НА КЛЮЧЕВЫХ НАПРАВЛЕНИЯХ

Развитие минерально-сырьевого комплекса Сибири — важнейшая задача Института горного дела СО РАН.

В. Опарин, член-корреспондент РАН,
Б. Смоляницкий, д.т.н.,
А. Маттис, д.т.н.,
В. Ческидов, к.т.н.

Россия располагает крупнейшим минерально-сырьевым потенциалом и является одним из ведущих мировых производителей минерального сырья. Минерально-сырьевой комплекс продолжает сохранять фундаментальное значение для экономики страны, обеспечивая более 70 % валютных поступлений и основную долю доходов бюджета. По оценке специалистов состояние экономики России, уровень жизни ее населения, положение и авторитет в мировом сообществе в XXI веке, особенно в первые его десятилетия, будут по-прежнему определяться масштабами и эффективностью использования минерально-сырьевых ресурсов страны.

Происходящие в России радикальные изменения в экономике коснулись всех, без исключения, отраслей народного хозяйства.

Для минерально-сырьевого комплекса положение сложилось таким образом, что доступность инвестиционных ресурсов, экономические возможности воспроизводства мощностей и повышения научно-технического уровня, спрос на продукцию в условиях жесткой конкуренции на внутреннем и внешнем рынках стали играть роль важнейших факторов дальнейшего существования горнопромышленного комплекса.

Одним из важнейших условий требуемой конкурентоспособности отечественных горных предприятий является существенное повышение их научно-технического уровня, который может быть достигнут на базе имеющегося и создаваемого научного и производственного потенциала горнодобывающих отраслей с использованием современного высокопроизводительного оборудования и ресурсосберегающих технологий.

Коллектив Института горного дела уже почти 60 лет работает на ключевых направлениях горного производства и, в первую очередь, на важнейших месторождениях Сибирского региона.

Выполняемые институтом исследования ведутся, исходя из концептуальных положений, учитывающих значимость и невосполняемость природных ресурсов: недра Земли — это национальное богатство непреходящего хозяйственного значения; геотехнологии должны открывать возможность недропользователям выпускать конкурентоспособную продукцию; экологическая безопасность для населения и окружающей среды является абсолютным приоритетом при ведении горных работ.

Задачей Института горного дела СО РАН, определенной при его создании, было и остается в настоящее время научное обеспечение развития минерально-сырьевой базы и горнодобывающих отраслей промышленности на Востоке страны.

Основная деятельность института определяется научными направлениями, утвержденными Президиумом СО РАН и Отделением наук о Земле РАН: современные геодинамические поля и процессы, вызванные техногенной деятельностью; теория разработки месторождений полезных ископаемых и комплексная переработка минерального сырья на основе ресурсо- и энергосберегающих экологически безопасных технологий; горное и строительное машиноведение.

Горные науки в своей основе являются корпоративными, объединяющимися объектом исследований. Здесь используются и развиваются методы математики и физики, механики, геологии и геофизики, химии, экономики и других наук.

Исторически сложившаяся комплексность института связана с созданием научных основ ресурсо- и энергосберегающих экологически безопасных технологий добычи полезных ископаемых, что представляет приоритетное направление исследований РАН.

С первых дней существования института было установлено правило, что результаты фундаментальных научных исследований должны доводиться до конкретных технологий, машин, приборов, причем, не экспериментальных образцов, а, как правило, до широкого промышленного применения или до серийного выпуска на специализированных заводах. При этом с института не снимается ответственность за дальнейшее совершенствование созданных технологий и машин, за расширение области их применения и повышение эффективности.

Такая постановка дела позволяет добиваться весьма существенных для народного хозяйства страны результатов. В качестве примеров, подтверждающих высокую результативность подобного подхода к делу, можно сослаться на щитовую систему разработки мощных угольных пластов (знаменитые щиты Чинакала), систему непрерывного этажно-принудительного обрушения с вибровыпуском руды, позволившую в свое время повысить производительность забоя на рудниках Горной Шории в 5-6 раз и целый ряд других (проф., д.т.н. Н. Дубынин, к.т.н. Е. Рябченко, к.т.н. В. Власов, к.т.н. Б. Сваровский и др.).

Понятно, что реализация новых технологий невозможна без новых технических средств, поэтому в институте практикуется комплексный подход к делу. В работе обычно участвуют несколько лабораторий различного профиля, в том числе, ведущих исследования механики горного массива с учетом техногенного воздействия на него, процессов разрушения горных пород при добыче полезного ископаемого, подразделения машиноведческого направления. В частности, появление упомянутой выше технологии непрерывного этажно-принудительного обрушения с вибровыпуском руды было бы невозможно без создания комплекса буровой техники для высокопроизводительного бурения глубоких взрывных скважин и вибрационных машин. Имеются в виду буровой полуавтомат НКР-100 и гамма погружных пневмоударников, созданных в содружестве с Криворожским заводом «Коммунист» и отмеченная в свое время Ленинской премией (проф., д.т.н. Б. Суднишников, к.т.н. Н. Есин, к.т.н. Г. Суксов, к.т.н. А. Зиновьев и др.), а также вибрационная машина «Сибирячка» (к.т.н. В. Власов) для выпуска руды из блоков, производство которой был организовано на Магнитогорском заводе горного машиностроения.

Следование этим традициям характерно и для сегодняшней деятельности института. Так, в 2002 году для реализации безвзрывной технологии добычи полезных ископаемых определены зависимости технической производительности созданного совместно с Уралмашем экскаватора типа ЭКГ-5В от мощности ударных породоразрушающих зубьев, а также свойств разрабатываемых пород (д.т.н. А. Маттис, к.т.н. В. Ческидов, к.т.н. Г. Зайцев, к.т.н. В. Лабутин и др.). Их использование позволяет определить модель молота и базовой машины, а также количество оборудования для проектируемого или действующего карьера. Применение безвзрывной технологии на базе рекомендуемого оборудования позволит, по сравнению с буровзрывной подготовкой, на 25-30% снизить расходы на дробление и выемку крепких включений, повысить безопасность работ и снизить экологическую нагрузку на природную среду.

Для месторождений с наклонным залеганием угольных пластов предложен способ внутреннего отвалообразования на карьерах, позволяющий за счет создания приконтурной дамбы и порядка формирования грузопотоков увеличить в 1,8-2 раза объем размещаемых в выработанном пространстве вскрышных пород. Удельная землеемкость карьера при данном способе уменьшается в 1,3-1,5 раза (к.т.н. Е. Васильев, С. Молотилов, В. Норри и др.).

Выявлены закономерности разрушения рудного массива при взрывании концентрированных зарядов ВВ на железорудных месторождениях, основанные на управлении потоками энергии. Их использование позволило улучшить качество дробления горной массы и снизить сейсмическое действие взрыва на вмещающий массив. Установлена связь проявлений горно-тектонических ударов при технологических взрывах с показателем сейсмической угрозы для шахт, разработаны способы управления горным давлением, которые прошли успешную апробацию на железорудных месторождениях Сибири (д.т.н. А. Еременко и др.).

Предложена механизированная крепь с управляемым выпуском межслоевой толщи для разработки мощных угольных пластов. Она обеспечивает безопасное рабочее пространство и непрерывный процесс отбойки, выпуска и транспортировки угля. Применение крепей нового типа позволит решить проблему отработки мощных угольных пластов России, в том числе Южного Кузбасса (д.т.н. В. Клишин, к.т.н. Д. Кокоулин, к.т.н. Ю. Фокин).

Для эффективной работы в зонах многолетней мерзлоты, неустойчивых и крепких горных пород предложена конструкция погружной буровой машины ударного действия, использующая в качестве энергоносителя высоконапорную пену. Исследован ее рабочий процесс с оптимизацией конструктивных и энергетических параметров для заданного диаметра и глубины бурения скважины, в результате чего создана реальная конструкция машины (к.т.н. А. Липин).

Разработаны рекомендации по повышению долговечности рабочих колес осевых вентиляторов главного проветривания шахт, рудников и метрополитенов. Установлены зависимости изменения расходов воздуха на станциях линии метрополитена мелкого заложения от изменения режима работы вентиляторов, что особенно актуально для Новосибирска. Показано, что радиус взаимовлияния вентиляционного режима на станциях существенно зависит от топологии сети и значительно больше расчетного участка, рекомендуемого СНиП 32-08 «Метрополитены». Обоснована однонаправленная технологическая схема проветривания метрополитенов, позволяющая снизить энергопотребление на тоннельную вентиляцию и уменьшить взаимное влияние вентиляционных режимов смежных станций (проф, д.т.н. Н. Петров, проф., д.т.н. Н. Попов, проф., д.т.н. А. Красюк, к.т.н. Д. Зедгенизов, к.т.н. И. Лугин).

Проведены экспериментальные исследования торцевого выпуска полезного ископаемого из бункера, оснащенного инерционным вибропитателем. Установлено, что эта конструкция позволяет обеспечить полный выпуск сыпучего материала из емкости и повысить эффективность работы бункера (проф., д.т.н. А. Тишков, к.т.н. С. Левенсон, Е. Шевчук).

Разработан и изготовлен совместно с ОАО НПО «ЭЛСИБ» электромагнитный молот с энергией удара 400 кДж, предназначенный для забивки трубчатых металлических свай в морское дно при строительстве нефтегазопромысловых стационарных платформ. Его промышленные испытания проведены на Восточно-Казахстанском газовом месторождении, в акватории Азовского моря на ПО «Черноморнефтегазпром (Украина). Готовятся рекомендации для серийного выпуска оборудования (д.т.н. Б. Симонов и др.).

Подготовлена база данных конструктивных модулей пневматических двигателей и пакет прикладных программ для их расчета, позволяющая проводить их компоновку из выбранных на альтернативной основе конструктивных модулей. На основе этих исследований создан типоразмерный ряд ударно-вращательных пневмомоторов — гайковертов с крутящими моментами на выходных валах от 100 до 15 000 нМ, удельными величинами крутящих моментов 100-380 Нм/кг, превышающими по последнему показателю лучшие зарубежные образцы, ряд вибровозбудителей с настраиваемыми параметрами вибрации и удара. Спроектированы два типоразмера буровых устройств для бурения скважин диаметром 220-550 мм в вечномерзлых и скальных грунтах (проф., д.т.н. А. Тишков, к.т.н. Л. Гендлина, к.т.н. С. Левенсон).

Перечисленные работы далеко не исчерпывают достижения института за последнее время. Они являются иллюстрацией того, что очередной День шахтера коллектив Института горного дела встречает новыми достижениями, оказывающими значительное влияние на развитие горной науки. Полученные результаты научных исследований нашли широкое применение на многих горнодобывающих предприятиях. Созданные технологии, машины, приборы позволили существенно повысить производительность труда и эффективность работы этой важнейшей для нашей страны отрасли промышленности, улучшить условия труда горняков. Надеемся, что и в перспективе работа наших ученых и специалистов будет не менее результативной и, главное, востребованной.

стр. 8