Обзор СМИ


Выработать критерии «опасности»
21.12.2020


Владимир КЛИШИНШахтёрский 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.

Аспиранты Института угля собирают лабораторную установку для определения радиуса чувствительности спектрально-акустического метода прогноза выбросоопасности

– 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 газотдачи 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.

http://avant-partner.ru/rang/8293.html

 


Вердер Сайнтифик 2021