Изобретение донецких ученых поможет горнякам Донбасса

Оценка механических свойств каменного угля - дело крайне важное для строительства шахт и последующего их содержания. Без нее сложно сделать подземные работы безопасными, определить устойчивость подготовительных выработок, а также склонность массива угля и породы к выбросам газа. А ведь метан ядовит и взрывоопасен под землей.

Когда угольное месторождение готовят к освоению, прочность угля и пород в основном определяет геологоразведка. В редких случаях все данные проверяют повторно, уже в процессе эксплуатации. А неточные данные приводят к экономическим, да и не только, потерям. Как это можно исправить?

По словам директора ИФГП Геннадия Старикова, существующие способы изучения прочности угля и горных пород базируются на разработках полувековой давности. Для их совершенствования требуется обновление технологической и научной аппаратуры.

- Неверная оценка прочности угля приводила к случаям, когда смонтированные в забоях струговые комплексы не могли функционировать, - рассказал Геннадий Стариков. - Их приходилось заменять на добычные комбайны, что приводило к остановке работ и перемонтажу оборудования. А иногда в очистной забой люди были вынуждены возвращать уже подзабытые отбойные молотки. Безусловно, все это негативно сказывалось на эффективности работы шахт, требовало вложений дополнительных средств и рабочей силы.

Несмотря на важность постоянной оценки прочности породы, этими процессами в шахтах занимают редко и неохотно. Дело это хлопотное и дорогое. Необходимо подготовить образец строго определенной формы и размера, а это весьма затруднительно для многих природных материалов. Изготовление образцов из угля и пород с низкой прочностью сложно и трудоемко. По словам Геннадия Старикова, требовалось придумать что-то более простое. Разработкой нового способа в 2017 году начал предметно заниматься молодой аспирант института Денис Нескреба, к которому вскоре присоединились его коллеги.

Новаторы предложили свой метод - численную обработку экспериментальных данных по одноосному сжатию фракций измельченного угля с частицами разного размера. Эти действия легко выполняются в любом из программных пакетов, предназначенных для визуализации и математического обсчета данных. Никаких образцов строгой геометрической формы при этом выпиливать не нужно. Возможно, их изобретение будет востребовано не только в Донбассе.

Найти применение данный способ может как в добывающих отраслях, так и в строительстве, где есть необходимость в определении прочности пород и материалов, но нет возможности изготовить образцы для испытания в соответствии с нормативами. По мнению авторов, данный способ может использоваться также как экспертиза в аварийных ситуациях, когда произошло разрушение конструкции, для выяснения ее реальной прочности.

В институте создан опытный экземпляр лабораторной установки для испытания. Для дальнейшего внедрения в производство необходимо пройти цикл приемочных и промышленных испытаний. Сейчас аппаратура для испытаний выполнена буквально из подручных материалов, собственными силами, в кустарных условиях, так как финансирования на ее изготовление выделено не было. Но если бы испытательный стенд был изготовлен с помощью последних технических достижений, то это дало бы возможность провести все работы корректно и передать сведения о новом способе и аппаратуру производственникам.

И ученые считают, что они непременно своего добьются, хотя с 2014 года работа института крайне осложнена постоянными обстрелами.

С тех пор, по словам Геннадия Старикова, институт покинули более двух третей сотрудников с научными степенями. Часть из них перебралась в Россию, часть - в основном руководящий состав - оказалась "эвакуирована" в Днепропетровск, где продолжила работу в институте под прежним названием. Однако ценное исследовательское оборудование и научная структура института в Донбассе сохранилась. С мая 2015 года коллектив продолжил работу в составе Донецкой Народной Республики. Сейчас часть сотрудников института служит в рядах Вооруженных сил РФ, участвуя в специальной военной операции.

Несмотря на самоотверженность сотрудников ИФГП, пока они только в начале пути интеграции в научную сферу России. Но они уверены, что их разработки, включая новый метод определения прочности породы, поможет угольной отрасли страны и повысит ее экономическую эффективность.

Оценка механических свойств каменного угля - дело крайне важное для строительства шахт и последующего их содержания. Без нее сложно сделать подземные работы безопасными, определить устойчивость подготовительных выработок, а также склонность массива угля и породы к выбросам газа. А ведь метан ядовит и взрывоопасен под землей.

Когда угольное месторождение готовят к освоению, прочность угля и пород в основном определяет геологоразведка. В редких случаях все данные проверяют повторно, уже в процессе эксплуатации. А неточные данные приводят к экономическим, да и не только, потерям. Как это можно исправить?

По словам директора ИФГП Геннадия Старикова, существующие способы изучения прочности угля и горных пород базируются на разработках полувековой давности. Для их совершенствования требуется обновление технологической и научной аппаратуры.

- Неверная оценка прочности угля приводила к случаям, когда смонтированные в забоях струговые комплексы не могли функционировать, - рассказал Геннадий Стариков. - Их приходилось заменять на добычные комбайны, что приводило к остановке работ и перемонтажу оборудования. А иногда в очистной забой люди были вынуждены возвращать уже подзабытые отбойные молотки. Безусловно, все это негативно сказывалось на эффективности работы шахт, требовало вложений дополнительных средств и рабочей силы.

Несмотря на важность постоянной оценки прочности породы, этими процессами в шахтах занимают редко и неохотно. Дело это хлопотное и дорогое. Необходимо подготовить образец строго определенной формы и размера, а это весьма затруднительно для многих природных материалов. Изготовление образцов из угля и пород с низкой прочностью сложно и трудоемко. По словам Геннадия Старикова, требовалось придумать что-то более простое. Разработкой нового способа в 2017 году начал предметно заниматься молодой аспирант института Денис Нескреба, к которому вскоре присоединились его коллеги.

Новаторы предложили свой метод - численную обработку экспериментальных данных по одноосному сжатию фракций измельченного угля с частицами разного размера. Эти действия легко выполняются в любом из программных пакетов, предназначенных для визуализации и математического обсчета данных. Никаких образцов строгой геометрической формы при этом выпиливать не нужно. Возможно, их изобретение будет востребовано не только в Донбассе.

Найти применение данный способ может как в добывающих отраслях, так и в строительстве, где есть необходимость в определении прочности пород и материалов, но нет возможности изготовить образцы для испытания в соответствии с нормативами. По мнению авторов, данный способ может использоваться также как экспертиза в аварийных ситуациях, когда произошло разрушение конструкции, для выяснения ее реальной прочности.

В институте создан опытный экземпляр лабораторной установки для испытания. Для дальнейшего внедрения в производство необходимо пройти цикл приемочных и промышленных испытаний. Сейчас аппаратура для испытаний выполнена буквально из подручных материалов, собственными силами, в кустарных условиях, так как финансирования на ее изготовление выделено не было. Но если бы испытательный стенд был изготовлен с помощью последних технических достижений, то это дало бы возможность провести все работы корректно и передать сведения о новом способе и аппаратуру производственникам.

И ученые считают, что они непременно своего добьются, хотя с 2014 года работа института крайне осложнена постоянными обстрелами.

С тех пор, по словам Геннадия Старикова, институт покинули более двух третей сотрудников с научными степенями. Часть из них перебралась в Россию, часть - в основном руководящий состав - оказалась "эвакуирована" в Днепропетровск, где продолжила работу в институте под прежним названием. Однако ценное исследовательское оборудование и научная структура института в Донбассе сохранилась. С мая 2015 года коллектив продолжил работу в составе Донецкой Народной Республики. Сейчас часть сотрудников института служит в рядах Вооруженных сил РФ, участвуя в специальной военной операции.

Несмотря на самоотверженность сотрудников ИФГП, пока они только в начале пути интеграции в научную сферу России. Но они уверены, что их разработки, включая новый метод определения прочности породы, поможет угольной отрасли страны и повысит ее экономическую эффективность.