Горное дело во времена великих географических открытий

Каменный век (2,6 млн. 5 тыс. лет тому назад) - самый продолжительный период в истории человечества. Он назван так потому, что большинство инструментов было сделано из камня (кремня, яшмы, обсидиана, гранита, туфа и других пород и минералов). Ранние находки костей людей и их орудий в Африке датируются 2,6 млн. лет. Заканчивается каменный век в 3 тыс. до н.э. с изобретением и распространением медных, а затем и бронзовых орудий труда.

Каменный век состоит из древнекаменного века - палеолита, среднекаменного - мезолита и новокаменного - неолита. Ученые так разделили каменный век не случайно: в каждый из периодов человек изобретал новые и совершенствовал уже известные приемы обработки камня и изготовления орудий, расширялся круг его хозяйственных занятий, менялась и природная обстановка.

Палеолит - период, когда началось формирование человека и его культуры. Он разделен на ранний (2,6 млн. лет - 40-30 тыс. лет назад) и поздний (40 - 30 - 10 тыс. лет назад). Их другие названия - нижний и верхний - связаны с залеганием находок в слоях (чем ниже, тем древнее). Ранний (нижний) палеолит заканчивается с появлением человека современного типа. Период позднего (верхнего) палеолита - время резких климатических колебаний и приспособления к ним человека.

1. История развития горного дела

Горное дело зародилось в глубокой древности одновременно с возникновением человеческого общества и имеет богатую и славную историю.

Начало каменного века свидетельствует о зарождении древнейшего горного дела и совпадает по времени с возникновением человеческого общества.

Наиболее протяженный этап развития горного дела составила т.к. эпоха горный орудий. Изначально целенаправленной разработке недр предшествовал длительный период собирательства каменного сырья (2 млн. - 35 тыс. лет назад). Этот период характеризуется отбором с поверхности Земли каменных материалов, которые могли быть применены непосредственно или после несложной обработки для резания или рубящих действий. Установлено, что наряду с доминирующим кремнем человек использовал в этот период около десятка горных пород (яшма, обсидиан, сланец, кварцит, доломит и др.), а также минеральные краски (охра). Собрание кремневого материала на протяжении палеолита привело к заметному истощению поверхностных залежей качественного кремня, поэтому в эпоху мезолита и неолита собирательство постепенно сменяется целенаправленной добычей с некоторой глубины.

В это время в качестве примитивных горных орудий используются вначале камень, позже - роговые орудия. Возникновение земледелия и скотоводства (около 10 тыс. лет назад) привело к выделению ремесла по изготовлению каменных орудий. Появляются молоты, топоры, кайла, мотыги, кирки, клинья для горных работ, формируется система приемов применения этих орудий. Археологические реконструкции показали, что для выемки залежей кремня, обнажающихся в оврагах и балках, проводились горизонтальные выработки, а применительно к пластам или конкрециям - вертикальные выработки в виде котлованов, а позже - стволов шахтного типа. Желание отработать максимальную площадь залежи приводило к созданию расширений в забойной части к сбойке стволов под землей, что потребовало деревянных распорок для предотвращения обрушения горных пород.

Возможность обработки камня посредством пиления и сверления привела к использованию исходного сырья крепких и абразивных горных пород (гнейсы, диабазы), а также нефрита. Древнейшие сверла представляли собой деревянные стержни с закрепленными на концах каменными наконечниками.

В начала четвертого тысячелетия до н.э. (что, конечно же, весьма условно) каменный век сменяется медным. Спор о прародине металла имеет давнюю историю. Выдающийся шведский археолог Мактелиум приписывал открытие металлургии меди давно исчезнувшим шумером (юг современного Ирака), француз Навиль - легендарный хамитам Южной Аравии, О'Лери доказывал, что честь первооткрывателей металла принадлежит армяноидной расе, жившей вокруг горы Арарат. И все же самые древние украшения из меди были обнаружены при раскопках неолитического «города» Чатал-Хююк в Анатолии (современная Турция) и датируется шестым тысячелетием до н.э. Однако от первых медных бусинок и иголок до разработки руд и изготовления медных орудий лежал путь длиной в тысячелетия.

Медный век ознаменовал возникновение металлургии (термин - от греч. metallurgeo - добываю руду, обрабатываю металл), которая в течении многих веков до выделения в отельную область науки и техники, будет важнейшей составляющей горного дела.

Металлические богатства доставались людям чрезвычайно трудно. Сначала нужно было найти руду, затем извлечь ее из недр, освободились от пустой породы, выплавить из минералов металл и только после этого сделать из него орудия. Высокая крепость рудных тел и вмещающих пород значительно затрудняла их выемку даже с помощью медных и бронзовых орудий, хотя их применение существенно расширило технические возможности разработки.

Важным этапом развития техники и технологии горных работ становится способ искусственного ослабления прочности массива с помощью п???? а. Для осуществления способа перед плоскостью забоя раскладывали костер, нагретые породы обливали водой, а в образовавшиеся трещины каменными кувалдами забивали деревянные клинья. Затем клинья смачивали, и при разбухании они отрывали породные глыбы от массива. Иногда вместо деревянных клиньев использовали металлические плоские и четырехгранные. Их загоняли в трещины, расшатывали каменные блоки и разбивали их кирками.

Добыв в выработках куски породы с вкрапленными в них минералами меди, древний горняк раскалывал их молотком и подвергал ручной сортировке, отделяя пустую породу от руды.

В бронзовом веке наряду с медными рудами добывали золото, олово, свинец, мышьяк. В это время появляются первые горные чертежи. Сохранился древнеегипетский папирус, на котором показана схема шахты по добыче золота. Следует отметить, что подземные горные работы опережали открытые, хотя последние также имели некоторое распространение.

В период ранней бронзы в одно из направлений горного дела выделилась добыча и обработка каменных блоков, связанная с сооружением мегалитов-монументов из массивных каменных глыб.

Наиболее крупных масштабов деятельность по добыче и обработке строительных блоков достигла в Древнем Египте при сооружении пирамид. Для отделения от массива блоков геометрически правильной формы по заранее размеченной поверхности металлическими долотами выдалбливались канавки и вертикальные углубления по деревянные клинья. Смоченные клинья набухали и отрывали монолит от массива.

В середине 3-го тысячелетия до н.э. горняки Малой Азии (район Анатолии) начали добывать и обрабатывать железную руду.

Стимулом к расширению горного производства становится дальнейшее развитие торговли рудой, металлами, солью, мраморам, драгоценными камнями, минеральными красками и другими полезными ископаемыми. Железный молот и кайло становятся основными орудиями горного производства, что позволило повысить технологию и интенсивность горных работ.

В первом тысячелетии до н.э. в Древнем Китае начинают добывать каменный уголь, используя его как топливо. Здесь же велась разработка растворов каменной соли. Для их добычи бурились ударным способом скважины диаметром 12-15 см и глубиной до 100 метров и более.

К VII в. до н.э. относится одно из первых упоминаний о колодцах для добычи нефти.

Дальнейшее развитие горного дела происходит на фоне возникновения и расцвета античных государств - Древней Греции и Древнего Рима. Особенностью этого периода является зарождение научных школ и систематизация естествознания. Так в 6 веке до н.э. складывается т.н. милетская школа, представителем которой (Фалес, Анаксимандр, Анаксимен и др.) пытаются дать научное объяснение происхождению недр, возникновение полезных ископаемых.

В 4 веке до н.э. Аристотель в книге «Метеорология» говорит о горных камнях, называемых «углеподобными веществами» говорит о горных камнях ископаемого угля и делает сравнение его с древесным, который иногда использовался для выплавки металлов. В І веке выходит первая систематизация и описание разрабатываемых минералов, даны наставления по ведению горных работ.

В античный период практическое применение в горном деле получают геометрические измерения. Используются также достижения механики, которые применяют в приспособленных для подъема и водоотлива.

Таким образом, зарождение в странах античного мира естествознания создало основу для механизации средств и способов ведения горных работ, для возникновения первых машин.

Подводя итого эпохи горных орудий, следует отметить, что, несмотря на крайнюю раздробленность горных промыслов, примитивную организацию труда, изоляцию горняков в отдельные профессиональные кланы, слабый обмен опытом между регионами, - анализируемая эпоха все же заложила основы горного производства, чем обеспечила человечество возможностями противостоят стихийным силам природы, создавать ценности материальной и духовной культуры.