skip-lazy

Наука, уголь, экология. Задачи XXI века и способы их решения

Юлия Попова, ведущий специалист по работе со СМИ АНО «Научно-образовательный центр «Кузбасс»

В числе национальных целей

Развитие научной сферы, объединение высших учебных заведений, исследовательских центров, проектировщиков и инноваторов для решения производственных задач современности. Поддержка тесного взаимодействия науки и предприятий, коммерциализация лучших идей. Это и есть одна из приоритетных национальных целей, которую обозначил президент России Владимир Путин. Первым шагом для ее достижения стало решение о создании в стране 15 научно-образовательных центров (НОЦ) мирового уровня. С инициативой создания НОЦ именно в Кузбассе выступил губернатор Сергей Цивилев.

nocz-kuzbass-01-678x452

«Мы должны стать центром международных технологий по добыче, обогащению и транспортировке угля. Необходимы инновации. Кроме того, все ноу-хау мы должны разрабатывать у себя, в Кузбассе. В этом помогут наши наука, образование и промышленность. Только объединившись, мы сделаем качественный рывок вперед» — так Сергей Цивилев обосновал необходимость создания центра мирового уровня на одной из первых стратегических сессий по разработке ключевых направлений деятельности НОЦ «Кузбасс»

Идею поддержали. Постановлением Правительства РФ в рамках национального проекта «Наука»/ «Наука и университеты» от 30 апреля 2019 г. № 537 был создан НОЦ «Кузбасс». В него вошли шесть вузов, два научно-исследовательских института и более 20 крупнейших индустриальных компаний региона. Так Кузбасский научно-образовательный центр стал одним из первых пяти пилотных НОЦ в стране.

Участники НОЦ «Кузбасс»:

• Кемеровский государственный университет (КемГУ)

• Кузбасский государственный технический университет им. Т. Ф. Горбачева (КузГТУ)

• Сибирский государственный индустриальный университет (СибГИУ)

• Кемеровский государственный медицинский университет (КемГМУ)

• Кузбасская сельскохозяйственная академия (КузГСХА)

• Кемеровский государственный институт культуры

• НИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний

• ФИЦ угля и углехимии СО РАН

Индустриальные партнеры НОЦ «Кузбасс»: ОАО ХК «СДС-Уголь», АО «Стройсервис», АО «Кузбассразрезуголь», ООО «ЕВРАЗ Холдинг», КАО «Азот», ПАО «Кокс», СГК, АО «РУСАЛ Новокузнецк» и др.

«Чистый уголь — зеленый Кузбасс»

В настоящее время к реализации программы НОЦ «Кузбасс» привлечено больше 800 исследователей и аспирантов. Этим большим коллективом проведена масштабная работа по подготовке комплексной научно-технической программы «Чистый уголь — зеленый Кузбасс». Это первая сформированная в стране программа полного инновационного цикла. Документ включает в себя 23 проекта на общую сумму 10 млрд рублей.

КНТП «Чистый уголь — зеленый Кузбасс» — 23 проекта:

9 проектов — рост угледобычи, транспортировка, глубокая переработка угля;

8 проектов — цифровые продукты и технологии;

6 проектов — экология и здоровьесбережение

nocz-kuzbass-02-678x452

В рамках подготовки проектов КНТП НОЦ наладил взаимодействие с крупными научными центрами страны: Институтом проблем комплексного освоения недр РАН (организация является одним из разработчиков в рамках КНТП «Чистый уголь — зеленый Кузбасс»), МГУ им. Ломоносова (проект КузГТУ и КамАЗ), Институтом теплофизики им. С. С. Кутателадзе (проект ИНТЦ «Кузбасская Долина») и т. д.

Реализация программы позволит не только улучшить экологическую обстановку в Кузбассе, но и создать более 1 000 новых высокотехнологичных рабочих мест, обеспечить 3,7 млрд рублей налоговых поступлений в бюджет.

Создание и выведение на рынок инновационных разработок будет происходить по принципу софинансирования. Часть средств поступит из федерального бюджета, часть — будет вкладом индустриальных партнеров НОЦ. Отдельные проекты КНТП уже получают внебюджетное финансирование со стороны бизнеса. Это экологические и цифровые проекты компаний «СДС-Уголь», «Кузбассразрезуголь», «Поли-СМ» и др.

Основные направления деятельности НОЦ «Кузбасс» в рамках КНТП:

— цифровое горное предприятие;

— чистые угольные технологии;

— роботизированные системы для проведения горных работ;

— комплексная переработка низкосортных углей и отходов углеобогащения;

— безотходные природоподобные технологии;

— проектирование социальных изменений в регионах ресурсного типа;

— повышение эффективности транспортировки полезных ископаемых и др.

Направление «Цифровое горное предприятие»

nocz-kuzbass-03-678x452

«Цифра» в горном деле уже реальность. Трехмерная модель угольного разреза. Эту идею внедряют в компаниях «Кузбассразрезуголь» и «Стройсервис».

У Талдинского угольного разреза (АО «Кузбассразрезуголь») теперь есть 3D-модель. Она отражает расположение угольных пластов и вмещающих пород. Кроме этого, на трехмерной электронной карте указаны перспективные участки для дальнейшей разработки угольного месторождения, технологические скважины и отвалы. С помощью этих данных инженерные службы предприятия занимаются оценкой качественных показателей угля на том или ином отрабатываемом или перспективном участке, рассчитывают экономическую составляющую при перспективном планировании деятельности предприятия.

Работу по цифровизации предприятий компания «Кузбассразрезуголь» продолжает. Следующий на очереди Бачатский разрез, затем будет разработана трехмерная модель Краснобродского разреза.

«Благодаря цифровой модели мы сможем оптимизировать работу геологов и маркшейдеров компании в плане проектирования, кроме этого, данные цифровой модели будут незаменимы для планирования горных и буровзрывных работ. 3D-модель повысит качество ведения учета геологических запасов и их движения, — пояснил начальник управления геологии и недропользования АО «УК «Кузбассразрезуголь» Андрей Зворыкин

nocz-kuzbass-04-515x678

Еще одна задача, которую решают современные цифровые технологии в горном деле, — обеспечение промышленной безопасности, минимизация возникновения рисков, предотвращение аварийных ситуаций. Георадар — способ дистанционного мониторинга устойчивости бортов разреза. Система фиксирует состояние объектов в режиме онлайн и подает сигнал диспетчеру, если зафиксирована вероятность обрушения горного массива. А значит, есть время для того, чтобы принять превентивные меры. Ни люди, ни техника не останутся в потенциально опасной зоне.

Еще один индустриальный партнер НОЦ «Кузбасс» — компания «Стройсервис» – поэтапно вводит в действие геоинформационный комплекс управления горными работами. В настоящее время создан цифровой двойник разреза «Барзасское товарищество». Интерактивная геологическая модель позволяет инженерным службам предприятия управлять рабочим процессом, заниматься перспективным планированием разработки угольного месторождения с учетом точной детализации тектонических нарушений, особенности строения, мощности и залегания угольных пластов.

Конечная цель начатой масштабной цифровизации на уровне компании — создание глобальной геоинформационной системы, которая объединит все угледобывающие предприятия. Так «Стройсервис» повысит уровень промышленной безопасности и усовершенствует систему управления горными работами.

Параллельно с данными работами в компании занимаются разработкой и внедрением собственных продуктов. К ним относятся комплекс для проведения предсменного тестирования работников «Здоровье» и единый комплекс диспетчеризации.

Направление «Чистые угольные технологии»

500 месторождений полезных ископаемых, среди которых преобладают каменный уголь, железная руда, торф-сырец, — все это Кузбасс. В индустриальном регионе работают более 45 тысяч предприятий, порядка 50 из них — гиганты угольной, металлургической, химической промышленности не только в масштабах области, но и всей России.

Развитая индустрия ставит перед наукой много задач в области экологии. Эта работа также ведется в рамках кейса НОЦ «Кузбасс». Так, группа ученых КузГТУ взялась за разработку уникального приборно-измерительного комплекса, который способен в оперативном режиме оценивать уровень загрязнения грунта и устанавливать границы выявленных нарушений.

nocz-kuzbass-05-678x452

— Оперативность — главное преимущество создаваемого нами мобильного приборно-измерительного комплекса. Аналогам требуется для выдачи результата до двух суток при минимальной загруженности. При этом стоимость нашего оборудования и измерений будет значительно ниже уже имеющихся предложений на рынке, — рассказал Евгений Шабанов, доцент КузГТУ

Вся система состоит из компьютера, зонда, датчика и пакета программного обеспечения. Именно софт делает комплекс уникальным. В его основе — авторская методика определения степени загрязнения грунтов электрически контрастными загрязнителями.

Такое изобретение будет полезным для мониторинга состояния окружающей среды на промышленных предприятиях, занимающихся разработкой месторождений полезных ископаемых, а также их обогащением. Актуальной эта методика будет и для любых промышленных предприятий, где существует вероятность возникновения экологических загрязнений.

Для мониторинга влияния горных работ на окружающую среду специалисты компании «Стройсервис» применяют специализированную информационно-аналитическую систему. Работает она следующим образом: мобильная метеостанция, установленная на разрезе, в непрерывном режиме фиксирует данные о скорости и направлении ветра, влажности воздуха, атмосферном давлении. Эти показатели берутся за основу в расчетах промышленного воздействия на окружающую среду горных работ в конкретных метеоусловиях. Далее применяются те или иные инженерные и управленческие решения в пользу минимизации этого негативного влияния.

Направление «Роботизированные системы для проведения горных работ»

nocz-kuzbass-07-678x516

Робот-самосвал — эту инновационную конструкцию карьерной техники создают в содружестве «СДС-Уголь», КузГТУ, компания «КамАЗ». Многотонные машины нового типа (предполагается создание карьерной техники 60-, 90- и 120-тонной грузоподъемностью) будут оснащены системой автономного управления, для этого ученые вуза создали порядка 30 компьютерных программ и подпрограмм, которые отвечают за управление рулевой и тормозной системами, двигателем внутреннего сгорания, силовым оборудованием и другими агрегатами, в систему также загружены электронные карты технологических дорог.

— Мы планируем объединить программно-аппаратный комплекс, диспетчерский пункт с отслеживанием местоположения и скорости движения самосвалов, отображение навигационных параметров и точности позиционирования, мониторинг обеспечения безопасной эксплуатации самосвалов, — рассказал руководитель проекта, директор Института информационных технологий, машиностроения и автотранспорта КузГТУ Дмитрий Стенин

Безопасная роботизированная плюс экологичная (планируется применять специально разработанный электродвигатель) — такой будет новая карьерная техника, по задумке кузбасских ученых. И это не все ее преимущества: карьерный робот-самосвал позволит весомо снизить транспортные расходы предприятия и увеличить такой важный экономический показатель, как производительность.

Еще один робот, над созданием которого трудятся участники НОЦ «Кузбасс» — разработчики ФИЦ УУХ СО РАН, — роботизированный комплекс для разработки месторождений полезных ископаемых. Проект является перспективным по целому ряду заложенных в его основу показателей. Во-первых, такая техника поможет в три раза снизить так называемые технологические потери угля. Во-вторых, вдвое увеличится такой показатель, как производительность. Кроме этого, по мнению разработчиков, такая техника позволит значительно увеличить коэффициент использования горных машин.

Опытно-промышленный образец роботизированного модуля будет изготовлен в 2021 году. Далее начнутся испытания инновационного оборудования в шахте одной из угледобывающих компаний Кузбасса. Если испытания подтвердят заявленные проектом расчеты, роботизированный комплекс будет поставлен на серийное производство. О том, что изобретение будет востребованным на рынке, говорит тот факт, что уже сейчас, на этапе разработки и изготовления опытно-промышленного образца, заинтересованность в нем высказал целый ряд угледобывающих компаний России, Индии и Грузии.

Направление «Комплексная переработка низкосортных углей и отходов углеобогащения»

Заменить металл, быть основой для производства композитных материалов для применения в энергетике, авиа- и машиностроении могут углеродные волокна. Ученые Института химических и нефтегазовых технологий КузГТУ путем глубокой переработки угля получили первые опытные образцы сырья для производства этого перспективного для экономики материала.

— Мы разрабатываем новый метод получения такого сырья непосредственно из угля, минуя промежуточные стадии переработки (в том числе коксование). Итогом станет безопасный для здоровья человека и окружающей среды высококачественный продукт. Произведенные из углеволокна композитные материалы (легкие, износостойкие, прочные) заменят металл, они дешевле и обладают такими же качественными характеристиками, — прокомментировала директор института и руководитель проекта Татьяна Черкасова

Направление «Безотходные природоподобные технологии»

В Кузбассе в 2021 году высадят более 7 млн деревьев для восстановления лесов. В общей сложности планируется восстановить лес на площади около 2 тыс. га. Так в регионе реализуется нацпроект «Экология».

При этом активную позицию в вопросе восстановления лесного фонда занимают и индустриальные предприятия. Работа ведется с научным подходом.

Компания «СДС-Уголь» и Кемеровский НИИ сельского хозяйства (организация получила федеральную поддержку для создания селекционно-семеноводческого центра) развивают питомник «Зеленый Кузбасс». Здесь занимаются выращиванием здорового фонда посадочного материала для рекультивации нарушенных земель, лесовосстановления, благоустройства и сохранения биоразнообразия Кузбасса.

Опыт выращивания саженцев хвойных пород с закрытой корневой системой на открытых площадках оказался успешным. В прошлом году эксперимент продолжили. В специально построенной теплице площадью 200 кв. м занялись выращиванием саженцев из семян. Одновременно здесь подрастают 60 тыс. молодых деревьев хвойных пород. После того как они окрепнут, их высадят на территории питомника, уже взрослые саженцы будут применять для решения экологических задач.

Кроме этого, компания «СДС-Уголь» разработала новый подход к рекультивации. Он состоит в том, что верхний слой почвы при проведении подготовительных вскрышных работ переносят на рекультивируемые участки. Так в плодородном слое сохраняются семена и корни растений, микроорганизмы и беспозвоночные. Опыт работы показал: такой подход обеспечивает лучший рост и приживаемость растений (в 2–3 раза) в период биологического этапа рекультивации.

Еще один экопроект, объединивший кузбасскую науку и промышленность, — создание заповедников. «Кузбассразрезуголь» и ФИЦУУХ СО РАН реализовали проект по созданию природных заповедников «Артышта» в Беловском районе и ботанического заказника регионального значения «Увалы Лучшево» в Прокопьевском муниципальном округе.

nocz-kuzbass-08-678x452

Особо охраняемая природная территория — возможность сбережения уникальных природных ландшафтов, редких видов флоры и фауны, включенных в Красные книги Кемеровской области и Российской Федерации

Этот же консорциум ведет работы по организации опытно-показательного полигона для испытаний инновационных технологий биорекультивации нарушенных земель. На площади около 3 га воссоздаются природно-климатические и геологические условия различных районов Кузбасса, проводятся испытания различного видового состава деревьев и кустарников, травянистых растений, которые затем будут применяться как перспективные приемы повышения эффективности рекультивации.

Подобная работа выстраивается по всем направлениям деятельности НОЦ «Кузбасс». Внедряются системы пылеподавления (летом с применением воды, в холодное время года водные генераторы заменяют снеговые), вводятся в эксплуатацию современные очистные сооружения, устанавливаются системы непрерывного автоматического контроля промышленных выбросов и т. д.

Успех в этой масштабной работе достижим лишь в сложившемся и продолжающем расширяться консорциуме образования, науки, бизнеса при поддержке властей.

— Золотой треугольник лежит в основе деятельности НОЦ «Кузбасс»: наука — образование — промышленность. В вершине треугольника — человек. Ведь все, что мы делаем, мы делаем для людей, для их комфортной и безопасной жизни. Поэтому концепция «Чистый уголь — зеленый Кузбасс» — одно из ведущих направлений НОЦ, — отметил губернатор Кузбасса Сергей Цивилев

Поделиться статьёй

Понравилась статья? Подпишитесь на рассылку