Обеспеченность медью, солью, золотом, серебром, железом, углем, нефтью, ураном и др. минералами лежит в основе развития общественных образований, войн, демографических взрывов и антропогенных событий. Цивилизации Египта, Греции, Рима, ацтеков и майя и многих других государственных образований были основаны на обладании запасами сырья. Во второй половине XX века нефть и уран перекроили экономическую и политическую карты мира.
Вещественные сведения о горном деле имеют возраст 5-10 тыс. лет, хотя современные технические возможности позволят со временем увеличить глубину наших представлений о технологиях древности.
Открытые разработки. Первоначальной формой их можно считать собирание и придание режущей формы кремню, который в течение миллионов лет был источником получения огня и сырьем для орудий труда и оружия. Каменный век около 5 тыс. лет назад уступил место бронзовому, 2,5 тыс. лет назад - железному и в наше время -атомному. Подземные разработки кремния датируются четвертым веком до н.э.
Подземная добыча. Известна примерно 10-15 тыс. лет. Медные рудники Египта, затем Испании, Рима, Центральной Европы считаются колыбелью технологии добычи шахтным способом. Первые серебряные рудники с четко выраженной технологией работ эксплуатировались на Синайском полуострове в эпоху фараонов около 3 тыс. лет до нашей эры.
Развитие открытой и подземной схем добычи связано с эксплуатацией запасов золотых и серебряных руд в Египте, Китае, Индии. Америке, Европе, на Ближнем Востоке. Так, на Лаврийских рудниках 3 тыс. лет назад строго регламентировались правила разработки вертикальных шахт глубиной до 120 м с диаметром полости поверху до 50 м. При этом число рядом расположенных шахт доходило до 1000. Не оставление целиков каралось смертью. Добыча железа открытым способом начиналась собирательством метеоритов, затем извлечением руд из приповерхностной части месторождений.
Технологии добычи руд в настоящее время мало отличаются от освоенных человечеством в ходе разработок меди, серебра, золота, железа и соли. Исключение составляют молодые геотехнологические способы добычи, основанные па растворении полезного компонента и выносе его в составе раствора на земную поверхность. Существенно отличаются технологии добычи угля, что связано со спецификой образования его в недрах. Открытые разработки угля начались после нашествия гуннов на Европу в V111-1X вв. н.э., а подземные -несколько столетий позже.
Технологии добычи руд различаются применяемыми орудиями производства, которые, в свою очередь, отражают технический уровень своего времени. В течение тысяч и миллионов лет инструментом горняка была клиновидная кремневая кирка и кайло из рогов оленя. Их сменили медные зубила, забиваемые каменными молотками. Около 5 тыс. лет назад на вооружении горняков появились бронзовые орудия, изготавливаемые из сплава меди и олова, связанные с освоением в Испании еще одного важного металла - олова. Причем древние металлурги Европы, Америки и Дальнего Востока получили бронзу независимо друг от друга.
Бронза уступила место железным инструментам: клиньям и кайлам. Первые орудия из космического железа были изготовлены еще 4 тыс. лет до н. э., однако добыча и переработка земного железа стали доступны около 3 тыс. лет назад. В Южном Закавказье открыли явление закаливания железного инструмента, что резко увеличило его прочность.
В течение тысяч лет породы разрушали ударами вначале тупым, затем приостренным инструментом, используя трещины и неоднородности пород. Мускульная сила горняка получила многократное усиление с помощью тепловой тергии. «Пожог» -в течение тысяч лет вплоть до XIX века применяли как основной способ разрушения пород. Температура сжигаемого топлива ослабляла межминеральные связи. поэтому порода разрушалась или менее сопротивлялась сколу. Эффект пожога на рубеже нашей эры усиливали быстрым охлаждением раскаленных пород холодной водой и забиванием железных клиньев,
В XVII в. н.э. для разрушения массива был применен вначале черный порох, а в XVIII в.- динамит на основе нитроглицерина. Взрывной способ разрушения приобрел господствующую роль и развивается вслед за развитием химической технологии, включая ядерные взрывы. Процесс взрывной отбойки обеспечивается совершенствованием технологии образования полостей для размещения ВВ: шпуров, скважин и т. д. с применением оборудования, приводимой пневматической, электрической и механической энергией.
В III-I вв. до н.э. применен способ гидродобычи с разрушением массива огнем и водой и смывом рудной мелочи водным потоком -арругия. Примерно тогда же применена ртутная амальгамация золота.
Шедевром землемерного дела является штольня на острове Самос длиной около 1 км, пройденная в 532 г. до н.э. двумя встречными забоями, один из которых с уклоном, а другой - с подъемом, с полным совпадением в нужном месте на нужном уровне.
Со временем горняками была освоена ковка металла, а около 7 тыс. лет назад положены основы технологий, выделившихся в самостоятельные отрасли деятельности: обогащение, металлургия, обработка металлов.
Эффективность управления характеризуется размерами рудничных полей и выработок. Древнейшие выработки - шурфы редко достигали 20-30-метровой глубины при сужающемся сечении 1,5-2 м поверху и 1 м внизу. К шурфам примыкали штреки размерами 0,6-1,0 м. В середине прошлого века были шахты глубиной до 300 м. Так, в окрестностях горняцкого города в Средней Европе в XV в. работало одновременно 144 штольни общей длиной 222 км, 250 забоев с системой вентиляции, механизированного отлива и водосбросом на поверхности. В настоящее время глубина работ достигла 4 км. а объемы выработок в земной коре измеряются миллионами кубических метров.
Состояние массивов претерпело эволюционное развитие от простых способов управления породами к более сложным, причем определяющую роль в этом играли возможности разрушения массива. При мускульной отбойке руд выработанное пространство оставалось открытым и поддерживалось целиками, выемка которых технологически запрещалась.
Привлечение на помощь воды и огня вызвало к жизни способы подэтажной отбойки с открытым выработанным пространством или обрушением пород при отступающей схеме разработки.
Все это время интересы добычи преобладали над другими соображениями, и обрушение земной поверхности под влиянием горных разработок считалось неизбежным и допустимым.
Развитие природоохранных тенденций. Во второй половине XX в. родились технологии с закладкой пустот сухой, гидравлической, глиняной и, наконец, радикально действующей на состояние массива твердеющей смесью.
Одновременно получили признание способы добычи с выщелачиванием металлов, хвосты которых по свойствам аналогичны твердеющей закладке. Эти технологии позволяют извлекать большинство металлов не только из руд, но и из природных растворов и стоков промышленных предприятий. Интерполяция тенденций развития горнодобывающих технологий позволяет предполагать полный отказ от природоразрушающих технологий добычи.
Дальнейшее развитие горного дела прогнозируется трудно. Оно более других занятий Человека связано с окружающей средой и ее экосистемами, поскольку функционирует на стыке атмо-, гидро- и литосфер Земли. Дуализм его заключается в том, что оно по существу выполняет задачи, противоположные природным процессам формирования месторождений. Закономерности развития Земной цивилизации позволяют прогнозировать лавинный прогресс технологий добычи и переработки руд. Горное дело является интегральным понятием, объединяющим все процессы, связанные с обеспечением жизнедеятельности Человека на Земле.
Привлечение на помощь воды и огня вызвало к жизни способы подэтажной отбойки с открытым выработанным пространством или обрушением пород при отступающей схеме разработки.