Быстрый рост объемов добычи
минералов обусловлен увеличивающимися
потребностями в количестве элементов,
обеспечивающих существование человеческого
сообщества. Увеличение объемов извлекаемой
на поверхность горной массы, чаще всего
за счет месторождений с малым содержанием
полезных компонентов, сопровождается
прогрессирующим накоплением на земной
поверхности хвостов переработки минералов,
в связи с чем горное производство становится
более агрессивным по отношению к окружающей
среде. Площадь отвалов горнодобывающих
и перерабатывающих производств в мире
превышает 10 млн. га [2, с. 3].
Человек всегда использовал окружающую
среду как источник ресурсов для удовлетворения
своих растущих потребностей, однако в
конце прошлого столетия изменение биосферы
под влиянием хозяйственной деятельности
стало угрожать человеческой цивилизации.
Для повышения комфортности своей жизни
человек наращивает темпы добычи минерального
сырья, причем большая часть природных
ресурсов не используется, а возвращается
природе в виде токсичных отходов, накопление
которых создает угрозу существованию
биосферы и человека.
Утилизация отходов не становится
обязательным условием пользования ресурсами:
доля утилизации отходов добывающего
и перерабатывающего производств не превышает
первых процентов от добытых ресурсов.
Отходы горного производства
нарушают природное равновесие, что проявляется
в провоцировании техногенных землетрясений,
сбросах химически агрессивных сточных
вод, песчаных бурях, сходах лавин и селей,
изменении рН грунтовых вод и их загрязнении
фтором, фосфором, серой и углекислотой.
Добыча и переработка полезных
ископаемых сопровождаются нарушением
естественных ландшафтных комплексов.
Ежегодно нарушается около 150 тыс. га земель,
из которых на сельскохозяйственные угодья
приходится около 40 %. Наибольшие изменения
земной поверхности происходят при открытом
способе разработки месторождений полезных
ископаемых, на долю которого приходится
75% объемов горного производства [3, с. 5].
Горные работы все чаще и ощутимее
провоцируют землетрясения и горные удары,
причем связи между масштабами горных
работ, складированием на поверхности
отходов добычи и переработки и проявлениями
горного давления ввиду стохастичности
характера пока не подлежат прогнозу.
Добыча угля в мире сопровождается
выделением в год 30 млрд. м3 метана и
20 млрд. м3 углекислого
газа, увеличивая содержание метана в
атмосфере на 1 % в год, что создает дисбаланс
между объемами его выделения и нейтрализации.
Под действием газовых выбросов изменяется
баланс углекислого газа и метана, соотношение
газовой, жидкой и твердой фаз, толщина
озонового слоя, активность температурной
инверсии и другие параметры.
Складывающаяся ситуация не
сопровождается уменьшением противоречий
в системе человек — природа. В условиях
рыночных отношений разрыв между общими
представлениями о биосфере, системной
взаимосвязи геосфер, техногенезе и других
категориях и практикой реализации природоохранных
мер, связанных со спецификой горного
производства, увеличивается.
Природоохранная деятельность
не предполагает экологически ориентированного
изменения технологической стратегии
горного производства и не снижает уровня
экологической опасности. Действенное
обеспечение экологической безопасности
освоения недр возможно только при осознании
того, что освоение недр с одной лишь целью
извлечения полезных ископаемых является
нарушением гуманных принципов существования
человечества.
Сейчас, когда антропогенное
воздействие на окружающую среду уже достигло
уровня, превышающего восстановительные
силы природы, особую актуальность приобретает
геохимическое учение В.И. Вернадского
о эволюции биосферы в условиях интенсивной
антропогенной деятельности.
Основным законом ноосферы
– целостной планетной оболочки Земли,
по В.И. Вернадскому является закон гармоничного
сосуществования общества и природы [9],
который можно считать общей задаваемой
системной целевой функцией проблемы
природопользования. Такая постановка
проблемы природопользования обусловила
содержание всех, до сей поры сформулированных
задач научного недропользования.
Ноосферный период в истории Земли
отличается появлением на Земле новой
геологической силы — мысли человечества,
которая превосходит природные силы. Одним
из способов реализации этой силы в планетарных
масштабах являются горные работы, а отраслью
разрушительной деятельности — горное
дело.
Признаки ноосферы:
— на Земле не осталось мест,
не освоенных человеком для жизни;
— средства коммуникации
совершенствуются и ускоряются. Развитие
глобальной телекоммуникационной компьютерной
сети произвело революцию в сфере общения;
— преобладание геологической
роли человека над другими геологическими
процессами, протекающими в биосфере.
Объем горных пород, извлекаемых из недр
шахтами и карьерами мира, в два раза превышает
объем лав и пеплов, выносимых ежегодно
вулканами Земли;
— человек вышел в космос
для его практического освоения;
— освоена атомная энергия,
для развития международного сотрудничества
в области использования атомной энергии
создано Международное агентство по атомной
энергии (МАГАТЭ), объединившее более 100
государств;
— решение глобальных вопросов
Земли обеспечивается парламентской формой
правления [4, с. 9].
Ноосферу следует принимать
как идеал разумного человеческого вмешательства
в биосферные процессы под влиянием научных
достижений. Вернадский, замечая разрушительные
последствия хозяйствования человека
на Земле, считал их временными издержками.
Он верил в человеческий разум, гуманизм
научной деятельности, торжество добра
и красоты.
Человеческое сообщество находится
накануне вхождения в ноосферу, но по ряду
крупных позиций пока не может вступить
в нее. Более того, некоторые аспекты технологического
развития находятся в антагонистическом
противоречии с окружающей средой.
Один из признаков этого — парниковый
эффект — нагрев внутренних слоев воздуха,
обусловленный их прозрачностью для основной
части излучения Солнца и поглощением
инфракрасной части. Температура поверхности
планеты повышается. Это приводит к испарению
воды, что влечет за собой еще большее
повышение температуры поверхности, испарение
вод и т. д. Горными работами в атмосфере
создаются пылегазовые облака, которые
увеличивают этот эффект. Другим признаком
является глобальное перераспределение
химических элементов человеком [2, с. 34].
Спрос на продукцию горного
производства в дальнейшем удовлетворять
будет все труднее, потому что запасов
богатых и легкодоступных месторождений
становится все меньше, а в эксплуатацию
будут вовлекаться месторождения со сложными
горно-геологическими условиями и бедными
по содержанию рудами.
Развитые страны обладают возможностями
регулирования взаимодействия человека
и природы на основе технологически обеспеченного
подхода к решению природоохранной проблемы.
Хотя некоторые из этих мероприятий и
не дают непосредственного экономического
эффекта, общество реализует их, руководствуясь
заботой о создании благоприятной жизненной
среды.
Рациональное природопользование
становится неотъемлемой частью экономической
политики, а отношение к природной среде
— мерой социальных к технических достижений
человеческого общества и характеристикой
уровня цивилизации.
В большинстве же стран мира
техногенные нагрузки на окружающую среду,
вызванные высокой плотностью населения
и технологически несовершенным промышленным
освоением территории, увеличиваются.
Политика развивающихся стран в области
охраны окружающей среды находится под
воздействием низкого уровня развития
экономики.
Рациональную политику в области
охраны недр и рационального использования
минерального сырья определяет сочетание
правовых, административных и экономических
мер в области охраны окружающей среды.
3 Современное состояние
философских проблем создания новой горной
технологии
Основой системного метода,
по существу, полно и эффективно применяемого
во многих отраслях знаний, являются достижения
философии, диалектически верного способа
мышления, отсюда предлагаемые подходы
и выработка управляющих принципов действия
в системном методе адекватны и способствуют
решению проблемы устойчивости и сбалансированности
системы «природа – человек». При этом
необходимо четко определить составляющие
гармоничного сосуществования общества
и природы, этих двух основных взаимосвязанных
и взаимодействующих компонента системы,
неразделимо движущихся в направлении
выработанной общей системной целевой
функции.
Так, например, добыча полезных
ископаемых, прежде всего определяется
потребностями человеческого общества
в нем, и, в то же время потребность – движущая
сила горной техники и технологии. Обеспечение
необходимой потребности в полезных ископаемых
достигается обдумыванием способа действий,
иначе предложением способа разработки,
выбора горной технологии. Очевиден тот
факт, что сущность горного дела и различных
горнотехнических задач заключается в
удовлетворении человеческих потребностей
в условиях общественной жизни, очевидна
и необходимость их целостного охвата,
например, совпадение потребностей общества
со структурой и объемами выпуска продуктов
от переработки также и отходов производства
и потребления. При всем этом человек характеризуется
как непрерывным ростом своих потребностей,
так и использованием орудий производства.
Развитию потребностей человека сопутствовало
и развитие этих орудий [5].
Пока природные и другие условия
для добычи несложны, постоянно совершенствуемые
орудия труда делали свое нужное для человека
дело. Постепенно, с усложнением всяческих
условий, обеспечения требуемых критериев
разработки, а именно безопасности разработки
(в особенности экологической), наименьшей
себестоимости каждой тонны добытого
полезного ископаемого, полноты извлечения,
обеспечения заданной производственной
мощности, становились все более затруднительными.
Выход искали в постоянном совершенствовании
горной техники, технологии, т.е. использования
достижений научно-технического прогресса
(НТП), обеспечения все возрастающей производительности
труда посредством все более мощной проходческой,
самоходной, бурильной и другой техники.
Эволюция горнотехнических систем представляла
собой непрерывные количественные изменения
их характеристик, в свою очередь отражающих
приспособление к меняющимся природным
и другим условиям. В таком совершенствовании
горной технологии заключалось ее качественное
изменение.
Хорошо продуманная общественная
потребность в полезных ископаемых должна
содержать в себе анализ, выявление и определение
всевозможных критериев, которые должны
быть в первую очередь верными, т.е. социально
признанными. Уже в процессе проектирования
сложных горнотехнических объектов должны
быть установлены все нежелательные явления,
экологические последствия, вызываемые
действием этих объектов. Этот факт также
свидетельствует о том, что существующая
доктрина направления развития горной
технологии должна быть пересмотрена,
по своей сути она несколько консервативна,
хотя и прослеживается в ее развитии и
прежде всего в ее совершенствовании вполне
определенная логика и последовательность.
Так, горная технология на определенном
этапе развивается до тех пор и постольку,
поскольку природные и другие условия
соответствуют возможностям этой технологии
приспосабливаться к колебаниям и изменениям
этих условий. Таким образом, горная технология,
в особенности ее разные подсистемы, можно
сказать, развивались рывками, в такт изменениям
природным и внешним, в том числе конъюктурным,
условиям.
Все проектные решения по выбору
все более усложняющейся горной технологии
генерируются и далее оптимизируются,
только исходя из разных условий, специфики,
индивидуальных особенностей каждого
конкретного месторождения, исчерпаемости
запасов. Месторождения полезных ископаемых
представляют собой колоссальнейшее разнообразие,
и отличаются индивидуальностью, непохожестью
на другие, ранее уже известные и успешно
разрабатываемые месторождения. Поэтому,
зачастую, ошибочным, бывает типовое проектирование
в горном деле, называемое также проектированием
по аналогии, т.е. копирование ранее запроектированных
и успешно примененных на других месторождениях
горных технологий. Безусловно, опыт проектирования
полезен, и хорошо, если опыт проектирования
был разнообразным, если приходилось
проектировать разработку совершенно
разных месторождений [3, с. 6].
Вместе с тем базовые положения
микроэкономики не срабатывают здесь
в полной мере, в них не находят полного
отражения особенности, специфика горной
технологии, проводимая оптимизация горных
проектов. Оптимизация в горном деле носит
свой, более эвристический характер, имеет
«природную целенаправленность». Эта
вынужденная, постоянно применяемая мера
коррекции принимаемых решений, генерации
новых решений по ходу разработки месторождения
и является адаптацией.
Описанное выше направление
в горной технологии, по существу один
из путей прироста производства конечной
горной продукции за счет совершенствования
недропользования. Другой путь, ставший
уже также классическим, это путь на основе
повышения «производительности ресурсов»,
иначе резкого повышения эффективности
их использования.
Следует при этом заметить,
что горная технология на всех этапах
своего развития была не что иное как интеллектуальная,
упорядоченная энергия горняков-технологов,
ученых и проектировщиков. Только на основе
знаний эти технологии проходили по пути
к современным представлениям о минеральных
ресурсах. Ведь эти ресурсы – это те же
знания и энергия, но воплощенные в материальной
форме, так как только знания позволили
продемонстрировать в интеллектуальном
плане разницу в освоении и использовании,
например, металлов в эпоху «бронзового
века» и «компьютерного», когда эти металлы
используются не как орудия, а как элементы
в компьютерах, спутниках и т.д..
Это направление, которое заключается
в комплексном использовании минерального
сырья (КИМС), определено академиком А.Е.
Ферсманом [10] и расширено до понятия «комплексного
освоения ресурсов недр» (КОРН) академиками
Н.В. Мельниковым и М.И. Агошковым [11; 12].
Необходимость поиска экологически
безопасных решений внесла в классическую
технологию добычи и переработки полезных
ископаемых более безопасные биогенные
принципы построения горной технологии,
во многом благодаря работам академиков
Н.К. Трубецкова, В.А. Чантурия [13; 14; 15].