Основы горного дела

УДК 
ББК 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г 70 

622(075.8) 
33 
Г 70 

Издано при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым 
коммуникациям в рамках Федеральной целевой программы «Культура России» 

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых. СанПиН 1.2.1253—03», утвержденным Главным государственным санитарным 
врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое 
заключение Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей 
№ 77.99.60.953.Д.008501.07.07 

Экспертиза проведена Учебно-методическим объединением высших учебных заведений 
Российской Федерации по образованию в области горного дела (письмо № 51-125/6 от 
30.10.2006) 
 
Рецензенты: 
• кафедра «Геотехнологии и геотехника» Тульского государственного университета (зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. Е.И. Захаров); 
• д-р техн. наук, проф. В.Ж. Аренс (РАЕН) 
 
Городниченко В.И., Дмитриев А.П. 
Основы горного дела: Учебник для вузов. — М.: Издательство «Горная книга», Издательство Московского государственного горного университета, 2008. — 464 с. 
ISВN 978-5-98672-063-0 (в пер.) 
ISВN 978-5-7418-0509-1 
Приведены общие сведения о горных работах, горных выработках, предприятиях 
и их продукции. Даны основные понятия и определения процессов разрушения горных 
пород и перемещения горной массы, а также принципы устройства и работы, характеристики и классификации применяемых машин и механизмов. Описаны процессы 
поддержания и проветривания горных выработок, осушения шахтных и карьерных 
полей, водоотлив на горных предприятиях и освещение горных выработок. Рассмотрены способы и технологии проведения горных выработок, строительства подземных 
сооружений, вскрытия и подготовки месторождений, очистной выемки полезных 
ископаемых. Изложены сущность и технологии подземной, открытой, гидромеханизированной, подводной и скважинной добычи полезных ископаемых. Уделено внимание 
первичной переработке и обогащению полезных ископаемых. 
В.И. Городниченко — канд. техн. наук, доц. кафедры «Физика горных пород и 
процессов» МГГУ. 
А.П. Дмитриев — д-р техн. наук, проф. кафедры «Физика горных пород и процессов» МГГУ. 
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки «Горное дело» (квалификация — бакалавр техники и технологии) и по специальности «Физические процессы горного или нефтегазового производства» направления подготовки «Горное дело». 
УДК 622(075.8) 
ББК 33 
 
 
© В.И. Городниченко,  
 А.П. Дмитриев, 2008 
 
© Издательство «Горная книга», 2008 
 
© Издательство МГГУ, 2008 

ISВN 978-5-98672-063-0 
ISВN 978-5-7418-0509-1 
 
  
 
 
© Дизайн книги. Издательство МГГУ, 
2008 

ПРЕДИСЛОВИЕ 
 
Горное дело — это область деятельности человека, включающая в себя 
горную науку и горное производство, охватывающая всю совокупность способов разведки месторождений полезных ископаемых, строительства и эксплуатации горно-добывающих предприятий и предприятий первичной переработки и обогащения минерального сырья, строительства подземных сооружений с целью освоения природных ресурсов недр Земли. 
Дисциплина «Основы горного дела» является одной из первых дисциплин цикла «Технология горного производства» для горных инженеров, обучающихся по специальности 130401. 
Основная цель преподавания дисциплины ⎯ обучение студентов пониманию терминологии, принципов и методов освоения месторождений полезных ископаемых открытым, подземным, скважинным и другими способами, включая вопросы первичной переработки и обогащения минерального 
сырья, требования к его качеству и комплексному использованию. 
Изучение дисциплины должно способствовать успешному проведению 
учебной практики, последующему изучению цикла дисциплин «Технология 
горного производства», а также дисциплин по специализации «Физические 
процессы горного производства».  
При подготовке учебника авторы опиралиcь на опыт преподавания 
данной дисциплины на кафедре Физики горных пород и процессов МГГУ 
для специальности 130401, сущность которого была сведена, во-первых, к 
учету уровня знаний студентов на этапе преподавания дисциплины для обеспечения усвоения студентами материала учебника, во-вторых, к изложению 
вопросов, имеющих наиболее общий характер для инженерной деятельности 
специалистов данного профиля, в-третьих, к мотивации приобретения студентами дополнительных знаний путем самостоятельной работы с научнотехнической литературой и, в-четвертых, к побуждению участия студентов в 
изучении процессов и решении технических задач, связанных с добычей, переработкой и комплексным использованием минерального сырья. 
Дисциплину изучают на первом и втором курсах посредством прослушивания лекций и выполнения практических работ с последующим закреплением знаний при курсовом проектировании. 

В результате изучения дисциплины студент должен освоить терминологию и получить представление о перспективах развития горной 
промышленности, основных горно-добывающих регионах страны, видах 
продукции горных предприятий и основных ее потребителях, элементах 
залегания месторождений полезных ископаемых, горных выработках, видах 
горных предприятий, процессах и технологиях горного производства. 
Студент должен уметь графически изобразить месторождения полезных ископаемых и элементы их залегания, схемы вскрытия, подготовки и 
очистной выемки при различных условиях залегания и свойствах горных пород, горизонтальные, вертикальные и наклонные горные выработки, схемы 
их проветривания и водоотлива. Студент должен суметь правильно выбрать 
форму поперечного сечения горных выработок, способ их поддержания, вид 
крепи в различных горно-геологических условиях, способ разрушения и перемещения горных пород с различными физическими и технологическими 
свойствами. Он должен быть способен выполнить простые расчеты параметров горных работ (размеры поперечного сечения горных выработок, рабочих 
площадок уступов карьеров, расход ВВ, показатели извлечения минерального сырья и др.). 
Изучение дисциплины базируется на знаниях разделов общетеоретических и общетехнических дисциплин, в том числе химии, инженерной графики и геологии. 
Части I и II написаны В.И. Городниченко и А.П. Дмитриевым, часть III ⎯ 
совместно В.М. Авдохиным и В.И. Городниченко. 

6 

Учение без размышления бесполезно,  
но и размышление без учения опасно. 

Конфуций (ок. 551⎯479 гг. до н.э.) 
 
 
ВВЕДЕНИЕ 
 
Полезные ископаемые, располагающиеся в земной коре в пределах территории страны, образуют ее минерально-сырьевую базу. Эти природные 
ресурсы называют богатством недр государства. 
Добычу полезных ископаемых обеспечивают горно-добывающие отрасли промышленности, перспективы развития которых зависят прежде всего от 
состояния природных ресурсов. Их освоение играет важнейшую роль в развитии экономики России. 
В нашей стране выявлены в промышленных концентрациях все виды 
минерального сырья, используемого в мировой практике. 
Оценка прогнозных ресурсов, которую сегодня осуществляют в основном 
до глубины освоенных промышленностью недр, составляющей для твердых 
полезных ископаемых около 1 км, свидетельствует о том, что в России в обозримом будущем исчерпания минеральных ресурсов не предвидится, тем более 
что результаты исследований сверхглубоких скважин подтверждают наличие 
промышленных концентраций полезных компонентов на глубинах до 10 км. 
По данным Министерства природных ресурсов России, в нашей стране 
60—70 % запасов важнейших видов полезных ископаемых сосредоточено в 
ограниченном числе крупных месторождений. В настоящее время сохраняют 
свое значение освоенные крупные месторождения полезных ископаемых и 
имеют большие перспективы развития месторождения в регионах Сибири, 
Дальнего Востока и Севера (табл. 1 и 2). 
В Сибири находится около 84 % разведанных запасов угля России (категории А, В, С1), из них бурых и каменных углей примерно поровну. В этих 
запасах сосредоточено до 90 % коксующихся углей России и около 85 % особо ценных для коксования углей марок ГЖ, Ж, КЖ, К, ОС.  
В настоящее время в Сибири, включая республику Саха, добывается около 
70 % углей России. Как считают эксперты, этот показатель будет возрастать в 
связи с сокращением добычи угля в европейской части страны, а также на Урале и Дальнем Востоке. Можно предположить, что основная роль в обеспечении 
потребностей страны в углях в будущем будет принадлежать Кузбассу.  
Региональная структура добычи, запасов и прогнозных ресурсов бокситов, руд железа, никеля, свинца, цинка, олова, золота, которые в значительной мере создают минерально-сырьевую базу металлургии России, представлена в табл. 3. 

Повышение эффективности производства имеет особое значение для горно-добывающих отраслей промышленности, которые обеспечивают топливом, 
минеральным сырьем и материалами многие отрасли экономики страны: черную и цветную металлургию, энергетику, химическую, строительных материалов, сельское хозяйство и др. 
Результаты работы горных предприятий в значительной степени определяют уровень эффективности производства во всех других отраслях, потребляющих их продукцию. 
Так, в общих затратах на производство цветных металлов затраты на добычу руды составляют более 50 %. В затратах на производство электроэнергии 60—70 % составляют затраты на топливо. 
Повышение эффективности горного производства должно осуществляться 
путем его технического перевооружения, обеспечивающего снижение затрат 
на производство продукции, повышение качества продукции, экономное и рациональное использование трудовых и материальных ресурсов, комплексное 
освоение богатства земных недр. 

Таблица 1 

Региональная структура запасов и добычи угля, %, в России  

Регион 
Запасы 
Добыча 

Кемеровская обл. 
Красноярский край 
Республика Коми 
Иркутская обл. 
Республика Саха (Якутия) 
Ростовская обл. 
Республика Хакасия 
Читинская обл. 
Амурская обл. 
Приморский край 
Тульская обл. 
Сахалинская обл. 
Республика Бурятия 
Хабаровский край 
Челябинская обл. 

47 
24 
4 
4 
4 
3 
3 
2 
1 
1 
1 
1 
1 
0,6 
0,2 

36 
15 
8 
6 
4 
6 
2 
3 
1,8 
4 
1 
1 
1 
0,6 
2,5 

Таблица 2 

Региональная структура запасов угля, млн т, по Сибири 

Запасы 
Угленосная территория 

разведанные 
промышленные 

Кузнецкий бассейн 
Канско-Ачинский бассейн 
Горловский бассейн 
Тунгусский бассейн 
Минусинский бассейн 

11708,6 
5920,5 
168,2 
63,9 
339,0 

7728,9 
5508,1 
131,5 
44,4 
301,5 

Окончание табл. 2 

Запасы 
Угленосная территория 

разведанные 
промышленные 

Месторождения республики Тыва 
Иркутский бассейн 
Ленский бассейн 
Южно-Якутский бассейн 
Зырянский бассейн 
Месторождения Алтая 
Забайкальская площадь 

80,3 
334,3 
292,3 
324,7 
31,6 
9,0 
901,3 

77,0 
291,1 
48,4 
302,8 
15,7 
9,0 
812,1 

Всего по Сибири 
20173,7 
1270,5 

Таблица 3 

Региональная структура добычи, запасов и прогнозных ресурсов 
некоторых видов минерального сырья, %, по России 

Регион 
Добыча 
Запасы 
Прогнозные 
ресурсы 

Железные руды 

Северный 
Центральный и центрально- 
черноземный 
Уральский 
Западно-Сибирский 
Восточно-Сибирский 
Дальневосточный 

20 
48 
 
23,3 
1,7 
7 
0 

3,1 
61,1 
 
14,4 
2,6 
6,8 
7 

0,8 
77,8 
 
4,8 
1,1 
10,5 
5 

Бокситы 

Северо-Западный 
Северный 
Центрально-черноземный 
Уральский 
Западно-Сибирский 
Восточно-Сибирский 

3,5 
10 
0 
86,5 
0 
0 

0,02 
45,5 
15,5 
31,3 
2,3 
5,38 

0 
20,5 
39,7 
39,8 
0 
0 

Руда на никель 

Северный 
Уральский 
Восточно-Сибирский 

19 
6 
75 

19 
10 
70 

43 
8 
39 

Руда на свинец 

Северо-Кавказский 
Уральский 
Западно-Сибирский 
Восточно-Сибирский 
Дальневосточный 

2,4 
12,6 
4,3 
17,7 
62,8 

2 
1,8 
11,1 
7,9 
9,2 

2,8 
0 
24,9 
37,1 
24,4 

Окончание табл. 3 

Регион 
Добыча 
Запасы 
Прогнозные 
ресурсы 

Руда на цинк 

Северо-Кавказский 
Уральский 
Западно-Сибирский 
Восточно-Сибирский 
Дальневосточный 

1,8 
86,7 
2,1 
0,2 
9,2 

2,2 
26,5 
10,5 
56,7 
4 

1,8 
36,3 
26,8 
16,7 
15,9 

Руда на олово 

Северный 
Восточно-Сибирский 
Республика Саха (Якутия) 
Чукотский АО 
Магаданская обл. 
Хабаровский край 
Еврейская АО 
Приморский край 
Амурская обл. 

0 
0 
44,2 
0 
0 
33,9 
0,5 
21,4 
0 

0,3 
7,7 
34,5 
16 
0,8 
18,8 
1,5 
20,4 
0 

0 
0 
29,9 
0 
0 
34,2 
11,8 
16,9 
7,2 

Золото 

Северо-Кавказский 
Северный 
Уральский 
Западно-Сибирский 
Восточно-Сибирский 
Дальневосточный 

0,2 
0,1 
11,3 
1,1 
32,4 
54,4 

0,7 
0,7 
25,2 
2,3 
37,5 
33,6 

1 
3,4 
10 
4 
28,3 
53,3 

 
Большая роль в развитии горно-добывающих отраслей промышленности принадлежит горной науке, основоположником которой в России является выдающийся русский ученый М.В. Ломоносов. Развитие горной науки 
продолжали Б.И. Бокий, М.М. Протодьяконов (старший), А.М. Терпигорев, 
Л.Д. Шевяков, А.А. Скочинский. Совершенствование технологий горных 
работ основывалось на научных достижениях М.И. Агошкова, Н.А. Чинакала, 
А.В. Докукина, Н.М. Покровского, Р.П. Каплунова, Е.Ф. Шешко, Н.В. Мельникова, В.В. Ржевского, В.И. Ревнивцева, развитие механизации горных 
работ связано с именами А.О. Спиваковского, М.М. Федорова, А.С. Ильичева, А.В. Топчиева и др. 

10 

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ  
О ГОРНЫХ РАБОТАХ 
 
 
1.1. Месторождения полезных ископаемых  
и элементы их залегания 
 
Земная кора состоит из разнообразных минералов и горных пород. Под 
минералом понимают природное тело, приблизительно однородное по химическому составу и физическим свойствам, которое образуется в результате 
физико-химических процессов в земной коре. Минералами являются, например, гипс, кварц, галит, магнетит и пирит. В большинстве своем это твердые 
кристаллические химические соединения. 
Устойчивые агрегаты одного или нескольких минералов, образующие 
самостоятельные геологические тела, называют горными породами (песчаник, кварцит, гранит, мрамор, кварцит железистый, известняк, базальт и др.). 
Часть минералов и горных пород, которую использует человек, называют полезными ископаемыми; другая, бόльшая часть горных пород, которая вмещает полезные ископаемые, называется пустыми породами. 
Полезные ископаемые в виде минералов и горных пород относятся к 
твердым полезным ископаемым; жидкости и газы, заполняющие естественные полости в горных породах, — к жидким и газообразным. К твердым полезным ископаемым относятся уголь, руды черных и цветных металлов, драгоценные камни, соли, строительные горные породы (доломиты, пески, глины, кварциты, граниты и др.). 
Жидкими полезными ископаемыми являются нефть, рассолы, воды; к 
газообразным полезным ископаемым относят природные газы: метан, этан, 
пропан. 
Разделение всех горных пород на полезные ископаемые и пустые породы является условным. В зависимости от потребности народного хозяйства в минеральном сырье, технологии его добычи и переработки на горном 
предприятии одни и те же горные породы могут быть и полезными ископаемыми, и пустыми породами. Кроме этого, извлеченные из недр и уложенные 
в отвалы пустые породы могут со временем, по мере развития технологии 
переработки, перейти в категорию полезных ископаемых. 

Естественное местное скопление полезного ископаемого 
в толще земной коры в объемах 
и концентрации, достаточных 
для рентабельной разработки, 
называется месторождением 
полезного ископаемого. 
По виду полезного ископаемого различают месторождения: 
а) твердого минерального топлива: угля, торфа, горючих сланцев; 
б) рудные: железных, марганцевых, медных, свинцовых, урановых и других руд; 
в) нерудные: фосфоритов, апатитов, солей, различных строительных пород; 
г) прочие: драгоценных камней и др. 
В зависимости от происхождения месторождения полезных ископаемых разделяют на магматические, осадочные и метаморфические. 
Форма залегания месторождений полезных ископаемых обусловлена 
условиями их образования и может быть правильной и неправильной. 
Для магматических и частично метаморфических месторождений полезных ископаемых характерны главным образом неправильные формы залегания, 
т.е. залежи в виде жил, прожилков, гнезд, штоков, линз и куполов (рис.1.1 и 1.2).  
Для осадочных в первую очередь и частично для метаморфических месторождений полезных ископаемых характерны правильные формы залегания в виде пластов и пластообразных залежей (рис. 1.3).  
Пространственное положение месторождений полезных ископаемых 
определяется их элементами залегания — простиранием и падением. 
Пластом называется горная порода, залегающая в виде слоя между двумя 
другими горными породами, обычно с четкими контактами между ними на значительной площади. Поверхности соприкосновения пластов называются плоскостями напластования. Пласт обычно представляет собой однородную породу 
с отдельными инородными включениями, однако часто состоит из отдельных 
слоев ⎯ пачек. При сложном строении пласта 
отдельные пачки полезного ископаемого разделяются тонкими пластами пустой породы — 
прослойками. Тонкие пласты полезного ископаемого, разработка которых является нерентабельной, называются пропластками. Несколько согласно залегающих в земной коре 
пластов полезного ископаемого именуются 
свитой. Часть пласта, выходящая на земную 
поверхность, называется выходом пласта. 

Рис. 1.1. Лакколит 

Канал 

Рис. 1.2. Жилы (1) и прожилки (2)

1

2 

Сброс 

Рис. 1.3. Свита пластов  

Простирание пласта ⎯ протяжение 
его в направлении линии простирания, 
представляющей собой линию пересечения 
пласта с горизонтальной плоскостью (рис. 
1.4). Направление простирания пластов 
определяется азимутом простирания, т.е. 
углом, образованным линией простирания 
с меридианом.  
Падением пласта называется его протяжение по линии падения, под которой понимается линия, лежащая в плоскости пласта и перпендикулярная линии простирания. Угол падения пласта ⎯ угол между 
линией падения пласта и горизонтальной 
плоскостью. Угол падения измеряется в 
градусах. Направление, противоположное 
падению, называется восстанием.  
Пласты, жилы и подобные им геологические тела залегают под различными 
углами падения. По углу падения их подразделяют на горизонтальные — 0º, пологие — 
от 0º до 20⎯25(30)º, наклонные — от 
25(30)º до 45º, крутые — более 45º; в скобках приведены углы падения для рудных 
месторождений. 
Угол падения угольных пластов и 
рудных тел влияет на выбор технологии 
горных работ, способы добычи, доставки и 
транспортирования полезных ископаемых. 
Например, при пологом залегании месторождений для перемещения полезных ископаемых необходимо применять конвейеры и другие транспортные средства, а при 
крутом — перемещение может происходить самотеком под действием собственного веса полезного ископаемого. 
Если месторождение полезных ископаемых залегает горизонтально или полого, то находящиеся над ним горные 
породы называют кровлей, а подстилающие — почвой. 
При крутом залегании кровлю называют также висячим, а почву ⎯ лежачим боком. Горные породы, между которыми залегает месторождение 
полезных ископаемых, называют боковыми или вмещающими породами. 

Рис. 1.4. Элементы залегания 
пласта:  
АВ ⎯ линия простирания; ВГ ⎯ линия 
падения; α ⎯ угол падения 

Рис. 1.5. Истинная (NM), вертикальная (PM) и горизонтальная 
(OM) мощности пласта: 
x и α ⎯ угол падения висячего и лежачего бока соответственно 

В

90° 

Г

α 
А

Б

Пласт