górnictwo
 
Encyklopedia
górnictwo,
dział techniki obejmujący całokształt procesów związanych z wydobywaniem z ziemi kopalin użytecznych, ich przeróbką (wzbogacanie kopaliny) w celu racjonalnego wykorzystania i dostosowania do potrzeb użytkowników; również dział gospodarki.
Zależnie od rodzaju wydobywanej kopaliny górnictwo można podzielić m.in. na: węglowe, rudne, solne (solnictwo). Górnictwo jest również dziedziną nauki, która zajmuje się zagadnieniami związanymi z wydobywaniem kopalin: bada i wyjaśnia zjawiska zachodzące podczas eksploatacji kopalin (np. ruchy górotworu, występowanie wody, gazów) oraz ustala zasady ich racjonalnego wydobywania.
Przedmiotem eksploatacji górniczej jest złoże, tj. naturalne nagromadzenie kopalin, których wydobywanie może przynieść korzyść gospodarczą. Eksploatację górniczą poprzedzają poszukiwania i badania geologiczne, roboty górnicze udostępniające złoże oraz roboty przygotowawcze. Badania geologiczne określają jakość i ilość kopaliny w złożu, jego formę, miąższość, głębokość zalegania, zawodnienie oraz rodzaj otaczających je skał; umożliwia to ustalenie opłacalności eksploatacji, sposobów wybierania i wzbogacania kopaliny oraz zdolności produkcyjnej kopalni. W zależności od rodzaju złoża i warunków geologicznych stosuje się rozmaite sposoby eksploatacji: eksploatację naziemną (odkrywkową) — przeprowadzaną w złożach występujących blisko powierzchni ziemi, po usunięciu nadkładu skał płonnych; eksploatację podziemną (głębinową) — w przypadku głębokiego zalegania złoża, gdy usuwanie grubego nadkładu skał płonnych jest nieopłacalne; eksploatację za pomocą otworów wiertniczych (wiertnictwo) — stosowaną wtedy, gdy eksploatacja innym sposobem nie jest możliwa (kopaliny płynne i gazowe), lub gdy jest mniej opłacalna. Udostępnienie złoża, tj. wykonywanie robót górniczych w celu otwarcia dostępu do złoża, przeprowadza się drążąc różnego rodzaju wyrobiska, zwane udostępniającymi (głównie szyby pionowe, sztolnie, wykopy), następnie wykonuje się roboty górnicze mające na celu bezpośrednie przygotowanie złoża do eksploatacji (usuwanie nadkładu skał płonnych, drążenie wyrobisk przygotowawczych). Stosuje się rozmaite systemy wybierania kopaliny (np. ścianowy, komorowy); za racjonalny jest uważany taki system, którego zastosowanie w danych warunkach pozwala na zachowanie pełnego bezpieczeństwa i dużej wydajności pracy przy najmniejszych kosztach produkcji, możliwie największej koncentracji robót oraz najmniejszych stratach kopaliny. Zasady i warunki poszukiwania i wydobywania kopalin są określone przez prawo górnicze.
Historia. Początki górnictwa sięgają epoki kamienia (górnictwo kamienia), kiedy to człowiek od zbierania odłamków krzemieni przeszedł do celowego ich urabiania i wydobywania sposobem górniczym (pojawiły się prymitywne narzędzia, np. kilofy z rogu jeleniego). Po okresie górnictwa kamienia nastąpił okres górnictwa metali rodzimych (np. złota, srebra i miedzi), a potem okres górnictwa rud (kilka tysięcy lat p.n.e.), w którym już stosowano prymitywne metody wzbogacania kopalin. Rozwój górnictwa w środkowej Europie datuje się od XI w. Wielu cennych informacji o stanie górnictwa w środkowej Europie na przełomie XV i XVI w. dostarczają prace G. Agricoli. W okresie tym ustalono zasady udostępniania złóż w zależności od warunków ich zalegania, oprócz wyrobisk pionowych rozpowszechniały się wyrobiska pochyłe i poziome. Znaczny postęp nastąpił w transporcie górniczym, pojawiły się jednokołowe taczki, następnie wózki poruszające się na specjalnym poszyciu drewnianym, wprowadzono transport konny. Udoskonalono również technikę wydobywania urobku na powierzchnię — ręczne kołowroty zostały zaopatrzone w koło zamachowe, później wprowadzono koło wodne; pojawiły się pompy tłokowe do usuwania wody z kopalni oraz miechy ssące i tłoczące do wentylacji kopalń. Na początku XVII w. zastosowano proch do urabiania skał. Na przełomie XVII i XVIII w. wprowadzono ulepszone rodzaje obudowy kopalnianej, drewniane szyny z metalową nakładką, czterokołowe wozy torowe, maszynę parowo-powietrzną do pompowania wód kopalnianych (wynalezioną 1705 przez Th. Newcomena). W 2. połowie XVIII w. nastąpił rozkwit górnictwa węgla kamiennego, rozwijało się też wiertnictwo. W XIX w. burzliwy rozwój różnych gałęzi przemysłu powodował coraz większe zapotrzebowanie na węgiel kamienny, który stał się głównym źródłem energii, oraz na inne kopaliny użyteczne. Średnie roczne światowe wydobycie węgla kamiennego zwiększyło się z 15 mln t w 1800 do 132 mln t w 1860 i 700 mln t w 1900. Towarzyszyło mu zwiększone wydobycie rud żelaza na potrzeby rozwijającego się hutnictwa, w którym węgiel drzewny został zastąpiony koksem; światowa produkcja żelaza zwiększyła się z 750 tysięcy t w 1800 do 4,5 mln t w 1850 i 41,2 mln t w 1900. W górnictwie wielu krajów do napędzania urządzeń wyciągowych zaczęto stosować maszyny parowe. Rozwój górnictwa kopalin ciekłych rozpoczął się w 2. połowie XIX w., od chwili przeprowadzenia przez I. Łukasiewicza destylacji ropy naftowej (1852); zamiast dotychczas stosowanych metod wydobywania ropy naftowej za pomocą kopania studni wprowadzono metodę wiercenia otworów (pierwszy odwiert naftowy powstał 1859 w stanie Pensylwania, USA); roczne światowe wydobycie ropy naftowej 1871 osiągnęło 800 tysięcy t; towarzyszący ropie naftowej gaz ziemny był spalany. Zwiększyło się również wydobycie srebra z 879 t w 1800 do 4010,5 t w 1890 i złota z 17,8 t w 1800 do 174,6 t w 1890. Dalszy rozwój górnictwa był ściśle związany z wprowadzeniem na przełomie XIX i XX w. energii elektrycznej do napędu maszyn górniczych. Od początku XX w. procesy produkcyjne, a zwłaszcza urabianie i transport, stawały się coraz bardziej zmechanizowane i zautomatyzowane. W procesie urabiania kopalin zaczęto stosować, oprócz materiałów wybuchowych, wręboładowarki, strugi, kombajny; szybko następowała modernizacja urządzeń transportowych w kopalniach i urządzeń wyciągowych w szybach; rozwijała się też automatyzacja urządzeń górniczych, np. wprowadzono zdalnie sterowane taśmowe i zgrzebłowe przenośniki urobku. Postęp w górnictwie wiertnictwie umożliwił eksploatację podmorskich złóż ropy naftowej i gazu ziemnego (platforma morska). Postęp w technice górniczej był możliwy dzięki rozwojowi górnictwa jako dziedziny nauki i powiązaniu jej z potrzebami przemysłu. Od XVIII w. powstawały wyższe szkoły górnicze, m.in. we Freibergu (1765), Bańskiej Szczawnicy (1770), Petersburgu (1770), Paryżu (1783).
Do połowy XX w. zużycie surowców mineralnych traktowano jako miernik potencjału gospodarczego. Sytuacja uległa zmianie w 2. połowie XX w., co było spowodowane m.in. rozwojem technologii energo- i surowcooszczędnych oraz miniaturyzacją wielu wyrobów przemysłowych (m.in. dzięki rozwojowi mikroelektroniki). Wprowadzono też nowe materiały i tworzywa konstrukcyjne oraz nowe metody pozyskiwania surowców, np. zaczęto wykorzystywać bakterie do ługowania niektórych metali nieżelaznych z rud, zwłaszcza niskoprocentowych. Szacuje się, że w latach 90. XX w. na wyprodukowanie niektórych wyrobów zużywało się zaledwie 40% tej ilości surowców mineralnych, którą zużywano 1900 na wyprodukowanie wyrobów o podobnej wartości użytkowej. Surowce mineralne wydobywa się też z dna mórz oraz uzyskuje się z wody morskiej; zajmuje się tym górnictwo morskie.
Górnictwo w Polsce. Na terenie Polski początki górnictwa sięgają epoki kamienia (kopalnia krzemienia w Krzemionkach). Od najdawniejszych czasów wydobywano też niskoprocentowe rudy darniowe (piecowiska sprzed I w. n.e. odkryto w Górach Świętokrzyskich w okolicy Nowej Słupi). Od X w. istniały warzelnie soli kamiennej w żupie wielickiej oraz eksploatowano rudy żelaza w Zagłębiu Staropolskim, Puszczy Kurpiowskiej, na Podhalu i w Wielkopolsce. W XII w. wydobywano rudy srebra i ołowiu w rejonie Bytomia, a w XIII w. w okolicach Olkusza (rozwój kopalń na tym terenie nastąpił w XV i XVI w.); w XIII w. rozwinęło się też górnictwo złota (na terenie Dolnego Śląska i Małopolski prowadzono jego eksploatację szybową). Brak jest dokładnych danych o początkach górnictwa miedzi; eksploatację rud miedzi rozpoczęto prawdopodobnie dopiero w XV w. (m.in. w okolicach Kielc, Tarnowskich Gór, Bytomia, Olkusza). W XVI w. zaczęto wydobywać rudy ołowiu na Górnym Śląsku i siarkę w Swoszowicach pod Krakowem.
Wraz z rozwojem górnictwa górnicy (początkowo niewolnicy i chłopi pańszczyźniani) stawali się rzemieślnikami, otrzymywali specjalne prawa i przywileje; powstawały zrzeszenia wolnych górników zwane gwarectwami.
Górnictwo węglowe na terenie Polski jest znane od XVI w. (początki sięgają XII w.), jednak jego rozwój zaczął się dopiero w 2. połowie XVIII w., kiedy węgiel kamienny zaczęto stosować w hutnictwie żelaza i metali nieżelaznych. W 1780–90 w kopalniach węgla zastosowano eksploatację filarową, zaczęto wykonywać wrąb, wprowadzono szyny żelazne oraz transport konny; stopniowo eliminowano kieraty i kołowroty, które służyły do wyciągania urobku szybem, zastępując je parowymi maszynami wyciągowymi. Zaczęto stosować czarny proch do urabiania węgla, a następnie energię elektryczną do napędu maszyn i urządzeń górniczych. W 1818 na Górnym Śląsku 24 kopalnie wydobyły 162 tysiące t węgla, na Dolnym Śląsku z 30 kopalń wydobyto 190 tysięcy t węgla; największa kopalnia Król w Chorzowie wydobywała ok. 240 t węgla dziennie. Lata 20. i 30. XIX w. to okres największej świetności kolebki polskiego górnictwa — Zagłębia Staropolskiego (Staropolski Okręg Przemysłowy). W 2. połowie XIX w. wzrost zapotrzebowania na węgiel kamienny spowodował szybki rozwój górnictwa na Wyżynie Śląskiej, gdzie wcześniej eksploatowano rudy żelaza i metali nieżelaznych. Do końca XIX w. powstało tu 36 kopalń, a krajowe wydobycie węgla kamiennego zwiększyło się z 1 mln t w 1850 do 15 mln t w 1885. Do 1913 w Zagłębiu Górnośląskim powstały kolejne 24 kopalnie, a wydobycie węgla kamiennego wzrosło do 52 mln t. W latach 1882–1913 liczba osób zatrudnionych w górnictwie węgla kamiennego zwiększyła się z 43 tysięcy do 150 tysięcy osób (z 55% do ponad 80% ogółu zatrudnionych w całym górnictwie), co świadczy o zdominowaniu górnictwa przez górnictwo węgla kamiennego. Tendencja ta utrzymała się również w okresie międzywojennym; 1938 w polskim górnictwie węgla kamiennego było zatrudnionych 80,7 tysiąca osób, w górnictwie ropy naftowej — 10,7 tysiąca, rud żelaza — 7,5 tysiąca oraz rud cynku i ołowiu — 2,1 tysięcy. Wydobycie ropy naftowej rozpoczęło się w Polsce w 2. połowie XIX w.; 1854 I. Łukasiewicz założył w Bóbrce koło Krosna pierwszą polską kopalnię ropy naftowej. Eksploatację gazu ziemnego rozpoczęto dopiero w okresie międzywojennym. Rozwój górnictwa w Polsce był ściśle związany z prowadzonymi na dużą skalę badaniami naukowymi oraz kształceniem kadr górniczych. W 1919 utworzono w Krakowie Akademię Górniczą (przemianowaną 1946 na Akademię Górniczo-Hutniczą). W 1924 założono Kopalnię Doświadczalną „Barbara” w Mikołowie, w której prowadzono badania nad zagadnieniami bezpieczeństwa pracy w górnictwie. W tym czasie znaczny udział miał w polskim przemyśle górniczym kapitał zagraniczny (1929 — 52% w całym górnictwie, 1934 — 93,3% w górnictwie naftowym, 67,4% w pozostałych gałęziach górnictwa). W okresie okupacji niemieckiej górnictwo polskie poniosło dotkliwe straty.
Po II wojnie światowej w wyniku systematycznie prowadzonych prac geologiczno-poszukiwawczych zostały odkryte nowe złoża węgla kamiennego, węgla brunatnego, siarki, soli kamiennej i surowców skalnych, a także rud: miedzi, cynku i ołowiu oraz żelaza. Powstały nowe zagłębia górnicze, a Polska stała się nie tylko liczącym się w świecie producentem surowców, ale i ich eksporterem. Eksportowano jednak głównie surowce nie przetworzone lub o niskim stopniu przetworzenia, a stosowanie niewłaściwego systemu cen surowców i energii, niższych niż wynikające z kosztów ich wytwarzania, zniekształcało efektywność ekonomiczną górnictwa. Ponadto w otoczeniu zagłębi górniczych powstały znaczne przekształcenia środowiska przyrodniczego. Wprowadzanym od 1990 zasadom gospodarki rynkowej towarzyszyło przewartościowanie roli górnictwa w gospodarce Polski, m.in. powstaje świadomość konieczności stopniowej likwidacji kopalń o trwałym braku rentowności lub znacznej uciążliwości dla środowiska przyrodniczego. Obecnie w Polsce eksploatuje się ponad 50 rodzajów kopalin (według bardziej szczegółowej klasyfikacji ponad 70). Z punktu widzenia zasobności złóż najważniejszą grupę stanowią: węgiel kamienny, węgiel brunatny, rudy miedzi, cynku i ołowiu oraz towarzyszące im srebro, siarka, sól kamienną i surowce skalne. Węgiel kamienny eksploatowany jest w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym i  Lubelskim Zagłębiu Węglowym (kopalnia Bogdanka koło Łęcznej). Największe Zagłębie Górnośląskie dostarcza ponad 97% krajowego wydobycia węgla kamiennego. Większość jego zasobów stanowi węgiel energetyczny, wykorzystywany jako paliwo w energetyce oraz jako opał w gospodarstwach domowych. Około 25% zasobów to węgiel koksujący, wykorzystywany w przemyśle koksochemicznym i gazowniczym; najlepsze gatunki tego węgla występują w południowo-zachodniej części zagłębia, zwanej Rybnickim Okręgiem Węglowym. Po II wojnie światowej kilkakrotnie wzrosło wydobycie węgla kamiennego (z 47,3 mln t w 1946 do 201 mln t w 1979). Nie towarzyszyły temu jednak inwestycje służące ochronie środowiska, które w górnictwie polskim są szczególnie ważne ze względu na znaczne zasiarczenie najkorzystniej zalegających pokładów i zasolenie wód kopalnianych. Słabą stroną polskiego górnictwa węgla kamiennego, w porównaniu z innymi krajami będącymi głównymi eksporterami węgla kamiennego (USA, RPA, Australia i Kanada), jest kilkakrotnie mniejsza wydajność pracy (mierzona ilością wydobytego węgla na jednego zatrudnionego w górnictwie). Decyduje o tym zarówno znaczna głębokość zalegania i niekorzystne warunki geologiczne złóż w Polsce (np. w Australii 65% wydobywanego węgla kamiennego pochodzi z kopalń odkrywkowych), jak i gorsze wyposażenie górników w narzędzia tzw. małej mechanizacji, czyniące pracę wydajniejszą, lżejszą i bezpieczniejszą. Po 1990 podjęto decyzje o stopniowej likwidacji kilkunastu kopalń, w tym wszystkich 4 w Zagłębiu Dolnośląskim, w których mimo wysokiej jakości węgla, jego wydobycie było nieopłacalne. W latach 90. rozpoczęto restrukturyzację górnictwa węgla kamiennego w Polsce wspomaganą środkami finansowymi Banku Światowego, przeznaczonymi m.in. na tzw. górniczy pakiet socjalny. Celem restrukturyzacji było dostosowanie górnictwa węgla kamiennego do wymogów gospodarki rynkowej oraz międzynarodowej konkurencyjności. Właściwa restrukturyzacja rozpoczęła się 1993. Ustawa z 3 II 1993 o przekształceniach własnościowych niektórych przedsiębiorstw o szczególnym znaczeniu dla gospodarki państwa stworzyła podstawy prawne do prywatyzacji górnictwa na drodze kapitałowej. Koncentracja kapitału w nowo powstałych jednostkach organizacyjnych umożliwia im podejmowanie przedsięwzięć inwestycyjnych o skali przekraczającej możliwości pojedynczych kopalń. Jednocześnie w poszczególnych kopalniach dokonują się istotne zmiany — następuje likwidacja kopalń nierentownych, eliminowanie wydobycia z obszarów wyeksploatowanych i o złych warunkach eksploatacji, ograniczanie niekorzystnego wpływu na środowisko, łączenie kopalń o sąsiadujących polach górniczych, tworzenie nowych podmiotów gospodarczych na bazie zbędnego majątku kopalń.
Górnictwo węgla brunatnego, mimo tradycji sięgających przełomu XIX i XX w., rozwinęło się dopiero po II wojnie światowej. Obecnie węgiel brunatny eksploatuje się w Zagłębiu Konińskim (w rejonie Adamowa i Konina), Turoszowskim (w rejonie Turka) i Bełchatowskim (w rejonie Bełchatowa). Jest to głównie węgiel energetyczny wykorzystywany jako paliwo w elektrowniach sąsiadujących z kopalniami. Tylko niewielka jego część nadaje się do brykietowania, a jeszcze mniejsza — do przetwórstwa chemicznego. Jednostkowy koszt produkcji energii elektrycznej w elektrowniach opalanych węglem brunatnym czyni go konkurencyjnym w stosunku do węgla kamiennego. Ogromnym problemem jest jednak wpływ odkrywkowej eksploatacji węgla brunatnego na środowisko przyrodnicze. Powoduje ona naruszenie powierzchni eksploatowanego terenu (trwałe i przejściowe), a także zmiany w systemie wód powierzchniowych i podziemnych.
Wydobycie ropy naftowej i gazu ziemnego w Karpatach, zapadlisku przedkarpackim, monoklinie przedsudeckiej, na Pomorzu Zachodnim i u wybrzeża Morza Bałtyckiego utrzymuje się od lat na zbliżonym poziomie — w latach 90. XX w. pokrywało zaledwie ponad 1% krajowego zapotrzebowania na ropę naftową i ponad 30% na gaz ziemny. Najwięcej ropy (50% krajowego wydobycia) pochodziło z szelfu Morza Bałtyckiego, natomiast gazu ziemnego — 42% z rejonu Ostrów Wielkopolski–Rawicz w południowej części Niziny Wielkopolskiej i 25% z rejonu Przemyśl–Jarosław–Lubaczów we wschodniej części Kotliny Sandomierskiej. Pod koniec 1990 rozpoczęto eksploatację dużego, jak na warunki Polski, złoża ropy naftowej i gazu ziemnego w pasie Barnówko–Mostno–Buszewo, w odległości 40 km od Gorzowa Wielkopolskiego.
Tradycyjnym regionem górnictwa rud cynku i ołowiu jest Wyżyna Śląska. Do 1960 wydobycie rud koncentrowało się w sąsiedztwie Bytomia, a następnie stopniowo przesuwało się w rejony Chrzanowa, Olkusza i Zawiercia. W ten sposób uformował się region śląsko-krakowski, w którym eksploatowane rudy zawierają 3–7% cynku i 1–2,5% ołowiu oraz cenne dodatki, w tym zwłaszcza srebro. Górnictwo rud miedzi rozwinęło się w 2. połowie lat 50.; 1957 w rejonie Lubina odkryto złoża należące do największych w Europie. Stały się one podstawą rozwoju Legnicko-Głogowskiego Okręgu Miedziowego; eksploatowane tam rudy zawierają 1–2% miedzi oraz cenne dodatki, m.in. srebro. Od lat 50. XX w. nastąpił również rozwój górnictwa siarki rodzimej. Początkowo był on związany z odkryciem złóż siarki w rozwidleniu Wisły i Sanu w okolicach Tarnobrzega (Tarnobrzeski Okręg Siarkowy), a następnie w rejonie Grzybowa i Lubaczowa. Szacuje się, że złoża te stanowią prawie 25% światowych zasobów siarki rodzimej. Eksploatację siarki metodą wytopu podziemnego prowadzą kopalnie w Jeziórku i Osieku. W latach 90. nastąpił ogromny spadek wydobycia i eksportu spowodowany tym, iż prawie 75% światowej produkcji siarki otrzymuje się metodą najtańszą, tj. z odsiarczania ropy naftowej i gazu ziemnego.
Górnictwo soli kamiennej na Podkarpaciu w rejonie Wieliczki i Bochni ma bardzo stare tradycje. Pod koniec XIX w. rozwinęło się też ono na Kujawach. Po II wojnie światowej odkryto kolejne złoża soli kamiennej w tym regionie, zwłaszcza w okolicach Inowrocławia i Kłodawy, skąd pochodzi obecnie 90% krajowego wydobycia soli kamiennej, uzyskiwanej zarówno z kopalń podziemnych, jak i przez ługowanie.
W Polsce rocznie wydobywa się ok. 250 mln t surowców skalnych z ok. 1500 złóż. Złoża te istnieją na terenie prawie całego kraju, ale ich największa koncentracja występuje na Wyżynie Śląsko-Krakowskiej i Małopolskiej (od Opola po środkową Wisłę), w Sudetach i Przedgórzu Sudeckim. Z punktu widzenia zasobności złóż do najważniejszych surowców skalnych należą: skały budowlane i drogowe — m.in. piaskowce, bazalty, porfiry, marmury; wapienie, dolomity, kreda; surowce ilaste — łupki ilaste, iły (m.in. kaoliny), gliny; gips, anhydryt i in.
Większość złóż o najdogodniejszych warunkach geologicznych ulega w Polsce wyczerpaniu. Dlatego dalsze pozyskiwanie surowców mineralnych wymaga bardziej racjonalnego nimi gospodarowania, a więc uwzględnienia kosztów rekultywacji terenów objętych działalnością górniczą oraz wprowadzenia systemu uzyskiwania koncesji na poszukiwanie i wydobywanie kopalin. Konieczne jest też odzyskiwanie składników towarzyszących głównemu składnikowi złoża (odzyskiwanie kobaltu, molibdenu i selenu z rud miedzi, oraz germanu, arsenu i galu z rud cynku, a także kaolinu ze złóż węgla brunatnego), pozyskiwanie ich z odpadów, a także uruchomienia na szeroką skalę recyklingu. Niezbędne jest również prowadzenie studiów (zwłaszcza pod kątem wpływu górnictwa na środowisko przyrodnicze, często o wielkich walorach krajobrazowych) nad opłacalnością ewentualnej eksploatacji niektórych złóż (m.in. rud ilmenitowo-magnetytowych w rejonie Suwałk, soli kamiennej w rejonie Łeby i Zatoki Puckiej).
Ilustracje
Kopalnia Węgla Brunatnego „Bełchatów” fot. A. i M. Pływacz/Archiwum Ilustracji WN PWN SA © Wydawnictwo Naukowe PWN
Namibia, kopalnia uranu koło Swakopmundfot. O. Stanisławska/Archiwum Ilustracji WN PWN SA © Wydawnictwo Naukowe PWN
Kiruna, kopalnia rudy żelaza (Szwecja) fot. D. Koperska-Puskarz/Archiwum Ilustracji WN PWN SA © Wydawnictwo Naukowe PWN
Przeglądaj encyklopedię