CC BY
19
УДК 622.271.01
В. С. Хохряков , Ю. И. Лель
РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ НА КАФЕДРЕ РМОС ЗА 50 ЛЕТ
Открытый способ разработки применялся в первой трети XX века преимущественно в виде простейших карьеров. Даже в тех случаях, а это имело место на Урале, когда некоторые карьеры (Гороблагодатский. Высокогорский. Бакальские) имели значительные размеры в плане и большую но тем временам глубину (свыше 60-80 м). а горные работы производились с применением экскаваторов, теория открытых горных работ находилась на примитивном уровне, так как потребности практики в ней было ма; о.
Первые теоретические изыскания с использованием приемов аналитики появились в начале 30-х годов, когда в Кривбассе потребовалось принимать решение, переходить ли на подземные работы, так как карьеры достигли проектной предельной глубины в 80-100 м. Тогда появились простейшие формулы предельного по экономическим условиям коэффициента вскрыши и предельной глубины карьера, которые неоднократно видоизменялись и дополнялись различными авторами в течение полувека. Эти формулы, их математический вывод в различном виде ло середины 50-х годов были по существу единственным вкладом в математическую область теории открытого способа в отличие от теории подземного способа, где уже были развиты исследования не только в вопросах вентиляции подземных выработок, шахтного подъема, но также в вопросах вскрытия, систем разработок и где в трудах Б. И. Бокия. J1. Д. Шевякова получила развитие теория оптимизации параметров и процессов горного производства. Что касается открытых работ, то карьер рассматривали как статический, а отнюдь не развивающийся динамический объект. Типичным алгоритмом осуществлени« открытого способа разработка и был следующий.
1. Исходя из предельного коэффициента вскрыши определялись проектные предельная глубина и конту ры карьера, не подлежащие изменениям до конца отработки.
2. Для вскрытия предусматривалась проходка внешней траншеи на один-два горизонта и затем устройство стационарных внутренних съездов - спиральных или тупиковых на погашаемых бортах карьера.
3. Система разработки представляла послойную выемку с одновременной отработкой двух, максимум трех уступов, из которых один находился в очередной подготовке. После отработки слоя до предельных конту ров производилась отработка следующего по глубине.
Распространенное представление об этой схеме привело к тому, что в среде специалистов горного дела господствовал взгляд на открытые работы как на простейшие приемы и способы, не треб> tourne каких-либо теоретических изысканий, а также подготовки специалистов данного профиля.
Однако практика уральского горного производства, где преимущественным способом были открытые работы и где карьеры уже в конце 30-х и 40-х годах достигли значительных размеров, стала вносить в эту теоретическую схему существенные изменения. Это особенно сильно проявилось в период Великой Отечественной войны, когда потребовалось на действующих предприятиях Урала быстро и значительно, иногда в несколько раз, увеличить объемы добычи. Для этого пришлось в карьере переходить с одно- и двуху ступ ной системы разработки на многоуступную, на способы вскрытия с временными и скользящими съездами, оставлять недоработанные участки бортов по вскрыше, переводить их во временно законсервированные. Более того, начали пересматривать основные проектные параметры действующих карьеров - конечную глубину, производственную мощность, балансовые запасы, в том числе за счет расширения iioiашеняых£ортов. Одновременно происходили изменения в техническом оснащении. Карьеры из статочеоих объектов стали превращаться в динамические, изменяющие в процессе эксплуатации Яервзначдоыш принятые параметры, системы разработки, транспортные схемы.
Элементы динамизма открытых горных работ, несмотря на то, что многим« специалистами. в том числе контролирующими, руководящими и утверждающими инстанциями, они рас-
сматривались как отступления от норм, правил и традиций, постепенно начали проникать в проекты вначале реконструкции карьеров, а затем строительства новых.
Проектные организации (Унипромедь, Уралгипроруда, Уралгипрошахт), выполнявшие эти проекты, были тесно связаны с горным производством и имели на ряде предприятий свои филиалы и конторы. Многие проектировщики поневоле воспринимали все новое, полезное, создаваемое практикой, и внедряли эти новые элементы в проекты. Так, в ряде проектов меднорудных, железорудных и асбестовых карьеров стали появляться этапы и очереди разработки, временно законсервированные участки бортов, скользящие съезды и др.
Эти вопросы начали освещаться в информационных сборниках, в журнальных статьях, но в учебниках в вопросах параметров карьера, систем разработки и способов вскрытия преобладал статический подход.
Положение принципиально изменилось в середине 50-х годов, когда появились работы В. В. Ржевского (1952-1958) и несколько позднее (1961) А. И. Арсентьева, которые заложили основы современной теории открытых горных работ и динамического подхода к решению технологических задач открытых разработок.
Список этих работ, прежде всего, включает книги В. В. Ржевского, изданные Углетехизда-том: «Скользящие съезды в карьерах» (1952), «Проектирование контуров карьеров» (1956), «Режим горных работ при открытой добыче угля и руды» (1957), а также учебник для вузов Е. Ф. Шешко и В. В. Ржевского «Основы проектирования карьеров» (1958).
Киш а А. И. Арсентьева «Определение производительности и границ карьеров» (1961), содержащая не только теорию, но и практические методики горно-геометрического анализа рабочей зоны карьеров, получила признание в среде проектировщиков и оказала большое влияние на методику проектирования карьеров.
С этого периода происходит интенсивное развитие и становление горной науки в сфсрс открытого способа разработки, которая сейчас занимает самостоятельное место в классификации горных наук и структурно включает ряд разделов. В течение 50-70-х годов одновременно с бурным развитием открытого способа разработки, который в короткое время превращается в преобладающий в горном производстве, также интенсивно развиваются научные исследования и осуществляется подготовка кадров по профилю открытой разработки. Возникают кафедры открытых горных работ в горных вузах Москвы. Свердловска и Днепропетровска, а затем и 5 других вузах, лаборатории академических и отраслевых НИИ, возрастает количество защит кандидатских и затем докторских диссертаций, создается когорта энергичных молодых ученых, формируются научные школы открытчиков не только в Московском, но и в Криворожском, Днепропетровском, Свердловском горных вузах, а также в академических и отраслевых институтах горного дела в Москве (ИПКОН), Свердловске (ИГД МЧМ), Алма-Ате и других городах страны
Для научных исследований и учебно-методической работы кафедры разработки месторождений открытым способом Свердловского горного института, созданной в 1954 г.. характерны две отличительные черты.
Первая - это динамический подход к решению технологических задач открытой разработки. Молодые преподаватели и сотрудники (самым старшим - зав. кафедрой Хохрякову В. С., доцентам Шелесту А. Т., Молтусову Г. II. в 1962 г. было по 35 лет) легко и быстро восприняли новую научную идеологию в теории открытых горных работ. Методы горно-геометричгского анализа В. В. Ржевского и А. И. Арсентьева начали использовать в курсовом и дипломном проектировании, в хоздоговорных научно-исследовательских работах, выполняемых по заданиям горных предприятий. а также развивать в своих диссертациях. Между' кафедрой и школами В. В. Ржевского и А. И. Арсентьева на три десятилетия установились тесные творческие связи.
Вторая - кафедра в исследовании ряда проблем горного дела оказывалась первой или даже была инициатором постановки той ал и иной научной задачи, которая затем развивалась в одну из наиболее актуальных проблем теории и практики открытых горных работ.
В докторской диссертации М. Г. Новожилова (1955) впервые была рассмотрена проблема глубоких карьеров, хотя для того времени сама возможность глубины открытых работ более 400-500 м казалась фантастической. Диссертация В. С. Хохрякова (1954) была посвящена исследова-
нию условий применения мощных карьерных автосамосвалов, производство которых было только что освоено в Советском Союзе. А. Т. Кмитовенко и Г. П. Молтусов защитили диссертации по вопросам применения ленточных конвейеров сравнительно нового для того времени вида карьерного транспорта. 13 конце 50-х - начале 60-х годов начались работы по созданию методики учета разновременных затрат в технологических задачах открытой разработки и применению критерия прибыли для оценки технических решений, что выходило за рамки канонов, господствовавших в среде ученых-экономистов. Стать» «Учет разновременности затрат при открытой разработке месторождений. опубликованная в «Горном журнале» № 7 за 1962 г., была первой в отечественной горной литературе. В середине 60-х годов начались работы по применению ЭВМ. которые только-только стали появляться в вузах и академических институтах, в середине 70-х годов - по созданию теоретических основ CAI IP горного производства, в середине 80-х годов - по обоснованию и разработке теоретических начал геоинформатики горного производств;), в 90-х годах - по энергоемкости горного производства, прежде всего, карьерного транспорта.
Сотрудниками кафедры за период с 1966 по 2001 гг. защищено 56 кандидатских и 6 докторских диссертаций. Не умаляя значения и достоинства всех работ, необходимо дать оценку и характеристику тех из них. которые оказались в числе ключевых, определяющих развитие теории открытых горных работ:
В 1966-1967 гг. прошла первые защиты диссертаций.
В докторской диссертации В. С. Хохрякова (март 1966) главными были два вопроса, которые во многом определили тематику кафедры на последующие годы.
1. Впервые сформулированы принципы поэтапной отработки в глубоких карьерах и исследованы ее технологические аспекты.
2. Впервые созданы основы методики оценки технических решений с учетом фактора времени в стоимостной форме.
В кандидатских диссертациях А. Т. Шелеста, Г. А. Неволима. П. Т. Церенщикова. Л. А. Сорокина. А. Я. Элькина эти вопросы были развиты в приложении к тем или иным технологическим задачам. А. Т. Шелест на основе критерия суммарной приведенной прибыли доказал необходимость увеличения производственной мощности Качканарского ГОКа до 45 млн т сырой руды в год. что и было принято в проектных решениях: Л. А. Сорокин впервые применил критерий приведенной прибыли для оценки и сравнения различных видов карьерного транспорта. Г А Неволим - для обоснования временного размещения отвалов r границах перспективного контура карьера. Диссертация П. Т. Церенщикова содержала методику проектирования карьеров с выделением этапов и очередей, получившую широкое признание.
Метод экономической оценки с учетом фактора времени примененяется для различных технологических задач на кафедре при проведении хоздоговорных работ и в настоящее время, а также находит отражение в методических пособиях и учебниках.
В диссертации А. Я. Элькина впервые был введен такой фактор как ценность земли, в диссертации В. П. Капустина исследовалось влияние ценности полезного ископаемого на параметры карьера, в диссертации В. Н. Беляева - влияние стоимостных факторов на производственную мощность карьеров, в диссертациях С. В. Корнилкова. Г. Г. Саканцсва и М. Г Саканцева - на конечные конту ры карьера и способы вскрытия, на конструкции рабочей зоны.
Исследование различных аспектов метода технико-экономической оценки были также предметом диссертаций Я. М. I Навари на. Ь. М. Волегова. К). В. Хатунцсва, А. М. Ольховского.
Динамический подход, экономические оценки на основе расчетов разновременности затрат и доходов и технология поэтапной разработки широко использовались и применяются до сих пор в учебном процессе, в ку рсовых и дипломных проектах не только на нашей кафедре, но и в дру гих вузах. Хотя он использовался на предпроектных стадиях во многих проектныч институтах, но практическая реализация этого уетода была затруднена тем. что он не входил в официальные рамки существующей в то время системы финансирования в промышленности. Даже в угольной промышленности, где он был принят в официально утвержденной в 1975 г. Инстру кции по расчету-эффективности капитальных атожений. применялся практически дру гой критерий, расчет которого не требовал большого труда и времени, а именно пресловутые приведенные затраты С+ЕК.
Лишь в середине 90-х годов, когда возникла практическая необходимость реального учета разновременности затрат и доходов, т. е. через 30 лет после первых работ кафедры по этому вопросу, они получили возможность для практической реализации не только в учебном процессе, но и в реальных технико-экономических обоснованиях. В связи с этим в 1996 г. на кафедре было издано учебное пособие «Оценка инвестиционных проектов открытой разработки» (11 неч. л.), созданы машинные программы и новые методические пособия.
В ряду этих работ следует отметить создание И. Н. Сандригайло, Г. Г. и М. Г. Саканцевыми экономико-математических моделей для прогнозирования в условиях того или иного проектируемого карьера стоимостных показателей (себестоимости добычи и вскрыши, удельных капзатрат), необходимых для экономических расчетов при выборе вариантов производственной мощности, глубины карьеров, технологий горных работ. Эта работа в последние годы продолжена Ю. В. Терехиной, которая сделала переводы аналогичной американской методики Кэмма и показала возможность се использования в отечественной практике.
Повышенная экономическая подготовка студентов, базирующаяся на научных исследованиях преподавателей и являющаяся до сих пор отличительной чертой в педагогическом процессе кафедры, оказалась весьма полезной для многих выпускников в их практической деятельности, как они неоднократно отмечали на своих традиционных встречах. Среди выпу скников кафедры -известные доктора экономических наук В. П. Чнчканов. М. С. Сумснков, В. П. Пахомов, А. М. Миняйло, Ю. А. Мамаев, преподаватели экономических дисциплин, научные сотрудники в области экономики горного дела.
Ко второму научном) направлению и ряду диссертаций, которые характеризуют научный профиль кафедры, относятся работы по математическому моделированию месторождений и карьеров, разработке программного обеспечения для автоматизированного проектирования и планирования открытых горных работ. Первой (1966) была кандидатская диссертация аспиранта А. Ф. Ткачева, в которой была применена одна из первых появившихся в городе ЭВМ :<Урал-1». На основе простых геометрических моделей карьера и развития рабочей зоны был выполнен первый компьютерный горно-геометрический анализ. Вспоминается, с каким интересом и даже волнением сотрудники кафедры впервые держали в руках узкую бумажную ленту с пробитыми в ней отверстиями, которая содержала машинную программу горной задачи.
В 1973 г. на кафедре появилась ЭВМ «Наири-К», затем две «Меры-60», а в 1986 г. была создана специализированная лаборатория САПР на базе новой для того времени машины «Мера-125» (аналог мини-ЭВМ СМ-1420) и «Эра-1300». Одновременно использовались в порядке аренды большие ЭВМ «Минск-32», БЭСМ-ГУ, ЭВМ ряда ЕС-1045 и др., а также созданный в институте ВЦ с ЕС-1020.
На базе больших ЭВМ широко развернулись работы по горно-гсомстрическому моделированию на основе программ, разработанных М. Н. Сивковым, по решению прикладных задач, был произведен (Корнилковым С. В., Беляевым В. Л.) послойный и поэтапный пересчет запасов по такому сложному и больших размеров месторождению, как Баженовское асбестовое (длиной около 11 км), проводились комплексные расчеты вариантов глубины карьеров, их производственной мощности, направлений углубки. способэв вскрытия (Саканцсвым Г. Г.) на основе горно-геомет-ричсского анализа с построением календарных графиков и их экономической оценкой.
Методика моделирования и результаты расчетов по разным месторождениям, в том числе Качканарскому железорудному, Тырныаузскому. Николаевскому меднорудному и др., широко обсуждались на конференциях, которые ежегодного проводились в рамках горной секции САПР Минвуза РСФСР. Кафедра стала головней по этой секции и получила целевое финансирование, которое осуществлялось в течение 15 лет. Естественно, эти привело к широкому развипно рабо1, к созданию аспирантуры, а позднее к организации в 1990 г. специализированного совета для зашиты диссертаций по новым специальностям: «Применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях (технические науки)» и «Г.истемш яктоматнчиронанного проектирования в промышленности».
Среди диссертационных работ этот© направления следует отмстить кандидатские диссертации С. В. Корнилкова. М. Н. Сивкова, Г. Г. Саканцева, В. М. Каплана, В. В. Андрейчика. Следует
отмстить диссертацию Л. 3. Яшкина, которая явилась переломным ключевым звеном в цепи исследований того времени (конец 60-х - начало 70-х), так как в ней впервые были сделаны два новых принципиальных решения: во-первых, вместо блочной была предложена точечно-цифровая модель, в которой первичным информационным элементом был не мини-блок с адресным номером, а точка с координатами х,у на плоскости горизонтального слоя, на которые разделялось месторождение и карьер в границах горного отвода; во-вторых, было предложено, в отличие от предыдущих методик, не совместное, а раздельное моделирование месторождения, рельефа местности и карьера.
К этим, в наше время кажущимся элементарными принципам моделирования исследователи пришли в результате длительных л интенсивных работ не только в СГИ. но и в других центрах - в Москве. Алма-Ате, Усть-Каменогорске. Ташкенте и др. Причина была в том. что первая простейшая мини-блочная модель, предложенная И. В. Табакманом, в которой блок размером 10х Юх Юм содержал всю информацию о геологии, технологии, экономике, а месторасположение его в пространстве горного отвода карьера определялось порядковым номером. Количество таких блоков для крупного карьера исчислялось десятками и сотнями тысяч, а в каждом мини-блоке содержались десятки и сотни цифр. Поэтому кодирование модели в цифровой форме для ввода в ЭВМ превращалось в тяжелейшую длительную работу, что оказывалось основным препятствием на пути практического применения ЭВМ для проектирования и планирования горных работ в реальных условиях.
Переход на точечно-цифровые послойные модели, раздельные для карьера, месторождения и рельефа местности, основы которых были впервые разэаботаны в диссертации А. 3. Яшкина (1972 г.). способствовал решению проблемы, хотя занимал длительное время.! lo он оказался ключевым и привел к обоснованию геоинформатики.
В конце 70-х- начале 80-х годсв среди специалистов шли дискуссии о том. какие принципы должны быть положены в основу создания банков данных для горного предприятия и, прежде всего, месторождения, карьера, а также рельефа местности, системы транспортных коммуникаций и всей инфрасгруктуры с учетом зон воздейст вия на окру жающую среду. Горная секция САП Р пользовалась в этом вопросе консультациями академиков А. Л. Самарского, Н. П. Красовского. проф. В. П. Чистова и других специалистов.
Постепенно в результате развития работ по математическому моделированию, а также работ по компьютерной трафике в приложении к рельефу местности, трассам коммуникаций и карьерам стала созревать необходимость создания таких информационных банков данных, в которых в единых координатах трехмерного пространства и времени были бы записаны в виде точечно-цифровых массивов геология, параметры горных работ и прочие компоненты. С. В. Корнилков предложил в 1979 г. понятие «информационная емкость» модели и назвал такой подход техно-гсоинформаци-онным.
В это время в литературе по горному делу и геологии, а также в смежных областях этого термина не было. Более того, в Большом энциклопедическом словаре не только 1982 года издания, но и в более позднем (1997) он также отсутствует. Поэтому было принято решение назвать этот метод, позволяющий представить информацию о месторождении и горных работах в виде массива точек в трехмерной системе координат, геоинформационным. 11аш приоритет в этой части был зафиксирован в докладе «Геоинформапионный метод математического моделирования» на VII Всесоюзном семинаре по оптимизации горных работ в ИГД СО АН СССР в 1985 году, а затем в статьях, опубликованных в 1986 г. в журналах «Физико-математические проблемы разработки полезных ископаемых» и «Известия вузов. Горный журнал».
Разработка основ горной информатики в приложении к потребностям горного производства стала основной тематикой госбюджетных работ, а также ряда хотгем и диссертаций: кандидатских Ребрина Е. К).. Риг ина Е. В., Старикова А. Д., Старикова А. И.. Терехина Е. Ю., Исакова С. В.. а также вошла в докторские диссертации Аленичева В. М., Корн ил ко ва С. В., Леля 10. И.
В последние годы были выпу щены два издания учебного пособия с грифом УМО «Введение в геоинформатику горного производства» (1999 и 2001). которые явились первыми в отечественной практике в области горного дела.
Результаты работ кафедры по системам автоматизированного проектирования широко тиражировались и использовались в вузах горного профиля, в проектных и исследовательских институтах, а также на предприятиях.
В 1986 г. по приказу Минвуза РСФСР на кафедре был проведен семинар заведующих кафедрами горных вузов с практическими занятиями участников в вычислительных работах. К 1990 г. была произведена передача методического и программного обеспечения САПР в 9 вузов и 25 других организаций и были получены акты внедрения в учебный процесс в Московском геологоразведочном институте - 10 задач, КИЦМ - 16 задач, Криворожском горнорудном - 7 задач и др. С 1985 г. на кафедре проходили стажировку длительностью от двух недель до двух месяцев преподаватели горных вузов - Магнитогорского горно-металлургического, Красноярского цветных металлов. Софийского горно-геологического и др.
По результатам работ по САПР в 1985 г. издательством «Недра» было выпущено учебное пособие (14 печл.) с грифом Минвуза РСФСР «Автоматизированное проектирование карьеров», которое явилось одним из первых в стране по проблеме САПР.
Помимо горно-технологических, горно-экономических, горно-транспортных и геоинформационных на кафедре имели место работы по истории горного дела. Начало работ этого направления положил фундаментальный труд «Разработка месторождений полезных ископаемых Урала» (М.: Недра. 1967. 40 псч. л.), в создании которого кафедра выступила не только как один из авторов, но и как основной редактор и организатор большого коллектива (56 чел.) соавторов. Затем вопросы этого направления рассматривались в ряде статей. А с 1998 года начапась работа по созданию многотомной горной энциклопедии «Урал горный на рубеже веков». В 2000 г. к 300-летию горного дела в России был издан первый том «Вклад Урала в горное дело России за 300 лет» (680 стр., тираж 1000 экз.), в 2004 г. к юбилею университета был издан второй том - «Горное производство Урала цветной металлургии» (667 стр., тираж 1000 экз.), готовятся к изданию последующие тома - «Золото Урала», «Уголь Урала» и др.
Хронологический обзор научных исследований кафедры за 50-летний период можно оконтурю ь тематикой по карьерному транспорту, так как именно этому звену в открытых горных работах посвящены работы начала этого периода и последних лет.
Предметом исследования в диссертациях по открытым работам в начале 50-х годов были скиповые подъемники (М. Г. Новожилов), ленточные конвейеры (А. 11. Иконников) и автомобильный транспорт (В. С. Хохряков). Затем эта тематика стала развиваться, прежде всего, в хоздоговорных работах. На Сибайском карьере были проведены большие экспериментальные исследования по режиму движения автосамосвалов МАЗ-525. их безопасной эксплуатации, впервые установлены зависимости скорости движения от уклона трассы, измерена (с помощью устройства, стреляющего краской при нажатии на тормозную педаль) длина тормозных путей и т. п. На Бажсновских асбестовых карьерах был проведен удачный эксперимент по применению автотранспорта для проходки траншей. По результатам этих работ была издана книга «Проектирование и организация карьерного автотранспорта» (Углетехиздаг, 1962). Для проектируемого карьера «Гора Могуговая» при строительстве Куйбышевской ГЭС был выбран оптимальный вариант трассы автодорог в условиях сложного рельефа. Была проведена большая серия хозтем (Сорокин Л. А.) по оценке вариантов применения скипсвых подъемников на ряде карьеров. К сожалению, практическая реализация была осуществлена лишь на Сибайском карьере, где 40-тонный подъемник проработал более 20 лет, а на Николаевском карьере эти работы были прекращены в начале 90-х годов на стадии технического проекта В. Г. Ссляниным и Е. М. Федоровым создан прибор для автоматического учета работы карьерных автосамосвалов, который был принят для реализации транспортным управлением Минуглепрома СССР, А. Ю. Макеевым в результате промышленных экспериментов предложены конструкции ограждающих устройств для карьерных автодорог, которые вошли в СНиП «Промышленный транспорт» и были построены на ряде карьеэов.
Отдельные работы по вопросам карьерного транспорта выполнялись в 60-80-е годы, но интенсивное развитие этого направления уже на новом уровне с применением компьютеров и геоинформационных моделей началось в 90-х годах. Эти работы возглавил Ю. И. Лель, под руководством которого Е. Ю. Ребриным (1995) и Е. Ю. Терехиным (2001) защищены кандидатские
диссертации, внедряются системы управления карьерным автотранспортом на Сафьяновском меднорудном. Бажсновском асбестовом, Саткииском магнезитовом карьерах (Ю В. Стенин. А. И. Стариков), реализуются компьютерные программы в Уралгипроруде. В своей докторской диссертации (1998) Ю. И. Лель изложил результаты многолетних исследований энергоемкости карьерного транспорта, обосновал применение нового показателя удельного действия для энергетической оценки видов карьерного транспорта и создал систему этой оценки.
Научно-исследовательская работа кафедры в последний период проходит в тесном содружестве с ИГД УрО РАН, институтом «НИИОГР». который является научно-техническим центром угольной промышленности по открытым работам, а также с проектным институтом «Уралгипроруда».
В. Л. Яковлев ранее читал курсы лекций для студентов-открытчиков, а в последние годы участвует в педагогическом процессе в качестве профессора кафедры и консультанта по научным исследованиям.
Базовым положением в научных исследованиях члеп.-корр. РАН Яковлева В. Л., выпускника нашего института, а ныне директора ИГД УрО РАН, является динамичный подход к проблемам горного дела, и поэтому его научные труды и, прежде всего, теория динамики транспортных систем глубоких карьеров вошли в методический арсенал кафедры.
В институте «НИИОГР» в течение 7 лет функционировал филиал кафедры под руководством проф. д-ра техн. наук В. А. Галкина. На основе индивидуальных программ и с финансовой помощью предприятий угольной промышленности шла подготовка горных инженеров-менеджеров. Преподаватели кафедры принимали участие в выполнении НИР. в подготовке кандидатов наук, в работе специализированного совета по защите докторских и кандидатских диссертаций.
Это был полезный и интересный научно-исследовательский эксперимент на базе обучения детей шахтеров из восточных районов страны. На первом этапе они обучались в интернате «Байт», организованном при НИИОГР. одновременно с программой 10-11 классов получали хорошее общее развитие, а также дополнительную языкову ю и компьютерную подготовку. На втором этапе они. будучи студентами УГГГА. но проходя обучение в Высшем горном колледже при институте «НИИОГР». прикреплялись к лабораториям и отделам, включались в исследовательские группы, принимали участие в разработке бизнес-планов по заданиям угольных карьеров и шахт. т. с. активно участвовали в научно-исследовательской работе. Уровень почти всех дипломных работ этих студентов был выше обычного. В 2001 г. студентке ВГК И. В. Сяйлевой была присуждена медаль за лучшую студенческую научную работу в конкурсе студенческих работ горных вузов России. К сожалению, эта форма обучения, при которой были накоплены интересные методические приемы, после 7 лет работы была прекращена из-за финансовых затруднений.
В институте «Уралгипроруда», который в последние годы заметно выделяется применением методов геоинформатики и высоким уровнем автоматизации проектных работ в ряде отделов, значительная часть сотрудников являются выпускниками кафедры, которые успешно реализуют знания и навыки компьютерной подготовки, полученные на кафедре. Группа сотрудников этого института в 1995 году прошла компьютерное обучение на кафедре, освоила созданный на кафедре программный продукт по экономической оценке технических решений, который уже в преобразованном виде успешно применяется много лет.
Кафедра за весь период своего существования выполнила значительное количество хоздоговорных работ не только для горных предприятий Урала - Качканарского ГОКа, комбината «Ура-ласбсст», Учалинского и Сибайского меднорудных карьеров и др.. но также для горчых предприятий в дру гих регионах: Соколовско-Сарбайского ГОКа. Восточно-Казахстанского, Николаевского меднорудных карьеров, фосфоритовых карьеров Каратау, алмазного карьера «Трубка Мир», карьеров Вер.чнеднепровского металлургического комбината и др.
С начала 70-х годов в течение 15 лет на кафедре функционировала отраслевая лаборатория Министерства цветной металлургии СССР, в рамках которой выполнен ряд работ отраслевого характера: «Разработка методических положений прогнозирования основных направлений развития технологии открытых работ i а карьерах цветной металлургии до 2000 г.». «Разработка общих нормативно-методических положений автоматизации проектных работ карьеров цветной металлургии», «Создание норм технологического проектирования горнорудных предприятий цветной металлургии с открытым способом разработки» и др. 20
Большинство из выполненных НИР были в той или иной мерс реализованы, а по ряду рабог был получен значительный экономический эффект.
Программно-методическое обеспечение для автоматизированного проектирования и планирования горных работ, а также ряд обучающих программ были переданы в проектные институты и вузы горного профиля.
13 1995 г. при кафедре РМОС но решению Ученого совета института был создан 11ентр добычи и обработки природного камня, который возглавил известный специалист в облает добычи и обработки природного камня, старший научный сотрудник кафедры, канд. техн. нау к Г. Е. Бычков. В 2004 г. Бычковым была успешно защищена докторская диссертация на тему «Направления повышения эффект ивности технологий добычи и обработки природного камня на Урале».
С начала создания центра была поставлена цель - оказание научной и практической помощи уральским предприятиям по добыче нобработке камня. Тесная связь Центра с предприятиями позволила выявить проблемные задачи и разработать технологические и технические решения по повышению эффективности добычи и обработки камня на Урале. Суммарная экономическая эффективность выполненных исследований составила более 150 млн руб. В 1998 г. в рамках специальности 090500 - «Открытые горные работы» была организована подготовка горных инженеров по специализации 090506 - «Добыча и обработка природного камня». Ежегодный выпуск по указанной специализации составляет 8-12 чел. Выпускники пользуются большим спросом «е только на камне добывающих предприятиях Урала, но и в других регионах России, а также в с ¡ранах СНГ и дальнего зарубежья.
В 1997 г. преподавательский коллектив кафедры РМОС пополнился за счет сотрудников ликвидированной кафедры разработки россыпных месторождений. В рамках специальности 090500 была организована подготовка горных инженеров по специализации 090504 - «Разработка россыпей». Истощение запасов россыпного золота, трудности перехода к рыночной экономике обусловили отказ золотодобывающих предприятий от капиталоемких и сложных схем разработки россыпных месторождений. На первый план выдвинулись нау чные направления:
- изыскания по созданию горнодобычных комплексов для разработки техногенных россыпей, содержащих мелкое золото;
- исследования процессов и экономической безопасности нетрадиционной технологии добычи золота методом кучного ямщелачикания.
Эти направления возглавил проф. В. К. Багазеев, под руководством которого защищены кандидатские диссертации Е. М. Симаковой (2000), А. П. Кравченко (2002). В исследовании Е. М. Симаковой обоснованы технологические параметры мобильного гидромеханизированного комплекса для разработки техногенных россыпей с небольшими запасами, а также золотосодержащих осадков прудов, шламо- и хвостохранилищ. Базовое оборудование комплекса:
- выемочно-транспортный модуль - землесосный снаряд небольшой мощности;
- модуль центробежного грохочения и первичного обогащения - унифицированный конический грохот;
- обогатительный комплекс - шлюзы и другое оборудование для извлечения золота.
А. П. Кравченко в своей работе реииет актуальную задачу подготовки минерального сырья к кучному выщелачиванию. На основе закономерностей намыва им разработаны методические положения и параметры гидромеханизированного обесшламливания сырья перед ку чным выщелачиванием.
Значительный вклад в разработку научных положений гидромеханизированной добычи золота внесли результаты исследований Н. Г. Валнева, которые защищены в докторской диссертации «Научно-методические и технологические основы гидромеханизированной подготовки золотосодержащих пород для извлечения мелкого золота» (2002). В работе установлены закономерности дезинтеграции глинистых пород для высвобождения зерен мелкого золота, закономерности центробежного гидравлического грохочения, закономерности размещения частиц золота на откосе гидроотвала.
Весьма актуальными являются исследования аспиранта С. В. Кольцова, направленные на оценку обеспечения устойчивости откосов штабеля кучного выщелачивания при полном клагона-
сыщении атмосферными осадками. Для повышения экологической безопасности кучного выщелачивания рекомендуется способ изоляции открытой поверхности штабеля и его основания эмульсией госсиполовой смолы, разработанный Н. Г. Калиевым.
С целью углубленной подготовки специалистов для золотодобывающей промышленности на кафедре значительно увеличен объем учебных дисциплин: «Гидромеханизация», «Геотехнология добычи золота», изданы учебные пособия: «Промывка песков россыпей» (автор: В. К. Багазс-ев, 2004 г.), «Процессы открытьх горных работ: Геотехнология добычи золота» (авторы:
B. К. Ьагазеев, П. Г. Валиев, Л. П. Кравченко. 2001 г.).
В 2003 г. на базе кафедры РМОС и инженерного центра «Сервисгормаш» организован 11ро-ектно-методический институт (ПМИ), входящий в состав научно-производственного объединения УГГУ. Просктно-мстодичсский институт возглавил профессор кафедры С. В. Корнилков. В ПМИ активно работают сотрудники кафедры: доц. А. Д. Стариков, доц. В. J1. Беляев, доц.
C. В. Исаков, ассистент О. В. Мусихина. инж. С. Н. Важенина. аспиранты и студенты кафедры.
Просктно-методический институт выполняет заказы предприятий в пределах действия следующих лицензий: на разработку проектной и технологической документации; экспертизу промышленной безопасности, в том числе проектной документации, технических устройств; разработку деклараций промышленной безопасности; на маркшейдерское обслуживание; на топогра-фо-геодезическую деятельность; работы природоохранного назначения в части экологического мониторинга; на инженерные изыскания для строительства; оценку воздействия на окру жающую среду проектируемых и действующих предприятий.
Широкое применение специалистами института компьютерных технологий проектирования позволяет сократить время выполнения проектов, повысить качество и надежность проектных решений. Техническая база института позволяет осу ществлять все виды исследований и проектных работ на высоком уровне, соответствующем современным стандартам. Результатом многолетнего опыта проектной работы специалистов института являются авторские компьютерные технологии. гибко адаптируемые к различным горно-геологическим условиям и индивидуальным особенностям проектируемых горных предприятий.
Основной формой организации проектных и методических работ в институте является временный творческий коллектив (ВТК), создаваемый для решения конкретных задач. Такой подход позволяет, благсдэа.1 гибкому у правлению кадровым составом, оптимизировать расходы на выполнение работ и в то же время привлекать для решения узких задач, входящих в структуру выполняемой работы, специалистов и экспертов из различных областей. Непосредственное оперативное ру ководство выполнением всех видов проектных работ осуществляют глазные инженеры проектов.
С целью повышения у ровня подготовки кадрового потенциала в ИМИ ведется постоянная работа по привлечению новых сотрудников, а также повышению их квалификации. Все специалисты ВТК проходят периодическую проверку знания правил, инстру кций и норм по безопасности. а также общей законодательной и нормативной базы, действующих СНиП, СанПиН и пр. в соответствии с профилем выполняемых работ. Веду щие эксперты Методического центра по безопасности аккредитованы в органах Госгортехнадзора России по заявленным видам экспертной деятельности. Только за неполный 2004 г. к работе во временных творческих коллективах ПМИ привлечено более 100 сотрудников университета, в т. ч. 19 докторов и 37 кандидатов наук.
Основными заказчиками по Уральскому региону являются: Уральская горно-металлургическая компания, ОАО «Высокогорский ГОК», Металлургический холдинг, ОАО «Челябинский электрометаллургический комбинат», Ключевский завод ферросплавов, ЗАО «Уралхром», ОАО «Ураласбест». ОАО «Сухоложскцемент». ОАО «Уфалейникель» и многие другие
Ряд научно-исследовательских работ выполнялись в содружестве с другими кафедрами. 11а-пример, в цикле НИР по скиповым подъемникам у частвовали кафедра транспорта (В. А. Кормильцев). горной механики (Б. А. Носырев, С. М. Кубарсв. Ю. В Попов). В 1964-1969 годы совместно с кафедрой автоматизации производственных процессов (Ю. С. Петров) был создан фотоэлектронный стереопланиметр - прообраз современных дигитайзеров, в последние годы в исследованиях по геоинформатнке принимали участие кафедры геодезии (В. Е. Коновалов), инфор-
матики (М. Д. Печорина). Ряд сотрудников принимали и принимают участие в работах других кафедр академии.
В кризисной ситуации, сложившейся в конце XX века в промышленности страны, в том числе в горном производстве, актуальнейшей проблемой становится реконструкция действующих горных предприятий. Необходимость поддержания объемов добычи полезных ископаемых, являющихся основой для экспортной проду кции, и в то же время практическое отсутствие инвестиций для строительства новых горных предприятий выдвигают проблему реконструкции на первый план. Во многих случаях реконструкция оказывается единственным способом эффективной разработки месторождения. Научная работа кафедры по решению этой проблемы приобретает высокую ценность, так как такие задачи, как управление рабочей зоной, компьютерное планирование и проектирование горных работ, оптимизация и энергетическая оценка транспортных систем в карьерах, геоинформационное, горно-геометрическое моделирование, а также методики экономических расчетов являются основой при оценке действующих горных предприятий как объектов реконструкции, при планировании горных работ, а также при разработке проектов реконструкции.
