Три периода горной науки и геотехнология

История горной науки подразделяется на три периода:

Первый — (всё до капиталистической формации) в этот период горная наука в широком охвате явлений вобрала в себя различные области знаний. Известно, что потом из неё вышли многие науки геологического, горного и технологического (например, металлургия) плана. Интересно отметить, что первое и по существу современное определение горной науки дал М. В. Ломоносов " Наука, которая учит минералы знать, приискивать и приводить в такое состояние, чтобы они в обществе человечеством были угодны" .

Второй период горной науки связан с её дифференциацией, возникновением целого семейства горных наук, привлечением фундаментальных наук. В этот период горная наука активный фактор преобразования горного производства.

Третий период — это сближение науки и производства, т. е. когда результаты научных исследований воплощаются в коммерческие проекты. Основной задачей горной науки становится принципиальное изменение технологий разведки, разработки и переработки полезных ископаемых. Для этого понадобился синтез разных направлений горных наук в единую систему знаний.

Ещё в эпоху возрождения Везалий писал, что «Возникает множество препятствий при изучении конкретного предмета. Его чрезмерное дробление среди узких специалистов, которые, изучая одну сторону предмета исследования, оставляют в стороне многие другие, неразрывно связанные с ним». Узкая специализация в современной горной науке привела к разобщённости в научных кругах и, в определённом смысле, даже «неграмотности» узкого специалиста, который, будучи уверен в своей правоте, стремится изолироваться от других мнений, связанных с решением другой стороны насущной проблемы сегодняшнего дня. Сейчас происходит становление одной из ветвей горной науки — «физико-химической геотехнологии» (ФХГ), объединяющей знания физиков, химиков, геологов и технологов для решения проблем горной науки. Прикладные науки не могут существовать без достижений фундаментальных наук. Их надо не разрывать, а соединять в работе научных коллективов.

В геотехнологическом процессе участвуют многие миллиарды атомов химических элементов. Поэтому для определения путей протекания этих процессов следует учитывать свойства всех минералов, которые подчинятся термодинамическим законам. Например, при химических процессах в недрах земли происходит поглощение или выделение энергии, определяемое термодинамическими свойствами минеральных ассоциаций и термодинамическими условиями среды. И, так как любая термодинамическая система стремится перейти в состояние максимальной устойчивости с минимальной свободной энергией, на поддержание процесса всегда требуется дополнительная энергия. Горная наука решает теоретические и технические проблемы горного дела, соприкасается с многими смежными науками и во многом определяет сферу интересов политиков, экономистов, социологов и философов. Её общественное значение невозможно переоценить, поскольку её роль в реализации программы развития страны огромна. Известно, что за последние 20 лет добыто полезных ископаемых столько же, сколько за всю историю нашей цивилизации, а потребуется в ближайшее время всё больше и больше. Добывающая промышленность, несмотря на кризисы, постоянно увеличивает своё производство, хотя по многим причинам наблюдается постоянное ухудшение её технико-экономических показателей. Сегодня, когда остро ставятся проблемы ресурсов сырья, снижения себестоимости его добычи и охраны окружающей среды — эти вопросы выходят за рамки только горных проблем и приобретают значение крупной государственной задачи. Думаю, что настало время принципиально изменить взгляд на горное производство, ибо социальное положение и престижность профессии горняка год от года не увеличивается.

Успехи отечественной горной науки значительны. У советских учёных было немало приоритетных достижений, как в теоретических разработках, так и в практике горного производства. Есть немало научных школ и направлений, поднявших горные исследования на высокий уровень. Достаточно назвать имена ведущих исследователей и перед нами возникают целые вереницы научных школ, проблем и значительных результатов. В то же время постоянно усложняются горногеологические условия разработки, уменьшается содержание полезного компонента, новые месторождения выявляются в необжитых регионах страны, что определяет рост себестоимости и снижения производительности труда в расчёте на конечную продукцию.

Традиционные горные работы, как правило, связаны с операциями отбойки горной массы от массива в форме куска, его доставки к месту предварительного передела (обогащения) и передела в товарный продукт. Известно, что за прошлый век горное дело шагнуло от кайла и лопаты до мощных механизированных комплексов, однако эти изменения носят больше количественный, чем качественный характер, поскольку в основе технологии всё те же кайло и лопата, хотя и механические. Статистические данные показывают, что резкого прогресса в традиционной технологии ждать невозможно. Оценка узких мест в горном деле показала, что замена технологии в отдельном узле не даёт значительного эффекта, а «поточная технология» и «безлюдная» выемка полезных ископаемых на базе традиционных методов добычи практически очень трудноосуществима, если вообще реальна. Необходимо соединять в недрах добычу и передел и первые такие предприятия уже работают. Открытая и подземная технологии добычи — это колыбель горного дела, но нельзя жить постоянно в колыбели, нужно из неё переходить.

Горные науки — это фактически технологические рецепты, отнесённые к конкретным условиям. Есть ли теория в горной науке? Есть — это раскрытие связей между горной средой и техническими средствами и способами добычи полезных ископаемых. Традиционно описательная — горная наука в настоящее время не может плодотворно развиваться без привлечения самых разнообразных сведений из химии, физики и других фундаментальных наук.

Итак, на сегодня, в горном деле создалась революционная ситуация, когда общественная необходимость требует безопасной и эффективной отработки бедных и глубоко залегающих месторождений, а современных уровень науки и техники не позволяет решить поставленные задачи при одновременном повышении экономической эффективности производства и удовлетворении требований охраны окружающей среды, комфортности и безопасности труда горняков. Научно-техническая революция в горном деле, прежде всего, связана с поиском принципиально новых решений, основанных на соединении в недрах операций по добыче, и переделу полезных ископаемых, т. е. на физико-химических методах добычи. В области физико-химической геотехнологии много сделано, целой плеядой исследователей, начиная с Д. И. Менделеева, предложившего подземную газификацию угля, академиков В. И. Вернандского, Е. Н. Ферсмана и В. А. Обручева, давших теоретические основы ряда геотехнологических процессов. И. П. Кириченко впервые в середине ХХ века обобщены геотехнологические методы и написана прекрасная книга, показавшая перспективы физико-химической геотехнологии. Считаю необходимым особо отметить роль в становлении физико-химических технологии как науки акад. Н. В. Мельникова, впервые создавшего в МГИ специальную кафедру и постоянно оказывавшего внимание всем вопросам физико-химической технологии, от определения её понятий, до практической реализации её методов.

В нашей стране целые коллективы исследователей занимались проблемами ФХГ. Это: МГГРУ (проф. Д.П. Лобанов), МГГУ (акад. В.В. Ржевский), ЛГИ (проф. Ю.В. Дядькин), ПромНИИпроект, ВНИИХТ, УНИПромед, Гипроцветмет, СКГМУ, ИрТУ, ГИГХС и многие другие организации. Методы ФХГ уже достаточно широко используются при эксплуатации некоторых месторождений полезных ископаемых (соли, угля, урана, железа, серы, золота, меди, тепла земли и др.).

Главные задачи геотехнологов — это поиск и разработка качественных изменений в технологии добычи минерального сырья, обоснование схем и параметров производств, не являющихся простым совершенствованием традиционной технологии. В учебнике «Физико-химическая технология» рассмотрено состояние этого направления и на основе многих исследований намечены основные задачи работ по различным геотехнологическим проблемам. Сейчас они решаются с отраслевых позиций, а это — прежде всего академическая проблема и решать её надо на долговременной основе. На базе комплексной целевой программы «Физико-химическая технология». Сегодня нельзя «прозевать» (т.е. неправильно оценить роль) ФХГ, как мы когда-то «прозевали» кибернетику и генетику. Мы говорим, что сейчас звёздный час физики, химии, биологии. Не меньше оснований говорить о звёздном часе горных наук, без рекомендаций которых самые незаурядные открытия естествознания не могут получить должного применения в горнодобывающих отраслях промышленности, которая не только даёт «хлеб» для всех производств, но и предопределяет возможность существования самого человечества.

Проблемы освоения недр Земли по сложности и трудности, можно сравнить с проблемой проникновения в космос, но сегодня общественное внимание, а, следовательно, и финансирование, не в нашу пользу. В скором времени проблемами минерально-сырьевого комплекса будут заниматься не только исследователи и бизнесмены, но и государственные деятели самого высокого ранга.