Основы горно-промышленной геологии

Горнопромышленная геология как прикладная научная дисциплина изучает методы, организацию и технологию геологического обеспечения горного производства при проектировании, строительстве, реконструкции, эксплуатации и ликвидации горных предприятий. Являясь наукой проблемно-ориентированной, горнопромышленная геология формирует научные основы управления состоянием массива горных пород, запасами и качеством добываемого сырья на всех стадиях освоения месторождений полезных ископаемых для повышения эффективности и безопасности горных работ, охраны и рационального комплексного использования недр — твердых полезных ископаемых, сопутствующих горных пород, вод и природных газов.

Основными задачами горнопромышленной геологии являются следующие:

1)   анализ и типизация горно-геологических условий месторождений полезных ископаемых для целей их эффективного промышленного освоения:

2)   совершенствование методов, средств, технологии и организации геологического изучения эксплуатируемых месторождений; повышение эффективности доразведки (в пределах горного отвода), эксплуатационной разведки и геолого промышленной оценки месторождений в процессе их освоения;

3)   разработка и совершенствование методов и систем обработки геологической информации, а также методов моделирования месторождений, прогнозирования горно-геологических явлений и процессов, создание геологических основ управления ими при горных работах;

4)   геологическое обеспечение проектирования и планирования горных работ, управления запасами и качеством добываемых полезных ископаемых с учетом их комплексного использования;

5)   гидрогеологическое обоснование рациональных способов, схем и техники защиты горных выработок от подземных вод, охраны и регулирования запасов подземных вод в районе действующих горных предприятий;

6)   инженерно-геологическое обеспечение управления состоянием массивов горных порол, обоснование проектов сокращения нарушенных горными работами территорий и восстановления экологического равновесия." title="<--break-->">" title="<--break-->">

Из всех перечисленных задач две можно считать основополагающими—геологическое обеспечение управления запасами и качеством полезных ископаемых и инженерно-геологическое обеспечение   управления  состоянием   массивов   при  горных  работах.

Они решаются на основе других задач за счет своевременного получения полной и достоверной геологической информации о горногеологических объектах.Специфическая особенность этих объектов заключается в двойственной природе их свойств; первичной геологической, с одной стороны, и горнотехно логической, проявляющейся при проектировании и ведении горных работ, с другой. Поэтому горно-геологические объекты образуются тогда, когда геологические объекты приобретают горнотехнологические свойства (например, при окон-туривании залежей по промышленным кондициям или ведении горных работ), и исчезают, как только они теряют природные геологические свойства (например, при поступлении руд на металлургический передел, угля ка химическую переработку). Следовательно, к горно-геологическим объектам относятся участки земной коры (объекты горного строительства, эксплуатируемые месторождения) и их производные (добытые полезные ископаемые и отвальные горные породы), находящиеся в сфере горного производства.Горнопромышленная геология изучает геологические факторы и параметры (пространственно-морфологические, запасы и качество, гидрогеологические и инженерно-геологические), определяющие возможность, целесообразность и условия промышленного освоения геологических объектов, т. е. условия превращения собственно геологических объектов в горнотехнологическне; состав и взаимосвязь показателей горно-геологических объектов разных уровней ка различных стадиях развития горного производства; методы получения и оценки этих показателей; закономерности их преобразования в ходе горнотехнологических процессов; методы, средства, структуру и организацию геологического обеспечения горного производства.Методологическую основу горнопромышленной геологии составляет системный подход, наиболее приемлемый при исследовании сложных развивающихся объектов — многоуровневых и иерархических. В системном исследовании анализируемый объект рассматривается как некоторое множество элементов, взаимосвязь которых обусловливает целостные свойстаа (эмерджентноегь) этого множества. Достоинство применяемого в горнопромышленной геологии системного подхода заключается в возможности выявления многообразия связей и отношений как в пределах отдельного гор но-геологического объекта, так н в его взаимоотношениях с окружающей геологической средой. Важно при этом, что свойства объекта как целостной системы определяются те суммированием свойств его отдельных элементов, а свойствами его структуры, интегративными связями рассматриваемого объекта.Основываясь на изложенных позициях, горнопромышленная геология применяет единый принцип в изучении горпо-геологиче-ских объектов разных уровней, исходящий из требований к рациональному использованию и охране недр. Специфика горно-геологических объектов обусловливает необходимость комплексного изучения их свойств, которые в условиях горного производства проявляются во взаимодействии.Необходимо подчеркнуть, что не только горно-геологическнн объект, но и сам процесс его исследования выступает как сложная иерархическая система, задачи изучения которой состоят, в частности, в соединении в единое целое различных моделей объекта и соответствующей организации методов. Особенности применяемых методов исследования объектов предопределяются также специфическим положением горно-геологических объектов в области взаимодействия элементов сложной системы «человек — техника — природная среда»,Горнопромышленная геология находится па стыке геологических и горных наук, широко использует не только их материалы, но и фундаментальных наук — математики, физики, химии. Она является базовой наукой для исследований в области физических и химических процессов горного производства, горного строительства, геотехнологии (открытой, подземной, скважинной, подводной) и первичной переработки минерального сырья и включает три составные части; теоретическую, методическую и прикладную (технологическую). Теоретической основой науки служит учение о горно-геологических объектах и факторах промышленного освоения месторождений полезных ископаемых. Методическая база — это методы, средства и организация процессов измерения и оценивания геологических показателей, характеризующих горно-геологические объекты, а также принципы и конкретные условия использования геологических данных для принятия обоснованных горнотехнологических решений. Именно в этом заключается сущность геологического обеспечения горных предприятий, которое представляет собой организационно-методическую основу горнопромышленной геологии.К прикладному разделу дисциплины следует отнести горнопромышленную геологию месторождений отдельных видов полезных ископаемых — угля, горючих сланцев и торфа, рудпомиие-рального металлического и неметаллического сырья, строительных горных пород, а также специальные (горнопромышленные) разделы гидрогеологии и инженерной геологии. Ведущие задачи этого раздела науки — изучение, анализ и типизация горно-геологических показателей соответствующих месторождений, методов и организации геологического обеспечения промышленной разведки н добычи полезных ископаемых.В зависимости от способов разработки и вида полезных ископаемых традиционно выделяют следующие дисциплины прикладной геологии: шахтную, рудничную, карьерную, приисковую и т.д. По мнению автора, эти дисциплины, разрабатывающие методические   и  организационные   основы   геологического   обслуживания горных предприятий, представляют собой составные части горнопромышленной геологии. Ее содержание гораздо шире, поскольку методы получения на горных предприятиях геологической информации— это только отдельные элементы горнопромышленной геологии. Основная ее цель — эффективное использование геологических данных в горном производстве.Значение этой науки может быть рассмотрено в общенаучном и народнохозяйственном аспектах. Общенаучное значение горнопромышленной геологии заключается в ее участии в формировании материалистического понимания природы, в развитии природоохранных концепций, становлении и развитии методологии системного подхода к изучению таких сложных, иерархически построенных систем, как горно-геологические объекты, явления и процессы.Народнохозяйственное значение горнопромышленной геологии состоит в развитии минерально-сырьевой базы действующих горных предприятий, решении проблемы рационального и комплексного использования и охраны недр, осуществлении мероприятий по сокращению территорий, нарушенных горными работами, и восстановлению экологического равновесия. В связи с интенсификацией горного производства, растущей тенденцией снижения качества полезных ископаемых и усложнения горно-геологических условий разработки месторождений становится актуальной задача прогнозирования этих условий на основе детального геологического изучения объектов, создания систем н методов оценки горно-геологических факторов, определяющих эффективность горного производства и безопасное ведение горных работ. Эта проблема становится все более насущной в связи с исчерпанием фонда приповерхностных месторождений, необходимостью освоения, а следовательно, и детального изучения глубинных зон земной коры.Невосполнимость запасов полезных ископаемых при интенсификации добычи выдвигает на первый план проблему повышения полноты и качества их извлечения, комплексности использования минерального сырья. В этих условиях необычайно актуальны задачи геологического обоснования рациональных схем вскрытия, подготовки и отработки месторождений, достижения высоких тех-нико-экокомических показателей горного производства на базе оптимальной увязки технологических решений с конкретной геологической обстановкой.Существенное значение приобретает проблема повышения качества добываемЕлх полезных ископаемых, решение которой становится главным фактором наиболее экономного и рационального использования минеральных ресурсов страны, эффективной эксплуатации недр. В общем случае это означает обеспечение народного хозяйства сырьем, наилучшим образом подготовленным для последующей переработки, что позволяет производить больше гоговой продукции даже без увеличения объема добычи сырья. Эти проблемы без надежного геологического обеспечения системы управления качеством полезных ископаемых решены быть не могут.Интенсификация горных работ, постоянный рост производственных мощностей горных предприятий приводят к значительной концентрации техногенных воздействий, перемещению огромных масс горных пород, нарушению гидрологического и гидрогеологического режима. Это вызывает изменение природных геодинамических равновесий, создававшихся в течение миллионов лет, обусловливает проявления горного давления и других нежелательных инженерно-геологических процессов, отрицательные последствия развития которых могут уничтожить созидательный эффект человеческой деятельности. В связи с этим задачи горнопромышленной геологии, направленные на охрану и регулирование подземных вод, управление состоянием массива горных пород, являются важнейшим звеном общей проблемы охраны окружающей среды.Слова академика А. П, Карпинского «Геология пришла к нам через горное дело», видимо, непосредственно относятся к горнопромышленной геологии. Именно эта наука, порожденная нерешенными вопросами горного искусства, горного дела и горных наук, была на всех этапах тесно связана с геологическими науками, питала их новыми фактами, самым детальным образом изученными в рудниках, шахтах и карьерах. Вместе с тем эта наука, до последнего времени не имевшая самостоятельного статуса, развивалась как прикладная ветвь геологических знаний, обеспечивала надежными данными горное производство.Вот почему можно сказать, не повторяя в деталях историю геологии и горного дела, что горнопромышленная геология пережила те же этапные рубежи в своем историческом развитии и приобрела самостоятельное значение только в 60—70-е годы нашего столетия. До этого периода уже десятки лет существовали геологические службы горнодобывающих отраслей и предприятий, которые выполняли повседневную, но крайне важную работу по обеспечению добычи полезных ископаемых, накапливали богатейший фактический материал, равного которому по детальности и достоверности не имеет ни одна другая геологическая наука. Однако в то время отсутствовали общие научно-методические принципы и теоретические обобщения, которые бы позволили оформить выявленные закономерности в систему методов н научных концепций, в самостоятельную науку.Этому мешало также и специфическое положение горнопромышленной геологии на стыке ряда наук в системе отношений «человек — техника — природная среда», в связи с чем она не могла считаться чисто естественной наукой, как все геологические, или технической, как горные науки. Не была она и научной областью наук об управлении. Но вместе с тем по целям, задачам и  предмету исследований эта     наука триедина, поскольку изучает природный объект в сфере материального производства, используя методы кибернетики.Формирование горнопромышленной геологик как синтетической и самостоятельной науки обусловлено прежде всего существенным изменением в последние два десятилетия горно-геологических условий эксплуатируемых месторождений, когда вместо постепенного ухудшения их параметров произошел качественный скачок — переход к разработке объектов нового типа — залегающих глубоко, со сложными горно-геологическими условиями. Этот период совпал также с новым этапом развития горной промышленности— массовым внедрением в практику комплексно-механизированных и автоматизированных систем горного производства. Наконец, это время соответствует новому этапу эволюции наук об управлении — этапу интенсивного внедрения вычислительной техники в горное производство. Таким образом, современная горнопромышленная геология есть порождение научно-технической революции в геологии, горном деле, кибернетике.В настоящее время бурными темпами развиваются исследования в новой области горно-геологических знаний. Наступил новый этап в освоении минерально-сырьевой базы горной промышленности— этап перехода к научно обоснованному геологическому обеспечению рационального и комплексного освоения недр.