Kasyba

Kasyba, naudingų mineralų išgavimo iš Žemės paviršiaus, įskaitant jūras, procesas. Mineralas, išskyrus keletą išimčių, yra gamtoje randama neorganinė medžiaga, turinti neabejotiną cheminę sudėtį ir savitas fizines savybes ar molekulinę struktūrą. (Viena organinė medžiaga, anglis, taip pat dažnai aptariama kaip mineralas.) Ruda yra metalų mineralų arba metalų mineralų ir gangano (susijusių ekonominės vertės neturinčių susijusių uolienų), kurie gali būti iškasami, pelnas. Mineralinis telkinys reiškia naudingo mineralo natūralų pasitaikymą, o rūdos telkinys reiškia pakankamo masto ir koncentracijos mineralų telkinį, kad būtų galima jį panaudoti.

Vertinant naudingųjų iškasenų telkinius, labai svarbu nepamiršti apie pelną. Bendras mineralų kiekis tam tikrame telkinyje yra vadinamas mineralų atsargomis, tačiau rūdos rezervu vadinamas tik tas kiekis, kuris gali būti išgaunamas pelningai. Kylant mineralų pardavimo kainai arba mažėjant gavybos kainai, didėja rūdos klasifikuojamų mineralų atsargų dalis. Akivaizdu, kad taip yra ir priešingai, ir kasyklos gali nutraukti gamybą, nes (1) mineralas yra išeikvotas arba (2) kainos nukrito arba išlaidos pakilo tiek, kad tai, kas kadaise buvo rūda, dabar yra tik mineralas.

Istorija

Archeologiniai atradimai rodo, kad kasyba buvo vykdoma priešistoriniais laikais. Matyt, pirmasis naudotas mineralas buvo titnagas, kuris dėl savo sumuštinio skilimo modelio galėjo būti suskaidytas į aštriais kraštais esančius gabalus, kurie buvo naudingi kaip grandikliai, peiliai ir strėlių galvutės. Neolito laikotarpiu arba Naujojo akmens amžiuje (apie 8000–2000 bce), iki 100 metrų (330 pėdų) gylio šachtos buvo pamerktos į minkštų kreidų nuosėdas Prancūzijoje ir Didžiojoje Britanijoje, kad būtų galima išgauti ten aptiktus titnaginius akmenukus. Kaip pigmentai buvo naudojami kiti mineralai, tokie kaip raudonasis ochra ir vario mineralinis malachitas. Seniausia žinoma požeminė kasykla pasaulyje buvo nuskandinta daugiau nei prieš 40 000 metų Bomvu kalnagūbryje Ngwenya kalnuose Svazilande iki mano ochros kasyklos, naudojamos laidojimo ceremonijose ir kaip kūno dažymas.

Auksas buvo vienas iš pirmųjų panaudotų metalų, jis buvo išgaunamas iš smėlio ir žvyro tekėjimo, kur jis buvo grynas metalas dėl savo cheminio stabilumo. Nors chemiškai jis nėra toks patvarus, jis yra natūralios formos ir greičiausiai buvo antrasis metalas, aptiktas ir panaudotas. Taip pat sidabras buvo grynos būklės ir vienu metu buvo vertinamas labiau nei auksas.

Pasak istorikų, egiptiečiai Sinajaus pusiasalyje kasė varį jau 3000 bc, nors dalis bronzos (vario, legiruoto alavu) yra datuojama jau 3700 bce. Geležis datuojama jau 2800 bc; Egipto įrašai apie geležies rūdos lydymą yra nuo 1300 mlrd. Rastas senovės Trojos griuvėsiuose, švinas buvo pagamintas jau 2500 vnt.

Vienas iš ankstyviausių statybų su iškastu akmeniu liudijimas buvo didžiųjų Egipto piramidžių, kurių didžiausia (Khufu) yra 236 metrų (775 pėdos), esančios išilgai bazinių šonų, statyba (2600 bc) ir joje yra maždaug 2,3 milijono dviejų blokų. kalkakmenio ir raudonojo granito rūšys. Manoma, kad kalkakmenis buvo iškastas iš viso Nilo. Blokai, sveriantys iki 15 000 kg (33 000 svarų), buvo gabenami dideliais atstumais ir pakeliami į vietą.

Vienas iš išsamiausių ankstyvųjų kasybos metodų apdorojimo būdų Europoje yra vokiečių mokslininko Georgio Agricola kūrinyje De re metallica (1556). Jis aprašo išsamius velenų ir tunelių važiavimo metodus. Minkšta rūda ir uoliena buvo sunkiai iškasama rinktuvu, o kietesnė rūda - rinktuvu ir plaktuku, pleištais ar šiluma (ugnies nustatymas). Gaisro metu krūva rąstų buvo supilta į uolą ir sudeginti. Šiluma susilpnino arba suskaidė uolienas dėl šiluminio plėtimosi ar kitų procesų, atsižvelgiant į uolienų ir rūdos tipą. Neapdorotos vėdinimo ir siurbimo sistemos buvo naudojamos ten, kur reikia. Velenų ir įkalnių pakėlimas buvo atliekamas su priekiniu stiklu; kroviniai buvo vežami „sunkvežimiuose“ ir vežimėliuose. Tuneliuose buvo naudojamos medienos palaikymo sistemos.

Didelė pažanga kasybos srityje buvo padaryta, kai juodųjų miltelių paslaptis pasiekė Vakarus, tikriausiai iš Kinijos vėlyvaisiais viduramžiais. XIX amžiaus viduryje jis buvo pakeistas sprogmeniu dinamitu, o nuo 1956 m. Plačiai naudojami ir amonio salietros degalų sprogdikliai, ir suspensijos (vandens, degalų ir oksidatorių mišiniai). Sprogmenų įdėjimo skylėms gręžti pirmiausia buvo naudojamas plieninis grąžtas su pleišto tašku ir plaktukas, kurie vėliau buvo įkišti į skylutes ir detonuoti, kad sulaužytų uolieną. Patirtis parodė, kad norint gauti maksimalų uolienų lūžimą kasyklose, svarbu tinkamai išdėstyti skyles ir šaudyti.

Išradus mechaninius suspausto oro sraigtus (pneumatinius plaktukus), žymiai padidėjo galimybė iškasti kietą uolieną, todėl keliskart sumažėjo kasimo išlaidos ir laikas. Pranešama, kad anglas Richardas Trevithickas 1813 m. Sugalvojo sukamąjį garais varomą grąžtą. Mechaniniai stūmokliniai grąžtai, panaudojant pritvirtintus grąžtus ant gręžimo strypų ir judantys aukštyn ir žemyn kaip stūmoklis cilindre, datuoti 1843 m. Vokietijoje 1853 m. buvo išrastas modernus oro grąžtas. Stūmoklinius gręžtuvus pakeitė plaktukiniai gręžtuvai, veikiantys suslėgtu oru, o jų charakteristikos pagerėjo tobulinant dizainą ir gaunant kokybišką plieną.

Gręžiant gręžinius, buvo patobulinti krovimo būdai, pradedant rankiniu pakrovimu kastuvais ir baigiant įvairių tipų mechaniniais krautuvais. Vežimas taip pat vystėsi iš žmonių ir gyvūnų vežimo į minų automobilius, traukiamus elektrinių lokomotyvų ir transporterių, ir į didelę talpą turinčias gumines transporto priemones. Panašūs pokyčiai vyko ir kasybos srityje, drastiškai padidinant gamybos apimtį ir sumažinant metalinių ir nemetalinių gaminių sąnaudas. Didelės arimo mašinos su kasimo ratais, naudojamos akmens anglių kasyboje, naudojamos kitų tipų atvirų kasyklų kasyklose.

Vandens srautas buvo labai svarbi požeminės kasybos problema, kol Jamesas Wattas 18-ajame amžiuje išrado garo variklį. Po to garais varomi siurbliai galėtų būti naudojami vandeniui pašalinti iš giliųjų dienos minų. Ankstyvojo apšvietimo sistemos buvo atviros liepsnos tipo, sudarytos iš žvakių ar aliejinių dagčių lempų. Pastarojo tipo metu buvo deginamas akmens anglių aliejus, banginių aliejus arba žibalas. Nuo 1890 m. Degios acetileno dujos buvo gaminamos pridedant vandens į kalcio karbidą lempos bazėje ir išleidžiamos pro purkštuką šviesaus metalo atšvaito centre. Aktyvusis titnago dėka šias vadinamąsias karbido lempas buvo lengva uždegti. Dešimtajame dešimtmetyje akumuliatoriais varomos lempos pradėjo leistis į minas, ir nuo tada buvo imamasi įvairių patobulinimų, susijusių su šviesos intensyvumu, baterijos veikimo trukme ir svoriu.

Nors aplink kalnakasius ir kasybą susikaupė daugybė mitinių kraštotyrų ir romantikos, šiuolaikinėje kalnakasyboje jėgas teikia mašinos ir apmokyti kalnakasiai, kurie suteikia smegenis, kurių reikia vyrauti šioje labai konkurencingoje pramonėje. Technologija išsivystė iki tos vietos, kai auksas dabar iškasamas po žeme 4000 metrų gylyje (apie 13 100 pėdų), o giliausios paviršiaus kasyklos buvo iškastos daugiau kaip 700 metrų (apie 2300 pėdų) gylyje.