Rudarstvo

Rudarstvo
Rotorni bager
Znanstveno polje	Rudarstvo, nafta i geološko inženjerstvo
Znanstveno područje	Tehničke znanosti
Klasifikacija znanosti u Hrvatskoj

Rudarstvo obuhvaća pronalaženje i vađenje (eksploataciju) korisnih mineralnih sirovina iz njihovih ležišta u Zemljinoj kori.

Rudarski proizvodi (to su mineralne sirovine) su temeljna poluga za cijelu industriju, pa je osnovna zadaća rudarstva da proizvodi i dostavlja industriji potrebne količine mineralnih sirovina, koje se izravno koriste ili daljnjim postupcima prerade prerađuju u poluproizvode koje ostale industrijske grane koriste pri izradi konačnog proizvoda.

Povijest rudarstva

Tragovi rudarske i metalurške aktivnosti iz staroga vijeka dokazuju da je rudarstvo starih civilizacija bilo vrlo razvijeno.
Otkopavanje i dobivanje zlata razvija se u starom Egiptu (4000 g.pr. Kr.), otkuda potječe i prva rudarska karta na kojoj je ucrtan rudnik zlata iz doba Ramzesa II.
Počeci rudarenja su pronalaženje i otkopavanje nalazišta soli (u Salzkammergut-u u Austriji), i kremena kresivca koji se koristio za paljenje vatre (3000 g.pr. Kr. - neolitik).
U IX st.pr. Kr. radili su rudnici srebra u Laurionu u Grčkoj.
U rimskom razdoblju rudarenje je bilo vrlo snažno u svim rudonosnim područjima Carstva. S propadanjem Rimskog Carstva dolazi i do zamiranja rudarstva koje u V st. gotovo nestaje.
U srednjem vijeku prvi su se počeli baviti rudarstvom Slaveni (Češka VIII. i IX. st.).
Dobivanje ugljena počinje u Velikoj Britaniji u IX. st., u Njemačkoj u X. st..
1507.- uvedena prva mokra separacija u Altenbergu u Njemačkoj.
1557.- G. Agricola je objavio prvu knjigu o rudarstvu, geologiji i metalurgiji "De re metallica" - "O metalima" u XII svezaka.

Slika rudarskog vagoneta iz knjige "De re metallica" 1556.

1559.- probijeno okomito rudarsko okno dubine 513 m.
U XVI st. u Njemačkoj i Engleskoj prijevoz iskopane rude konjima koji su vukli željezne vagonete na tračnicama.
1627.- izvedeno prvo miniranje crnim barutom u podzemnom rudniku u Slovačkoj.
1680.- drvene tračnice prvi put su uvedene u rudniku.
Početkom XVIII. st. počinje se rješavati osnovni problem (odvodnjavanje rudnika) pri prodiranju u veće dubine, i to parnim strojem, koji je prvotno konstruiran za rudarske potrebe podizanja vode.
1712.- engleski Ing. T. Newcomen napravio prvi atmosferski parni stroj koji je stavljao u pokret rudničku pumpu koja je služila za izbacivanje podzemne vode iz ugljenokopa kod Birminghama ("Dizanje vode pomoću vatre.").
1768.- škotski Ing. J. Watt konstruirao je prvi djelotvorni parni stroj koji je označio prekretnicu u razvitku rudarstva i omogućio iskorištavanje prirodnih resursa do neslućenih razmjera.
1814.- engleski Ing. G. Stephenson konstruirao je prvu parnu lokomotivu koja je mogla brzinom od 5 km/h vući nekoliko rudničkih vagoneta.
1816.- engleski kemičar H. Davy konstruirao je rudarsku sigurnosnu svjetiljku koja je služila za rasvjetu u rudniku, ali i za detektiranje opasnih koncentracija plina metana.
1859.- E. L. Drake je izveo prvu bušotinu dubine 21 m za pridobivanje nafte u području Titusvillea u Pennsylvaniji.
1867.- švedski kemičar A. Nobel pronalazi dinamit.
Osnovni rudarski alati (čekić i dlijeto), nisu se nimalo promijenili od najstarijih vremena pa sve do početka XIX st.!!!
1873.- prva bušilica na komprimirani zrak.
1882.- primjena prve električne lokomotive u jamskom transportu u jednom njemačkom rudniku soli.
1882.- u rudniku "Trafalgar" u Engleskoj postavljena prva pumpa na električni pogon.
XX. st. je razdoblje visokog stupnja tehnike rudarstva – donosi nova dostignuća i uvodi se nova mehanizacija u rudnike. Strojevi su specijalizirani za određene tehnološke radnje: otkopavanje, utovar, transport.
1901.- Ing. Antun Lučić otkrio je u Texasu na dubini od 374 m prvi veliki izvor nafte na svijetu.
1912.- u rudnicima u V. Britaniji uvedena je signalizacija uzduž rudničkih hodnika.
Sredinom XX st. uvodi se elektronika i automatika u rudarstvo.

Rudarska djelatnost u Hrvatskoj

Sasi kao vrsni rudari dolaze u XIII st. u naše rudnike da unaprijede naše rudarstvo. Područja stare rudarske djelatnosti u Hrvatskoj su Zrinska gora (XV st.), Samoborsko gorje (XVI st.) i Medvednica (XVII st.). To su polimetalni rudnici olova, bakra i srebra.

Za mletačke vladavine na području Labina u Istri započinje rudarska djelatnost i odvija se neprestano sve do 1999. godine kada je zatvoren posljednji rudnik kamenog ugljena u Tupljaku. Ugljen se kopao u jamama Raša, Strmac, Labin, Potpićan, Ripenda i Tupljak. Najveća proizvodnja ostvarena je 1942. godine kada je otkopano 1,158.000 tona ugljena. U Istarskim ugljenokopima tada je bilo zaposleno 10.470 radnika. Procjenjuje se da je iz bazena Istarske ugljenosne sinklinale od početka rudarenja do zatvaranja posljednje jame u Tupljaku otkopano oko 39,061.000 tona ugljena.

Predmet rudarstva

Bornit (ruda bakra)

Osnovni predmet rudarstva je dobivanje mineralnih sirovina.

Mineralne sirovine dijele se u 7 osnovnih skupine:

1. metalne mineralne sirovine ili rude

2. nemetalne mineralne sirovine

3. energetske mineralne sirovine

4. arhitektonsko-građevni kamen

5. geotermalne i mineralne vode

6. sve vrste soli

7. tehničko-građevni kamen, pijesci i šljunci

Područje rada

Područje rada u rudarstvu obuhvaća:

1. Istraživanje budućeg ležišta (koristeći geofizičke metode; pokusno, istražno, rudarsko-geološko bušenje)

2. Eksploatacija (pridobivanje) mineralne sirovine

3. Oplemenjivanje već iskopane mineralne sirovine (u oplemenjivačkom postrojenju odn. separaciji) kojim odstranjujemo jalovu komponentu mineralne sirovine

Grane rudarstva

Kamenolom (Adelaide)

Rudarstvo se obzirom na radni prostor dijeli na tri grane:

I. Površinsko pridobivanje odn. površinska eksploatacija

Površinsko pridobivanje mineralnih sirovina značajnije se počelo primjenjivati tek u XX st.. Ovaj način pridobivanja primjenjuje se za mineralne sirovine koje se nalaze relativno blizu zemljine površine.

Eksploatacija ležišta površinskim kopom odvija se u 2 radne faze:

- raskrivanje rudnog tijela

- otkopavanje rudnog tijela

Ugljenokop (Wyoming)

Osnovne tehnološke operacije na površinskom kopu su:

- bušenje minskih bušotina i miniranje eksplozivom

- otkopavanje raznim bagerima (kašikarima, vedričarima, glodarima)

- transport mineralne sirovine (željeznicom, kamionima, trakama, žičarom)

- oplemenjivanje mineralne sirovine

- odlaganje jalovine

Otkopavanje rudnog tijela izvodi se u obliku etaža. Dimenzije i raspored etaža uvjetovani su prilikama u ležištu, fizičko-mehaničkim svojstvima korisne mineralne sirovine i jalovine, kapacitetom proizvodnje i mehanizacije.

II. Podzemno (jamsko) pridobivanje odn. podzemna eksploatacija

Otkop širokog čela

Jamsko pridobivanje se primjenjuje za dobivanje mineralnih sirovina koje se nalaze u dubljim dijelovima Zemljine kore.

Jamsko pridobivanje je mnogo zahtjevnije od površinskog pridobivanja jer osim osnovne djelatnosti kopanja, zahtijeva čitavu vrstu mjera koje treba da osiguraju siguran rad kao što je: ventilacija, podgrađivanje (djelomično ili potpuno), crpljenje vode, otkrivanje prisutnosti štetnih plinova i zaštitu zaposlenih rudara od njih, poseban način transporta mineralne sirovine.

Osnovne tehnološke operacije u jami su:

- bušenje minskih bušotina i miniranje eksplozivom

- strojno dobivanje sa sa sjekačicama, kombajnima i blanjalicama

- transport i izvoz mineralne sirovine na površinu

Glavna operacija u tehnološkom procesu pridobivanja korisne mineralne sirovine je otkopavanje na koje utječu sljedeći faktori: geološki uvjeti, hidrološke i hidrogeološke prilike, geomehanička svojstva mineralne sirovine i pratećih stijena, kvaliteta mineralne sirovine (rude) i dubina zalijeganja ležišta.

Crpljenje nafte

III. Pridobivanje (eksploatacija) nafte, prirodnog plina i vode

Pridobivanje nafte, prirodnog plina i vode obavlja se bušotinama koje sežu do dubina na kojima se nalazi nafta, plin ili voda.

Veza s drugim disciplinama

Rudarstvo je veoma opsežna i kompleksna grana tehnike jer osim svojih užih znanstvenih disciplina obuhvaća izučavanje gotovo svih prirodnih znanosti (kao npr. matematika, fizika, kemija i geologija), i većinu primijenjenih znanosti (kao npr. strojarstvo, elektrotehnika, elektronika, računarstvo, građevinarstvo i geodezija), nekih interdisciplinarnih znanosti (kao npr. inženjerstvo zaštite okoliša i geotehnika) i društvenih znanosti (ekonomija, pravo, sociologija).

Specifičnosti rudarske struke

1. Mineralna sirovina je nacionalno blago

2. Neobnovljivost rudnih rezervi

3. Lokacijska predisponiranost mineralne sirovine

4. Upotrebna vrijednost mineralne sirovine

5. Ekološki utjecaj rudarskih radova na okoliš

Rudarska obilježja

Pozdrav "Sretno!" kojim se pozdravljaju rudari u podzemlju jer dobar dan ili dobra večer nemaju smisla, kad u podzemlju vlada vječna tama. Ovaj pozdrav je više od pozdrava jer je u njemu sadržana želja da živ izađeš iz jame.
Čekić i dlijeto bili su do početka XIX st. najvažnije oruđe rudara, a danas predstavljaju simbol rudarske struke i oznaku za rudnik na zemljopisnoj karti.

Simbol rudarstva-čekić i dlijeto

Svečanost "Skok preko kože" kojom se mladi rudari primaju u časni rudarski stalež.
Rudarska sigurnosna svjetiljka koju je 1816. konstruirao H. Davy za rasvjetu u rudniku, ali i za rano detektiranje plina metana. Spasila je život nebrojenim rudarima.
Svečano odijelo koje rudari nose na proslavama i u drugim svečanim prilikama.
Rudarska himna koju rudari pjevaju u svečanim prilikama.
Sv. Barbara je zaštitnica rudara i svih onih kojima prijeti opasnost od iznenadne smrti ili stradavanja. Rudari u njenu čast postave kipić na ulazu u rudnik.
Rudarska zastava sastoji se od dvije boje: zelene i crne. Zelena označava nadu da živ izađeš iz rudnika, a crna predstavlja vječnu tamu i mrak u podzemlju.

Tendencije daljnjeg razvoja rudarstva

Predviđanja o brzom iscrpljenju čvrstih mineralnih sirovina nisu se ostvarila već su pronađene nove rezerve deficitarnih sirovina, (ovo se ne odnosi na naftu i plin čije su procijenjene rezerve puno manje) tako da će rudarstvo i u budućnosti namirivati potrebe industrije za mineralnim sirovinama, pri čemu će biti veliki naglasak na zaštitu okoliša.

Rudarstvo u budućnosti neće biti samo orijentirano na otvaranje novih rudnika već će odlagališta otpada biti sve važniji izvor sirovina (sekundarne sirovine) koje će se reciklirati i ponovno koristiti u izradi novih proizvoda. Recikliranje sirovina smanjiti će potrebu za otvaranjem novih rudnika, čime će se čuvati okoliš i sniziti cijene finalnim proizvodima.

Osim klasičnih načina pridobivanja mineralnih sirovina primjenjivati će se i indirektne metode pridobivanja, posebno za siromašnija ležišta. Kod ovih metoda će se pomoću bušotina pristupiti ležištu te fizikalno ili kemijski djelovati na njega.
Neke od ovih metoda su:

1) Metode hidrauličnog dobivanja čvrstih mineralnih sirovina kroz bušotine (npr. ugljen, uljni škriljci, boksit, fosforit i dr.)

2) Metoda podzemnog izluživanja korisnog metala iz rude in situ

3) Metoda uplinjavanja ugljenih slojeva in situ

4) Otplinjavanje ležišta ugljena od metana

5) Dobivanje sumpora, soli i kalija

Sve više se razmatra i mogućnost vađenja korisnih mineralnih sirovina s morskog dna, pa čak i ispod njega jer se velike rezerve vrijednih mineralnih sirovina nalaze ispod dna svjetskih oceana koji čine 2/3 Zemljine površine.

U suvremenom rudarstvu površinsko pridobivanje ima prioritet u odnosu na podzemno pridobivanje jer ima značajne prednosti kao što su skoro potpuno iskorištenje ležišta (cca. 95%) i mogućnost potpune mehanizacije i automatizacije tehnološkog procesa pridobivanja korisne mineralne sirovine. Uvjeti rada na površinskom kopu su daleko povoljniji za rad ljudi i strojeva od rada u podzemlju. Rad u podzemnom rudniku je veoma naporan, zbog čega rudarska znanost čini velike napore da u podzemnim rudnicima rade jedino strojevi-automati (roboti), koje bi ljudi nadzirali pomoću računala s površine Zemlje. Zbog toga će strojarstvo, elektronika i računarstvo u budućnosti imati veliki izazov za uvođenje potpuno automatiziranih robota u rudnike i oslobađanje rudara od teškog i opasnog rada u podzemlju.

Povezani članci

• Rudarsko-geološko-naftni fakultet u Zagrebu
• Udruga hrvatskih rudarskih inženjera
• Rudarsko-geološko-naftni zbornik

Vanjske poveznice

Ostali projekti

U Wikimedijinu spremniku nalazi se još gradiva na temu: Rudarstvo

Mrežna mjesta

• rudarstvo, Hrvatska enciklopedija, www.enciklopedija.hr
• Udruga hrvatskih rudarskih inženjera
• Rudarstvo.com
• rudarstvo.Hrvatska tehnička enciklopedija - portal hrvatske tehničke baštine