ГО́РНЫЕ НАУ́КИ

ГО́РНЫЕ НАУ́КИ, комп­лекс на­ук о за­ко­но­мер­но­стях и ме­то­дах ос­вое­ния (раз­вед­ка, раз­ра­бот­ка и обо­га­ще­ние по­лез­ных ис­ко­пае­мых) и со­хра­не­ния недр Зем­ли.

Объ­ект ис­сле­до­ва­ния – тех­но­ген­но из­ме­няе­мые не­дра Зем­ли во взаи­мо­свя­зи тех­но­ло­гич. про­цес­сов с гор­но-гео­ло­гич. ус­ло­вия­ми. Цель Г. н. – по­лу­че­ние но­вых зна­ний, обес­пе­чи­ваю­щих воз­мож­ность управ­ле­ния со­стоя­ни­ем, а так­же из­ме­не­ни­ем функ­цио­наль­но­го на­зна­че­ния недр при их ком­плекс­ном и эко­ло­ги­че­ски безо­пас­ном ос­вое­нии и со­хра­не­нии.

Классификация горных наук

В Г. н. вы­де­ля­ют 4 осн. груп­пы. Г. н., ко­то­рые объ­е­ди­не­ны в груп­пу Гор­ное не­дро­ве­дение (гор­ная гео­мет­рия, ква­ли­мет­рия недр, ме­ха­ни­ка гор­ных по­род и др.), вклю­ча­ют ис­сле­до­ва­ния свойств по­род, гор­ных мас­си­вов, гео­ре­сур­сов и недр в це­лом как сре­до­то­чия разл. при­род­ных и ис­кус­ст­вен­но соз­да­вае­мых об­ра­зо­ва­ний, на­хо­дя­щих­ся во взаи­мо­свя­зи друг с дру­гом. Ис­сле­до­ва­ния осу­ще­ст­в­ля­ют­ся с учётом из­ме­не­ния свойств гео­ре­сур­сов (про­стран­ст­вен­ной ло­ка­ли­за­ции, со­че­та­ния, аг­ре­гат­но­го со­стоя­ния, эко­но­мич. па­ра­мет­ров, раз­но­об­ра­зия и ин­тен­сив­но­сти про­яв­ле­ний ано­ма­лий и др.) под дей­ст­ви­ем тех­но­ген­ных пре­об­ра­зо­ва­ний.

Груп­па Гор­ная сис­те­мо­ло­гия вклю­ча­ет в се­бя нау­ки, ко­то­рые изу­ча­ют за­ко­но­мер­но­сти раз­ви­тия гео­сис­тем и вы­яв­ля­ют по­след­ст­вия ос­вое­ния недр для об­ще­ст­ва и при­ро­ды (эко­но­ми­ка ос­вое­ния гео­ре­сур­сов, гор­ная эко­ло­гия и др.).

В груп­пе Гео­тех­но­ло­гия объ­е­ди­нены нау­ки об из­вле­че­нии по­лез­ных ис­ко­пае­мых; пред­ме­том их ис­сле­до­ва­ний яв­ля­ют­ся тех­но­ло­гии и тех­нич. сред­ст­ва, по­зво­ляю­щие из­влечь гео­ре­сур­сы из недр и во­доё­мов. Они же соз­да­ют на­уч. пред­по­сыл­ки для ис­поль­зо­ва­ния гео­ре­сур­сов тех ви­дов, ути­ли­за­ция ко­то­рых не пред­по­ла­га­ет их из­вле­че­ния (напр., под­зем­ные по­лос­ти).

В груп­пу Обо­га­ще­ние по­лез­ных ис­ко­пае­мых вхо­дят нау­ки об из­вле­че­нии цен­ных ком­по­нен­тов из при­род­но­го и тех­но­ген­но­го ми­нер. сы­рья. Пред­мет этих на­ук – изу­че­ние осн. за­ко­но­мер­но­стей фи­зич., фи­зи­ко-хи­мич. и хи­мич. про­цес­сов раз­де­ле­ния и кон­цен­тра­ции ми­не­ра­лов при­род­но­го и тех­но­ген­но­го про­ис­хо­ж­де­ния, взаи­мо­свя­зи струк­тур­но­го, ве­ще­ст­вен­но­го и фа­зо­во­го со­ста­вов ми­нер. сы­рья с его тех­но­ло­гич. свой­ст­ва­ми.

Мно­го­об­ра­зие учи­ты­вае­мых и ана­ли­зи­руе­мых фак­то­ров в Г. н. обу­слов­ли­ва­ет при­ме­не­ние ши­ро­ко­го спек­тра ме­то­дов ис­сле­до­ва­ния – от на­тур­ных на­блю­де­ний, ла­бо­ра­тор­ных и опыт­но-пром. экс­пе­ри­мен­тов до тео­ре­тич. обоб­ще­ний с ис­поль­зо­ва­ни­ем гео- и гор­но-ин­фор­мац. ав­то­ма­ти­зир. си­стем.

Взаи­мо­связь Г. н. со смеж­ны­ми на­уч. дис­ци­п­ли­на­ми мно­го­гран­на. Наи­боль­шее взаи­мо­дей­ст­вие Г. н. име­ют с гео­логич., гео­фи­зич. и гео­хи­мич. нау­ка­ми, чер­па­ют из них но­вые зна­ния о строе­нии и фор­ми­ро­ва­нии зем­ной ко­ры, эво­лю­ции гео­ди­на­мич. про­цес­сов, фи­зи­ко- хи­мич. за­ко­но­мер­но­стях об­ра­зо­ва­ния ми­не­ра­лов, гор­ных по­род и ко­ры Зем­ли. Не ме­нее важ­ны для Г. н. учёт эко­но­мич. зна­ний и ис­поль­зо­ва­ние их при ос­вое­нии недр. Напр., в гор­ном не­дро­ве­де­нии – это изу­че­ние гео­ре­сур­сов как фак­то­ра об­ществ. раз­ви­тия (при оцен­ке ис­точ­ни­ков гео­ре­сур­сов, их отд. ка­че­ст­вен­ных ха­рак­те­ри­стик и гео­ре­сурс­но­го по­тен­циа­ла в це­лом).

История развития

Соз­да­ние Г. н. од­ни ав­то­ры от­но­сят ко 2-й пол. 18 в., другие – к кон. 19 – нач. 20 вв. До это­го вре­ме­ни в лит-ре упот­реб­лял­ся со­бират. тер­мин «гор­ное ис­кус­ст­во», под ко­то­рым по­ни­ма­лась сис­те­ма приё­мов и ме­то­дов на­уч. и прак­тич. дея­тель­но­сти, свя­зан­ная с до­бы­чей и обо­га­ще­ни­ем по­лез­ных ис­ко­пае­мых. Ис­то­ки Г. н. вос­хо­дят к пер­вым на­уч. обоб­ще­ни­ям прак­ти­ки до­бы­чи по­лез­ных ис­ко­пае­мых. Уче­ник Ари­сто­те­ля Тео­фраст на­пи­сал кн. «О кам­нях» и ряд со­чи­не­ний о руд­ном де­ле, не до­шед­ших до на­ших дней; Стра­тон опи­сал гор­ные ору­дия; Стра­бон – тех­нич. приё­мы руд­но­го де­ла; Пли­ний Стар­ший в 4 кни­гах «Ес­те­ст­вен­ной ис­то­рии» при­вёл све­де­ния по гор­но­му де­лу и ми­не­ра­ло­гии. В сред­ние ве­ка цен­ные обоб­ще­ния по гор­но­му де­лу и гео­ло­гии да­ли в сво­их со­чи­не­ни­ях Би­ру­ни и Ибн Си­на. Наи­бо­лее пол­ные ра­бо­ты от­но­сят­ся к 15–16 вв., ко­гда У. Рю­лейн фон Каль­ве (ок. 1465–1523), врач и бур­го­мистр г. Фрай­берг, из­дал (ок. 1500) кни­гу «По­лез­ная гор­ная кни­жи­ца», став­шую на­став­ле­ни­ем для гор­ня­ков и ме­тал­лур­гов. В 1540 опуб­ли­ко­ва­но со­чи­не­ние В. Би­рин­гуч­чо «Пи­ро­тех­ния», в ко­то­ром трак­ту­ют­ся во­про­сы ми­не­ра­ло­гии, гео­ло­гии, тех­но­ло­гии гор­но­го де­ла и ме­тал­лур­гии. Пер­вое фун­дам. обоб­ще­ние на­ко­п­лен­но­го опы­та в об­лас­ти до­бы­чи и пе­ре­ра­бот­ки по­лез­ных ис­ко­пае­мых вы­пол­не­но Г. Аг­ри­ко­лой в соч. «12 книг о ме­тал­лах» (1556).

Пер­вое оп­ре­де­ле­ние Г. н. дал в сер. 18 в. М. В. Ло­мо­но­сов, как нау­ки, «…ко­то­рая учит ми­не­ра­лы знать». К нач. 20 в., в свя­зи с бур­ным раз­ви­ти­ем гор­ной пром-сти, про­ис­хо­дит диф­фе­рен­циа­ция на­уч. на­прав­ле­ний, в ре­зуль­та­те ко­то­рой оп­ре­де­ли­лась груп­па спец. раз­де­лов, а имен­но: про­ек­ти­ро­ва­ние и строи­тель­ст­во руд­ни­ков, обо­га­ще­ние по­лез­ных ис­ко­пае­мых, борь­ба с под­зем­ны­ми по­жа­ра­ми, гор­но­спа­сат. де­ло и др. Ста­нов­ле­нию и вы­де­ле­нию отд. дис­ци­п­лин Г. н. в Рос­сии в эти го­ды спо­соб­ст­во­ва­ли ка­пи­таль­ные ра­бо­ты: в об­лас­ти вскры­тия и сис­тем раз­ра­бот­ки твёр­дых по­лез­ных ис­ко­пае­мых – А. М. Тер­пи­го­ре­ва (1906, 1915), Б. И. Бо­кия (1914), Л. Д. Ше­вя­кова (1928); бу­ре­ния – Г. Д. Ро­ма­нов­ско­го (1866); гор­ной ме­ха­ни­ки – А. И. Уза­ти­са (1843), И. А. Ти­ме (1899); гор­но­го дав­ле­ния и сдви­же­ния гор­ных по­род – М. М. Про­то­дья­ко­но­ва-стар­шего (1907, 1912), П. М. Ле­он­тов­ско­го (1912); на­уч. ос­нов безо­пас­но­сти ра­бот в шах­тах – А. А. Ско­чин­ско­го (1901), Н. Н. Чер­ни­цы­на (1917); обо­га­ще­ния по­лез­ных ис­ко­пае­мых – Г. Я. До­ро­шен­ко (1876), Г. О. Че­чот­та (1914); гид­ро­ме­ха­ни­за­ции – П. П. Мель­ни­ко­ва (1836); под­зем­ной га­зи­фи­ка­ции уг­лей – Д. И. Мен­де­лее­ва (1888); до­бы­чи неф­ти – В. Г. Аби­ха (1853), Н. И. Ан­д­ру­со­ва (1908), В. Н. Ве­бе­ра (1911), И. М. Губ­ки­на (1916).

В 1920-х гг. бы­ли соз­да­ны на­уч. и учеб­ные цен­тры, кон­цен­три­ро­вав­шие ис­сле­до­ва­ния в об­лас­ти гор­ных на­ук, – Моск. гор­ная ака­де­мия (1918), гор­ные ин-ты в Харь­ко­ве (1922), Кри­вом Ро­ге (1922), Ме­ха­нобр (Пет­ро­град, 1920), а так­же гор­ные фа­куль­те­ты в по­ли­тех­нич. ин-тах в Тби­ли­си, Ба­ку, Но­во­чер­кас­ске, Таш­кен­те, Вла­ди­во­сто­ке. Боль­шое зна­че­ние для раз­ви­тия Г. н. име­ла дея­тель­ность Об-ва гор­ных ин­же­не­ров, гор­ных от­де­лов Рус. тех­нич. об-ва, а так­же съез­дов гор­но­про­мыш­лен­ни­ков. В 1999 со­сто­ял­ся воз­ро­ж­дён­ный 1-й съезд гор­но­про­мыш­лен­ни­ков Рос­сии.

За ру­бе­жом круп­ные ис­сле­до­ва­ния в об­лас­ти Г. н. вы­пол­не­ны во 2-й пол. 20 в.: в Гер­ма­нии ус­та­нов­ле­ны за­ко­но­мер­но­сти рас­пре­де­ле­ния на­пря­же­ний в тол­ще по­род во­круг вы­ра­бо­тан­ных под­зем­ных про­странств в разл. гор­но-гео­ло­гич. ус­ло­ви­ях, взаи­мо­дей­ст­вия гор­ных по­род и кре­пей; в Чи­ли соз­да­ны ос­но­вы ма­те­ма­тич. тео­рии гор­но­го дав­ле­ния; в Ав­ст­ра­лии, Бель­гии, Ве­ли­ко­бри­та­нии, Ка­на­де, США, Фран­ции ре­шён ряд кон­крет­ных за­дач в гор­ной прак­ти­ке на осно­ве изу­че­ния за­ко­но­мер­но­стей гор­но-гео­ло­гич. про­цес­сов в скаль­ных мас­си­вах и др.

С 1960-х гг. по те­ма­тич. пла­ну быв­ше­го СЭВ про­из­во­ди­лись совм. ра­бо­ты по со­з­да­нию ис­сле­до­ват. ком­плек­сов разл. ап­па­ра­ту­ры, со­вер­шен­ст­во­ва­нию ме­то­дов оп­ре­де­ле­ния на­пря­же­ний в мас­си­ве гор­ных по­род, ме­ж­ду­нар. на­уч. кон­грес­сы (гор­ные, неф­тя­ные и др.) и кон­фе­рен­ции по об­су­ж­де­нию ре­зуль­та­тов ис­сле­до­ва­ний в об­лас­ти гор­но­го не­дро­ве­де­ния.

Бо­лее чем за 230 лет из­ме­нил­ся пред­мет изу­че­ния Г. н. – от ми­не­ра­лов (по М. В. Ло­мо­но­со­ву, 1763), про­цес­сов раз­ра­бот­ки по­лез­ных ис­ко­пае­мых (по Н. В. Мель­ни­ко­ву, 1952), тех­но­ло­гии, тех­ни­ки, эко­но­ми­ки и ор­га­ни­за­ции гор­но­го про­из-ва (по В. В. Ржев­ско­му, 1981), тех­но­ло­гии раз­ра­бот­ки и обо­га­ще­ния по­лез­ных ис­ко­пае­мых (по М. И. Агош­ко­ву, 1983) до тех­но­ген­но из­ме­няе­мых недр Зем­ли (по К. Н. Тру­бец­ко­му, Д. Р. Ка­п­лу­но­ву, Н. Н. Ча­п­лы­ги­ну, 1994). На­ко­п­ле­ние и обоб­ще­ние зна­ний в об­лас­ти гор­но­го де­ла (по су­ти, ста­нов­ле­ние Г. н.) в те­че­ние не­сколь­ких сто­ле­тий бы­ло столь тес­но свя­за­но с не­по­сред­ст­вен­ным по­все­днев­ным раз­ви­ти­ем про­из­водств. дея­тель­но­сти об­ще­ст­ва, что соз­да­ва­ло впе­чат­ле­ние при­клад­но­го, а не фун­дам. ха­рак­те­ра Г. н. Бо­лее то­го, ис­клю­чи­тель­ная тру­до­ём­кость и опас­ность гор­но­го про­из-ва, его осо­бое со­ци­аль­но-эко­но­мич. по­ло­же­ние в отд. пе­рио­ды транс­фор­ми­ро­ва­ли Г. н., уво­дя их от на­ук о Зем­ле к нау­кам при­клад­но­го ха­рак­те­ра (напр., к цик­лу эко­но­мич. и ма­ши­но­стро­ит. на­ук). На­сы­ще­ние Г. н. смеж­ны­ми зна­ния­ми в об­лас­ти гео­ло­гии, гео­фи­зи­ки, гео­хи­мии, ма­те­ма­ти­ки, ме­ха­ни­ки, фи­зи­ки, хи­мии, эко­но­ми­ки, эко­ло­гии и мн. др. на­ук, с од­ной сто­ро­ны, и воз­рас­та­ние слож­но­сти эко­но­мич. и со­ци­аль­ных про­блем, воз­ни­каю­щих пе­ред гор­ной пром-стью, с дру­гой сто­ро­ны, при­ве­ли в по­след­ней четв. 20 в. к наи­бо­лее ра­ди­каль­но­му из­ме­не­нию кон­цеп­ции Г. н. Со­глас­но ей, Г. н. пред­став­ля­ют со­бой сис­те­му зна­ний о за­ко­но­мер­но­стях и ме­то­дах ос­вое­ния и со­хра­не­ния недр Зем­ли как ре­сур­са жиз­не­обес­пе­че­ния для ус­той­чи­во­го раз­ви­тия об­ще­ст­ва.

Основные проблемы и направления современных горных наук

Ши­ро­кое со­дер­жа­ние Г. н. пре­до­пре­де­ля­ет не­об­хо­ди­мость про­ве­де­ния фун­да­мен­таль­ных и при­клад­ных ис­сле­до­ва­ний в це­лом ря­де но­вых на­уч. на­прав­ле­ний: соз­да­ние на­уч. ос­нов оцен­ки недр Зем­ли, важ­ней­ших па­ра­мет­ров их со­стоя­ния и ха­рак­те­ри­стик ка­че­ст­ва зем­ных ре­сур­сов; изу­че­ние за­ко­но­мер­но­стей фор­ми­ро­ва­ния и осу­ще­ст­в­ле­ния ре­сур­со­вос­про­из­во­дя­щих функ­ций при ком­плекс­ном эко­ло­ги­че­ски безо­пас­ном ос­вое­нии и со­хра­не­нии недр; соз­да­ние тех­но­ло­гий из­вле­че­ния не­тра­диц. ви­дов уг­ле­во­до­ро­дов, глу­бо­кой пе­ре­ра­бот­ки труд­но­обо­га­щае­мо­го то­п­лив­но-энер­ге­тич. и ми­нер. сы­рья; со­з­да­ние тео­рии и ме­то­до­ло­гии рав­но­вес­но­го (эко­ло­ги­че­ски сба­лан­си­ро­ван­но­го) при­ро­до­поль­зо­ва­ния при ос­вое­нии зем­ных недр; раз­ви­тие ин­фор­мац. тех­но­ло­гий и соз­да­ние ав­то­ма­ти­зир. средств под­держ­ки ре­ше­ний в об­лас­ти ос­вое­ния недр и их со­хра­не­ния; соз­да­ние тех­но­ло­гии про­из-ва и ис­поль­зо­ва­ния во­до­уголь­но­го то­п­ли­ва; раз­ви­тие ме­то­до­ло­гии и раз­ра­бот­ка гео­тех­но­ло­гий ис­кусств. фор­ми­ро­ва­ния ме­сто­ро­ж­де­ний по­лез­ных ис­ко­пае­мых в ли­то­сфе­ре; ре­ше­ние про­блем ос­вое­ния и ис­поль­зо­ва­ния чис­тых пить­е­вых ис­точ­ни­ков под­зем­ных вод; раз­ви­тие тео­рии по­этап­но­го ос­вое­ния недр; даль­ней­шее раз­ви­тие про­гно­за и пре­дот­вра­ще­ния ка­та­ст­роф при ос­вое­нии недр и по­сле тех­но­ген­ных про­цес­сов втор­же­ния в них и др.