Почти все материалы, из которых сделаны окружающие нас предметы, современная техника — от канцелярской кнопки и пластикового пакета до высотного здания, ледокола, космического корабля, в своем первоначальном виде находились под землей. Многообразная деятельность, направленная на добычу из недр полезных ископаемых, в совокупности составляет горное дело. Во все времена уровень его развития оказывал большое влияние на рост материального благосостояния общества.
Если вас интересуют ГОРНЫЕ МАШИНЫ, то переходите в ЭТОТ раздел, там эта тема подробно освещена!
Первые неглубокие подземные рудники появились еще при родовом строе. В них добывали кремень — материал для лезвий первых топоров, ножей, наконечников копий, откалывая его куски первобытными каменными орудиями — кайлами.
В рабовладельческом обществе на смену каменным пришли бронзовые орудия, широко развернулась добыча медных и оловянных руд, золота, серебра, началась разработка месторождений нефти, асфальта и других полезных ископаемых.
Значительное усовершенствование горного дела произошло в период феодализма. В XV— XVI вв. для подъема руды стали применять конный привод и водяное колесо, появились насосы для откачки воды из подземных выработок. Позднее для этих работ впервые в истории применили и паровую машину. Появилась возможность вести добычу с глубин до 150 м. Тогда же был изобретен один из основных способов обогащения руд — флотация (см. Полезные ископаемые). Этот способ позволил извлекать ценные вещества даже из бедных руд.
Горному делу, или, как его называли в XVI в., горному искусству, учили в горных училищах. В это время публикуются первые наставления, руководства, а основы русской горной науки заложил своими замечательными трудами «Первые основания металлургии, или рудных дел» и «О слоях земных» великий русский ученый М. В. Ломоносов.
Новый этап развития горного дела начался с эпохи промышленного переворота (конец XVIII — начало XIX в.). Более совершенная техника бурения, новые взрывчатые вещества, рельсовая откатка вагонеток, стальные канаты для подъема руды — все это ставится на службу горнякам. С начала XX в. появляются более усовершенствованные методы проходки шахтных стволов, установки вентиляции и водоотлива, бурильные и отбойные молотки, работающие на сжатом воздухе. Добычу уже ведут с глубин до 2 км и более. Наконец, преображение всей горной техники произошло, когда на смену воде и пару пришло электричество (см. Электрический ток).
Сегодня в арсенале горного дела есть несколько основных способов добычи, которые позволяют извлекать любые полезные ископаемые. Если они залегают вблизи поверхности Земли, то их, как правило, добывают открытым способом — из котлованов, называемых карьерами. Для добычи твердого полезного ископаемого с больших глубин применяют подземный способ, в недрах сооружают шахты. Скважинным способом извлекают жидкие полезные ископаемые (нефть и др.), природный газ (см. Бурение, буровая техника). Новыми, нетрадиционными способами добычи обогатила горное дело геотехнология, которая использует всевозможные физико-химические и даже биологические методы извлечения полезных ископаемых. Разрабатывают подводный способ добычи полезных ископаемых — со дна морей и океанов.
Теоретический фундамент горного дела создает горная наука, которая, с одной стороны, изучает природные условия залегания месторождений полезных ископаемых, продолжая геологию как науку, а с другой, вбирает в себя достижения фундаментальных наук — математики, физики, химии, биологии и смежных технических наук для использования их в горном деле, в создании горной техники.
Механизация нелегкого труда шахтеров — главная забота советских конструкторов горных машин. Еще в начале XX в. в подземных забоях можно было увидеть интересную машину, которая работала подобно моторной пиле. Это врубовая машина. Под прямым углом к ее корпусу укреплена 2-метровая раиТа которую обегает бесконечная замкнутая цепь с зубьями из твердого сплава — рабочий орган, так называемый бар. Стальной канат крепко прижимает машину и бар к забою и одновременно тянет вдоль него. В результате машина прорезает в угольном пласте щель, как бы подпиливает его снизу. Затем подпиленный участок дробят на куски с помощью взрыва.
Работают врубовые машины на добыче крепких углей, руды. А вот уголь мягкий и средней крепости довольно легко поддается строганию. Огромному стальному рубанку подобен так называемый угольный струг. Тросами или цепями его протягивают вдоль забоя. За каждый такой проход струг снимает стружку угля толщиной до 10 см.
Но хотя врубовые машины справляются с разрушением даже крепкого угля и руды, ручной труд в забое они все-таки не устраняют — грузить добытые куски на конвейер приходится обычной лопатой. Перед конструкторами встала задача создания принципиально новой машины, которая выполняла бы все операции в шахтном забое. Эта машина — горный комбайн.
Первый в мире комбайн был испытан в 1932 г. на одной из шахт Донбасса. Поиск наилучшей конструкции привел к созданию знаменитого комбайна «Донбасс». Он не только крушил угольный пласт, но и сам перегружал куски угля на конвейер. Режущий орган был почти тот же, что и у врубовой машины. Только ее бар — стальную раму с режущей цепью — повернули вертикально. Такой бар вырезал в пласте не щель, а брусок, который тотчас разбивала на мелкие куски вращающаяся штанга с породоразрушающими дисками, укрепленная позади бара.' Отбитые куски подхватывались скребками механического погрузчика, которые без задержки перебрасывали их на конвейер.
Сегодня на шахтах трудятся горные комбайны более 10 различных конструкций. Каждый из них приспособлен к определенным условиям. Есть машины для разработки самых тонких пластов — толщиной до 0,7 м, а есть — для крутых пластов, расположенных в недрах подобно отвесной стене.
Кроме комбайнов, непосредственно добывающих полезное ископаемое, созданы так называемые проходческие горные комбайны — для образования подземных коридоров — штреков. А вертикальные стволы шахт бурят стволопроходческие комбайны.
В ближайшие годы намечен выпуск высокопроизводительных механизированных комплексов горного оборудования, разработка новых прогрессивных видов оборудования.