Тут буде шахта-сад

Новий виклик старим технологіям кинули вчені Донбасу.

«Заводи-сади» 60-х років (як на Дніпродзержинському коксохімічному заводі, де між коксовими батареями й бензольними колонами плодоносили абрикоси й цвіли клумби із трояндами), на жаль, залишилися у світлому минулому. Але з’явилася можливість облаштувати «шахти-сади», де замість териконів квітнутимуть яблуні. І це не фантазія — такі вже є в Китаї, Голландії, у німецькому Рурі й польській Сілезії. Повинні вони бути й в Україні.

Професор Донбаського­ ­гірничотехнічного універ­ситету­ (м. Алчевськ) Гаррі­ Литвинський на­ науковій конференції в Національному гірничому університеті (м. Дніпропетровськ) виступив із надзвичайно цікавою щодо технічної новизни доповіддю. Її тема — радикальний інноваційний спосіб видобутку корисних копалин — вугілля, різних руд, коштовних металів­ та інших надзвичайно важли­вих підземних скарбів. А доктрина Литвинського «Mine of ХХ1 century» ще зовсім недавно широко обговорювалася в гірничій науці.

— Професоре, почну з кінця вашої концепції-доктрини. Такі «шахти-сади» дійсно можна зробити в Україні?

— А я все-таки повернуся до її початку. Нове століття на перший план висунуло проблему переходу на потокові безлюдні технології в гірничій промисловості з дуже широким використанням автоматизованих систем управління. Відомо, що найнебезпечніші технічні процеси — створення підземних виробок, видобуток вугілля й руд в очисних вибоях. А оскільки людина все-таки вивчила закони природи, але на ці закони найчастіше не зважає, то зі згаданих процесів вона повинна бути максимально виключена як активний їхній учасник. При цьому її управлінські функції повинні замінити IT-технології, мехатроніка й робототехніка.

Технічна архаїка, від якої треба відмовитися, — різці для руйнування порід, рейки в підземному транспорті, водовідливні й вентиляційні труби, підйомні канати, кабелі в енергопостачанні, проводи для зв’язку, примусове провітрювання у вентиляції, циклічність у технології… Без розв’язання цих накопичених проблем і суперечностей подальший розвиток гірничої техніки й технології приречений на стагнацію й неминуче витіснення альтернативними, більш дешевими та екологічно чистими, способами одержання енергії та сировини. Гірничорудна справа сьогодні небезпечна й шкідлива для планети: забруднює поверхню відвалами породи, водні ресурси — стічними рудничними водами, повітряний басейн — викидами метану й газів, вимагає складних робіт із рекультивації землі. Якщо ж наша доктрина буде втілена в життя, то нові «шахти-сади» згодом замінять наявні нині.

— Ви пропонуєте новий техпроцес у вуглевидобутку: підземний бартер вугілля на пусту породу й доставку його на поверхню зовсім по-новому. Як працює ваша «Шахта МММС»?

— Абсолютно впевнений, що гірнича техніка й техно­логія мають великі, ще не роз­криті можливості для пере­ходу на якісно новий техніч­ний рівень. Ми в ДонГТУ виробили звід «священних заповідей» для гірника, порушення яких під час проектування, експлуатації або реконструкції шахти за новою технологією призведе до важких техніко-економічних наслідків. Перший: виїмкові роботи вести лише на одному горизонті. Друге: застосовувати тільки зворотний порядок відпрацьовування пласта. Третє: завжди використовувати стовпову систему розробки. Далі. Лави слід відпрацьовувати стовпами за падінням; швидкість прохідницьких і виїмкових вибоїв повинна бути максимальною; необхідно виключити зупинки й перерви під час ведення гірничих робіт; порода має бути залишена в шахті; не допускати ремонтів у шахті, а обладнання замінювати заздалегідь із вичерпанням його моторесурсу, не чекаючи, поки воно зламається.

На цих основних принципах нової доктрини гірничих робіт під час безлюдного виймання вугілля шнековими агрегатами АФШВ розроб­лена нова універсальна система розкриття, підготовки й розробки високогазоносних тонких і надтонких вугільних пластів у нейтральному газо-метановому середовищі на глибинах у 2—3 км і більше, із залишенням всієї породи в шахті, скороченням загальної довжини всіх виробок у 1,5—2 раза. При цьому розкриття проводять вертикальними стовбурами, завжди в центрі нижньої межі шахтного поля, де споруджують навко­лостовбурний двір мінімального об’єму (близько 700 м3). Далі широким ходом проходять пластову магістральну виробку майже до межі шахт­ного поля, ведучи зворотний порядок відпрацьовування стовпів за падінням.

— Судячи із проекту, цей процес схожий на стару комп’ютерну гру на зразок «Тетріс», де треба обрушити якнайбільше кольорових стовпчиків для повної перемоги на «новому рівні»…

— Правильно помічено. Відпрацьовування пласта за новою технологією починають на ділянці шахтного поля розмірами 4 кілометри завширшки й 2 кілометри завглибшки комбайном «MIR». Виїмкові стовпи споруджують прохідкою підняттєвих виробок широким ходом із його допомогою. Для цього споруджують виробку знизу вгору по пласту вугілля, а залишкову породу шнековим транспортером подають у вироблений простір допоміжної лави, яку відпрацьовують виїмковим агрегатом АФШВ слідом за проходкою пласта комбайном «MIR». Гірські відходи забирають бутовим фронтальним агрегатом АФШБ, який переміщається слідом за виїмковим. Вони залишаються там, де й були, а не нагромаджуються у вигляді териконів або золовідвалів. Так сполучаються прохідницькі й виїмкові роботи під час спорудження підняттєвої виробки, що служить для нарізки виїмкового стовпа вугілля.

Гірничу службу ведуть дві бригади гірників по 4—6 чоловік: одна на підготовці стовпа, друга — на вийманні вугілля. Шахтарі по двоє завжди перебувають у спеціальних автокарах із комфортним мікрокліматом. Ви­ходить, у шахті працюють у­ автоматичному режимі за потоковою технологією й видобувають по 4—7 тисяч тонн вугілля на добу навіть на тонкому пласті. Час відпрацьовування одно­го стовпа 100—150 метрів завширшки за падінням — 2 міся­ці, термін служби всього­ горизонту площею близько 8 квадратних кілометрів – 8—12 років.

— Піднімати із глибоких надр що тисячі тонн вугілля й руд, що сотні шахтарів — справа складна, іноді навіть небезпечна. А ще для такого підйому потрібні складні й дорогі наземні конструкції. Ваша концепція все це заперечує?

— На жаль, сучасний шахт­ний підйом має серйозні й принципові недоліки, що унеможливлює його використання на гірничих підприємствах майбутнього. У ДонГТУ зроблено аналіз найперспективніших напрямків розвитку шахтного підйому й запропоноване альтернативне й, на перший погляд, незвичайне вирішення цієї проблеми — гідродомкратний підйом (ГДП) і водовідлив (ГДПВ). Він складається з піднімальних боксів обсягом близько 1 м3, провідників і гідродомкратів на опор­них станціях, розташованих у стовбурі через 120—150 метрів. Паралельно з колоною боксів із підйому вантажів у стовбурі рухається зі швидкістю 0,2—0,3 м/с така ж колона зі спуску порожніх боксів-скіпів у шахту. Угору й униз — циклічно.

— Ця система нагадує подачу залізної руди скіпами в доменну піч.

— Так, принцип роботи той самий, тільки з-під землі. Але ми застосуємо в цій новій шахті не механіку, а новітню гідравліку. ГДП працює безперервно й автоматично під управлінням комп’ютера. На нижньому горизонті бокси-скіпи через проміжний бункер за допомогою автоматичної роторної лінії наповнюються вугіллям або водою й піднімаються у вигляді вантажної колони боксів, а на поверхні працює компактна (лише 3 м2) автоматична роторна лінія їхнього розвантаження. Потужність одного стовбура із ГДПВ — 20 тисяч кубометрів на добу, незалежно від глибини підйому, питомі енерговитрати на тонну вантажу удвічі менше, ніж у нинішнього канатного підйому, знижується вартість обладнання та обслуговування в 3—4 рази. Також виключаються піднімальні машини, копри, канати, пристовбурні камери, споруди на поверхні. Запас продуктивності 35—40 тисяч кубометрів на добу для двох стовбурів дозволяє також вести рудничний водовідлив, відмовившись від помп, труб, складного обладнання, камер водовідливу. 

— Гаррі Григоровичу, з вугіллям начебто все зрозуміло. Та куди ж поді­ти дуже небезпечні шахт­ні води? Їхня величезна кількість може підтопити цілі міста, як на шахті ім. Горького.

— Після повного відпрацьо­вування всіх наявних на шахт­ному полі пластів вугілля стовбури «Шахти МММС» залишають для роботи в автоматичному режимі з підйому води й дренування метану з усього розробленого масиву. Це створює локальний цикл кругообігу води «масив-поверхня» на шахтному полі, стає постійним джерелом зрошення сільгоспугідь і дешевої енергії із дренованого шахтного метану.

У рамках доктрини «Шахта нового століття» ми пропонуємо використовувати підземні води для поливу полів, теплиць і оранжерей (витрата води — 300 літрів на квадратний кілометр), тут же будувати котеджні селища на 2—5 тис. жителів із ділянками в 10—20 соток і ландшафт­ним дизайном. А ще можна весь рік вирощувати овочі й фрукти в парниках, розбити сади, лісосмуги з кедрами, дубами й горіховими деревами за контуром гірничо-аграрного анклаву.

— От ми й повернулися­ знову до початку бесіди.­ Чи виростуть колись на місці териконів сади й чи зацвітуть троянди? І чи дадуть країні більше вугілля шахти моделі МММС?

Можна відповісти, як Леся Українка: «Contra spem spero» — без надії — сподіваюся! А краще, як Декарт: «Dum spriro spero» — поки дихаю — сподіваюся!