КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД
К «ГОРНЫМ» ПРОБЛЕМАМ
7-11 июля в Доме ученых СО РАН состоялась конференция «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды», организованная Институтом горного дела СО РАН.
Б. Смоляницкий, зам. директора, д.т.н., профессор
А. Дворникова, ученый секретарь, к.т.н.
Конференция собрала более 150 специалистов из 17 городов России и стран ближнего зарубежья, представляющих свыше 50 организаций: академических и учебных институтов горного профиля, представителей промышленности.
Во вступительном слове чл.-корр. РАН В. Н. Опарин обратил внимание присутствующих на отличительную черту нынешнего форума: здесь обсуждались результаты исследований, полученные в рамках научной школы «Развитие основ нелинейной геомеханики для решения задач повышения эффективности и безопасности добычи и обогащения полезных ископаемых, создания энергонасыщенных импульсных и вибрационных машин, шахтных вентиляторов», получившей государственную поддержку.
Фактически, «школа» существует уже не один десяток лет, подтверждая актуальность задач, рожденных на стыке исследований геомехаников, геотехнологов и машиноведов.
Среди основных теоретических задач «школы»: разработка основ описания поведения напряженных структурированных массивов горных пород и геоматериалов; построение определяющих соотношений для описания поведения геоматериалов в запредельной области деформирования; изучение особенностей взаимного влияния способов выемки полезных ископаемых и состояний разрабатываемых массивов; установление закономерностей взаимодействия рабочих органов машин, изучение напряженного состояния деталей ударных машин для прогнозирования их долговечности; создание нового поколения машин.
Направления экспериментальных исследований связаны: с выполнением наблюдений за особенностями динамической реакции геосред на внешние воздействия; исследованиями на моделях блочных сред по регистрации их деформационных характеристик, определением прочностных свойств геоматериалов.
Особо ценен раздел по созданию нового поколения приборов и оборудования для диагностики напряженно-деформированного состояния блочных массивов горных пород.
Какие же проблемы решали горняки, технологи и машиноведы, собравшись в очередной раз под сводами Дома ученых?
Доклад чл.-корр. РАН Г. И. Грицко изобиловал цифрами, определяющими место России в ряду главных энергетических держав. К одному из парадоксов Российской энергетики докладчик отнес тот факт, , что доля угля в топливном балансе РФ составляет всего 16%. Уголь должен стать основным ресурсом топливной энергетики и не только. Особый интерес промышленности вызывают районы Кузбасса, угли которых содержат редкие элементы. Этот потенциал сегодня не используется. Г. И. Грицко также не обошел вниманием актуальную проблему безопасности угольных предприятий.
В докладе д.т.н. М. В. Рыльниковой из Москвы сформулирована концепция комплексного освоения недр. Отмечено, что горнотехнические системы разработки включают различные геотехнологии в их сочетании во времени и пространстве. В докладе кемеровчанина к.т.н. А. Ю. Михайлова показано, как идеи специалистов ИПКОН РАН сегодня реализуются в Кузбассе при реконструкции крупных угольных разрезов.
Проблемам ближайшего десятилетия в освоении богатств Полярного Урала был посвящен доклад чл.-корр. РАН В. Л. Яковлева и д.т.н. С. В. Корнилкова. Представители Кольского научного центра провели обширный анализ развития компьютерных технологий для решения геологических, маркшейдерских и технологических задач горного производства. Большой интерес вызвал доклад сотрудников лаборатории волновых технологий добычи нефти ИГД СО РАН. На базе выполненных авторами полевых экспериментов сделан вывод о том, что в основе сейсмической стимуляции нефтеотдачи лежит аномально высокая чувствительность неравновесного массива горных пород к вибрации.
Много докладов и сообщений было посвящено проблемам безопасности и созданию новых технологий подземной разработки угольных и рудных месторождений; геомеханического и технологического обоснования способов и параметров отработки рудных залежей; устойчивости бортов карьера; формирования карьерных грузопотоков в условиях сложного залегания угольных месторождений; внутреннего отвалообразования пород вскрыши; оценки экологического риска.
Тон работы машиноведческой секции был задан пленарным докладом чл.-корр. РАН В. Н. Опарина, д.т.н., проф. Б. Н. Смоляницкого и к.т.н. Б. Б. Данилова «Подземные ракеты. Прошлое, настоящее, будущее». В нем приведен анализ разработок, выполненных как в нашей стране, так и за рубежом, направленных на создание автономного «подземохода», предложена классификация основных конструктивных признаков «подземной ракеты», показаны потенциальные задачи, решение которых стало бы возможным с использованием подобного рода техники.
Реализация предложенного проекта в Институте горного дела СО РАН основана на том, что здесь имеются значительные научные результаты в области нелинейной геомеханики и машиноведения. Специалистами Института были созданы уникальные самодвижущиеся в грунтовой среде пневмоударные механизмы, получившие название «русская ракета». Накоплен определенный опыт по созданию и эффективному применению пневмоударных расширителей скважин. Имеется научно-технический задел по созданию буровых бесштанговых снарядов, разработаны и опробованы новые технические решения, обеспечивающие определение с высокой точностью положения движущегося в грунте пневмопробойника.
Успехи ученых ИГД СО РАН в области нелинейной геомеханики базируются на предшествующих достижениях и открытиях. Следует сказать, что открытый еще в 90-х годах прошлого столетия эффект зональной дезинтеграции (открытие № 400 СССР), привлекает в настоящее время не только отечественных коллег. В июне 2008 г. в Пекине проходил 21-й форум «Новые представления и теории» Китайской ассоциации по науке и технологиям, на котором обсуждался эффект зональной дезинтеграции массива горных пород на больших глубинах. В качестве приглашенных докладчиков на форуме выступили ведущие специалисты ИГД СО РАН, д.ф.-м.н. А. И. Чанышев и д.т.н. А. П. Тапсиев.
Когда в середине 70-х годов молодой исследователь Виктор Опарин, недавний выпускник НГУ, в опубликованных экспериментальных результатах, выполненных на рудниках Норильска, обратил внимание на осциллирующий характер изменения геофизических параметров в окрестности контура горных выработок, коллеги отнесли это к частному случаю. Существовавшая тогда гипотеза о формировании опорного давления по закону, близкому к нормальному распределению, объясняла характер поведения давления по-иному. Неуспокоенность в поиске и уверенность в результатах, настойчивость в отстаивании полученных закономерностей, позволили к тому времени уже доктору физико-математических наук В. Н. Опарину на основе разработки теории поведения массива для объемного случая и проведения многочисленных серий экспериментов в натурных условиях убедить, и в первую очередь своих научных руководителей и коллег академика Е.И Шемякина и чл.-корр. РАН М. В. Курленю, в правильности сформулированных выводов, что и было позднее зафиксировано в качестве научного открытия.
Нельзя сказать, что открытие было предано забвению. Являя собой перспективный подход к изучению последствий техногенного вмешательства в структуру и состояние горного массива, оно инициировало выявление новых закономерностей его поведения в сложных условиях ведения добычных работ, особенно на больших глубинах. Но вот продвижение экспериментальных исследований и использование полученных результатов в практике отечественных горнодобывающих предприятий оставляло желать лучшего. И не одна перестройка тому виной...
Случилось так, что российские разработки нашли широкое применение ... в Китае. Не от хорошей жизни ищут ученые КНР решения проблем безопасности горных работ: отработка угольных пластов и гидротехническое строительство производятся на глубинах 2-3 км. Возникает множество проблем, связанных с горным давлением. Именно в зональной дезинтеграции китайские специалисты увидели ключ к их решению и, не «изобретая велосипед», постановили использовать знания и опыт ученых ИГД СО РАН.
Доклад заслуженного деятеля науки РФ, д.т.н. А. Р. Маттиса, одного из авторов книги «Творцы горных машин», был посвящен памяти выдающихся ученых и инженеров в области горного и строительного машиноведения.
Старая истина гласит: чтобы лучше понять настоящее, нужно хорошо знать и помнить прошлое. Восполняя «белые пятна» в истории, книга рассказывает читателям о выдающихся ученых-горняках, юбилейные даты которых приходятся на 2008 год. Это доктор технических наук Георгий Викторович Родионов (1908-1975) и доктор технических наук, профессор Борис Васильевич Суднишников (1903-1987) — основатели Сибирской научной школы горного машиноведения и машиностроения. Книга рассказывает также об их учениках и соратниках.
Перспективам применения в приводах горных машин спироидных редукторов на основе уже имеющегося опыта были посвящены доклады д.т.н., проф. В. И. Гольдфарба и д.т.н., проф. В. Н. Анферова. Не обойден вниманием специалистов круг важных вопросов, связанных с бурением скважин различного технологического назначения и применяемым для этих целей оборудованием; традиционно сильно выглядели доклады специалистов ИГД СО РАН, посвященные технике и технологии бестраншейной прокладки и замене подземных коммуникаций; отдельный блок докладов знакомил участников конференции с достижениями в области создания и использования вибротехники.
Безопасность работы в подземных условиях шахт, рудников и метрополитенов связана с рациональной системой вентиляции, которая является одной из важнейших систем их жизнеобеспечения. Эксплуатация тоннельных вентиляторов предполагает большие затраты электроэнергии, которые уступают только энергопотреблению подвижного состава. Решение на основе математических моделей проблемы воздухораспределения в метрополитенах позволяет значительно сократить эти расходы.
Актуальны и требуют скорейшего решения на современном этапе вопросы подготовки сырья к обогащению. Причем речь идет не о простом измельчении, а об эффективном раскрытии сростков извлекаемых минералов при минимуме затрат. Для реализации процессов подготовки сырья к обогащению предложено новое оборудование конструкции НПА «Урал-Центр» и завода «Труд».
Так как основная масса минерального сырья обогащается с использованием метода флотации, то достаточно подробно рассмотрены проблемы формирования флотационного комплекса. В сообщении д.т.н. С. А. Кондратьева предложены механизм повышения эффективности присадок поверхностно-активных веществ (ПАВ) и критерии выбора реагентов. Комплекс явлений, характерных для формирования техногенной геосреды и связанных с протеканием сложных геомеханических, физико-химических и других процессов, рассмотрен специалистами из Магнитогорска на примере изучения техногенного минералообразования диабазовых отвалов Учалинского ГОКа.
Ряд докладов посвящен переработке минерального и техногенного сырья, содержащего цветные, благородные металлы и другие ценные компоненты. Большой интерес представляют новые технологии подземного и кюветно-кучного выщелачивания металлов, предложенные специалистами Читинского филиала ИГД СО РАН.
Известно, что ископаемые угли нередко содержат цветные, черные, редкие, благородные, радиоактивные, рудные и нерудные элементы, на долю которых приходится около 1% минеральной части. Для извлечения ценных компонент из золошлаковых масс сотрудниками ИГД СО РАН разработана технология специального сжигания угля с получением первичного обогащенного металлами концентрата. В связи с важностью экологической безопасности технологических процессов большой интерес вызвал доклад д.т.н. В. П. Мязина, в котором предложен подход к комплексной оценке экологической безопасности применяемых на практике технологических схем.
На заключительной дискуссии выступили ведущие ученые академических и учебных институтов, а также производственники.
По мнению собравшихся, достижения в области горного машиноведения должны быть подкреплены решениями властей о возрождении отечественного горного машиностроения. В этой связи вселяет оптимизм включение в перечень объектов Кузбасского технопарка Центра машиностроения для горнодобывающей промышленности. Горняков волнуют также проблемы взаимодействия с горнодобывающими компаниями по вопросам доступа к информации, необходимой для наполнения систем мониторинга функционирования горных объектов. Все согласились с тем, что требует безотлагательного решения вопрос подготовки кадров среднего звена горнодобывающих предприятий.
Был отмечен традиционно высокий уровень организации конференции, что позволило увидеть междисциплинарные проблемы, которые могут быть решены только совместными усилиями специалистов разного профиля.
Подытожив выступления коллег, председатель Организационного комитета конференции чл.-корр. РАН В. Н. Опарин обратил внимание участников форума на необходимость системного подхода к рациональному освоению недр, к решению вопросов разработки передовых технологий добычи и обогащения в увязке с созданием машин и оборудования для их реализации в конкретных условиях горных предприятий (в том числе, в условиях Севера). Сегодня без интеграции усилий технологов, обогатителей и машиноведов, без комплексного подхода к проблемам, стоящим перед горной наукой и практикой, движение вперед невозможно.
Конференция завершала работу обсуждением перспектив продолжения сотрудничества по междисциплинарным интеграционным проектам РАН и СО РАН. Оно состоялось в неформальной обстановке на базе отдыха «Наука», где общению помогали жаркое летнее солнышко, восхитительная сибирская природа и традиционная горняцкая уха.
стр. 4
| 
