Kaivostoiminta

Kaivostoiminta  on ihmisen toiminnan ala, joka liittyy maapallon suoliston kehittämiseen ja käyttöön . Sisältää kaikenlaiset ihmisen vaikutukset maankuoreen ensisijaisesti mineraalien louhintaan , niiden ensikäsittelyyn sekä kaivosteknologiaan liittyvään tieteelliseen tutkimukseen. [yksi]

Kaivostoiminnan historia

Neoliittisen aikakauden aikana ilmestyi ensimmäiset kaivokset kuparin louhintaan .

V-II vuosituhannella eKr. e. Kuparikaivostoiminta on nousussa. 2000-luvun loppuun mennessä eKr. e. Länsi- Altaissa sulatettiin 3-5 tonnia pronssia vuodessa.

II-I vuosituhannella eKr. e. siirtyminen rautakauteen . 800- luvulle asti rautamalmin louhinnan ja rautaosien tuotannon välillä ei ollut eroa . 800-1000- luvuilla seppätyö erottui joukosta .

Aluksi malmia louhittiin avoimella tavalla, mutta sitten alettiin rakentaa kaivoksia syvien esiintymien kehittämiseksi . Samaan aikaan nousi esiin miinojen tulvien torjunta. Aluksi hissejä käytettiin pumppaamaan vettä kaivoksista - kauhoilla varustettua ketjua käytettiin suuren rummun sisällä juoksevan henkilön avulla. Myöhemmin tätä mekanismia alettiin käyttää eläinten voimalla. Vielä myöhemmin mäntäpumppuja alettiin käyttää veden pumppaamiseen . 1700-luvun alussa Newcomenin höyrykonetta alettiin käyttää veden pumppaamiseen kaivoksista .

1700-luvun lopulla alkoi massiivinen maanalainen kivihiiliesiintymien louhinta , joka liittyi alkaneeseen teolliseen vallankumoukseen . Yksi kivihiilikaivosten vakavimmista ongelmista oli palo- tai hiilipölyräjähdyksen vaara . Tarkistaakseen kaasukontaminaation he laskeutuivat kaivokseen kanarialin kanssa häkissä. Hänen kuolemansa oli osoitus vaarallisesta palokoskeudesta ja hiilimonoksidista . Vuonna 1815 Humphry Davy keksi Davy- lampun , joka oli suunniteltu toimimaan räjähdysherkissä kaasuympäristöissä hiilikaivoksissa. Kaivostyöläiset toivat tämän lampun kaivoksen katolle määrittääkseen räjähtävän kaasuseoksen läsnäolon liekin koon ja sävyn perusteella. Hän pelasti monien kaivostyöläisten hengen.

1800-luvulla kaivoksissa alettiin käyttää hevosia louhitun hiilen poistamiseen. Monien vuosisatojen ajan kaivostyöläiset ovat louhineet hiiltä hakilla ja perällä , ahtaissa kasvoissa heidän täytyi työskennellä makuulla tai istuen. 1800-luvun toisella puoliskolla kaivostyöläiset alkoivat käyttää poraa , jonka ansiosta työmaat pystyttiin kaivamaan 200-300 m syvyyteen. Myös leikkuukoneita alettiin käyttää . Myöhemminkin alettiin käyttää nokkavasaroita ja sitten tieotsikoita .

1800-luvun lopulla ja 1900-luvun alussa uudet räjähteet ( dynamiitti , ammonaali ) alkoivat olla tärkeässä roolissa kaivostoiminnassa, ja poraus- ja räjäytystyöt alkoivat olla laajalti käytössä .

1900-luvun alussa polttomoottoreiden leviämisen yhteydessä öljykentistä tuli yksi tärkeimmistä kehittämiskohteista, joissa kaivoja porattiin höyryllä (ja myöhemmin sähköllä) [2] [3] .

Venäjällä

Suolateollisuudella oli poikkeuksellisen tärkeä merkitys Venäjällä. Asiakirjatietoa suolan louhinnasta maanalaisista suolavedestä Staraya Russassa on säilynyt vuodelta 1363 .

Vuonna 1491 ensimmäinen retkikunta meni Pechoran alueelle etsimään mineraaleja .

Ivan IV :n alaisuudessa vuonna 1584 syntyi suvereeni kiviasioiden ritarikunta . Tämä tilaus sisälsi esiintymien etsintään ja etsimiseen erikoistuneita asiantuntijoita.

Vuonna 1700 , vain Pietari I:n alaisuudessa kaivosasiain määräyksen antamisen yhteydessä , jonka tehtäviin kuului malmien louhinta, metallien sulatus, kaivosten rakentaminen, malmien etsintä - "malmien etsintä", laatiminen ohjeet mineraalien etsimiseen ja "tietoisten ihmisten" kouluttamiseen, Venäjällä luotiin kaivostoiminnan valtion hallinta. Tänä aikana Etelä-Uralilla kaivostoimintaa ja kaivostoimintaa harjoittivat kauppiasluokan edustajat, Tula-asemiehet, paikalliset malmin kaivostyöläiset ja malmikauppiaat, suurkaupunkiaristokraatit ja paikalliset aateliset.

Vuonna 1719 perustettiin State Berg Collegium ja annettiin asetus vuoriston etuoikeuksista, jonka mukaan "...se on sallittua kaikille ja jokaiselle on annettu tahto, riippumatta siitä, mikä asema ja arvokkuus he ovat, kaikkialla omilla ja vierailla mailla etsimään, sulattamaan, keittämään ja puhdistamaan kaikenlaisia ​​metalleja, eli kultaa, kuparia, tinaa, lyijyä ja muita, sekä mineraaleja, kuten salpetaria, rikkiä, vitriolia, alunaa ja kaikenlaisia ​​tarvittavan maan ja kiven värejä, joita jokainen teollisuuden osa voi hyväksyä ."

Vuonna 1773 Pietarissa avattiin Higher Mining School , joka muutettiin myöhemmin Kaivosinstituutiksi.

Vuonna 1807 Berg Collegium lakkasi olemasta, ja sen tilalle tuli kaivososasto (1811-1863 kaivos- ja suola-asioiden osasto), joka oli aluksi kauppaministeriön alainen ja sitten vuonna 1810, johtuen jälkimmäisen sulkemisesta valtiovarainministeriölle. Vuonna 1874 kaivososastosta tuli osa valtion omaisuusministeriötä (vuodesta 1894 - maatalous- ja valtionomaisuusministeriö).

Vuonna 1882 kaivososaston yhteyteen perustettiin geologinen komitea (Geolkom) , jonka päätehtävänä oli suorittaa alueellinen geologinen kartoitus ja järjestelmällisesti kuvata Venäjän valtakunnan alueen geologista rakennetta.

1800-luvun loppuun mennessä kaivosteollisuus oli johtavassa asemassa muiden Venäjän teollisuuden alojen joukossa . Kaivosteollisuudessa työskenteli 436 tuhatta henkilöä.

1900-luvun alkuun mennessä hiilen tuotanto kasvoi 121 tuhannesta tonnista vuonna 1860 12 miljoonaan tonniin vuonna 1900 ja vuonna 1916 se oli 34,5 miljoonaa tonnia.

Vuonna 1935 kivihiiliteollisuudessa syntyi Stahanov-liike .

Kazakstanissa

Vuonna 1934 Alma-Ataan perustettiin Kazakstanin kaivos- ja metallurginen instituutti .

Vuonna 1943 Neuvostoliiton tiedeakatemian Kazakstanin osaston geologisten tieteiden instituuttiin perustettiin kaivossektori, joka vuonna 1945 muutettiin Neuvostoliiton KazFANin kaivosinstituutiksi .

K. I. Satpaev , D. A. Kunaev, A. S. Popov, A. S. Saginov, O. A. Baikonyrov, Sh. A. Altaev, A. V. Brichkin, A. Zh. Mashanov antoivat merkittävän panoksen kaivostieteen kehitykseen Kazakstanissa . Tällä hetkellä kaivostieteen tutkimusta tehdään kaivosprofiilin tutkimusorganisaatioissa ja oppilaitoksissa.

Vuodesta 1993 Kazakstanin tasavalta on ollut World Mining Congressin pysyvä jäsen .

Kaivosmenetelmät

Historiallisesti kaivostoimintaa on ollut kahdenlaisia ​​- avolouhos ja maanalainen kaivos . On olemassa myös menetelmä poraamiseen sekä tekniikoita mineraalien poistamiseksi merenpohjasta.

Tietotekniikka kaivosteollisuudessa

Kaivostoiminnan erityispiirteenä on se, että mineraalien louhinnan muodostavien tuotantoprosessien tietotukea valmistettaessa tulee käyttää hyvin heterogeenisia malleja ja algoritmeja niiden käsittelyyn . Kahdessa äärimmäisessä tapauksessa tämä johtaa joko erittäin suureen määrään pitkälle erikoistuneita ohjelmistotuotteita, jotka tarvitsevat yhdistäviä ohjelmistokomponentteja, tai superjärjestelmään , joka kattaa kaikki yrityksen tuotannon elinkaaren tiedot. Puhtaassa muodossaan näitä vaihtoehtoja ei löydy, ensimmäinen johtuu siitä, että jopa alun perin rajoitetut toiminnalliset ohjelmat kehittävät ja laajentavat soveltamisalaansa viereisille alueille, toinen - tällaisen järjestelmän suunnittelun, konfiguroinnin ja ylläpidon äärimmäisen monimutkaisuuden vuoksi.

Ohjelmistotuotteiden maailmanmarkkinoilla on melko paljon integroituja kaivosjärjestelmiä, jotka tarjoavat suunnilleen samat toiminnot:

  1. Kaivostekniikan kohteiden vektori- , rautalanka- ja lohkomallien luominen .
  2. Objektimallien visualisointi kolmiulotteisessa avaruudessa
  3. Esiintymien geostatistinen analyysi
  4. Kaivoksen mittauspisteiden tietokannan (luettelon) muodostaminen ja erilaisten kaivosmittaus- ja geodeettisten tehtävien ratkaiseminen niiden pohjalta
  5. Kaivosyksiköiden tilavuus- ja laatuindikaattoreiden laskenta
  6. Kaivos- ja geometrinen analyysi ja avolouhosten rajojen optimointi taloudellisiin indikaattoreihin perustuen
  7. Avo- ja maanalaisen kaivostoiminnan suunnittelu, massaräjähdysten suunnittelu

Esimerkki integroidusta kaivosjärjestelmästä on Mineframe  , venäläinen CAD kaivostoiminnan automatisoituun suunnitteluun, suunnitteluun ja ylläpitoon.

Automatisoidut ohjausjärjestelmät kaivos- ja kuljetuskompleksille

Suuri osa tuotannossa olevista kaivoslaitteiden yksiköistä vaatii jatkuvaa valvontaa ja automaattista ohjausta. Tämän tehtävän suorittamiseksi käytetään automatisoituja ohjausjärjestelmiä (ACS SCC) [4] , jotka koostuvat kaivoslaitteisiin asennetuista kannettavista tietokoneista ja keskitetystä välityskonsolista. Ohjausjärjestelmien paletti alkaa yksinkertaisista ajoneuvojen liikkeen seurantajärjestelmistä monimutkaisempiin järjestelmiin, jotka mahdollistavat liikennevirtojen optimoinnin, laitteiden teknisen kunnon seurannan ja louhittujen raaka-aineiden laadun hallinnan reaaliajassa.

Kalliopaineen dynaamisten ilmenemismuotojen ennustaminen

Kun louhitaan mineraaleja maan alla, ihmiset ovat jatkuvasti vaarassa, koska milloin tahansa voi syntyä dynaaminen kivipaineen ilmentymä ja ihmiset voivat täyttyä matriisista. Tässä yhteydessä kalliopaineen dynaamisten ilmenemismuotojen ennustamisella on tärkeä rooli kaivosteollisuudessa. Venäjällä johtavat tieteelliset laitokset ennustavat kalliopaineen dynaamisia ilmenemismuotoja, kuten:

O. Yu. Schmidt Institute of Physics of the Earth RAS [5] ; A. F. Ioff, Venäjän tiedeakatemian fysikaalis-tekninen instituutti ; Venäjän tiedeakatemian maaperän integroidun kehittämisen ongelmien instituutti ; Venäjän tiedeakatemian Kuolan tieteellisen keskuksen kaivosinstituutti; Sergo Ordzhonikidzen mukaan nimetty Venäjän valtiollinen geologinen tutkimusyliopisto ; Kansallinen tutkimusteknologinen yliopisto "MISiS" ; National Mineral Resources University "Gorny" ; N. A. Chinakala SB RAS:n mukaan nimetty kaivosinstituutti [6] ; Venäjän tiedeakatemian Uralin osaston kaivosinstituutti ; Venäjän tiedeakatemian Uralin osaston kaivosinstituutti; T. F. Gorbatšovin mukaan nimetty Kuzbassin valtion teknillinen yliopisto ; Tula State University ; HUOMIO ; Viogem .

Näissä tieteellisissä laitoksissa on luotu automatisoituja (tietokoneista, ohjelmistoista ja lastausjärjestelmistä koostuvia) laboratoriotelineitä tutkimaan kalliopaineen dynaamisen ilmentymisen esiasteita ja kehitetty erilaisia ​​ennustuskriteerejä kivien tuhoutumiseen.

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Kaivostoiminta (artikkeli) // Mining Encyclopedia. Volumes 1-5, Moskova : Soviet Encyclopedia, 1984-1991
  2. ↑ Kaivostoiminnan historia: muinaisista kaivoksista nykyaikaisiin kaivoksiin
  3. ↑ Kaivostoiminnan kehityshistoria
  4. ↑ Kaivos- ja kuljetuskompleksin hallintajärjestelmät (pääsemätön linkki) . www.mining-portal.ru - Kaivosinsinöörien liitto. Hiilen, malmin ja muiden mineraalien louhinnalle omistettu tietoportaali. Haettu 20. maaliskuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 2. huhtikuuta 2016. 
  5. ↑ Zhurkov S.N., Kuksenko V.S., Petrov V.A. Fysikaaliset prosessit maanjäristyslähteissä. - M .: Nauka, 1980. - 282 s.
  6. ↑ Kurlenya M.V., Vostretsov A.G., Yakovitskaya G.E. Yhdellä kuormitettujen kivien sähkömagneettisen säteilyn signaalien mallilla // Mineraalikehityksen fysikaalis-tekniset ongelmat // IGD SB RAS. - 1996. - Nro 3 . - S. 9-17 .

Kirjallisuus

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Temaattiset sivustot
Sanakirjat ja tietosanakirjat
Bibliografisissa luetteloissa
 Kaivostoiminta
Infrastruktuuri
Mineraaliesiintymien etsintä
Kaivostoiminta