Витончене багатство
Спільна робота вчених-гірників НГУ та фахівців-практиків компанії ПАТ ДПЕК «Павлоградвугілля», спрямована на оптимізацію розробки тонких вугільних пластів, уже дає відчутні результати.
Видатний учений, письменник-фантаст і футуролог сер Артур Кларк у своєму пророчому «катехізисі НТР» завбачив, що в 2006-му закриють останню вугільну шахту.
Провидець не уточнив, де на планеті це станеться — у його рідній Англії, у німецькому Саарі чи в нашому Донбасі. В Уельсі та Японії це вже сталося. А от у Китаї, Україні, ФРН, США видобуток вугілля, навіть із кілометрових глибин на пластах товщиною менше метра, триває. Але видобувати «чорне золото» Донбасу все складніше.
Значна частина пластів тут надзвичайно небезпечна через гірничі удари і викиди породи, вугілля та метану.
Глибина 25% шахт України понад 1 км, і вугілля береться з очисних вибоїв на пластах потужністю менше 1 м. При цьому в Центральному Донбасі на тонкі й надтонкі поклади припадає 70% видобутку вугілля, на крутому падінні — понад 80%. На жаль, у таких умовах механізація техпроцесів і безпека гірничих робіт — завдання дуже складне. Те ж стосується Західного Донбасу, де працюють 10 шахт ПАТ ДПЕК «Павлоградвугілля». Вони відрізняються складними гірничо-геологічними умовами: вугілля міцне й в’язке, покрівлі нестійкі, представлені слабкими глинистими й піщано-глинистими породами, схильними до розмокання, а пласти малопотужні.
Але показово те, що вугільні підприємства, які входять до складу компанії ДПЕК, розробляючи ці самі тонкі, важкі й небезпечні пласти, забезпечують не тільки конкурентоспроможність видобутого вугілля, а й високий рівень соціальної захищеності своїх працівників. Тобто вперше в Україні створено високоефективну виробничу модель, незважаючи на гірничо-геологічні складнощі. Експерти ГМК одностайні: модель конкурентоспроможна й має техніко-економічні показники світового рівня. Отже, західнодонбаські шахти — аж ніяк не останні.
До відсталості матчастини нашого вуглепрому додавалися надскладні гірничо-геологічні умови залягання вугільних пластів, які взагалі не розробляються світовими лідерами вуглевидобутку. «Результат сьогодення — наукова робота ДПЕК і Національного гірничого університету (НГУ), що вражає масштабом упровадження, глибиною науково-технічних змін у нашому вуглевидобутку, із показниками, які перевищують світові для більш товстих пластів. Коментарі щодо науково-технічних досягнень, які стали основою роботи, здаються зайвими, бо вони зрозумілі гірничим інженерам і вченим», — говорить професор НГУ, лауреат Держпремії, заслужений діяч науки Іван Садовенко.
Дійсно, ще 5 років тому всі проведені виробки в Західному Донбасі мали рамне кріплення. У 2008 році обсяг проведення виробок, закріплених анкерами, становив 7750 п.м, рамно-анкерним — 57082 п.м. У 2009-му відповідно 5720 п.м і 53175 п.м. У 2010 році досягнуто високих показників навантаження на лаву (тонн на добу): шахта «Терновська» — 2480, «Павлоградська» — 3848 ім. Героїв космосу — 2385, «Благодатна» — 4065, «Степова» — 4500, «Ювілейна» — 2457, «Самарська» — 3005, «Дніпровська» — 2831, «Західно-Донбаська» — 2495, ім. Сташкова — 2240. А це світові показники.
— У цій науковій роботі розв’язано проблему радикального підвищення ефективності видобутку вугілля з тонких і надтонких пластів (ТНТП) у складних умовах Західного й Центрального Донбасу, — говорить головний редактор «Гірничої енциклопедії», професор Донецького національного технічного університету (ДонНТУ) В.Білецький. — А це істотно впливає на підвищення енергетичної безпеки України, дозволяючи і сьогодні, і в подальшому переглянути енергопаливний баланс у напрямку збільшення вугільної складової. Це майбутнє нашої вугільної промисловості, де найскладніші у світі гірничо-геологічні умови й де залягає 80% твердопаливних запасів країни. Тому розв’язання проблеми ґрунтується на впровадженні новітніх гірничих технологій, на системному науковому аналізі, техніко-економічному моделюванні.
Вугільна енергія та синергія
Комплексна науково-технічна робота ДПЕК і НГУ «Сучасні технології комплексної розробки вугільних родовищ України в гірничо-геологічних умовах відпрацювання тонких і надтонких пластів» висунута на здобуття Державної премії України в галузі науки і техніки за 2011 рік. Показники економічної ефективності й підвищення заробітної плати внаслідок упровадження комплексної технології розробок ТНТП у Західному Донбасі перевищують вітчизняні вп’ятеро за скорочення обсягу гірничих виробок у 2,7 раза.
Це еквівалентно світовому рівню для пластів середньої потужності й дозволяє визначити створену інфраструктуру як таку, що є основною для гарантії енергетичної безпеки країни й синергетично об’єднує інтереси держави, суспільства та бізнесу. Загальний економічний ефект від використання розробок авторів — понад 3 млрд грн.
У чому ж особлива важливість цієї енергетичної та синергетичної, науково-технічної та соціальної роботи? У ній запропоноване розв’язання найважливішого завдання забезпечення високоефективної та надійної роботи вугільних шахт, належної стійкості виїмкових виробок для безперебійної роботи очисних вибоїв. Проведені дослідження на 10 шахтах Західного Донбасу й на шахті «Комсомолець Донбасу» показали їх інвестиційну та соціальну привабливість у надзвичайно складних умовах розробки ТНТП нестійкого шаруватого масиву вуглевмісних порід.
«Треба зауважити, що використання високоефективної видобувної техніки дозволяє досягти світових показників навантажень на очисний вибій за максимальних параметрів виїмкових стовпів і лав. При цьому в умовах високонавантажених лав працюють сучасні системи спостереження та прогнозування стану гірничого масиву», — говорить про важливість роботи-номінанта гендиректор ДП ДВЕК (Донецька вугільна енергетична компанія), кандидат технічних наук С.Лозовський.
Дійсно, автори, учені НГУ та гірники Західного Донбасу розробили науково-технічну програму моніторингу швидковпливних фаз гірського тиску в умовах виїмки вугілля довгими лавами зі збільшеною довжиною виїмкових стовпів, здійснили технічне впровадження технологічних рішень із ліквідації критичних проявів гірничого тиску в механізованих лавах, де розробляються саме ці важкі поклади.
— Під час першого етапу технічних інновацій у наших лавах застосовувалися мехкріплення першого покоління (1КД-80), працювали українські комбайни 1К-101 і легкі конвеєри (СП-202, СП-250), — говорить Валерій Гречушкін, Герой України, заступник генерального директора з виробництва ПАТ ДПЕК «Шахта «Комсомолець Донбасу». — Зростання видобутку в очисних вибоях досягалося переважно за рахунок локальних науково-технічних поліпшень. А от другий етап технічних інновацій відрізнявся уведенням у роботу вітчизняних та імпортних мехкріплень другого покоління (1КД-90, 2КД-90, OSTROY), більш продуктивних видобувних комбайнів МВ280Е, МВ220Е, важких конвеєрів СП-251 і SZK-228. У цієї техніки вище надійність і продуктивність. Однак, з урахуванням складної взаємодії з гірським масивом, вона вимагає принципово нових підходів до її застосування. І на нашій шахті досягнуто ефективне її використання. Так, зараз середньодобове навантаження на лаву становить 1789 тонн на добу, видобуток рядового вугілля з очисних вибоїв у 2010 році на шахті — більше 3950 тисяч тонн, коефіцієнт машинного часу перевищує 0,55. Інновації в очисній техніці в період другого етапу впровадження цієї роботи додадуть до видобутку вугілля 950 тисяч тонн, і це дозволяє вперше за час функціонування шахти подолати рубіж у 4 мільйони тонн на рік.
Прибуткові інновації
Такі масштабні виробничо-технічні досягнення неможливі без потужної наукової основи. Ось що розповідає про інноваційні НДДКР для ДПЕК один із співавторів роботи, професор кафедри ПРР НГУ, доктор технічних наук Ірина Ковалевська:
— На особливу увагу заслуговує створена в університеті комплексна інноваційна модель для прогнозу етапів інтенсивних та еволюційних змін у вуглевидобутку з відповідним відображенням складних фаз гірничого тиску й розвитку гірничих робіт. Головний критерій, який визначає граничні вимоги працездатності техносхем, — безпека підземного персоналу, обумовлена факторами надійного провітрювання та забезпечення стійкості гірничих виробок.
— Ви один із провідних фахівців країни та Європи з підземних кріплень, хоча це й не жіноча справа. Що ще нового ви створили для цих «неостанніх» шахт країни?
— Ми розробили комплексну схему оптимізації взаємодії системи «масив—закріплені породи—кріплення», що одночасно реалізує умови адаптації вантажонесучої конструкції до характеру проявів гірського тиску й рівноміцності самої конструкції в просторовій постановці. А тут без новітніх ІТ-технологій не обійтися!
Застосування комп’ютерних ГІС-технологій на шахтах ДПЕК ведеться за двома основними напрямками: використання плоско-суміщених планів і тривимірної моделі систем гірничих виробок і родовища. Така модель допомагає вирішувати актуальні завдання шахти: визначати будь-які параметри розташування виробок, відстані між пластами й шарами породи, складати високоточні паспорти кріплення очисних вибоїв тощо. Ця IT-модель незамінна у навчанні підземного персоналу, вона дозволяє ефективно розв’язувати завдання взаємного впливу суміжних вугільних пластів та багато інших. Це універсальний і досить потужний механізм сучасного гірничого інженера ХХІ століття.
Пряма мова
Олександр Вілкул, губернатор Дніпропетровщини, на зустрічі з гірниками шахти «Степова» 2 серпня 2011 р.:
«Унікальний випадок, коли велика приватна компанія безкорисливо ділиться своїм досвідом з усіма колегами… Це стосується комплексної та високоефективної роботи ДПЕК-НГУ, номінанта на Держпремію України-2011».
Довідка «УТГ»
Сьогодні в Донбасі розробляється близько 1600 шахтопластів із середньою динамічною потужністю 0,9 м. Лише невелика кількість із них досягає товщини 1,5 м і рідко — 1,8—2,5 м. У практиці експлуатаційних гірничих робіт у цьому регіоні потужними (товстими) уважають поклади товщиною понад 1 м, середніми — від 0,6 до 1 м, а тонкими — 0,45—0,6 м.У цілому по басейну пласти потужністю більше метра становлять лише 8,5%; від 0,6 до 1 м — 41,5%; решта припадає на тонкі, глибокі й крутоспадні пласти.
Цитати в тему
Володимир Ілліч Ленін, засновник радянської держави, 1921 р.:
«Уважаю використання механічних гірничо-врубових комбайнів у шахтах Донбасу дорогим і неефективним… Кайлом і лопатою — простіше й дешевше!».
Володимир Ілліч Бондаренко, завідувач кафедри підземної розробки родовищ НГУ, заслужений діяч науки і техніки України, 2011 р.:
«Що більша потреба в коксівному або енергетичному вугіллі, то більше ми заглибимося в черево планети. Ласі шматки — товсті вугільні пласти — ми вже майже «з’їли». Переходимо на тонкі й надтонкі, але з великою механізацією та автоматизацією їхньої розробки».
