Основні напрямки діяльності відділу гірничої термоаеродинаміки та автоматизованих систем
В статье изложены результаты работ по основным направлениям деятельности отдела «Горной термоаэродинамики и автоматизированных систем» за период с 1983 года по настоящее время. Отмечены направления работ по созданию приборов контроля воздухораспределения нового технического уровня, механики подъема....
Gespeichert in:
| Datum: | 2012 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2012
|
| Schriftenreihe: | Геотехническая механика |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53973 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Основні напрямки діяльності відділу гірничої термоаеродинаміки та автоматизованих систем / В.В. Виноградов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 100. — С. 130-139. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-53973 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-539732025-02-09T21:44:43Z Основні напрямки діяльності відділу гірничої термоаеродинаміки та автоматизованих систем Basic directions of activity of rock thermo- and airdynamics and automated systems department Виноградов, В.В. В статье изложены результаты работ по основным направлениям деятельности отдела «Горной термоаэродинамики и автоматизированных систем» за период с 1983 года по настоящее время. Отмечены направления работ по созданию приборов контроля воздухораспределения нового технического уровня, механики подъема. The article presens the results of the basic directions of activity of «Rock thermo- and airdynamics and automated systems» department IGTM NAS from 1983 till present. Directions of works on creation of devices of air-distribution of control the new technical level, and research of mine-hoisting mechanics. 2012 Article Основні напрямки діяльності відділу гірничої термоаеродинаміки та автоматизованих систем / В.В. Виноградов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 100. — С. 130-139. — укр. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53973 622:[533.6+536+681.51].001.5 uk Геотехническая механика application/pdf Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
В статье изложены результаты работ по основным направлениям деятельности отдела «Горной термоаэродинамики и автоматизированных систем» за период с 1983 года по настоящее время. Отмечены направления работ по созданию приборов контроля воздухораспределения нового технического уровня, механики подъема. |
| format |
Article |
| author |
Виноградов, В.В. |
| spellingShingle |
Виноградов, В.В. Основні напрямки діяльності відділу гірничої термоаеродинаміки та автоматизованих систем Геотехническая механика |
| author_facet |
Виноградов, В.В. |
| author_sort |
Виноградов, В.В. |
| title |
Основні напрямки діяльності відділу гірничої термоаеродинаміки та автоматизованих систем |
| title_short |
Основні напрямки діяльності відділу гірничої термоаеродинаміки та автоматизованих систем |
| title_full |
Основні напрямки діяльності відділу гірничої термоаеродинаміки та автоматизованих систем |
| title_fullStr |
Основні напрямки діяльності відділу гірничої термоаеродинаміки та автоматизованих систем |
| title_full_unstemmed |
Основні напрямки діяльності відділу гірничої термоаеродинаміки та автоматизованих систем |
| title_sort |
основні напрямки діяльності відділу гірничої термоаеродинаміки та автоматизованих систем |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2012 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53973 |
| citation_txt |
Основні напрямки діяльності відділу гірничої термоаеродинаміки та автоматизованих систем / В.В. Виноградов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 100. — С. 130-139. — укр. |
| series |
Геотехническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT vinogradovvv osnovnínaprâmkidíâlʹnostívíddílugírničoítermoaerodinamíkitaavtomatizovanihsistem AT vinogradovvv basicdirectionsofactivityofrockthermoandairdynamicsandautomatedsystemsdepartment |
| first_indexed |
2025-12-01T03:01:24Z |
| last_indexed |
2025-12-01T03:01:24Z |
| _version_ |
1850273258850484224 |
| fulltext |
130
УДК 622:[533.6+536+681.51].001.5
Відділ гірничої термоаеродинаміки
і автоматизованих систем,
зав. відділом, д-р техн. наук
В.В. Виноградов
ОСНОВНІ НАПРЯМКИ ДІЯЛЬНОСТІ ВІДДІЛУ ГІРНИЧОЇ
ТЕРМОАЕРОДИНАМІКИ ТА АВТОМАТИЗОВАНИХ СИСТЕМ
В статье изложены результаты работ по основным направлениям деятельности отдела
«Горной термоаэродинамики и автоматизированных систем» за период с 1983 года по на-
стоящее время. Отмечены направления работ по созданию приборов контроля воздухорас-
пределения нового технического уровня, механики подъема.
BASIC DIRECTIONS OF ACTIVITY OF ROCK THERMO- AND
AIRDYNAMICS AND AUTOMATED SYSTEMS DEPARTMENT
The article presens the results of the basic directions of activity of «Rock thermo- and
airdynamics and automated systems» department IGTM NAS from 1983 till present. Directions of
works on creation of devices of air-distribution of control the new technical level, and research of
mine-hoisting mechanics.
Відділ «Гірничої термоаеродинаміки та автоматизованих систем» засновано
у 1983 році внаслідок реорганізації відділу «Гірничої аерогазотермодинаміки»,
яким багато років керував видатний вчений Ф.О.Абрамов (21.03.1904 р. -
5.12.1982 р.).
Першим завідуючим відділом «Гірничої термоаеродинаміки та автоматизо-
ваних систем» був доктор технічних наук, професор Ю.А.Цейтлін (2.06.1928 р.
– 6.09.1994 р.) – один із провідних вчених у галузі гірничої механіки, термоди-
наміки та шахтних систем кондиціювання. Ю.А.Цейтлін створив наукову шко-
лу з розвитку теорії та розробки ефективних методів проектування та експлуа-
тації потужного пневматичного устаткування дегазації та кондиціювання шахт-
ного повітря. Їм створена оригінальна теорія складних пневматичних мереж
шахт, на базі якої розроблена методика оптимального проектування шахтних
пневматичних установок, положення якої успішно використовуються проект-
ними інститутами гірничого профілю. У зв’язку з переходом гірничих робіт на
великі глибини видобутку, велику значимість у той час мали дослідження
Ю.А.Цейтліна в галузі розвитку теорії та створення систем оптимального прое-
ктування потужних багатоконтурних установок кондиціювання шахтного пові-
тря, які не мали аналогів в інших галузях промисловості.
До складу відділу входила структурна лабораторія «Шахтних автоматизова-
них систем та робототехнічних комплексів», якою керував кандидат технічних
наук В.Я.Потьомкін (08.02.1943 р. – 08.03.2000 р.) – відомий вчений та послідо-
вник Ф.О.Абрамова в галузі створення теорії та комп’ютерних методів проек-
тування та аналізу шахтних вентиляційних систем.
Основними науковими напрямками відділу в той період були:
- розробка теорії проектування, аналізу та регулювання режимів нормалізації
теплових умов та кондиціювання повітря у виробка глибоких шахт;
131
- розвиток теорії проектування складних вентиляційних мереж та управління
вентиляційними системами шахт, розробка технічних засобів контролю пара-
метрів шахтної атмосфери;
- розробка теорії шахтних роботизованих систем та комплексів.
З 1994 року відділом керує доктор технічних наук В.В. Виноградов (профе-
сор з 2008 року). Основними напрямками роботи відділу з того часу є розробка
методології, методик, розрахункових методів, засобів, алгоритмів та програм
щодо оцінки стану шахтних геотехнологічних систем, дослідження і встанов-
лення закономірностей їх зміни внаслідок дії природних та штучних процесів,
створення на цій базі наукових засад нових технологій ведення гірничих робіт
та нових засобів контролю стану цих систем.
Актуальність цих робіт зумовлена тим, що у зв’язку з тривалим терміном
ведення гірничих робіт на більшості родовищ України, досягненням на них пе-
вних глибин та вичерпанням «зручних» запасів, економічні показники сучасних
технологій видобутку корисних копалин стають суттєво залежними від впливу
негативних чинників, які є властивими для складних умов видобування. Оскі-
льки вугільна промисловість була та є базовою для економіки України, продук-
цією якої в значній мірі забезпечуються потреби господарського комплексу,
тому подальше використання застарілих геотехнологій призводить до втрати
конкурентоспроможності вітчизняної вугільної продукції. В даний час, в умо-
вах обмеження фінансових, матеріальних та сировинних ресурсів актуальним є
розробка та впровадження нових нетрадиційних та безпечних геотехнологій та
геотехнологічних систем, які або повністю блокують дію негативних чинників,
або їх використовують для загальної користі з метою покращення ключового
показника конкурентноздатності – собівартості продукції.
У відділі, за час його існування, накопичено великий досвід з теорії та прак-
тики контролю, керування станом та функціонування ряду шахтних геотехно-
логічних систем у складних гірничо-геологічних та гірничотехнічних умовах, в
яких через втрату монолітності гірського масиву, його знеміцнення та розшару-
вання, виникає висока чутливість та нестійкість до дії різноманітних чинників.
В питаннях стійкості гірничих виробок із анкерними системами кріплення та
плавності руху підйомних посудин у шахтних стовбурах, завдяки роботам від-
ділу, Інститут займає провідні позиції в Україні та в світі.
Узгоджено з основними напрямками роботи Інституту, у відділі розробля-
ються автоматизовані системи та комп’ютерні технології контролю та керуван-
ня станом шахтних геотехнологічних систем, до яких відносяться системи опо-
рно-анкерного кріплення, системи діагностики обладнання шахтних підйомних
комплексів, системи контролю термоаеродинамічних параметрів шахтної атмо-
сфери. Вирішуються задачі створення наукових засад нових технологій контро-
лю та керування станом шахтних геотехнологічних систем у складних гірничо-
геологічних та гірничотехнічних умовах за наступними напрямками:
– розробка та впровадження науково-методичного забезпечення застосуван-
ня анкерного кріплення у складних гірничо-геологічних умовах шахт України;
132
– створення наукових засад та розробка методів надійного керування ста-
ном експлуатаційної безпеки шахтних підйомних комплексів з тривалим часом
використання у складних геотехнологічних умовах на основі сучасних засобів
та технологій комп’ютерної експрес-діагностики стану діючого обладнання;
– розробка та впровадження технології та технічних засобів контролю тер-
моаеродинамічних параметрів шахтної атмосфери на базі шахтного анемометру
АПР-2 у складних гірничо-геологічних умовах рудників та шахт України, роз-
робка нового засобу комплексного контролю стану шахтної атмосфери на базі
приладу АПР-2 та створення комбінованого засобу вимірювань для забезпечен-
ня депресійних зйомок шахт.
ІГТМ НАН України є базовою науковою установою, яка на підставі рішень
Президента України, кабінету Міністрів України та за спільним дорученням
Президії НАН України та Міністерства вугільної промисловості створила та
розвиває науково-технічні засади технології сучасного опорно-анкерного кріп-
лення гірничих виробок, розпочала та продовжує його широкомасштабне впро-
вадження. За цим напрямком у відділі виконуються наступні роботи:
– контроль показників міцності, деформування, маси та розмірів, несучої
здатності та інших регламентованих параметрів елементів і конструкцій анкер-
ного кріплення, обладнання для його зведення та проведення гірничих виробок
із анкерним кріпленням;
– надання рекомендацій з питань анкерного кріплення;
– консультативна та науково-методична допомога підприємствам з питань
анкерного кріплення;
– підготовка з питань анкерного кріплення персоналу підприємств, які засто-
совують системи анкерних кріплень, розробка методичних та наочних посібни-
ків;
– надання науково-методичної допомоги щодо удосконалення програм уч-
бових курсів гірничотехнічних спеціальностей, пов’язаних із застосуванням си-
стем анкерних кріплень;
– накопичення, систематизація та розповсюдження досвіду з питань застосу-
вання систем анкерних кріплень на підприємствах гірничовидобувної галузі
України.
В кінці 90-х років минулого століття світова гірничо-видобувна
промисловість широко застосовувала британську технологію проведення пря-
мокутних виїмкових штреків із анкерним кріпленням. Це дозволило в багатьох
країнах суттєво підняти головний показник роботи підприємств –
продуктивність праці, на шахтах це - об’єм добового видобутку, віднесений до
її чисельності. На шахтах, що застосовували цю технологію, відсутні ремонти
виробок, суттєво, у три рази та більше, скоротилася чисельність працівників,
відсутній травматизм від обвалень гірських порід, підвищилася безпека праці.
Британська технологія спорудження виробок прямокутного поперечного пере-
різу є в даний час однією з найбільш високопродуктивних технологій прове-
дення виробок.
133
Фахівцями відділу за британською технологією були розроблені, випробува-
ні та у 1998 році в чинному порядку Мінвуглпромом України, з дозволу Держ-
гірпромнагляду, введені в дію нормативні документи КД 12.01.01.501 “Система
забезпечення надійного та безпечного функціонування гірничих виробок із ан-
керним кріпленням. Загальні технічні вимоги” та КД 12.01.01.502 “Система за-
безпечення надійного та безпечного функціонування гірничих виробок із анке-
рним кріпленням. Порядок та організація“.
У 1999-2003 роках анкерне кріплення за британською технологією, на під-
ставі керівних нормативних документів КД 12.01.01.501 та КД 12.01.01.502,
під наглядом фахівців Інституту та відділу було масштабно випробуване більш
ніж на 15 вугільних шахтах. У повному обсязі випробування цього виду анкер-
ного кріплення було проведено у 551 збірному штреку ш. «Павлоградська», на
дільниці довжиною майже 750 м.
На спорудження виробок із анкерним кріпленням були використані та офі-
ційно випробувані витратні матеріали тільки вітчизняних виробників, яким Ін-
ститут активно надавав допомогу в освоєнні виробництвом нової продукції. Ві-
тчизняні витратні матеріали відповідали світовим вимогам за несучою здатніс-
тю. Закріплений сталевий анкер мав несучу здатність понад 200 кН, що для
умов Західного Донбасу є високим показником, суттєво більшим, ніж у всіх ти-
пів раніше випробуваних анкерів. Це підтверджувало, що такі анкери є дійсно
засобами нового технічного рівня.
Елементи анкерного кріплення і технологія його зведення забезпечили фор-
мування опорно-анкерного перекриття високої несучої здатності, що дозволило
вперше в Україні створити на вікні лави сприятливі умови для ведення видобу-
вних робіт із високим навантаженням на лаву. Штрек підтримувався в експлуа-
таційному стані на протязі більше 2,5 років без жодного виду ремонту. При
підході лави він не відчував наявності передньої хвилі опорного тиску, переріз
виробки на вікні лави зберігав первинні габаритні розміри, повністю було від-
сутнє підняття підошви виробки.
Вперше в умовах шахт України втрати перетину виробки на сполученні лави
зі штреком не перевищили 1-2 % від його проектного розміру, при цьому змі-
щення порід покрівлі складали 20-40 мм, боків - 10-20 мм, здимання порід пі-
дошви було відсутнє, що відповідає сучасним уявленням про ідеальний експлу-
атаційний стан штреку.
Результати приймальних випробувань показали, що анкерне кріплення висо-
кої несучої здатності є перспективним видом кріплення виїмкових виробок. Ха-
рактерним є те, що в усіх виробках, на яких проводилися випробування, істот-
но підвищилася безпека робіт - за час їх проведення та кріплення не було жод-
ного випадку аварій і травматизму. Це доводить, що, крім технічних і економі-
чних переваг, нова технологія кріплення гірничих виробок створює умови для
безпечного ведення гірничих робіт, є наймогутнішим засобом блокування нега-
тивних проявів гірського тиску та, як наслідок, засобом усунення виробничого
травматизму в гірничих виробках від обвалення порід покрівлі, у тому числі на
134
сполученнях штреків з очисним вибоєм – одним з основних джерел травматиз-
му.
Отримані результати були позитивними, новими та значимими для України
і, при цьому, – типовими для закордонних шахт, що застосовували та застосо-
вують британську технологію проведення прямокутних штреків із анкерним
кріпленням.
У 2004 році нормативний документ КД 12.01.01.501 був скоригований та
доповнений низкою положень та вимог, що розширило галузь застосування ан-
керного кріплення на виробки аркового поперечного перерізу. У 2004-2005 ро-
ках, у рамках державних випробувань на шахті «Красноармійська-Західна
№ 1», за скоригованими підходами було споруджено декілька виробок із анкер-
ним самостійним та комбінованим рамним кріпленням за новими схемами, які
значно краще витримували випробування виїмковими роботами.
Впродовж 2005 – 2012 років впровадження технології опорно-анкерного
кріплення гірничих виробок здійснювалося на майже 50 вугільних шахтах
України виробничих об’єднань «Краснолиманське», «Луганськвугілля», «Селі-
доввугілля», «Ровенькиантрацит», «Краснодонвугілля», «Павлоградвугілля». За
результатами цих робіт з останні 5 років отримано сукупний економічний ефект
понад 70 мільйонів гривень.
За роки впровадження анкерного кріплення на вугільних шахтах створена
система підготовки спеціалістів шахт, розроблені та затверджені Мінвуглепро-
мом України методики, програми і курси лекцій для виробничого персоналу
шахт щодо застосування анкерного кріплення. Розроблене методичне забезпе-
чення та наочні посібники для лекційної підготовки із теоретичних основ анке-
рного кріплення, вимоги до елементів та обладнання для кріплення, вимоги до
технології кріплення із розкладкою її на операції, приклади типових помилок та
фотографії виробок із анкерним кріпленням, застосованим у різноманітних
умовах шахт України. У 2002 році видано посібник «Опорно-анкерное креп-
ление горных выработок угольных шахт» (автори А.Ф. Булат, В.В. Виноградов)
із основних питань технології та практики застосування анкерного кріплення.
За цей час досягнутий великий досвід із вивчення особливостей руйнування
гірських порід, у тому числі при навантаженнях поза межею міцності, що дало
можливість узагальнити практичні спостереження за роботою анкерного кріп-
лення та виконати оригінальні теоретичні роботи із моделювання розвитку гео-
механічних процесів у околі виробок із анкерним кріпленням.
За допомогою механіко-математичних моделей, що були верифіковані ре-
зультатами шахтних вимірів та обстежень, виявлені сильні та слабкі сторони
британської технології при її застосуванні на шахтах України. Встановлено, що
на шахтах України, які характеризуються значно складнішими умовами та на-
явністю широкого спектру негативно впливових чинників, масштабно застосу-
вати Британську технологію на шахтах України майже неможливо.
Для вирішення головної проблеми суттєвого підняття стійкості виробок
шляхом застосування потужних анкерів поступово, за результатами теоретич-
них досліджень, обробки та аналізу фактичних даних щодо працездатності ан-
135
керного кріплення на шахтах України, здійснено перехід від британської техно-
логії підсилення порід покрівлі до спорудження конструкцій анкерного кріп-
лення виробок, від простих систем кріплення до складних, до технології «сило-
вого опорно-анкерного кріплення».
У 2007 році на підставі накопиченого досвіду при супроводженні технології
нормативні документи були значно скориговані та в чинному порядку затвер-
джені Мінвуглепромом України, та з дозволу Держгірпромнагляду введені з
2009 року як галузевий стандарт країни СОУ 10.1.05411357.010 “Система за-
безпечення надійного та безпечного функціонування гірничих виробок із анке-
рним кріпленням. Загальні технічні вимоги“. У цьому стандарті:
- вперше анкери високої несучої здатності застосовані за новим призначен-
ням – для формування у прохідницькому вибої із монолітних гірських порід її
безпосередньої покрівлі та боків конструкції анкерного кріплення, що здатна на
термін служби виробки та при подальшому розвитку гірничих робіт утримува-
ти вуглепородний масив у зоні її впливу від небезпечного саморуйнування у
будь-яких його формах та режимах;
- визначені функціональні складові частини конструкції анкерного кріплен-
ня, що забезпечують надійність її роботи в складних умовах; надана класифіка-
ція конструкцій анкерного кріплення, визначені і класифіковані умови їх засто-
сування відносно комплексу впливових чинників;
- визначені загальні технічні вимоги до базових параметрів конструкцій ан-
керного кріплення в цілому та до кожної із їх функціональних складових час-
тин, до схем формування конструкцій та до кожної функціональної групи анке-
рів, в залежності від параметрів анкерів, складності підтримання стійкості та
призначення гірничих виробок;
- вперше виявлені та визначені небезпечні фактори, що формуються при за-
стосуванні анкерного кріплення, визначені параметри конструкцій, що віднов-
люють надійність та безпечність виробок із анкерним кріпленням;
- розроблені нові методики контролю стану виробки та якості її споруджен-
ня; вперше визначені параметри геометрії сталевого прокату для виготовлення
та застосування анкерів на вугільних родовищах у породах всього діапазону мі-
цності.
Цей стандарт дозволяє підприємствам вугільної галузі значно скоротити ви-
трати на кріплення гірничих виробок при одночасному суттєвому підвищенні
стійкості на весь термін їх експлуатації. За цією технологією, суттєво відмін-
ною від британської, на теперішній час успішно проведено та відпрацьовано
низку виїмкових виробок.
Таким чином, Україна за 16 років, починаючи з 1996 року, пройшла шлях від
опробування британської технології анкерного кріплення до розробки засад,
нормативного забезпечення та масштабного впровадження силового опорно-
анкерного кріплення виробок у широкому спектрі гірничо-геологічних та гір-
ничотехнічних умов. Відповідні конструкції анкерного кріплення тепер можуть
застосовуватися у штреках аркового циркульного, аркового шатрового, шатро-
вого із склепінним чи плоским перекриттям, прямокутного перерізу для підго-
136
товки і відпрацювання виїмкових стовбурів як із їх погашенням, так із повтор-
ним використанням після проходу лави; як самостійно, так і комбіновано із ра-
мним кріпленням, у виробках, проведених у зоні впливу виробленого простору,
у тому числі на відстані 2,5-3 м від нього, із терміном експлуатації від 2 до 20
років.
Завдяки роботам відділу, ІГТМ НАН України є провідним інститутом в залі-
зорудній галузі України з питань створення науково-методичних засад діагнос-
тики та надійного керування станом експлуатаційної безпеки шахтних підйом-
них комплексів (ШПК) з тривалим часом використання.
До складу відділу з 1995 року входить неструктурна «Лабораторія проблем
діагностики та випробувань обладнання шахтних підйомних комплексів» (зав.
лабораторією канд. техн. наук С.Р. Ільїн), до робот якої відносяться:
– розробка методів визначення стану експлуатаційної безпеки армування
підйомних стовбурів шахт;
– розробка та впровадження системної автоматизованої комп’ютерної тех-
нології нагляду за станом обладнання ШПК у складних гірничо-геологічних
умовах рудників та шахт України;
– вимірювання динамічних параметрів взаємодії підйомних посудин з арму-
ванням відділень вертикальних стволів шахт, аналіз та оцінка силової наванта-
женості армування;
– розрахунки напружено–деформаційного стану елементів армування, оцін-
ка деформаційно-міцністних параметрів елементів армування, оцінка та про-
гнозування технічного стану армування стволів;
– розробка рекомендацій щодо поліпшення експлуатаційного стану арму-
вання стволів шахт.
Метою цих робіт є удосконалення експлуатаційного стану обладнання шах-
тних підйомних стовбурів, забезпечення функціонування систем шахтного під-
йому при переході на великі глибини видобутку із ускладненням гірничо-
геологічних та гірничотехнічних умов, а також в умовах високонавантажених
режимів видобутку для забезпечення істотного збільшення продуктивності під-
йомних посудин при одночасному підвищенні рівня їх експлуатаційної безпеки.
Особливість функціонування систем підйому в сучасних умовах рудних і ву-
гільних стовбурів України полягає в різкому зростанні за останні роки матеріа-
льних і технічних витрат на забезпечення безпечної експлуатації підйомних
комплексів через надзвичайно великий рівень зносу устаткування, що склався
за 30-40 років роботи і посилився в останні десятиліття внаслідок складної еко-
номічної ситуації. Це призвело до того, що функціонування устаткування про-
довжувалося за рахунок різкого зниження його експлуатаційної безпеки, нас-
лідком чого є значна кількість аварій, що мають місце у вугільній і рудній про-
мисловості. На багатьох підприємствах деградація підйомного устаткування
досягла критичного рівня і задоволення сучасним вимогам безпеки вимагає ве-
ликих витрат на його повну заміну, що не під силу підприємствам в даний час.
Перспективним шляхом запобігання аваріям в шахтних стовбурах є розробка
та впровадження комплексної системи моніторингу їх експлуатаційного стану
137
на базі сучасних комп’ютерно-орієнтованих технологій та нового покоління
технічних засобів для проведення вимірювань, чим відділ безпосередньо займа-
ється на протязі останніх сімнадцяти років із широким впровадженням резуль-
татів наукових досліджень на рудниках та шахтах України.
За цим напрямком вперше виявленні та класифіковані джерела погіршення
експлуатаційного стану шахтних підйомних стовбурів за геометрією, міцністю,
деформаційними, кінематичними, динамічними та іншими фізико-механічними
параметрами провідників. Розроблено математичний апарат та методики обро-
бки експериментальних вимірів для визначення рівня небезпечності шахтного
підйомного устаткування, що реалізовано у вимірювально-інформаційній
комп’ютерній технології діагностики та керування технічним станом устатку-
вання ШПК базі програмно-апаратного комплексу «ТЕХНО-МАК».
Апаратурна частина технології діагностики ШПК являє собою багатозадач-
ний програмно-апаратний комплекс, що комплектується за класичною схемою:
ПЕВМ - АЦП - підсилювач – датчики, з наступними компонентами, встановле-
ними в одному захисному корпусі - ПЕВМ, багатоканальний контролер з анало-
го-цифровим перетворювачем, тензопідсилювальний блок, акумуляторне джере-
ло живлення, безконтактні датчики прискорень (акселерометри), виготовлені на
базі мікрочіпів, силовимірювальні башмаки з контактними датчиками, променеві
датчики-відмітчики розстрілів, дистанційний пульт управління записом. Ком-
плекс використовує інформацію зі стаціонарного реєстратора підйомних посу-
дин: струму якоря електроприводу шахтної підйомної машини, положення і
швидкості руху посудини в стовбурі.
Комплекс «ТЕХНО-МАК» може застосовуватися у всіх видах випробувань,
пов'язаних з вимірюваннями контактних динамічних навантажень на вузли під-
йомних установок і віброударних прискорень їх елементів, електричних напруг
на виходах інформаційних сигналів системи управління підйомних машин при
їх ревізії та наладці. У зв'язку з ускладненням гірничо-геологічних і гірничоте-
хнічних умов експлуатації систем шахтного підйому, ведуться дослідження в
плані доповнення апаратної частини комплексу «ТЕХНО-МАК» новою вимі-
рювальною апаратурою з розширеними функціональними можливостями.
Технологія діагностики ШПК знаходить широке впровадження на рудниках
та шахтах України. Нормативним забезпеченням Технології є розроблені у
ІГТМ НАН України Галузеві рекомендації ГР 3-032-2004 «Діагностика стану
систем “кріплення-масив” і “підйомна посудина - жорстке армування” шахтних
стовбурів. Порядок і методика виконання».
В даний час залізорудна галузь України знаходиться в умовах обов’язковості
систематичного обстеження стану шахтного підйому кожного рудника, що під
контролем Держгірпромнагляду здійснюється Інститутом із застосуванням тех-
нології діагностики ШПК. Щорічно в Кривбасі, за представництвом фахівців
Інституту, проводяться засідання Ради Криворізького гірничого округу, Комі-
тету по промисловій безпеці, охороні праці та гірського нагляду, а також робочі
наради безпосередньо на шахтах і копальнях з питань безпечної експлуатації
шахтних стовбурів. На цих нарадах затверджуються обов'язкові «Графіки ін-
138
струментальної діагностики і комплексної оцінки стану стовбурів шахт» на по-
дальші роки, за якими Інституту доручається проведення комплексу обстежень
і випробувань шахтного стовбурного устаткування. Згідно з цими Графіками, за
останні роки Інститутом, із застосуванням технології діагностики ШПК, вже
проведено понад 150 обстежень стовбурних відділень рудників України. Об-
стеження кожного стовбуру проводяться раз у 3-5 років.
У 2007 році, із застосуванням технології діагностики ШПК, були проведені
дослідження і динамічні випробування шахтних підйомних установок на руд-
никах ВАТ «Сильвініт» (м. Солікамськ, Росія), в яких при експлуатації зафіксо-
вані непроектні динамічні явища.
Застосування технології діагностики ШПК дає змогу швидко локалізувати
найбільш дефектні ділянки шахтних стовбурів, виявляти технічні чинники, що
впливають на втрату ресурсу підйомного устаткування та оперативно приймати
запобіжні заходи щодо зниження зносу та подовження терміну служби метало-
конструкцій у стовбурах. За результатами випробувань розробляються та нада-
ються замовникам науково-обґрунтовані висновки та рекомендації з питань
продовження експлуатації стовбурного устаткування, згідно зі встановленими в
експлуатаційній документації параметрами, або продовження експлуатації сто-
вбурного устаткування з обмеженням на певний термін швидкості підйому, ма-
си вантажу; проведення ремонту армування, підйомних судин, проведення мо-
дернізації спрямовуючих посудин, виведення посудин і армування з експлуата-
ції.
За результатами досліджень шахтного підйомного устаткування отримано
значний економічний ефект. Найбільш яскравим прикладом цього є суттєве по-
ліпшення стану підйомного обладнання на рудниках Запорізького залізорудно-
го комбінату в умовах значного викривлення підйомного стовбуру, яке відбува-
лося на протязі тривалого часу та практично унеможливлювало його подальшу
експлуатацію. Проведені дослідження та надані рекомендації дозволили рудни-
ку навіть в цих умовах перейти на підвищені швидкості роботи підйому з одно-
часним забезпеченням безпечного рівня динамічної навантаженості армування.
Це за останні 10 років забезпечило сукупний економічний ефект понад
500 мільйонів гривень.
Значна частина робіт відділу присвячена розробці наукових основ і техніч-
них засобів контролю шахтної атмосфери.
В аеромеханіці різних галузей промисловості, у тому числі гірничорудній,
давно назріла необхідність вимірювань швидкостей повітряних потоків, мен-
ших за 0,2 м/с. Розробка та метрологічне забезпечення засобів вимірювань, що
працюють у цьому діапазоні, можливі лише при наявності робочих еталонів,
здатних відтворювати з достатньою відповідною точністю швидкості повітря-
них потоків. На даний час проведене вдосконалювання кінематичної схеми ро-
таційного стенду РЕСВП-1, призначеного для відтворення швидкостей повітря-
ного потоку в діапазоні 0 - 1,2 м/с, виконано монтаж всіх його вузлів, дослідже-
но його основні характеристики, розроблена програма метрологічної атестації
стенду та виконано його атестацію Держстандартом України у якості робочого
139
еталону швидкості повітряного потоку. Ротаційний стенд РЕСВП-1 дає можли-
вість метрологічного забезпечення розробки комбінованого засобу для забезпе-
чення депресійних зйомок гірничих виробіток шахт у діапазоні малих швидко-
стей повітряного потоку.
Комбінований прилад передбачається створити на базі сучасного анемомет-
ра АПР-2, розробником якого є Інститут геотехнічної механіки НАН України,
що виготовляв його як нестандартизований засіб вимірювання швидкості пові-
тря ще з 1992 року. Інститут провів його виробничі та державні приймальні
випробування, у результаті чого прилад АПР-2 було включено до Державного
реєстру засобів вимірювальної техніки України, одержано Дозвіл Держохорон-
праці України на застосування анемометра АПР-2 у шахтах та рудниках, небез-
печних по газу та пилу без обмеження терміну його дії. ІГТМ НАН України пе-
реоснастив вугільну та рудникову промисловість сучасними мікропроцесорни-
ми анемометрами АПР-2 нового технічного рівня. Одним приладом АПР-2,
при проведенні депресійних зйомок шахт, забезпечується необхідний діапазон
вимірювань швидкості повітряного потоку від 0,2 до 20,0 м/с, що дало змогу
повністю замінити морально та фізично застаріли, ненадійні прилади АСО-3 та
МС-13, що використовувались разом для цих цілей. Також були зроблені допо-
внення до Збірника інструкцій по «Правилам безпеки у вугільних шахтах»
України. Анемометр АПР-2 пройшов Державні приймальні випробування в
ВНДІ метрології імені Д. І. Менделєєва (Росія) і введений до держреєстрів Ро-
сії, Беларусі та Казахстану, де він посів місце головного вимірювального засобу
контролю вентиляції у вугільний галузі.
Велика наукоємність розроблених у відділі геотехнологій визначається фун-
даментальністю, складністю, новизною та нетрадиційністю наукових обґрунту-
вань та розробок, на яких вона базується, а також техніко-технологічною скла-
дністю здійснення апаратурних випробувань в шахтних умовах.
Ефективність науково-технічних розробок відділу полягає у теоретичному і
практичному аспектах та визначається:
- характером, глибиною та фундаментальністю теоретичних досліджень фі-
зичної природи процесів, що відбуваються гірничому масиві під час тривалого
функціонування складних шахтних геотехнологічних системи;
- доведенням наукових досліджень до стадії можливості їх практичного ви-
користання в гірничовидобувній галузі;
- вагомим впливом результатів досліджень на науково-технічну політику в
державі, галузі та регіоні;
- спрямованістю досліджень як на досягнення високих технічних та економі-
чних показників, так і на підвищення рівня надійності та безпечності виробниц-
тва в цілому;
- виходом на такі досягнення, які збільшують науковий потенціал України,
створюють можливості корінних практичних перетворень в видобувній галузі
України.
140
622.271.06.001.5
Отдел геомеханических основ технологий
открытой разработки месторождений,
зав. отделом, д-р техн. наук М.С. Четверик
ВКЛАД УЧЕНЫХ ОТДЕЛА ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ОСНОВ
ТЕХНОЛОГИЙ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
ИНСТИТУТА ГЕОТЕХНИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ ИМ. Н.С. ПОЛЯКОВА
НАН УКРАИНЫ В РАЗВИТИЕ ОТКРЫТОГО СПОСОБА РАЗРАБОТКИ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ НА УКРАИНЕ
Охарактеризовано основні наукові досягнення відділу з моменту його заснування. Це –
роботи щодо використання наукових розробок на залізнорудних родовищах Кривбасу,
вугільних шахтах Донбасу, марганцевих родовищ Марганцю і Орджонікідзе, флюсової
сировини, створення комплексу машин і нової технології для відкритої розробки копалин,
технології і екології під час видобутку корисних копалин.
DEPOSIT OF SCIENTISTS OF DEPARTMENT OF GEOMEKHANYCAL
BASES OF THE TEKHNОLOGY OPENED DEVELOPMENT OF DEPOSITS
OF INSTITUTE OF GEOTECHNICAL MECHANICS THE NAME Н.С.
ПОЛЯКОВА NAN OF UKRAINE OF IN DEVELOPMENT OF THE OPENED
METHOD OF DEVELOPMENT OF DEPOSITS ON UKRAINE
Basic scientific achievements of department are described from the moment of his establish-
ment. This are works in relation to use of scientific developments on the iron-ore deposits of
Krivbass, coal mines of Donbass, manganese deposits of Marganets and Ordzonikidze, usage flus
raw material as inputs, creation of complex of machines and new technologies for the opened de-
velopment of minerals, technology and ecology while mining.
Научные исследования в любом государстве, в том числе и в Украине, зави-
сят от состояния экономики и общественного развития страны. После разгрома
Советским союзом фашистской Германии возникла острая необходимость вос-
становления народного хозяйства и дальнейшего развития во всех областях
производства. Особенно это касалось горной промышленности. Во время вой-
ны, когда мощная железорудная база - Кривбасс, и месторождения коксующих-
ся углей – Донбасс, находились в оккупированной немцами Украине, и поэтому
основная главная добыча руды и угля была сосредоточена на Урале. Добыча
угля и руды осуществлялась открытым способом. Ее производили путем раз-
работки высоких гор – гора Магнитная и Благодатная, которые по окончанию
войны были отработаны полностью. Выемку угля осуществляли на Коркинском
угольном разрезе. Добыча этих полезных ископаемых открытым способом в
трудное тогда время показала высокие преимущества этого способа разработки.
Правда, неизвестны были тяжелые экологические бедствия, к которым это при-
вело позже. В 50-60-х годах предусматривалось увеличить производство основ-
ных видов промышленной продукции на душу населения больше чем в других
странах. Общего объема выплавки стали по СССР предусматривалось достичь
в 120 млн.т., в т.ч. около 50 млн. т. в Украине, добычу угля - около 600 млн.
тонн. Чтобы прийти к таким показателям, необходима была сырьевая база, ко-
|