История горного и взрывного дела
Покупка
Тематика:
Горная промышленность. Металлургия
Составитель:
Иванов Антон Юрьевич
Год издания: 2021
Кол-во страниц: 92
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-7882-2876-1
Артикул: 792098.01.99
Доступ онлайн
В корзину
Содержит научно-исследовательские материалы, а также исторические документы, относящиеся к истории горного и взрывного дела и систематизированные по основным темам курса.
Предназначена для студентов первого курса факультета ЭМИ, изучающих дисциплину «История горного и взрывного дела» в рамках подготовки по специальности 21.05.04 «Горное дело».
Подготовлена на кафедре государственного управления, истории, социологии.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет» А. Ю. Иванов ИСТОРИЯ ГОРНОГО И ВЗРЫВНОГО ДЕЛА Хрестоматия Казань Издательство КНИТУ 2021
УДК 622 ББК 33.133я7 И90 Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского национального исследовательского технологического университета Рецензенты: д-р ист. наук, проф. Д. В. Давыдов д-р ист. наук, проф. С. Ю. Малышева Составитель А. Ю. Иванов И90 История горного и взрывного дела : хрестоматия / сост. А. Ю. Иванов; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2021. – 92 с. ISBN 978-5-7882-2876-1 Содержит научно-исследовательские материалы, а также исторические документы, относящиеся к истории горного и взрывного дела и систематизированные по основным темам курса. Предназначена для студентов первого курса факультета ЭМИ, изучающих дисциплину «История горного и взрывного дела» в рамках подготовки по специальности 21.05.04 «Горное дело». Подготовлена на кафедре государственного управления, истории, со- циологии. ISBN 978-5-7882-2876-1 © Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2021 УДК 622 ББК 33.133я7
ВВЕДЕНИЕ Хрестоматия по дисциплине «История горного и взрывного де- ла» составлена для студентов I курса, обучающихся по специальности «Горное дело», тематически соответствует требованиям ГОС по дан- ной специальности и положению об учебно-методических комплексах дисциплин образовательных программ высшего образования, приня- тому в КНИТУ. Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с историей развития горнозаводского производства от истоков камен- ного века до настоящего времени. Для более эффективного освоения учебной программы в данной хрестоматии приводятся материалы, ха- рактеризующие основные тенденции исторического процесса в эпоху неолита (нового каменного века), далее – бронзового и железного ве- ков, во времена Античности, Средневековья, а также в период петров- ских реформ. Публикуемые в хрестоматии основополагающие документы и материалы помогут обучающимся в достаточно полном объеме сформировать представление о специфике горнодобывающих отрас- лей экономики и об особенностях создания взрывчатых веществ, буровой техники, технологии и безопасности ведения взрывных ра- бот. Публикации, составившие данный сборник, проливают свет на основные факторы развития горного дела в мировой и российской истории и на взаимосвязь этого сложнейшего процесса с формиро- ванием человеческого общества. Изучение важнейших понятий, принципов и специфики разви- тия горного и взрывного дела, а также глобальных процессов разви- тия человечества, безусловно, даст возможность студентам более уверенно ориентироваться в сложных и многообразных явлениях окружающего нас мира и понять, каким образом система практиче- ских приемов для разработки месторождений полезных ископаемых, совокупность знаний о природных условиях залегания месторожде- ний и физических явлений, происходящих в многометровой толще пород при ведении горных работ, позволила преодолевать негатив- ные природные явления и помогала усовершенствовать технику, технологию и экономику горного производства на всем протяжении истории человечества, особенно на современном этапе.
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ГОРНОГО И ВЗРЫВНОГО ДЕЛА Зарождение у человечества устойчивого интереса к горному делу. Роль минерального сырья для развития человечества. Современная наука пришла к выводу, что человек начал выделяться из животного мира около 3 млн лет назад. Древнейшие люди (архантропы) жили первобытными стадами, но уже тогда они выделывали грубые каменные орудия для добывания пищи и защиты от хищников. Один из вариантов периодизации истории развития человечества связан с минеральным сырьем, из которого изготовлялись орудия труда, таким образом выделяются каменный век, затем – бронзовый и далее – железный. Подобная периодизация свидетельствует о том, что горное дело было не случайно выбрано в качестве главного критерия, так как горнозаводское производство служило и служит основой социального прогресса. Зарождение устойчивого интереса к горному делу в целом, а также к ископаемому углю, его добыче, промышленному и иному использованию восходит к петровской эпохе, неисчерпаемой по части различных инноваций. В 2000 г. геологи и горняки России отметили трехсотлетие со дня образования Приказа рудокопных дел – первой государственной структуры, в обязанности которой входили разведка и освоение месторождений полезных ископаемых. Специалисты угольной промышленности также определили для себя дату своеобразного профессионального юбилея. В 2007 г. было отмечено 285-летие начала добычи угля в России, а за точку отсчета принят именной указ Петра I от 7 декабря 1722 г. о приискании на До- ну и в Воронежской губернии каменного угля и руд. В том же 1722 г. появилось и первое в отечественных исторических хрониках упоми- нание о «ломке каменного уголья» на территории России. Человек на всем протяжении своей энергетической истории, начиная с открытия огня, находился в непрерывных поисках рацио- нальных источников энергии. Природа в изобилии подарила нам один из таких источников – ископаемый уголь, который был наиболее эф- фективным видом топлива на протяжении 200–250 лет. В течение XX в. численность населения Земного шара увеличи- лась в 4 раза и достигла к 2000 г. около 6 млрд чел., при этом потреб- ление первичной энергии увеличилось в 16 раз. Среднестатистический житель планеты потреблял в конце XX в. почти в сто раз больше энер-
гии, чем его первобытный предок, едва научившийся пользоваться огнем. В этом многократном увеличении в XX в. ведущее место при- надлежало ископаемому углю. В то же время в связи с процессами энергосбережения, диверсификации топливного потребления, ужесто- чения экологических требований к сохранению окружающей среды, во второй половине XX в. начался так называемый процесс декарбо- низации топливно-энергетического баланса. Суть его состоит в вытес- нении и замещении ископаемого угля с его большими отходами при потреблении менее отходными жидкими и газообразными видами топлива, атомной энергией, альтернативными возобновляемыми ис- точниками энергии (энергия ветра, солнечная энергия и т. д.). Процессы минерализации (XVIII–XX вв.) и декарбонизации (XX–XXI вв.) топливно-энергетического баланса способствовали вы- делению в энергетической истории определенных периодов, называе- мых специалистами «эрами», «веками», «укладами» (эра угля, нефти, газа и т. п.). Но если в 1900 г. доля угля в мировом потреблении пер- вичных источников энергии составляла 94,4 %, то к 2000 г. она снизи- лась до 29,6 %. А в топливно-энергетическом балансе России, напри- мер, доля ископаемого угля только во второй половине XX в. снизи- лась с 60 до 20 %. Тем не менее в настоящее время, несмотря на не- благоприятные для потребления ископаемого угля тенденции, он про- должает оставаться одним из основных первичных топливных ресур- сов в мировом энергопотреблении. Так, конце XX в. почти 37 % элек- троэнергии во всем мире производилось за счет энергетического угля. Более того, около 20 % мирового производства ископаемого угля при- ходится на добычу коксующегося угля, без которого не могут рабо- тать предприятия черной металлургии. К тому же доказано, что запа- сы ископаемого угля многократно превышают мировые запасы нефти и природного газа, поэтому энергетический потенциал ископаемого угля еще далеко не исчерпан. Истоки горного дела как одного из видов полезной деятельно- сти человека. Горное дело как вид полезной деятельности по извлече- нию из поверхностной оболочки Земли полезных ископаемых, эволю- ционировало в своей длительной истории под влиянием человеческих потребностей: в древние века в целях самозащиты в борьбе с дикой и суровой природой; в более поздние века – в целях получения необходи- мых веществ и материалов.
В период железного века (начало I тыс. до н. э.) начали при- менять искусственные способы проветривания подземных горных выработок, получает применение колодезная добыча нефти, появля- ются первые научные обобщения о свойствах минералов и горных по- род, которые содержались в труды Аристотеля, Теофраста, Плиния Старшего. Считается, что горное дело берет свое начало с собиратель- ство и обработки каменных мате- риалов. Человек каменного века, современник пещерного медведя и мамонта, осваивая дикую при- роду, вынужден был обратить внимание на кремень, нефрит, обсиди- ан, грубо говоря, «камни», лежащие под ногами. «Камнями» называли часть природных твердых минералов «отцы» минералогии (Аристо- тель, Авиценна (Ибн Сина), доминиканский монах Альберт Великий, Георгий Агрикола, А. Г. Вернер). По мере эволюции «древний гор- няк» переходил от стадии собирательства камней к стадии их выкапы- вания с земной поверхности с помощью рытья ям и уступов. Открытие и использование огня явилось главным отличием «че- ловека разумного» от животного. Огонь долгое время оставался для че- ловека божественной субстанцией. Способность его получать и хранить приписывалась мифическим героям, например, Прометею, похитивше- му огонь у богов с Олимпа и передавшему его людям. С началом осо- знанного применения огня древний человек впервые встретился с проб- лемой топлива. Первыми видами топлива были растительные смеси, высушенные экскременты животных, древесина и полученный из нее древесный уголь. В таком примитивном виде горное дело с зачатками энергетики сохранялось сотни тысяч лет. V–IV тысячелетия до н. э. неслучайно называют неолитической «революцией». В это время человечество сделало значительный шаг к формированию оседлых цивилизаций (формирование земледелия и одомашнивание животных) и были созданы предпосылки для перехо- да к производящему хозяйству. Аристотель (384–322 гг. до н. э.)
С зарождением основ производительной экономики в эпоху неолита берет начало и процесс осознания практической пользы по- лезных ископаемых. От естественных человеческих потребностей в добывании пищи с помощью охоты, через этапы освоения каменных материалов, плодородной почвы, леса, каменной соли и других веществ, потребности человека эволюционируют до использования глины, металлов, стекла, для изготовления которых требовались полезные ископаемые. Арсенал орудий человека в этот период активно пополнялся режущими, колющими, скребковыми и другими полезными инструментами. При этом совершенствуются технологии горных и строительных работ. Например, древние египтяне при строительстве пирамид использовали свою технологию добычи каменных плит и приемы по их обработке. Эмпирически человек этой эпохи находит наиболее рациональные формы и приемы, отбрасывая худшие и закрепляя наиболее удачные и гармоничные. Так, например, большинство вертикальных выработок в эпоху неолита имели круглое сечение, которое было не только единственно возможным в условиях, когда техника крепления горных выработок только зарождалась, но и наиболее рациональным. В это же время появляются первые чертежи – схемы шахт. Проветривание в шахтах осуществлялось с помощью специальных дополнительных вертикальных выработок, а горные выработки освещались сжиганием сухого хвороста или лучин, позже – с помощью масляных ламп. Принципиальный переворот в истории человеческой цивилизации связан с открытием и использованием металлов, в частности меди и ее сплава – бронзы. С момента вытеснения каменных орудий металлическими зарождается кузнечное дело. С началом добычи металлических руд берет свое начало процесс металлургии, и появляется техника обработки металлов. Зарождается геометрия недр – геодезия. Например, в VI в. до н. э. при проведении водопроводного тоннеля на острове Самос в Эгейском море длиной 1000 м встречными забоями, проходчики точно встретились в намеченном месте. Возникает новая отрасль горного дела – обогащение полезных ископаемых, которое сводилось к ручному отбору из пустой породы ценных минералов. К концу VII в. до н. э. относится упоминание о добычных колодцах и скважинах. «Отец истории» Геродот уже в V в. до н. э. описывал колодезный «журавль» с мехом вместо ведра
для подъема нефти. В Китае для добычи соляных растворов бурили скважины глубинной до 90 м и диаметром 12–15 см. Следующим этапом развития горного дела и человеческой цивилизации в целом было открытие железа. Историки считают родиной железа территорию древней Армении. Оно впервые было выплавлено из руды легендарным племенем шалибов в XV в. до н. э. С современной точки зрения представляется крайне незначительным общее число металлов, находивших в то время сколько-нибудь значительный спрос. Кроме благородных металлов (золота и серебра), в довольно значительном количестве использовались только следующие металлы: медь, железо и сталь, сплавы меди с оловом и цинком, свинец. Например, свинец использовался для изготовления водопроводных труб, остатки которых были найдены при раскопках Помпеи и об устройстве которых упоминается в сочинении Витрувия (около 30 г. до н. э.). Ртуть была известна древним, но потреблялась ими в крайне ограниченном количестве, равно как цинк и сурьма. Со времен медного, бронзового и железного веков горное дело получает развитие по всему миру, где мигрируют цивилизации. Начиная с этих веков, производство горных работ, в том числе подземных, уже не представляет сколько-нибудь значительных затруднений. Лишь увеличивающийся с глубиной разработок приток воды в рудниках ставил предел распространению горных работ в глубину. Справиться с сильным водопритоком при весьма примитивных водоотливных средствах было затруднительно. Правильному ведению горных работ препятствовала также невозможность использовать с выгодой большое количество бедных руд, так как способы их обогащения были в то время мало известны. Камни для изготовления орудий труда и оружия доставались из ям и пещер, которые явились прообразами современных горных выработок. Раскопки в долине реки Соммы (Франция) показали, что глубина Геродот (484–425 гг. до н. э.)
ям и длина пещер в то время не превышали 3 м. Дальнейшее развитие горного дела шло по пути усовершенствования горных работ. В эпоху неолита появляются шлифованные каменные орудия. Впервые для добычи необходимого сырья применяются прототипы выработок современных шахт: вертикальные и наклонные стволы круглого или квадратного сечения. Иногда стволы соединялись между собой подземными выработками (прообразы современных штреков). Появляется первая система разработки (камерная) с оставлением междукамерных целиков и примитивный шахтный подъем – веревка без ворота. К этому же периоду относится открытие принципа естественной, а затем – искусственной тяги с использованием для этих целей костров (об этом свидетельствуют археологические раскопки Чудских разработок в России, горных разработок в Англии, Франции и Бельгии.) Искусство шлифовки в то время достигает своего совершенства. Человек изготавливает украшения из золота, серебра, метеоритного камня. Примерно в V–IV тыс. до н. э. (эпоха медного и бронзового веков), человек научился добывать медь и использовать ее для изготовления предметов быта. Сегодня мы много знаем о каменоломнях Древнего Египта, Синайских медных и малахитовых рудниках, приисках Древней Греции и Испании, древних соляных копях Центральной Европы, рудниках по добыче кремния на территории Белоруссии, древних медных рудниках Армянского нагорья, Чудских копях Северного Алтая и Южного Урала, древнейших медных копях Сербии, но где была произведена первая плавка металла – установить невозможно. Очевидно, переход к металлической культуре в разных местах планеты произошел практически одновременно. Позже начинается добыча олова и других металлов. Историки началом бронзового века считают конец III тыс. до н. э., когда изобрели бронзу (сплав олова и меди в соотношении 9:1). В этот период (конец III–I тыс. до н. э.) зарождается и рабовладельческий строй. Бронзовые орудия труда и оружие получают широкое развитие в период Среднего и Нового царств в Египте, в Вавилонском и Хеттском государствах. Поскольку руда находилась не везде, каменное производство того времени достигло своего совершенства. Потребность общества в изделиях горнодобывающей промышленности возрастает. Для добычи руды и камня изобретаются новые инструменты и технология отбойки руды. Появились бронзовые долота и новый способ отбойки руды с применением дубовых клиньев. В качестве иллюстрации сказанного: открытые горные работы
по добыче меди в местечке Аи Бунар (Южная Болгария) производились в карьере диаметром 110 м при глубине разработки 30 м. Всего из карьера горняками древности было извлечено 30 тыс. т скальной породы, из которой затем выплавили 1000 т меди. Горное дело в период античности. Античность – это период зарождения, развития и угасания греко-римской цивилизации. Она охватывает период с конца II тыс. до н. э. до середины I тыс. до н. э. В то время на огромных пространствах Западной, Центральной и частично Восточной Европы, а также Малой и частично Центральной Азии, Ближнего и Среднего Востока, Северной Африки люди создали цивилизацию с высоким уровнем развития науки, искусства, строительства и архитектуры. В античную эпоху к наиболее развитым отраслям относились добыча руды и обработка металлов. Греческие государства классического периода, а затем и эллинистические государства, на территории которых находились месторождения полезных ископаемых, быстро обогащались и становились могущественными. В античном мире хорошо понимали все выгоды, связанные с обладанием приисками и каменоломнями. Войны, то и дело возникавшие в ту эпоху, часто носили характер борьбы за то или иное богатое месторождение полезных ископаемых. Предпосылкой для появления железных изделий явилось изоб- ретение воздуходувки в Древнем Египте (1580 г. до н. э.). Древнейшая плавильная печь была изобретена в 1175 г. до н. э. Одновременно ре- шаются проблемы осушения обводненных месторождений. Продолжает усовершенствоваться технология ведения горных работ: при разработке коренных месторождений отдельные участки обрушались с помощью целой системы горных выработок, а затем рабочие вымывали полезный минерал сильным потоком воды. Поваренную соль добывали путем вы- паривания. Эти два способа добычи в настоящее время интенсивно раз- виваются (геотехнологические методы). В античную эпоху (Древняя Греция, Римская империя) горное дело становится устойчивым и прибыльным занятием. Разработка ме- сторождений металлических руд во времена Римской империи была описана с достаточной для своего времени обстоятельностью древне- римским писателем и натурфилософом Плинием Старшим. Кстати го- воря, его вполне можно считать одним из основателей горной науки – ведь в его труде «Естественная история» имеется целая глава, посвя- щенная вопросу о тяге воздуха в шахтах. Приведем любопытные вы-
Доступ онлайн
В корзину