Возвращение Института в Уральское отделение РАН. Динамика его развития

Процесс перестройки в стране привел к развалу отраслевой науки. Прекратилось централизованное финансирование. Горные предприятия подвергнувшись приватизации, резко снизили объемы производства и оказались неплатежеспособными. Институт остался практически без средств к существованию. В этот тяжелый период директором института был избран А.Д.Сашурин. Новая дирекция (В.П.Леликов, Н.Л.Стахеев, В.Е.Боликов, Г.Г.Саканцев ) при активном участии Совета трудового коллектива приступила к поиску способов выживания института. Имелось два варианта решения данного вопроса: первый вариант - приватизация, второй - возвращение в Уральское отделение РАН (УрО РАН). Учитывая негативный опыт уже приватизированных отраслевых институтов, от первого варианта пришлось отказаться. Преобладающим числом голосов сотрудников института было решено реализовать второй вариант.

Администрация Свердловской области решительно поддержала перевод Института в УрО РАН, направив соответствующее ходатайство в Комитет металлургии и Правительство РФ.

Председатель Президиума УрО РАН академик Г.А. Месяц и его заместитель академик В.А.Коротеев также без колебаний поддержали просьбу Института руководствуясь целесообразностью появления в УрО РАН полнопрофильного Института горного дела. Предложение о приеме Института в систему РАН было положительно встречено и Президентом РАН академиком Ю.С.Осиповым и академиком-секретарем В.А.Жариковым которые, несмотря на сокращение финансирования, пошли на включение в состав Академии целого института.

В 1994 году решением Правительства РФ Институт горного дела вновь введен в состав Уральского отделения РАН.

Динамика защиты диссертаций

В последующие 2-3 года Институт полностью адаптировался в системе Академии, возобновил и расширил договорные связи со многими горнодобывающими предприятиями Урала, выиграл по конкурсу ряд грантов РФФИ, получил необходимые лицензии на право выполнения широкого спектра прикладных исследований.

В 1995 году институт возглавил член-корреспондент РАН В.Л.Яковлев.

Весь дальнейший период деятельности Института в системе РАН характеризуется укреплением кадрового состава, улучшением финансирования, развитием экспериментальной базы, оснащением современным исследовательским оборудованием, повышением качества фундаментальных исследований и увеличением объема внедренческих работ. При финансовой поддержке РФФИ создан и развивается уникальный центр геомеханических исследований. Продолжена активная деятельность научных школ карьерного транспорта и механики горных пород. Создан филиал ИГД УрО РАН в г.Челябинске.

В период с 1993 по 2006 год заметно улучшился кадровый состав сотрудников ИГД УрО РАН, возросло число докторов наук.

Динамика кадрового состава

Почти все специалисты, защитившие докторские и кандидатские диссертации, остались работать в Институте. Благодаря этому восполнялась естественная (возрастная) убыль специалистов Института. Кроме того, закреплению кадров высшей квалификации способствовало непрерывное улучшение финансового положения Института, рост заработной платы сотрудников. Основным источником финансирования Института являются госбюджетные средства, выделяемые Уральским отделением РАН, и средства, получаемые за выполнение хоздоговорных работ. Существенным источником финансирования были и остаются гранты РФФИ и гранты Президента РФ. выделяемые на поддержку ведущих научных школ, а также целевые программы РАН, Отделения наук о Земле РАН (ОНЗ РАН) и междисциплинарные проекты региональных отделений РАН. Значительная часть средств расходовалась на развитие экспериментальной базы - до 10 % от поступления всех денежных средств, что способствовало значительному повышению качества фундаментальных исследований.

Развитие кадровой и технической базы изменило и существо выполняемых Институтом исследований.

С 1998 г. Институт проводил фундаментальные исследования по научным направлениям: разработка теоретических основ технологий при комплексном освоении минеральных ресурсов; геомеханические и экологические основы взаимодействия природных и техногенных объектов геосистемы.

Динамика финансового обеспечения института

С 2001 года постановлением Президиума УрО РАН научные направления Института расширены: разработка теоретических основ стратегии освоения и комплексного использования минеральных ресурсов; создание основ новых технологий разработки глубокозалегающих месторождений; исследование проблем геомеханики и разрушения горных пород.

В ходе исследования в области стратегии освоения и комплексного использования минеральных ресурсов институтом разработана концепция освоения минеральных ресурсов Урала. На этой основе в 1996 г. разработана и одобрена правительством Свердловской области региональная программа «Руда Урала до 2005 г.»,а в 2002 г. - «Концепция развития горнорудных предприятий горно-металлургического комплекса Свердловской области на период до 2015 г.».

Обосновано создание единой динамической системы рудник -обогатительная фабрика - металлургический завод - цехи по переработке отходов, в рамках которой разработаны теоретические и технические основы комплексного обогащения руд с выделением примесей в самостоятельные продукты. Разработан комплекс организационных и технологических мероприятий, позволяющих повысить эффективность освоения недр за счет селективной отгрузки на фабрику легко- и труднообогатимых руд и внедрения комбинированных схем переработки сырья с использованием гидрометаллургических процессов, новых синтезированных институтом реагентов типа АИФ, электроимпульсной обработки сырья, модернизированных флотомашин колонного типа. По разработкам института на обогатительной фабрике Алмалыкского горно-металлургического комбината изготовлена флотомашина колонного типа. Ее внедрение дало возможность из отвальных хвостов текущего производства дополнительно получать 500-600 т меди, 100-120 кг золота, 400-500 кг серебра в год в основном за счет доизвлечения тонких классов сульфидов.

Большая работа ведется в институте по управлению качеством железорудного сырья на всех стадиях добычи и переработки.

В 2000 г. институтом организована и проведена международная научно-практическая конференция «Современные методы и средства контроля качества и обогащения железорудных материалов на всех стадиях переработки»,а в 2001 г. совместно с Уральским научно-исследовательским институтом метрологии и НПКП «Средуралметпром» - международная координационная конференция «Современные методы и средства контроля .качества железорудного сырья».

В Институте разработаны концептуальные основы применения открытой геотехнологии с внутренним отвалообразованием при эксплуатации глубокозалегающих месторождений небольшой длины. Разработан метод определения границ глубоких карьеров с учетом риска. В ходе опытно-промышленных исследований установлено, что основными факторами, влияющими на нарушенность законтурного массива при короткозамедленном взрывании. являются масса заряда в ступени замедления, направление отбойки и время отхода части уступа .приходящейся на каждый приконтурный заряд. На этой основе предложен порядок инициирования зарядов, позволяющий снизить нарушенность массива по сравнению с традиционными диагональными схемами в 5-8 раз. Подготовлены технические и проектные решения, направленные на эффективное освоение недр. Определены способщараметры и экономическая эффективность отработки медноколчеданных месторождений Джусинское и Барсучий Лог, Новотуринского месторождения базальтов, Круторожинского и Кваркенского месторождений стройматериалов. Реализована в проекте эффективная технология постановки уступов в предельное положение на Кваркенском карьере.

Установлено, что одной из высокоэффективных технологий подземной добычи в условиях активного действия тектонических сил является отработка месторождений снизу вверх, что позволяет устранить или свести к минимуму концентрацию напряжений в районе ведения горных работ, повышает устойчивость кровли очистных камер, исключает разубоживание руды закладочным материалом, обеспечивает возможность размещения в выработанном пространстве пустых пород и хвостов обогащения.

Разработаны высокоэффективные и безопасные технологии подземной добычи полезных ископаемых в сложных горно-геологических условиях. Предложены варианты камерной разработки с сухой закладкой выработанного пространства для условий шахты «Магнезитовая». Подготовлен проект отработки рудного тела 2 Узельгинского месторождения. Сформулированы рекомендации по отработке Нижней залежи Сибаиского месторождения (с использованием систем с обрушением вмещающих пород), а также подземного рудника на Гайском медноколчеданном месторождении.

Участники международного семинара "Основные направления создания и совершенствования
буровой техники и инструмента для проходки буровых скважин"

Большое внимание в Институте уделяется повышению эффективности наиболее трудоемких технологических процессов открытой разработки месторождений полезных ископаемых - буровзрывных работ и транспортирования горной массы.

Установлены закономерности разрушения горных пород комбинированным сколом в процессе бурения взрывных скважин шарошечным способом. Экспериментально подтверждена возможность создания зон предварительного ослабления прочности горных пород за счет перераспределения разрушающих нагрузок в забое и последующего их скола. На карьерах комбината «Ураласбест», Качканарского ГОКа и Индии проведены промышленные испытания опытных партий шарошечных долот, изготовленных по разработкам института и обладающих повышенной стойкостью и скоростью бурения. В 2004 г. институтом совместно с Горным управлением УГМК, ОАО «Уралбурмаш» проведен (при финансовой поддержке УГМК) международный семинар «Основные направления создания и совершенствования буровой техники и инструмента для проходки буровых скважин». В принятом участниками семинара решении ИГД УрО РАН признан головнойорганизацией с координирующей функцией в области разработки основных направлений отечественной буровой техники и инструмента современного технического уровня для крепких пород.

В результате изучения свойств локальных массивов горных пород выявлены устойчивые связи между свойствами массива и его сейсмическими параметрами. Установлена взаимосвязь сопротивления пород одноосному сжатию и их объемной плотности со скоростью продольной сейсмической волны в массиве. Установлены закономерности изменения теплоты взрыва и объемной энергии ВВ на основе обратных эмульсий и разработаны новые рецептуры ВВ.

Выполнен большой объем исследований, связанных с разработкой простейших и водосодержащих ВВ, инициированием скважинных зарядов, изучением причин отказов, разработкой и освоением технологии приготовления и способов механизации заряжания скважин взрывчатыми смесями. Экономический эффект от замены тротила водосодержащими ВВ на Качканарском ГОКе составляет не менее 8 тыс. руб. на 1 т. Внедрение рекомендаций Института позволило на комбинате «Ураласбест» снизить затраты на переработку аммиачной селитры в 1,5 раза, а в Орском карьероуправлении уменьшить объем буровых работ на 20 % и удельный расход ВВ на 10-15 %.

Научно обоснована методология формирования тяговых средств транспорта комбинированного типа. Определены области эффективной эксплуатации существующих карьерных самосвалов с различной удельной мощностью. Определены оптимальные зоны применения специальных и специализированных автотранспортных средств - троллейвозов, самосвалов с комбинированной энергосиловой установкой, углубочных комплексов в сочетании со специализированными средствами транспортирования и экскавации.

Президиум международного научно-технического семинара
"Энергосбережение на карьерном автомобильном транспорте"

В 2003 г. совместно с ПО «БелАЗ»,Уральским государственным горным университетом, ОАО «Уральский турбомоторный завод»,ОАО «Уралгипроруда», ОАО «Пневмостроймашина»,ЗАО НПФ «ЮВЭНК» проведен международный научно-технический семинар «Энергосбережение на карьерном автомобильном транспорте». В работе семинара приняли участие около 100 представителей ведущих академических, отраслевых и учебных институтов, горнодобывающих предприятий и заводов - изготовителей горнотранспортной техники Узбекистана, Казахстана, Беларуси, Украины, Монголии и России.

Значительных успехов Институт достиг в области геодинамики. На основании изучения напряженного состояния массива горных пород на 25 месторождениях Урала и определения деформации земной коры между группами астропунктов (с использованием спутниковых навигационных систем) установлено, что Урал не является линейной структурой. Проведена адаптация технологии спутниковой геодезии к задачам решаемой проблемы, разработаны методы и технологии мониторинга смещений и деформаций массивов горных пород, в том числе освоены режимы непрерывного слежения за происходящими смещениями. Накопленные экспериментальные данные о деформационных процессах в зоне ведения горных работ позволили создать геомеханическую модель участка литосферы с техногенным объектом.

Выявлены закономерности изменения прочностных и деформационных свойств массивов скальных пород от их структурных особенностей, характера изменения напряженного состояния. Концептуально разработана деформационная модель скального массива. Теоретически обоснована геомеханическая модель тектонических нарушений, на основе которой разработана их геометрическая и энергетическая классификация и доказана идентичность формирования очагов природных и техногенных землетрясений. Разработаны критерии формирования очагов горнотектонических ударов (техногенных землетрясений) при разработке полезных ископаемых.

Установлено, что одним из факторов, определяющих возникновение и развитие очагов техногенных катастроф, выступают деформационные процессы, происходящие в массиве горных пород верхней части земной коры в области влияния горного производства.

Выполнены исследования по геомеханическому обеспечению безопасной и эффективной эксплуатации месторождений Уральского и ряда других горнодобывающих регионов России и других стран СНГ:

- подготовлены нормативные документы («Инструкция по креплению горизонтальных горных выработок и их сопряжений на шахтах Высокогорского ГОКа»);
- изучена геодинамическая активность массива горных пород и земной поверхности (Донской ГОК, Республика Казахстан; участки застройки г. Сургута; участок строительства IV энергоблока Белоярской АЭС; рудное поле шахты «Магнетитовая» Высокогорского месторождения);
- выявлены причины деформирования борта карьера «Главный» и пульпонасосной станции 3 Качканарского ГОКа;
- организован контроль за развитием процесса сдвижения и состоянием охраняемых объектов при отработке рудных запасов предохранительного целика (шахта «Эксплуатационная» Высокогорского ГОКа);
- выявлены причины деформирования северного борта Коршуновского карьера и рекомендованы мероприятия по его стабилизации;
- подготовлены рекомендации, согласованные с ВНИМИ. по безопасному ведению добычных работ на рудниках АО «Дальполиметалл», опасных по горным ударам.

Исследованиями, направленными на охрану окружающей среды при добыче полезных ископаемых, установлено, что снизить техногенные воздействия на окружающую среду в районах горнопромышленных комплексов Урала можно не только методами рекультивации нарушенных земель, а в определенных условиях и благодаря естественным природным процессам, эффективность которых определяется геотехнологией раздельной выемки и селективной отсыпки потенциально плодородных, а иногда и малопригодных пород в пределах рекультивационного слоя.

Впервые разработаны научные основы расчета пограничного слоя струи и полей вентиляционных потоков в окружающей атмосфере в условиях карьеров. Разработаны численные модели для определения параметров пылегазового облака зон возможного загрязнения. Установлены оптимальные условия генерирования жидких и твердых осадков и распространения паровоздушных струй.

Институт поддерживает тесные творческие связи с многими вузами, академическими и отраслевыми институтами страны, ближнего и дальнего зарубежья. Многие сотрудники института читают лекции в вузах и колледжах, осуществляют руководство и рецензирование дипломных и курсовых проектов, принимают участие в работе специализированных советов по защите докторских и кандидатских диссертаций. Институт организует и проводит международные многопрофильные конференции, семинары и другие мероприятия с привлечением широкого круга специалистов и организаций.

Мельниковские чтения в г.Екатеринбурге в 1998 г.

В 1998 году Институт совместно с Уральской государственной горногеологической академией организовал и провел международную конференцию «Проблемы геотехнологии и недроведения» (Мельниковские чтения).

В 2006 г. Институтом горного дела совместно с Институтом геологии и геохимии Уральского отделения РАН и Выставочным центром КОСК «Россия» организован и проведен Уральский горнопромышленный форум, включивший в себя три научно-технические конференции: «Геологическая разведка, мониторинг состояния месторождений и новые технологии оценки запасов минерального сырья»; «Горнопромышленное оборудование и ресурсосберегающие технологии добычи и переработки минерального сырья»; «Проблемы создания экологически чистого и безопасного горнодобывающего производства. Безопасность недропользования и защита окружающей среды». Кроме того, на форуме проведены круглый стол «Эффективность инвестиционных проектов и предложений по освоению месторождений минеральных ресурсов на современном этапе развития общества», деловая встреча «Автоматизированные системы управления карьерным транспортом» и организована межрегиональная специализированная выставка.

Решения конференций, семинаров и совещаний, проводимых Институтом, в значительной степени формируют направления его исследований.

Уральский горнопромышленный форум в 2006 г.
Деловая встреча "Автоматизированные системы управления карьерного транспорта"

За высокие достижения в научной деятельности большое число сотрудников удостоено различных наград. В.Л.Яковлев награжден «Орденом Почета» и орденом «Ярослава Мудрого» II степени, стал лауреатом премий имени академика Н.В.Мельникова и Л.Д.Шевякова. Ю.В.Волков стал лауреатом премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники, А.Д.Сашурину присвоено звание «Заслуженный деятель науки РФ», В.Е. Боликову - звание «Заслуженный строитель РФ».

Ряд сотрудников стал лауреатами Уральской горной премии, премии имени В.Н. Татищева и В.И. Геннина, премии имени Ефима и Мирона Черепановых. Большое число сотрудников награждено нагрудными знаками «Шахтерская слава», удостоено званий «Почетный работник топливно-энергетического комплекса» и «Почетный работник угольной промышленности» и других наград и отличий.