Шахтёрский труд всегда считался опасным – по смертности и травматизму угольная отрасль  долго находилась в «передовиках», но за последние 20-30 лет произошли существенные изменения. Так, за это время травматизм в угольной отрасли сократился почти в 20 раз, а по сравнению с 1990-ми показатель частоты смертей на добытую тонну угля снизился в несколько десятков раз. В этом сыграли свою роль и повышение дисциплины в охране труда, и технические достижения машиностроителей, и, конечно, научные разработки, которые помогают решать многие проблемы, с которыми сталкиваются угольщики. 

«А-П» поговорил с директором Института угля СО РАН, членом-корреспондентом РАН, доктором технических наук, профессором, заслуженным изобретателем РФ Владимиром КЛИШИНЫМ, который внёс заметный вклад в решение проблем угольщиков, связанных с аварийностью в шахтах и повышением эффективности их работы, о том, какие методы сейчас используются в этом направлении и над чем работают сейчас учёные. 

– Владимир Иванович, разработанный и развиваемый Вами метод гидроразрыва горных пород применяется сегодня на большинстве шахт Кузбасса для посадки кровли. Объясните, пожалуйста, в чём его суть. Какие проблемы угольщиков он решает? 

– Динамические явления, обусловленные ростом напряжённого состояния по мере освоения более глубоких горизонтов известны во всем мире. И происходят практически во всех угольных бассейнах: России, Китая, Австралии, Украины, Казахстана, ЮАР, США, Польши и др. Последние крупные аварии под землёй в Кузбассе на шахтах произошли в очистных забоях, использующих самую современную технику, обеспечивающую комфортность рабочих мест. Одной из основных причин взрыва метана стало обрушение кровли на значительной площади при отходе лавы. Неожиданные неуправляемые динамические обрушения горного массива наносят большой вред – опасны для людей, разрушают механизмы и горные выработки. Кроме того, зависание кровли вызывает концентрацию горного давления на угольный массив в зоне очистного забоя и на сопряжениях его с горными выработками, что провоцирует горный удар. В таких условиях целики и охраняемые подготовительные выработки подвергаются действию высокого опорного давления за счёт зависания кровли на значительной площади. Это приводит к разрушению горных выработок и соответственно к нарушению нормального режима работы добычного транспорта и проветривания забоев. Этого могло не произойти в случае своевременного искусственного обрушения основной кровли – принудительной её посадке. 

Мы, совместно с ИГД СО РАН разработали уникальный безвзрывной метод управления такими кровлями. Сущность способа заключается в предварительном создании в массиве щели как концентратора напряжений (в качестве примера можно представить стеклорез, позволяющий получить направленное разрушение материала). Далее в эту щель нагнетается жидкость и происходит направленный разрыв и появление протяженной трещины. В таком случае монолитный массив превращается в слоистый с нужным количеством слоёв и блоков для их управления. 

Разработали технологические схемы, которые оформлены в виде ГОСТа, необходимое оборудование и метод интенсивно внедряется на шахтах Кузбасса в различных технологических схемах. 

– Известна и другая очень важная проблема – это выбросы угля и газа в угольных шахтах? 

– Да, действительно, вследствие малого объёма дегазационных работ и недостаточной их эффективности на многих газообильных шахтах России сохраняется газовый барьер, препятствующий достижению высоких скоростей проведения выработок и больших нагрузок на очистные забои. По этой причине в угледобывающей промышленности сложилась парадоксальная ситуация, когда технические возможности средств очистной выемки на пологих пластах в несколько раз превышают допустимую нагрузку на лаву по газовому фактору. Этим объясняется также низкая производительность труда и высокая степень травматизма при ведении подземных работ. Естественно, как у нас в стране, так и в странах, добывающих уголь подземным способом интенсивно ведутся исследования и поиск методов стимулирования газоотдачи неразгруженных угольных пластов с последующей утилизацией шахтного метана. 

Удовлетворительного технического решения задачи дегазации на стадии подготовительных работ нет ни в России, ни за рубежом. Мы предложили метод поинтервального гидроразрыва угольного пласта. С инженерной точки зрения идея вполне понятна – увеличить площать создаваемых в массиве трещин. 

Здесь я отдельно хочу сказать – во всех случаях создания трещин в массиве горных пород надо сделать следующий шаг – прогнозирование и управление геомеханическим состоянием горного массива в период формирования и проявления динамических явлений его профилактической гидрообработки. Именно этому посвящен наш проект, который поддержан Российским научным фондом (Соглашение №17-17-01143). 

– В каком направлении в решении этой проблемы движется Институт угля ФИЦ УУХ СО РАН? 

– Учитывая, что растущая трещина является источником акустического излучения, в проекте предложено фиксировать скачкообразный рост трещин и их интенсивность. Это позволит установить связь параметров выбросоопасности спектрально-акустическим методом от шума работающего оборудования. Для этого мы разработали уникальную лабораторную установку для исследования глубины чувствительности спектрально-акустического метода. Надо смоделировать нарушение, повышение опорного давления, насколько это опасно. 

Однако измерить с достаточной точностью эти все параметры практически невозможно. Нет критериев: что опасно? Что не опасно? Есть, конечно, некоторые признаки, но нарушения проявляются по-разному, и нужно найти критерии: когда неопасно превращается в опасно? 

Теоретически мы сделали очень много. Нам не хватает экспериментального, опытного. Поэтому в этом вопросе нам необходимо партнёрство с угольной компанией, чтобы взять экспериментальные данные, посмотреть, что происходило в реальных условиях, и смоделировать на нашем стенде, а потом сделать прогноз. 

– И как Вы сейчас решаете этот вопрос? 

– Пока ведём переговоры с крупнейшими компаниями – ЕВРАЗ, «СУЭК», это крупные, технологически продвинутые компании с современным оборудованием и уникальными компетенциями – уникальный опыт, специалисты, колоссальная статистика. Мы понимаем, что у них это производственная задача и работа, а у нас – научная, но мы всё-таки надеемся найти взаимопонимание в вопросе необходимости совместной разработки этого метода, в необходимости прогнозирования, которое, в конечном счёте, решает и производственные проблемы угледобывающих компаний.

Источник: Авант-Партнер 

Источники

Выработать критерии "опасности"
Российский уголь (rosugol.ru), 18/12/2020

Похожие новости

  • 17/02/2021

    Как свежие разработки сибирских учёных используются на практике? Репортаж с пресс-конференции Иркутского научного центра СО РАН

    2021 год объявлен Годом науки и технологий. А Сибирское отделение СО РАН (первоначально – Восточно-Сибирское) появилось 70 лет назад. Подразумевалось, что у него будет два направления работы: фундаментальные исследования и практическая часть по решению проблем региона.
    216
  • 16/02/2021

    Большая часть Якутии - в зоне повышенного сейсмориска?

    Ученые Академии наук Республики Саха (Якутия) установили закономерности процессов сейсмотектонической деструкции земной коры в пределах дельты Лены – новейшие структуры этой территории способны продуцировать сейсмические события с магнитудой Mw = 6.
    342
  • 30/10/2018

    Эксперты из Кузбасса станут членами подкомитета ISO /ТC82 /SC 8 «Advanced automated mining systems»

    Экспертов из России, а именно из Кузбасса, пригласили стать полноправными членами ISO /ТC82 /SC 8 "Advanced automated mining systems" (передовые автоматизированные горнодобывающие технологии), и принять участие в формировании международных стандартов в рамках программы «Умная горная промышленность & Smart Mine».
    1189
  • 16/02/2021

    День российской науки — 2021

    Традиционно в честь Дня российской науки сибирские институты проводят просветительские мероприятия для студентов, школьников и всех, кто желает узнать чуть больше о большой науке. ​«Этот год был объявлен годом науки и технологий.
    480
  • 26/11/2020

    Андрей Юрченко: мы разрабатываем систему экомониторинга Норильска

    ​​​​​Большая норильская экспедиция Сибирского отделения Российской академии наук – это не только полевые и лабораторные работы, за деятельностью промышленных предприятий начали внимательно следить со спутников.
    688
  • 16/02/2021

    Для исследования атмосферы разработали мобильный лидар

    Ученые из Института оптики атмосферы имени В.Е. Зуева СО РАН создают первый в мире мобильный озоновый лидар для исследований влияния индустриальных выбросов на состав воздуха, наблюдения за вулканической активностью, а также изучения атмосферы Арктики.
    249
  • 26/11/2020

    Юннатский слет: онлайн-версия

    ​20 ноября 2020 года в новосибирском Академгородке успешно прошла Восьмая Сибирская межрегиональная конференция «Современные подходы к организации юннатской деятельности» (8SRC2020). Это, уже ставшее традиционным, мероприятие обычно собирает представителей юннатских организаций (как преподавателей, так и самих юных исследователей) со всех концов Сибири – обменяться опытом и контактами для сотрудничества, рассказать о своих экспериментах, экспедициях и новациях в области экологического воспитания.
    822
  • 30/12/2020

    Обновление приборной базы лаборатории инженерной геологии и геоэкологии ИЗК СО РАН

    В этом году в Институте земной коры СО РАН появился еще один новый прибор. Для лаборатории инженерной геологии и геоэкологии в рамках проекта по обновлению приборной базы учреждений РАН «Наука+» приобрели специальное устройство по определению гранулометрического состава ANALYSETTE 22 NanoTec.
    832
  • 30/07/2020

    Более 40 проектов НОЦ «Кузбасс» успешно прошли регистрацию в Роспатенте

    Разработки участников и индустриальных партнеров научно-образовательного центра «Кузбасс» за первое полугодие 2020 года получили 46 патентов, подтверждающих уникальность изобретений, полезных моделей и программ для ЭВМ.
    1140
  • 04/12/2020

    Александр Федоров: многолетняя мерзлота тает от Тибета до Арктики

    ​Около половины территории России расположено на многолетней мерзлоте. Согласно мнению Международной группы экспертов по изучению климата (МГЭИК), таяние мерзлоты станет основным объектом изучения для ученых-климатологов в ближайшие десять лет.
    816