și tehnice independente, care se ocupă cu extracția anumitor tipuri de minerale: cărbune, minereuri, petrol, turbă etc.

La începutul secolului XX, în Rusia a continuat creșterea producției miniere. Din 1901 până în 1913, producția de cărbune a crescut de la 16 la 21 de milioane de tone, minereul de fier — de la 6,2 la 9 milioane de tone, aurul — de la 34,4 la 60,9 mii kg. Extracția cuprului a crescut de 4 ori, a zincului — de 1,5 ori, a plumbului — de 5 ori. În ceea ce privește producția de minereu de mangan, al cărei nivel a atins 265 de mii de tone în 1913, Rusia deținea poziția de lider mondial (53% din producția mondială).

O nouă etapă în dezvoltarea mineritului este asociată cu revoluția științifică și tehnologică (a doua jumătate a secolului XX) și se caracterizează prin automatizarea proceselor miniere și crearea unui sistem de științe miniere. Revoluția științifică și tehnologică a transformat știința într-o forță productivă directă, a condus la introducerea automatizării complexe a producției miniere, la controlul și gestionarea proceselor tehnologice de bază, la protecția mediului de impactul operațiunilor miniere.

În anii ’90, datorită volumelor mari de extracție a principalelor tipuri de materii prime minerale (a se vedea tabelul 1.5), omenirea s-a confruntat cu probleme globale calitativ noi cauzate de fenomene dinamice și gazodinamice: cutremure provocate de om, lovituri de munte, tulburări tectonice etc. Toate acestea au necesitat noi abordări pentru a depăși deteriorarea condițiilor geologice, miniere și de mediu. Toate acestea au necesitat noi abordări și tehnologii pentru a depăși deteriorarea condițiilor geologice, miniere și de mediu. Exemple de astfel de geotehnologii sunt: schimbarea dirijată a proprietăților masivelor stâncoase și a materiei minerale la nivel macro și micro; levigarea (în principal în subteran) a mineralelor și a produselor de preparare a acestora; degazarea și dezvoltarea straturilor de cărbune metanizate; extracția industrială a metanului din zăcăminte de cărbune puternic gazifere, neatinse de operațiunile miniere; gazeificarea subterană a cărbunilor; biotehnologia extracției și prelucrării în profunzime a mineralelor, inclusiv producerea de noi combustibili de cărbune; biotehnologia extracției și prelucrării în profunzime a mineralelor, inclusiv producerea de noi combustibili de cărbune; biotehnologia extracției și prelucrării în profunzime a mineralelor inclusiv producerea de noi combustibili de cărbune; crearea de instalații subterane și de suprafață în diverse scopuri (inclusiv pentru îngroparea și eliminarea deșeurilor din marile orașe); continuarea artificială a formării și reproducerii resurselor minerale din litosferă; extracția mineralelor de pe fundul mărilor și oceanelor.

Dezvoltarea științelor miniere, care s-au îndepărtat treptat de simplul empirism și au intrat în etapa generalizării cunoștințelor, a avansat, de asemenea, într-un ritm rapid: B.I. Boikiy a dezvoltat bazele metodei analitice de proiectare a întreprinderilor miniere; Acad. A.M. Terpigorev a pus bazele științifice și metodologice ale mecanizării operațiunilor miniere; Acad. L.D. Șeviakov a creat teoria proiectării minelor; Acad. A.A. Skochinsky a pus bazele aerologiei minelor și ale siguranței operațiunilor miniere; Acad. N.V. Melnikov și Acad. M.I. Agoshkov au pus bazele științifice ale geotehnologiilor de suprafață și subterane și ale dezvoltării integrate a subsolului.

Etapele de dezvoltare a ingineriei și tehnologiei miniere

Conceptul „tehnică” provine din cuvântul grecesc „techne”, care înseamnă îndemânare, măiestrie. În epoca antică (din latinescul antiquities — antichitate, antichitate), acest cuvânt era asociat cu priceperea unui artist.

Antichitatea este epoca de formare a Romei și Greciei antice, epoca de dezvoltare a civilizației greco-romane. Ea acoperă perioada cuprinsă între aproximativ sfârșitul mileniului al II-lea î.Hr. și mijlocul mileniului I î.Hr. De-a lungul timpului, acest concept s-a extins; uneltele, mecanismele, mașinile au început, de asemenea, să se refere la tehnologie. În literatura științifică modernă, tehnologia este definită ca un sistem de mijloace de muncă.

Tehnica este inextricabil legată de tehnologie — un set de procese de producție interconectate, în care interacțiunea dintre om și mașini se realizează în conformitate cu o anumită tehnologie. Dezvoltarea tehnologiei determină îmbunătățirea tehnologiei, care, la rândul său, afectează parametrii tehnologiei.

Tehnologia minieră în dezvoltarea sa a parcurs un lung drum istoric de îmbunătățire. Etapele și evoluția lor sunt legate în principal de utilizarea diferitelor surse de energie.

Etapa bioenergetică inițială a dezvoltării mașinilor miniere (om-instrument-obiect de muncă) este asociată cu utilizarea forței musculare umane și animale și a energiei vântului și a apei ca sursă de energie. Epoca antică în ansamblu se caracterizează printr-un nivel tehnic extrem de scăzut de dezvoltare a forțelor de producție. Motivele au fost: modul de producție bazat pe sclavie; economia de subzistență, populația redusă și creșterea nesemnificativă a populației. În această perioadă, progresul tehnic s-a datorat în primul rând dezvoltării tehnicilor militare și de construcție, precum și nevoilor agriculturii și diverselor meșteșuguri.

Statele grecești din perioada clasică și de mai târziu, în care erau localizate zăcăminte minerale, s-au îmbogățit rapid și au devenit puternice. Lumea antică era foarte conștientă de toate beneficiile asociate cu posesia resurselor minerale. Prin urmare, adesea războaiele care au izbucnit în epoca antică, aveau caracterul unei lupte pentru unul sau altul dintre zăcămintele minerale. Astfel, atenienii au luptat mult timp pentru minele de aur din Tracia; lacedemonienii cu atenienii — pentru posesia minelor de argint din Laurian; romanii cu cartaginezii — pentru bogatele zăcăminte iberice de argint, aur, cupru; regele macedonean Filip cu regele Pergamonului, Attalus — pentru minele de aur din Pergamon. Geograful și istoricul antic grec Strabon (64/63 î.Hr. — 23/24 d.Hr.) notează în lucrarea sa în 17 volume „Geografia” că motivul celebrei călătorii a argonauților în căutarea lânii de aur în Colchida, și mai devreme — a unui anume Frick, care a făcut o călătorie similară, a fost determinat de dorința de a captura zăcăminte de aur din valea râului Rioni din Caucaz.

În plus față de utilizarea forței fizice, energia vântului și a apei au fost utilizate pe scară largă în timpul dezvoltării manufacturilor. Energia mecanică a apei conducea mecanismele, iar pădurea furniza combustibil pentru producție. În minerit, motorul cu apă a devenit larg răspândit. Roțile superioare au fost utilizate pentru pomparea, ridicarea minereului și zdrobirea acestuia. În Rusia, o mașină hidraulică mare a fost construită la mina Zmeinogorsk din Altai de către inginerul minier remarcabil N.K. Frolov în 1785 și a fost utilizată pentru pomparea apei din mină.

Utilizarea prafului de pușcă în minerit de la începutul secolului al XVII-lea a oferit un mijloc puternic de distrugere a unui oraș de munte.

Secolele XVII-XIX se pot referi la etapa producției de mașini (om-mașină-unealtă-unealtă-obiect de muncă). Revoluția industrială din această perioadă este asociată cu inventarea motorului cu aburi, care a deschis calea producției de mașini, iar producția de mașini a determinat extinderea industriei miniere.

În această perioadă, lemnul este înlocuit de cărbune, roțile de apă de motorul cu aburi — baza energetică a industriei, uneltele de lucru ale perioadei manufaktur prin mașini, iar fierul de oțel — materialul de bază al industriei la scară largă.

În domeniul transporturilor, începe construcția căilor ferate și introducerea tracțiunii cu abur.

În secolul al XX-lea, industria energetică devine complexă. Motoarele cu aburi sunt din ce în ce mai mult înlocuite cu motoare electrice. Înlocuirea aburului cu electricitatea este una dintre direcțiile principale ale progresului tehnic. Datorită descoperirilor din domeniul radiotehnicii și electrotehnicii, mașinile încep să preia funcțiile de control și (parțial) de gestionare a producției.

Această etapă poate fi caracterizată drept etapa electrificării, deoarece baza tehnologiei moderne, a mecanizării și automatizării producției este electrificarea, datorită căreia producția se intensifică, productivitatea mașinilor și echipamentelor crește. Funcțiile executive și motorii sunt transferate la mașină. În procesele tehnologice, funcția de control este lăsată omului. Momentul actual poate fi numit etapa automatizării. În această perioadă a revoluției științifice și tehnologice, funcția de control este transferată și dispozitivelor tehnice electronice (calculatoare, sisteme automate de control, sisteme automate de comandă etc.). Dispozitivele tehnice care controlează mașinile reprezintă etapa automatizării în dezvoltarea tehnologiei.

Astfel, ingineria și tehnologia minieră sunt strâns legate de utilizarea energiei, cu diferitele sale tipuri.

În prezent, având în vedere situația ecologică a planetei, mulți oameni de știință își îndreaptă din nou atenția către sursele de energie indigene, cum ar fi soarele, vântul, apa, valurile marine, căldura din interiorul pământului etc. Pe baza tehnologiei moderne, dezvoltarea acestor surse este posibilă la o scară mult mai mare decât înainte.

Raportul dintre știință și tehnologie este variabil; fiecare epocă este caracterizată de propriul raport. Până în secolele XVII-XVIII, știința a rămas în urma tehnologiei în dezvoltarea sa. Legăturile dintre știință și producție erau slabe, deoarece uneltele și mașinile erau în principal punerea în aplicare a cunoștințelor empirice acumulate, mai degrabă decât rezultatul cercetării științifice.

În secolele al XVIII-lea și al XIX-lea, știința a ajuns din urmă tehnologia. Producția de mașini a impulsionat dezvoltarea rapidă a științei. De la mijlocul secolului XX, știința devansează tehnologia în dezvoltarea sa și se transformă într-o forță productivă directă. Ea influențează obiectele muncii, dezvoltarea sa conduce la apariția de noi materiale, tehnici și metode de producție.

Toate etapele de dezvoltare a ingineriei și tehnologiei miniere menționate mai sus sunt sistematizate în tabelul 1.6.

Sistemul de cunoștințe privind dezvoltarea subsolului (științele miniere)

Dezvoltarea întregii noastre civilizații se bazează pe o triadă logică simplă: cunoștințe — competențe — produse. Aplicat la dezvoltarea complexului de minerale și materii prime, acesta se transformă într-un sistem trinitar format din științele miniere; tehnologia minieră (geotehnologie); producția minieră.

Originea și formarea sistemului de cunoștințe despre subsolul pământului, modalitățile de obținere a mineralelor din acesta și modalitățile de prelucrare a acestor minerale pot fi atribuite cu siguranță chiar la începutul Epocii Pietrei.

Unii autori atribuie crearea științelor miniere în a doua jumătate a secolului al XVIII-lea, alții — la sfârșitul secolului al XIX-lea — începutul secolului al XX-lea. Până în acel moment, literatura de specialitate folosea termenul colectiv de „artă minieră”, care era înțeles ca un sistem de tehnici și metode de activități științifice și practice legate de extracția și valorificarea mineralelor. Originile științelor miniere merg până la primele generalizări științifice ale practicii miniere. Teofrast, elev al lui Aristotel, a scris o carte „Despre pietre” și o serie de lucrări despre minerit, care nu au supraviețuit până în zilele noastre; Straton a descris uneltele miniere; Strabon a descris metodele tehnice de minerit; Pliniu cel Bătrân în patru cărți de „Istorie naturală” a oferit informații despre minerit și mineralogie. În Evul Mediu, Biruni și Ibn Sina au oferit în lucrările lor generalizări valoroase privind mineritul și geologia. Cele mai complete lucrări aparțin secolelor XV-XVI, când U. Rülein von Calve (c. 1465 — 1523), medic și burgomastru de Freiberg, a publicat (c. 1500) cartea „Useful Mining Book”, care era o instrucțiune pentru mineri și metalurgiști. În 1540, V. Biringuccio a publicat lucrarea „Pirotehnica”, care tratează mineralogia, geologia, tehnologia minieră și metalurgică. Prima generalizare fundamentală a experienței acumulate în domeniul mineritului și prelucrării mineralelor a fost realizată de G. Agricola în lucrarea sa „12 cărți despre metale”.

Prima definiție a științelor miniere a fost dată la mijlocul secolului al XVIII-lea de către M.V. Lomonosov ca fiind o știință „…care învață să cunoască mineralele”. Până la începutul secolului XX, în legătură cu dezvoltarea rapidă a industriei miniere, există o diferențiere a domeniilor științifice, care a dus la definirea unui grup de secțiuni speciale, și anume: proiectarea și construcția minelor, prelucrarea mineralelor, combaterea incendiilor subterane, salvarea minelor etc. Formarea și separarea disciplinelor separate ale științelor miniere. Formarea și separarea disciplinelor separate ale științelor miniere în Rusia a contribuit la lucrările capitale: în domeniul sistemelor de decapare și mecanizării exploatării mineralelor solide — A.I. Uzatis (1843), A. M. Terpigorev (1843), A. M. Terpigorev (1906, 1915), B.I. Bokiya (1914), L.D. Shevyakov (1950); foraj — G.D. Romanovsky (1866); mecanica minieră — A.I. Thieme (1899); presiunea și forfecarea rocilor — M.M. Protodyakonov Sr. Leontovsky (1912); baze științifice în siguranța muncii în mine — A.A. Skochinsky (1901), N.N. Chernitsyn (1917); prelucrarea mineralelor — G.Y. Doroshenko (1875); S.G. Voislav (1876); G.O. Chechott (1914), I.N. Plaksin (1951), B. N. Las corinas (1956), V.I. Revnivtsev (1990); hidromecanizarea — P.P. Melnikov (1836); gazeificarea subterană a cărbunelui — D.I. Mendeleev (1888); producția de petrol — V.G. Abikh (1853), N.I. Androusov (1908), V.N. Weber (1911), I.M. Gubkin (1916).

În anii 1920, au fost înființate centre științifice și educaționale care concentrau cercetarea în domeniul științelor miniere — Academia Minieră din Moscova (1918), institutele miniere din Harkov (1922), Krivoy Rog (1922), Mekhanobr (Petrograd, 1920), precum și facultățile miniere din cadrul institutelor politehnice din Tbilisi, Baku, Novocherkassk, Tașkent, Vladivostok. Activitățile Societății Inginerilor Minieri, departamentele miniere ale Societății Tehnice Ruse și congresele miniere au avut o mare importanță pentru dezvoltarea științelor miniere. În 1999 a avut loc Congresul I al inginerilor minieri ruși.

Cercetări importante în domeniul științelor miniere au fost efectuate în străinătate în a doua jumătate a secolului al XX-lea: în Germania au fost stabilite regularitățile distribuției tensiunilor în straturile de rocă din jurul spațiilor subterane excavate în diferite condiții miniere și geologice, interacțiunea dintre roci și suporturi; în Chile au fost create bazele teoriei matematice a presiunii în roci; în Australia, Belgia, Marea Britanie, Canada, SUA, Franța au fost rezolvate o serie de probleme specifice practicii miniere pe baza studierii regularităților proceselor miniere și geologice în masivele stâncoase etc. Cercetarea a fost efectuată în domeniul ingineriei miniere.

Începând cu anii 1960, în conformitate cu planul tematic al fostului CMEA, au fost realizate lucrări comune privind crearea de complexe de cercetare cu diverse echipamente, îmbunătățirea metodelor de determinare a tensiunilor în masivul de roci, congrese științifice internaționale (miniere, petroliere etc.) și conferințe pentru a discuta rezultatele cercetării în domeniul științei subsolului minier.

Timp de peste 230 de ani, obiectul de studiu al mineritului s-a schimbat de la minerale (conform M.V. Lomonosov, 1763), procese de dezvoltare a mineralelor (conform N.V. Melnikov, 1952), tehnologia, ingineria, economia și organizarea producției miniere (conform V. V. V. Rzhevsky, 1981), tehnologia de dezvoltare și îmbogățire a mineralelor (conform M.I. Agoshkov, 1983) până la interiorul Pământului modificat tehnogen (conform K.N. Trubetskiy, D.R. Kaplunov, N.N. Chaplygin, 1994). Acumularea și generalizarea cunoștințelor în domeniul mineritului (de fapt, formarea științelor miniere) timp de mai multe secole a fost atât de strâns legată de dezvoltarea zilnică directă a activităților de producție ale societății, încât a dat impresia că științele miniere sunt mai degrabă aplicate decât fundamentale. În plus, intensitatea excepțională a muncii și pericolul producției miniere, situația sa socio-economică specială în anumite perioade au transformat științele miniere, îndepărtându-le de științele pământului, de exemplu, pentru a intra în ciclul de științe economice și inginerești de natură aplicată. Saturarea științelor miniere cu cunoștințe conexe din geologie, geofizică, geochimie, matematică, mecanică, fizică, chimie, economie, ecologie și alte științe, pe de o parte, și complexitatea crescândă a problemelor economice și sociale apărute în industria minieră, pe de altă parte, au condus în ultimul sfert al secolului XX la cea mai radicală schimbare a conceptului de științe miniere. Conform acestuia, știința minieră este un sistem de cunoștințe despre regularitățile și metodele de dezvoltare și conservare a resurselor minerale.

Științele miniere sunt caracterizate de specificitatea fenomenelor pe care le studiază. Aceasta constă în necesitatea de a lua în considerare următoarele caracteristici: amploarea evenimentelor datorate creării și exploatării simultane a unui număr mare de instalații de producție în condițiile unor rezerve minerale neregenerabile; variabilitatea spațială semnificativă a proprietăților mediului în timpul exploatării subsolului (solid, lichid și gazos) în cadrul influenței acestor obiecte asupra naturii; caracterul probabilistic al parametrilor, condiționalitatea sistemică și capacitatea de informare a proceselor tehnologice; conjugarea în timpul exploatării subsolului a tuturor

O astfel de varietate de factori determină utilizarea unui număr mare de metode de cercetare în științele miniere: observații pe teren, experimente de laborator și pilot, generalizări teoretice, metode grafice-analitice, seismoacustice, evaluări statistice, analogii, modelare fizică, matematică și economico-matematică și altele. Teoriile luării deciziilor, analiza sistemelor și proiectarea asistată de calculator, precum și teoriile sistemelor automatizate de geoinformații și informații miniere cu interfețe cartografice, modelele de simulare a instalațiilor de producție, diferite tipuri de monitorizare sunt larg răspândite.

Baza fenomenologică a științelor miniere determină interdisciplinaritatea acestora. Prin urmare, pentru sistematizarea științelor miniere este necesar nu numai să le percepem într-un număr de științe ale naturii, ci și să le considerăm în cadrul sistematicității globale și interrelaționării universale, care este determinată de conceptul nou pentru mineri de „geosistem” sau sistem natural-tehnic”, care exprimă totalitatea obiectelor naturale și create artificial, purtând proprietățile sistemului, create și utilizate în scopul dezvoltării subsolului.

Astfel, conținutul științific natural modern și metodologia științelor miniere sunt revelate ca un sistem de cunoștințe despre regularitățile și metodele de dezvoltare și conservare integrată și sigură pentru mediu a subsolului pe baza reproducerii tehnologice continue a resurselor sale și a noului scop funcțional.

Schimbarea conceptului de științe miniere — de la justificarea soluțiilor tehnice în dezvoltarea zăcămintelor minerale la identificarea regularităților dezvoltării geosistemelor, stabilirea parametrilor acestora și a metodelor de gestionare a funcționării lor în legătură cu consecințele dezvoltării subsolului pentru natură și societate — permite pentru prima dată prezentarea clasificării științelor miniere în raport cu dezvoltarea și conservarea subsolului în extracția mineralelor solide (tabelul 1.7).

Științele miniere, reunite în grupul „Științele miniere ale subsolului”, includ studii ale proprietăților rocilor, masivelor stâncoase, geosurselor și subsolului în ansamblu, ca centru al diferitelor formațiuni naturale și create artificial în interrelație unele cu altele. Studiul se realizează luând în considerare modificările proprietăților geosurselor (diversitatea anomaliilor, amploarea și intensitatea manifestărilor acestora, localizarea spațială, combinarea, starea agregată, parametrii economici etc.) sub acțiunea transformărilor antropice.

Disciplinele științifice din acest grup sunt unite de o idee comună — identificarea regularităților evoluției tehnogene a subsolului. Atunci va fi posibil să se judece cu privire la baza de geosurse pentru industrie, să se facă o idee despre starea subsolului și să se evalueze gradul de complexitate al dezvoltării, conservării și dinamicii posibilelor impacturi vizate.

„Sistemologia minieră” include științele care studiază regularitățile dezvoltării geosistemului și identifică consecințele dezvoltării subsolului pentru societate și natură.

„Geotehnologia” reunește științele extracției mineralelor din subsol și din corpurile de apă, al căror obiect de cercetare sunt procesele tehnologice, mijloacele tehnice, tehnologiile, metodele și obiectele miniere care fac posibilă extragerea geosurselor din subsol. Acestea creează, de asemenea, premisele științifice pentru utilizarea geosurselor din acele tipuri a căror utilizare nu implică extragerea lor (de exemplu, cavitățile subterane).

Ideea unificatoare este de a identifica premisele științifice pentru soluțiile tehnice care extind capacitățile funcționale ale întreprinderilor miniere în transformarea subsolului ca întreg. Baza teoretică poate fi reprezentată de dispozițiile privind tehnologiile de reproducere a resurselor din producția minieră.

Cunoștințele obținute în acest domeniu ar trebui să promoveze utilizarea integrată a rocilor, a masivelor de roci, a georesurselor și a subsolului și să schimbe scopul funcțional al acestora.

Grupa „Îmbogățirea mineralelor” include științele de extracție a componentelor valoroase din materiile prime minerale. Obiectul acestor științe este studiul regulilor de bază ale proceselor fizice, fizico-chimice și chimice de separare și concentrare a mineralelor de origine naturală și antropică, relația dintre compoziția structurală, materială și de fază a materiilor prime minerale și proprietățile lor tehnologice. Reglementările stabilite stau la baza tehnologiilor și mijloacelor tehnice de extracție a componentelor valoroase din subsolul pământului și de transformare a acestora în produse adecvate pentru utilizarea ulterioară în diferite sectoare economice.

Interrelaționarea științelor miniere cu disciplinele științifice înrudite este multifațetată. Ca știință interdisciplinară, științele miniere sunt legate de o gamă largă de ramuri diferite ale cunoașterii.

Cea mai mare interacțiune științele miniere o au cu științele geologice, geofizice și geochimice, din care extrag noi cunoștințe despre structura și formarea scoarței terestre, evoluția proceselor geodinamice, regularitățile fizice și chimice ale formării mineralelor, rocilor și scoarței terestre. Într-un sens mai larg, este vorba despre studiul bazelor geografice și geochimice ale formării zăcămintelor minerale.

În știința subsolului minier, cunoștințele din mai multe secțiuni ale matematicii și mecanicii sunt utilizate în rezolvarea problemelor privind delimitarea obiectelor miniere (zăcăminte, secțiunile lor, structuri, diverse anomalii în masivele de roci), geomecanica, distrugerea rocilor, aerogasodinamica minelor, fizica termică minieră. Complexitatea rezolvării acestor probleme, precum și a altora, cum ar fi problemele de ecologie minieră, constă în dimensionalitatea lor ridicată și caracterul neliniar al modificărilor parametrilor. Aceasta este depășită în mare măsură prin utilizarea metodelor moderne atât ale matematicii computaționale (combinate cu tehnologiile informatice), cât și ale statisticii matematice.

Geotehnologia ar trebui să utilizeze în mod activ realizările științifice ale matematicii și fizicii pentru a rezolva problemele legate de deformarea rocilor în diferite domenii fizice — mecanic, termic, radiații, combinat, interacțiunea rocilor distruse și sparte cu utilajele și structurile miniere. Geotehnologia este construită pe baza fizică și chimică dezvoltată, ceea ce presupune extragerea geosurselor din subsol prin puțuri cu levigarea preliminară a componentelor utile, topirea acestora sau schimbarea proprietăților masivului de roci prin întărirea acestuia prin cimentare, injectarea de rășină, înghețare și alte metode.

Fără utilizarea diferitelor secțiuni ale fizicii și chimiei este imposibil să se dezvolte cele mai importante probleme științifice ale prelucrării mineralelor. Separarea și concentrarea mineralelor, schimbarea dirijată a proprietăților lor și a stării agregatelor implică studiul proceselor fizice, fizico-chimice și chimice, gravitaționale, magnetice, electrice, de radiații, ultrasonice, electrochimice, mecanice, plasmatice și alte procese care au loc în mediul mineral.

Legile transferului de masă, teoria separării și legile mecanicii fizico-chimice sunt comune tuturor proceselor de îmbogățire.

La prelucrarea mineralelor cu agregare submicrograinică, este recomandabil să se combine procesele hidro- și pirometalurgice. Iar acest lucru implică utilizarea realizărilor științifice din domeniul metalurgiei de către mineri-îngrășători.

Științele miniere din grupele „Geotehnologie” și „Îmbogățirea mineralelor” sunt de neconceput fără aplicarea diferitelor echipamente noi de exploatare, transport și îmbogățire. Rezolvarea problemelor de inginerie mecanică, automatizare, energie, controlul proceselor de producție este de o importanță deosebită pentru dezvoltarea acestor științe.

Nu mai puțin importantă pentru științele miniere este luarea în considerare a cunoștințelor economice, utilizarea lor în dezvoltarea subsolului. În știința subsolului minier, aceasta este asociată cu studiul geosurselor ca factor de dezvoltare socială (la evaluarea surselor de geosurse, de exemplu, depozitele minerale, caracteristicile calitative individuale ale acestora și potențialul geosurselor în ansamblu).

În sistemologia minieră, cunoștințele economice sunt necesare pentru ca oamenii de știință să calculeze geosursele ca factor minier de producție care formează un sistem, să optimizeze structura, parametrii de funcționare, localizarea spațială și organizarea interacțiunii dintre geosistemele de diferite niveluri.

Ecologia minieră joacă un rol la fel de important în dezvoltarea științelor miniere. Distrugerea tehnogenă a subsolului în procesul de extracție a mineralelor este însoțită de schimbări puternice și adesea ireversibile în starea nu numai a litosferei, ci și a hidrosferei, atmosferei și biosferei Pământului. În același timp, condițiile de dezvoltare a antroposferei sunt fundamental modificate. Evaluarea ecologică a diferitelor aspecte ale acestor schimbări, ținând seama de diversitatea georesurselor, de amploarea și caracteristicile tehnologice ale dezvoltării, precum și de posibilitățile de conservare a subsolului reprezintă principalul conținut al interacțiunii dintre științele miniere și geoecologie.

Geosistemele sunt categorisite ca fiind complexe. În acest sens, științele miniere utilizează în mod activ abordări științifice generale bazate pe analiza sistemelor și pe tehnologiile informatice moderne. În același timp, dezvoltarea băncilor de date și a bazelor de cunoștințe în diverse domenii, proiectarea asistată de calculator și hibridă, inclusiv simularea modelelor pe mai multe niveluri, este cea mai utilizată.

Problemele sociale și factorii de siguranță a mediului ocupă un loc special în producția minieră. Exploatarea subsolului, cu utilizare intensivă a forței de muncă, necesită implicarea unor resurse de muncă semnificative. În același timp, munca minerilor este grea din punct de vedere fizic, periculoasă și nu face încă parte din categoria celor cu utilizare intensivă a științei. În același timp, aprovizionarea societății actuale și viitoare cu resurse minerale necesită luarea în considerare a tuturor aspectelor în contextul problemei sociale fundamentale a dezvoltării sociale durabile.

În utilizarea resurselor subsolului trebuie să se țină seama pe deplin de două imperative: social și de mediu. Această circumstanță pentru științele miniere nu este un moment formal, nu este pur tehnic. Ea necesită o creștere cardinală a intensității științifice a producției miniere și creează premise pentru umanizarea muncii minerilor și creșterea statutului și prestigiului social al activităților de dezvoltare a subsolului.

Este necesar să se caute soluții radicale care să aducă producția minieră la cel mai înalt nivel de perfecțiune. Cea mai mare creștere a eficienței sale (din punct de vedere al caracteristicilor socio-economice și tehnice) conduce la crearea de noi structuri funcționale și la apariția unor noi sfere de aplicare.

Noua orientare a științelor miniere oferă specialiștilor mari oportunități de a transforma producția minieră. Principalul lucru este să se creeze noi structuri funcționale și economice care să asigure cea mai mare eficiență a transformării. De o importanță deosebită este crearea unor astfel de tehnologii care presupun un impact activ asupra masei de rocă prin metode fizice, chimice și de altă natură și care vizează modificarea condițiilor de apariție, a stării de agregare, a calității formațiunilor naturale și antropice, pentru a crea sau recrea anomalii utile în proprietățile mediilor minerale.

Concepte de bază ale dezvoltării integrate a subsolului

Dezvoltarea integrată a subsolului este un concept de bază pentru științele miniere. În același timp, acesta este considerat o doctrină și o direcție importantă a activității practice. Toate ramurile principale ale cunoașterii miniere și direcțiile de cercetare își găsesc interrelația aici.

Dezvoltarea dezvoltării integrate a subsolului se realizează în etape, sincronizate cu anumite perioade de timp.

În prima etapă, aceasta ca direcție științifică și, în același timp, ca problemă actuală a fost prezentată și descrisă pentru prima dată de academicianul A.E. Fersman în 1932. Dezvoltarea integrată din punctul de vedere al importanței statale a fost dezvăluită și justificată de academicienii A.V. Sidorenko și N.V. Melnikov la sfârșitul anilor ’60 — începutul anilor ’70. Scopul unei astfel de dezvoltări era consolidarea bazei de resurse minerale a țării, ceea ce presupunea producerea unei game cât mai largi de produse comerciale pe baza creșterii exhaustivității și eficienței economice a extracției minerale în țară.

În 1982, academicianul M.I. Agoshkov a inițiat a doua etapă de dezvoltare a conceptului de dezvoltare integrată a subsolului. El a propus o clasificare a resurselor subsolului în șase grupe. Aceasta a sintetizat cunoștințele disponibile la acel moment cu privire la potențialul resurselor subsolului și la metodele tehnologice de dezvoltare a acestora. În acest sens, dezvoltarea integrată a fost evidențiată din două puncte de vedere: utilizarea integrală a georesurselor în curs de dezvoltare (nu numai minerale) și o combinație a metodelor esențial diferite utilizate în procesul de dezvoltare. S-a înțeles că pe această bază se poate obține efectul național-economic și social optim al dezvoltării industriale a resurselor subsolului.

Academicianul K.N. Trubetskoy a dezvoltat această idee în 1990. El a introdus noi concepte: „resurse ale subsolului efectiv identificate”, «georesurse potențiale», «funcții producătoare de resurse ale producției miniere» și «geotehnologii producătoare de resurse». Acest lucru a făcut posibilă, în etapa a treia, includerea în ideea de dezvoltare integrată și a proceselor de creare de noi resurse ale subsolului, inclusiv prin transferul resurselor potențiale (adică neidentificate și neevaluate pe deplin) în resurse reale. În acest scop, este necesar să se schimbe condițiile de apariție a formațiunilor minerale, calitatea acestora, precum și parametrii, termenii de formare și starea spațiului exploatat.

Există motive să presupunem că următoarea, a patra etapă de dezvoltare a dezvoltării integrate a subsolului se va deosebi de cele anterioare prin includerea unei noi resurse ecologice în resursele subsolului. Conservarea acesteia, prevenirea consumului excesiv, restabilirea parametrilor necesari — toate acestea ca o activitate intenționată de formare în masivele stâncoase a unor zone cu proprietăți specifice în vederea conservării funcției ecologice a subsolului ar trebui să fie considerate un nou tip de amenajare a subsolului, în plus față de lista cunoscută de tipuri.