Від техніки безпеки — до безпечної техніки

П’ятнадцять років колективної праці донбаських і придніпровських учених не були марними: українські шахти одержали сучасне високотехнологічне й безпечне обладнання, а автори комплексу інноваційних розробок висунуті на здобуття Державної премії України-2010 у галузі науки і техніки.

Наука — серйозна, сучасна, така,  що працює скрізь — від космосу до глибин земних і морських, від «супермакро» до «нано», — дуже потрібна Україні. Але не менш актуальні прикладні розробки, спрямовані на заміну зношеної й морально застарілої техніки. Особливо коли йдеться про безпеку та ефективність шахтарської праці.

Кореспондент «УТГ» зустрівся зі співавторами роботи-номінанта «Наукове обґрунтування й розроблення ефективних технологій ведення гірничих робіт в умовах глибоких шахт із застосуванням спеціальних мобільних функціонально пов’язаних систем».

— Уся новітня техніка родом із науки — не паперової, а «металевої», вугільної, рятівної. Тому запитання до співавторів: якщо вже є економічний ефект, отже, із наукою в нас усе гаразд?

— У нашій колективній ро­боті сконцентровані шість моно­графій, майже дві сотні ста­тей у наукових і популярних технічних виданнях, 40 авторських свідоцтв і патентів СРСР, України, Росії та зарубіжних країн за 1985—2010 роки, — говорить Анатолій Коваль, заступ­ник директора з наукової роботи НДІ гірничої механіки ім. ­М. Федорова. — Увесь цей масив­ науково-технічних розробок присвячений проблемам наукового обґрунтування та створення сучасних високоефективних технологій ведення гірничих робіт на великій глибині. За результатами наших НДДКР стала можливою розробка глибоких шахт із раціональним навантаженням на очисні й підготовчі вибої, використанням мобільних функціональних взає­мо­залежних систем підземного ­базування, дегазацією гірничого масиву, інертизацією відпрацьованого простору, виробництвом пневмоенергії та газоподібного азоту пересувними азотно-компресорними установками й станціями, максимально наближеними до місць проведення гірничих робіт.

Науково-дослідні роботи із пневмоенергетичних комплексів вугільних шахт показали, що звичайно застосовувані там схеми повітропостачання від поверхневих центральних компресорних станцій (КС) малоефективні: витоки стисненого повітря в дуже довгих і зношених повітроводах досягають 60—70%. ККД наявних систем пневмопостачання на багатьох шахтах не перевищує 4—6%, а витрати електроенергії на виробництво стисненого повітря становлять 30—70% від загальної кількості, спожитої шахтою. Таке становище вимагало розробки нових рішень у питаннях виробництва пневмоенергії та її поставки до підземних споживачів.

— Нові рішення були модернізацією старих чи це дійсно вітчизняне ноу-хау?

— Ми пішли шляхом підвищення мобільності нашого обладнання, одночасно проводячи докорінну модернізацію вже наявного, — пояснює А.Коваль. — Тому одним із рішень проблеми стало застосування шахтних пересувних компресорних установок (ПКУ) і підземних компресорних станцій (ПКС), які складаються з декількох КУ, розташованих максимально близько до підземних споживачів енергії стисненого повітря. Так ліквідуються недоліки, властиві схемам повітропостачання від зовнішньої компресорної станції, підвищується також якість пневмоенергії, а обладнання у вибоях починає працювати краще. Оброблений і накопичений досвід створення та експлуатації ПКС дозволив удосконалити пневмоенергетичний комплекс шахт за рахунок побудови підземних азотно-компресорних холодильних комплексів, які виробляють корисні гази «три в одному»: азот, стиснене повітря й просто холод. 

— Пересувні компресорні установки були потрібні різної потужності, тому було технічно обґрунтоване створення параметричного ряду цих агрегатів продуктивністю 5, 10, 15, 25, 32 кубометрів на хвилину, — додає Володимир Гриньов, доктор технічних наук, професор, заступник директора Інституту фізики гірничих процесів НАНУ з наукової роботи. — За розробленими техзавданнями сьогодні вже серійно випускаються компресори УКГШ-15/7 потужністю ­15 кубометрів на хвилину. Таке обладнання застосоване в складі модульного агрегату ПКС-45 на великих шахтах — «Південно­донбаська №3», «Благодатна» і «Глибока», а також у типовому проекті ПКС-75, виконаному за завданням Мінвуглепрому України.

— Крім істотного економічного ефекту, ваші розробки спрямовані на поліпшення безпеки шахтарської праці.

— Так, і реальним утіленням технічних рішень у цій сфері стала модульна підземна азотно-компресорна станція, — веде далі В. Гриньов. — Створена нами установка УКВШТ-5/7 оснащена автономним автоматом для пожежогасіння, датчиком контролю метану й окису вуглецю. Її можна використовувати на відстані 50—100 метрів від вибою або за 30 метрів від лави, підвищуючи тиск повітря у пневмоспоживачів до 5—6 кгс/см2. Однак нафтові мастила в таких компресорах істотно звужують сферу застосування установок у вугільних шахтах. Тому фахівці з НАНУ й НДІ гірничої механіки провели комплекс науково-технічних робіт зі створення компресорів, які працюють на негорючій робочій рідині.

Із 2000 по 2010 рік випущено серійно понад 1400 таких агрегатів, при цьому більше тисячі з них експлуатуються безпосередньо в шахтах, забезпечуючи безперебійну роботу підземних споживачів стисненого повітря, незважаючи на вихід з ладу кількох стаціонарних компресорів на поверхні шахт. Це і є сучасна й безпечна гірнича техніка.

Своїх колег підтримує Сергій­ Смоланов, кандидат технічних наук, начальник центрального штабу Державної воєнізованої гірничорятувальної служби (ДВГРС) України. За словами головного гірничого рятувальника країни, із 227 українських шахт лише 30 цілком відповідають сучасним стандартам промислової безпеки.

— Колектив наших авторів розробив спосіб підвищення безпеки та ефективності процесу руйнування гірничого масиву, суть якого — в інертизації пилогазової суміші, яка утворюється під час роботи видобувного ГШО, шляхом подачі в зону руйнування гірничого масиву газоподібного азоту, — відзначає С. Смоланов.

— На жаль, у складних гірничо-геологічних умовах Донбасу ймовірність аварій усе ще не виключена. Як у таких випадках уникнути людських жертв і мінімізувати збитки?

— Після серії великих і кривавих підземних катастроф на шахтах України, Росії та Китаю ми провели аналіз впливу гірничо-геологічних і гірничотехнічних умов видобутку вугілля з великих глибин щодо запобігання новим аваріям, — говорить С. Смоланов. — Визначили «вузькі» і небезпечні місця в підземних роботах, які необхідно­ вдосконалити, переглянути.­ Поліпшені технічні параметри наших агрегатів перевершують попе­редні вітчизняні й нинішні зарубіжні аналоги. Вони цілком відповідають сучасним технічним трендам, особливо за мобільністю. Тому дуже важливою технічною інновацією вважаю підйомну рятувальну установку АСППУ для безпечного й ефективного ведення гірничорятувальних робіт на глибинах понад 1400 метрів.

— Створення ефективної ря­тувальної техніки — одне з голов­них завдань гірничої науки, — доповнює розповідь колеги завідувач кафедри гірничої механіки НГУ, доктор технічних наук, професор Володимир Самуся. — На нашій кафедрі розроблений і обґрунтований комплекс технічних рішень, практичне використання яких дозволило створити типорозмірний ряд універсальних мобільних підйомних рятувальних агрегатів для аварійно-рятувальних робіт у шахтних стовбурах. Ми також розробили й підтвердили рекомендації з безпечного та ефективного використання цих установок і для ремонтно-відбудовних робіт у стовбурах глибоких шахт. Після цього вчені із НГУ в кооперації із заводами Донбасу й Придніпров’я побудували пересувні мобільні шахтні підйомні установки з автономним енерго­­­постачанням для глибоких шахт — АСППУ-6,3. Їхня актуальність і необхідність широкого застосування обумовлені аваріями під час підйому шахтарів і работи в шахтних стовбурах. На сьогоднішній день аналогів таких аварійно-рятувальних установок в Україні й країнах СНД немає. Такі ж імпортні значно дорожче. Наші машини вже довели свою ефективність під час ліквідації аварій на шахтах К.Маркса й ім. Ф.Дзержинського. 

— То що заважає по-горбачовськи «розширити й поглибити» такий мобільний порятунок?

— Коли ми довідалися, що 33 гірники на мідному чилійському руднику вже майже місяць заблоковані на 700-метровій глибині, надіслали туди пропозицію використовувати для порятунку наші АСППУ-6,3, — говорить В.Самуся. — На мою думку, у співробітництві із чилійськими шахтобудівниками й іншими постачальниками ГШО на мідні рудники ми могли б швидше підняти людей на поверхню. А поки що ми ефективно працюємо в Україні й у Росії — у Донбасі й у Республіці Саха.

До речі

Багаторічне використання розробок авторів  у вуглевидобувній галузі України дозволило одержати сумарний економічний ефект у 1,29 млрд грн. Із застосуванням нових високоефективних технологій за останнє десятиліття видобуто 72,5 млн тонн вугілля. Крім того, безперебійне постачання пневмоенергією вуглевидобувних підприємств країни дало економію в 780 млн грн, які довелося б витратити на заміну 60% компресорного парку поверхневих компресорних станцій.