Здесь будет шахта-сад

Новый вызов старым технологиям бросили ученые Донбасса.

«Заводы-сады» 60-х годов (как на Днепродзержинском коксохимическом заводе, где между коксовыми батареями и бензольными колоннами плодоносили абрикосы и цвели клумбы с розами), увы, остались в светлом прошлом. Но появилась возможность обустроить «шахты-сады», где вместо терриконов будут яблони в цвету. И это не фантазия — такие уже есть в Китае, Голландии, в немецком Руре и польской Силезии. Должны они быть и в Украине.

Профессор Донбасского горнотехнического университета (г. Алчевск) Гарри Литвинский на научной конференции в Национальном горном университете (г. Днепропетровск) выдал интереснейший по технической новизне доклад.  Его тема — радикальный инновационный способ добычи полезных ископаемых — угля, разных руд, драгметаллов и прочих важнейших подземных сокровищ. А доктрина Литвинского «Mine of ХХI century» еще совсем недавно широко обсуждалась в горной науке. 

— Профессор, начну с конца вашей концепции-доктрины. Такие «шахты-сады» действительно можно сделать в Украине?

— А я все-таки вернусь к ее началу. Новый век на первый план выдвинул проблему перехода на поточные безлюдные технологии в горной промышленности с широчайшим использованием  автоматизированных систем управления.  Известно, что наиболее опасные технические  процессы — создание подземных выработок, добыча угля и руд в очистных забоях. А так как человек все же изучил законы природы, но с ними зачастую не считается, то из упомянутых процессов он должен быть максимально исключен как активный их участник. При этом его управленческие функции должны заменить IT-технологии, мехатроника и робототехника.

Техническая архаика, от которой надо отказаться, — резцы для разрушения пород, рельсы в подземном транспорте, трубы при водоотливе и вентиляции, канаты в подъеме, кабели в энергоснабжении, провода для связи, принудительное проветривание в вентиляции, цикличность в технологии… Без решения этих накопившихся проблем и противоречий дальнейшее развитие горной техники и технологий обречено на стагнацию и неминуемое вытеснение альтернативными, более дешевыми и экологически чистыми, способами получения энергии и сырья. Горнорудное дело сегодня опасно и вредно для планеты: загрязняет поверхность отвалами породы, водные ресурсы — сточными рудничными водами, воздушный бассейн — выбросами метана и газов, требует сложных работ по рекультивации земли. Если же наша доктрина будет претворена в реальность, то новые «шахты-сады» со временем заменят существующие ныне.

— Вы предлагаете новый техпроцесс в угледобыче: подземный бартер угля на пустую породу и доставку его на поверхность совершенно по-новому. Как устроена ваша «Шахта МММС»?

— Абсолютно уверен, что горная техника и технология имеют большие, еще не раскрытые возможности для перехода на качественно новый технический уровень. Мы в ДонГТУ выработали свод «священных заповедей» для горняка, нарушение которых при проектировании, эксплуатации или реконструкции шахты по новой технологии приведет к тяжелым технико-экономическим последствиям. Первое: выемочные работы вести лишь на одном горизонте. Второе: применять только обратный порядок отработки пласта. Третье: всегда использовать столбовую систему разработки. Далее. Лавы следует отрабатывать столбами по падению; скорость проходческих и выемочных забоев должна быть максимальной; необходимо исключить остановки и перерывы при ведении горных работ; порода должна быть оставлена в шахте; не допускать ремонты в шахте, а оборудование менять заранее по мере исчерпания его моторесурса, не дожидаясь его поломки.

На этих основных принципах новой доктрины горных работ при безлюдной выемке угля шнековыми агрегатами АФШВ разработана новая универсальная система вскрытия, подготовки и разработки высокогазоносных тонких и сверхтонких угольных пластов в нейтральной газо-метановой среде на глубинах в 2—3 километра и более, с оставлением всей породы в шахте, сокращением общей длины всех выработок в 1,5—2 раза. При этом вскрытие проводят вертикальными стволами, всегда в центре нижней границы шахтного поля, где сооружают околоствольный двор минимального объема (около 700 кубометров). Далее широким ходом проходят пластовую магистральную выработку почти до границы шахтного поля, ведя  обратный порядок отработки столбов по падению.

— Судя по проекту, этот процесс похож на старую компьютерную игру типа «Тетрис», где надо обрушить как можно больше цветных столбиков для полной победы на «новом уровне»…

— Правильно, вообще-то, подмечено. Отработку пласта по новой технологии начинают на участке шахтного поля размерами 4 километра в ширину и 2 километра в глубину комбайном «MIR». Выемочные столбы сооружают проходкой восстающих выработок широким ходом с его помощью. Для этого сооружают выработку снизу вверх по пласту угля, а остаточную породу шнековым транспортером подают в выработанное пространство вспомогательной лавы, которую отрабатывают выемочным агрегатом АФШВ вслед за проходкой пласта комбайном «MIR». Горные отходы  убирают бутовым фронтальным агрегатом АФШБ, который перемещается вслед за выемочным. Они остаются там, где и были, а не громоздятся в виде терриконов или золоотвалов. Так совмещаются  проходческие и выемочные работы при сооружении восстающей выработки, служащей для нарезки выемочного столба угля.

Горную службу ведут 2 бригады горняков по 4–6 человек: одна на подготовке столба, вторая — на выемке угля. Шахтеры по двое всегда находятся в специальных автокарах с комфортным микроклиматом. Значит, в шахте работают в автоматическом режиме по поточной технологии и добывают по 4—7 тысяч тонн  угля в сутки даже на тонком пласте. Время отработки одного столба шириной 100—150 метров по падению — 2 месяца, срок службы всего горизонта площадью около 8 квадратных километров — 8—12 лет.

— Поднимать из глубоких недр что тысячи тонн угля и руд, что сотни шахтеров — дело сложное, иногда даже опасное. А еще для такого подъема нужны сложные и дорогие наземные конструкции. Ваша концепция все это отрицает?

— Увы, современный шахтный подъем имеет серьезные и принципиальные недостатки, что делает невозможным его использование для горных предприятий будущего. В ДонГТУ выполнен анализ наиболее перспективных направлений развития шахтного подъема и предложено альтернативное и, на первый взгляд, необычное решение этой проблемы — гидродомкратный подъем (ГДП) и водоотлив (ГДПВ). Он состоит из подъемных боксов емкостью около 1 кубометра, проводников и гидродомкратов на опорных станциях, расположенных в стволе через 120—150 метров. Параллельно с колонной боксов по подъему грузов в стволе двигается со скоростью 0,2—0,3 метра в секунду такая же колонна по спуску пустых боксов-скипов в шахту. Вверх и вниз — циклично.

— Эта система напоминает подачу железной руды скипами в доменную печь.

— Да, принцип работы один и тот же, но только из-под земли. Но мы применим в этой новой шахте не механику, а новейшую гидравлику. ГДП работает непрерывно и автоматически под управлением компьютера. На нижнем горизонте боксы-скипы через промежуточный бункер с помощью автоматической роторной линии наполняются углем или водой и поднимаются в виде грузовой колонны боксов, а на поверхности работает компактная (всего-то в 3 квадратных метра) автоматическая роторная линия их разгрузки. Мощность одного ствола с ГДПВ — 20 тысяч кубометров в сутки, независимо от глубины подъема, удельные энергозатраты на тонну груза в два раза ниже, чем у нынешнего канатного подъема, снижается стоимость оборудования и обслуживания в 3—4 раза. Также исключаются подъемные машины, копры, канаты, приствольные камеры, здания на поверхности. Запас производительности в 35–40 тысяч кубометров в сутки для двух стволов позволяет также вести рудничный водоотлив, отказавшись от насосов, труб, сложного оборудования, камер водоотлива.  

— Гарри Григорьевич, с углем вроде бы ясно. Но куда же деть очень опасные шахтные воды? Их огромное количество может подтопить целые города, как на шахте им. Горького.

— После полной отработки всех имеющихся на шахтном поле пластов угля стволы «Шахты МММС» оставляют для работы в автоматическом режиме по подъему воды и дренированию метана из всего подработанного массива. Это создает локальный цикл кругооборота воды «массив-поверхность» на шахтном поле, становится постоянным источником орошения сельхозугодий и дешевой энергии из дренированного шахтного метана.

В рамках доктрины «Шахта нового века» мы предлагаем использовать подземные воды для полива полей, теплиц и оранжерей (расход воды — 300 литров на квадратный километр), здесь же строить коттеджные поселки на 2—5 тысяч жителей с участками в 10—20 соток и ландшафтным дизайном. А еще можно круглый год выращивать овощи и фрукты в парниках, разбить сады, лесополосы с  кедрами, дубами и ореховыми деревьями по контуру горно-аграрного анклава.

— Вот мы и опять вернулись к началу беседы. Когда-нибудь на месте терриконов вырастут сады и зацветут розы? И шахты  модели МММС дадут стране больше угля?

— Можно ответить, как Леся Украинка: «Contra spem spero» — без надежды — надеюсь! А лучше, как Декарт: «Dum spiro — spero» — пока дышу — надеюсь!