CC BY
61
------------------------------------------ © В.С. Коваленко, 2010
УДК 622.01 В.С. Коваленко
ВКЛАД АКАДЕМИКА В.В. РЖЕВСКОГО В СТАНОВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ НАУЧНОЙ ШКОЛЫ МГИ-МГГУ «ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ.»
Изложены основные этапы становления научной школы и роль академика В.В. Ржевского и его учеников в ее развитие.
Ключевые слова: открытые горные работы, научная школа, академик в.в. ржевский.
Семинар № 17
юбилейном году горная общественность России и многих X-# стран ближнего и дальнего зарубежья, как и прежде, чтит память Владимира Васильевича Ржевского - выдающегося ученого и педагога, неутомимого организатора науки, действительного члена Российской академии наук, лауреата Государственной премии, премии Совета Министров, доктора технических наук, профессора Московского горного института, выдающегося специалиста в области открытых горных работ, одного из основоположников их теории, автора фундаментальных учебников и научных трудов, внесшего неоценимый вклад в становление и развитие горной науки, горного образования и производства, возглавлявшего в течение двадцати пяти лет коллектив Московского горного института, кафедру открытых горных работ и научную школу МГИ-МГГУ в области открытых горных работ.
Приход В.В. Ржевского в Московской горный институт в 1947 г. совпал с бурным развитием открытого способа практически во всех регионах страны, что было связано с постоянно увеличивающимися потребностями в минеральных ресурсах. Оказалась экономически оправданной добыча открытым способом полезных ископаемых, залегающих на глубине десятков и даже сотен метров от поверхности, так как открытой способ разработки обеспечивал наращивание объемов добычи более быстрыми темпами.
Этот рост во многом был достигнут благодаря преимущественному развитию открытых горных работ, доля которых в горном
производстве стала преобладающей и уже к 1970 году достигла на добыче железной руды 79,2%, руд цветных металлов - 70%, марганцевых руд - 61,5%, сырья горной химии - 56%. На карьерах в железорудной промышленности в среднем прирост составлял 12-13 млн. т в год, и в отдельные периоды достигал 20 млн. т сырой руды в год.
Увеличение объемов добычи происходило как за счет развития мощности на действующих карьерах благодаря их реконструкции и коренному перевооружению, так, главным образом, за счет строительства мощных горных предприятий. Так, например, только в железорудной промышленности с 1954 по 1970 год было введено в эксплуатацию 14 крупных горно-обогатительных комбината, таких как Соколовско-Сарбайский с производственной мощностью 30 млн. т руды год и с проектной глубиной карьеров 470-650 м, Лебединский мощностью 30 млн. т с проектной глубиной карьера 500 м, Качканарский мощностью 45 млн. т. В это период были построены также мощные предприятия в других отраслях: горнохимические комбинаты Апатит и Каратау, угольные разрезы в Экибастузе, Кузбассе, Якутии, Сибири, в цветной металлургии - Гайский ГОК, Приднепровский ГОК, карьеры по добыче марганцевой руды и самородной серы на Украине. Кроме того, строилось большое количество средних и небольших карьеров во всех отраслях горного производства и, прежде всего, по добыче нерудного минерального сырья. Причем строительство и реконструкция горных предприятий осуществлялась на базе новой техники и новых технологий.
Бурное развитие горного производства потребовало такого же стремительного развития научных исследований, создания широкой сети специализированных институтов, лабораторий и кафедр, организации массовой подготовки кадров.
Широкому и интенсивному развитию открытого способа разработки, доминирующего и практически безальтернативного при освоении месторождений большинства видов полезных ископаемых во второй половине прошлого века и на любую обозримую перспективу, в большой степени способствовало формирование и развитие научной школы «Технологические системы открытых горных работ» МГИ-МГГУ, становление которой приходится на 40-50-ые годы, когда была организована по инициативе проф. Е.Ф. Шешко кафедра открытых горных работ и начался выпуск горных инженеров - открытчиков.
В этот период небольшой коллектив кафедры (проф. Е.Ф. Шешко, доц. А.Г. Ионов, научные сотрудники М.Н. Курепин, СВ. Васильева, С.Н. Рабинович, А.И. Мещеряков, Н.А. Кулешов, В.В. Ржевский) работал над обоснованием развития открытых горных работ в Подмосковном бассейне, Кузбассе, на Богословском и Коркинском угольных месторождениях Урала. Также велись исследования на Магнитогорском руднике, апатитовом руднике им. С.М. Кирова, Баженовских карьерах асбеста, на уральских хромитовых месторождениях и многих других.
Сотрудники кафедры принимали самое активное участие в разработках и экспертизе многих проектов новых карьеров. Эти работы послужили вместе с тем основой для дальнейшего творческого развития теории открытых горных работ, генерировали новые идеи и программы исследований. Менялись структура научного знания и процедуры его формирования. От стадии накопления эмпирического материала осуществлялся переход к формированию теоретических схем и законов, становлению развитой теории открытых горных работ (в классическом и современном вариантах).
Основные теоретические исследования в области открытых горных работ проводились по ряду главных направлений с целью создания наиболее совершенной и высокомеханизированной технологии горного производства.
Интересы научной школы в этот период постоянно расширялись по мере ее роста и развития научных работ. Творческий потенциал ученых был направлен на решение принципиальных вопросов теории открытых горных работ. Активно велась работа над созданием теории вскрытия месторождений и систем открытой разработки, изысканием теоретических основ проектирования карьеров, научным обоснованием рациональных структур комплексной механизации и режимов открытых горных работ, решением задач, возникающих при проектировании и эксплуатации глубоких карьеров, исследованием технологических процессов и эксплуатации горного и транспортного оборудования и многими другими проблемами и задачами.
На основе этих исследований Е.Ф. Шешко издал в 1950 г. книгу «Основы проектирования угольных карьеров», которая явилась первым научным трудом по вопросам проектирования открытых разработок.
В этот период были созданы многие классические методы решения задач открытой разработки месторождений полезных ископаемых, которые актуальны и сегодня. Предложенные методы проектирования контуров карьера и обоснования режима горных работ при открытой добыче угля и руды используются в настоящее время в качестве основных как при проектировании, так и в производственной практике. Получили дальнейшее теоретическое углубление вопросы вскрытия глубоких горизонтов карьера при различных видах транспорта.
В 1959 г. кафедру и научную школу возглавил ученик Е.Ф. Шешко проф. В.В. Ржевский.
В этот период на кафедре защищаются много кандидатских и докторских диссертаций, в которых рассматриваются и решаются крупные задачи и проблемы открытых горных работ.
Эти годы были наиболее значимыми и плодотворными для научной школы кафедры ТО, поскольку в это время под руководством ее авторитетного лидера В.В. Ржевского при высокой концентрации творчески одаренных молодых ученых и специалистов разрабатывались и реализовывались многие программы, в том числе государственного уровня.
Характерное для этого периода единство исследований и обучения, проникновение научной школы в другие организационные формы, например в НИИ, появление периферии, т.е. коллективов ученых и научных школ, участвующих в совместной реализации многих программ, возможность выхода за национальные границы, наличие оппонентов, оспаривающих значимые для научной школы идеи, образование традиций, норм, регулирующих деятельность ученых — все это явилось благодатной почвой для дальнейшего развития научной школы в области открытых горных работ.
Важнейшие результаты научной школы можно представить следующими основными достижениями.
В качестве крупнейшего методологического достижения следует отметить структуризацию накопленных знаний об открытых горных работах, выполненную в период 30-60-х годов XX века основателями научной школы проф. Е.Ф. Шешко и акад. В.В. Ржевским, выделение ими технологических систем производственных (основных, технологических) процессов горных работ (эксплуатационных вскрышных и добычных, горно-подготовительных). Разработанные в МГИ-МГГУ и изложенные в фундаментальных мо-
нографиях и учебниках учения об этих системах органично базируются на физико-технических и синтезирующих их горнотехнологических характеристиках горных пород, типизации месторождений по совокупности горно-геологических признаков.
В 30-40-х годах прошлого века проф. Е.Ф. Шешко разработаны основы современной теории открытых горных работ, характеризуемые установлением расчетных взаимосвязей между основными параметрами системы разработки (высота уступа и протяженность его фронта), способа вскрытия (руководящий уклон, длина и объем капитальных траншей), горной и транспортной техники (техническая и эксплуатационная производительность экскаватора, сцепной вес локомотива, полезная масса поезда, его производительность и парк локомотивосоставов), главными параметрами карьера (производственная мощность по горной массе, конечная глубина и размеры карьера в плане). Установленные закономерности явились начальным научным обеспечением формирования ряда систем открытых горных работ.
Разработанный в 40-50-е годы проф. Е.Ф. Шешко режим экскаваторно-транспортных работ явился начальной теоретической основы качественной и количественной комплектации экскаваторов и локомотивосоставов, предтечей теории комплексной механизации.
В 40-50-х годах в МГИ разработаны (Е.Ф. Шешко, В.В. Ржевский) аналитические методы комплексного изучения горных и транспортных параметров, сформированы научные основы технико-экономического анализа открытых горных работ, позволившие определить области рациональных параметров отдельных технологических систем.
Важнейшей проблемой того времени было научиться управлять календарными объемами горных работ, правильно определять главные параметры карьеров - границы, запасы, производственную мощность. В.В. Ржевский впервые предложил комплексное научное решение этой проблемы в первой половине 50-х годов. Рассмотрев с помощью разработанных методов геометрического анализа развитие карьера, он сформулировал новое научное направление режима горных работ. Это направление развивается и сейчас, в основном на базе компьютерных технологий и оптимизационных математических методов, инициатором применения которых также выступил в первой половине 60-х годов Владимир Васильевич.
В.В. Ржевский - основатель учения о грузопотоках. Грузопотоки положены им в основу развития теории вскрытия рабочих горизонтов, начала которой разработаны проф. Е.Ф. Шешко. Грузопоток является и базовым понятием теории комплексной механизации открытых горных работ, объединяющим производственные процессы.
Были разработаны теоретические основы вскрытия рабочих горизонтов карьеров, предложены системы (способы) вскрытия и их классификация (Е.Ф. Шешко, 40-е годы), используемая и ныне, научно обоснованы (50-90-е годы) системы и схемы вскрытия капитальными траншеями, скользящими съездами, подземными выработками и их комбинациями (В.В. Ржевский, Б.А. Симкин, Е.И. Васильев, Ю.И. Анистратов, П.И. Томаков, М.И. Варийчук, В.И. Супрун, В.С. Коваленко, В.П. Макшеев).
Во второй половине 60-х годов акад. В.В. Ржевским сформулированы научные положения о системах комплексной механизации открытых горных работ, далее широко развитые в трудах проф. П.И. Томакова (70-е годы) и проф. Н.Н. Медникова (80-90-е годы), их учеников.
Одновременно в конце 60-х годов В.В. Ржевский предложил новую концепцию систем открытой разработки, их классификацию и методы расчета параметров.
И это на наш взгляд, естественно, ибо классификации являются важными научными обобщениями, базирующимися на результатах ранее выполненных крупных исследований: у Е.Ф. Шешко -теории вскрытия и схемах экскавации, у Н.В. Мельникова - механизации производственных процессов открытых горных работ, у В.В. Ржевского - горно-геометрического анализа карьерных полей и режима открытых горных работ.
Конечно, в представлениях В.В. Ржевского о системах разработки присутствует геометрический фактор, коль скоро речь идет о фронте горных работ (он есть и у Е.Ф. Шешко). Но на этом основании считать, что система разработки сводится к геометрической конструкции и повторять тем самым еще довоенные научные идеи, нет никаких оснований. Фронт горных работ, характеристики которого подробно рассмотрены Е.Ф. Шешко и В.В. Ржевским, и порядок выполнения горных работ являются динамическим понятиями и это очень важно для теории и практики современных открытых горных работ.
Нельзя не признать исключительно важной роли средств механизации открытых и вспомогательных процессов открытых горных работ, без широкого применения и прогресса которых приоритетное развитие открытого способа практически во всех горнодобывающих отраслях было бы невозможным. Но, в то же время нельзя сводить горные работы только к их механизации, что нередко прослеживается в научных исследованиях. Как известно, В.В. Ржевский одновременно с новой классификацией систем разработки предложил и классификацию структур комплексной механизации открытых горных работ, далее - комплексов горного и транспортного оборудования. Тем самым были разделены эти понятия, а учение о комплексной механизации получило новые направления развития.
Современные научные представления о системах открытой разработки, их классификации, впервые опубликованные В.В. Ржевским в 1968 г., развиты позже его учениками. Проф. Ю.И. Анистратовым обоснованы модификации углубочной поперечной системы разработки (60-70-е годы). Впервые сплошная поперечная система разработки крутопадающих залежей предложена П.И. То-маковым (60-е годы). Новая группа углубочно-сплошных поперечных систем разработки предложена проф. В.С. Коваленко (90-е годы). Ими и другими учеными школы созданы методы обоснования основных параметров элементов системы открытой разработки: высоты уступа и ширины рабочей площадки, конструкции и протяженности фронта работ и экскаваторного блока, темпа углубления горных работ и другие. Проф. В.В. Истоминым в 80-90-е годы обоснованы элементы системы разработки - блоки запасов горной массы различной степени подготовленности и имитационное моделирование системы разработки. Основатели научной школы (Е.Ф. Шешко, В.В. Ржевский) обосновали технологические системы горных работ: вскрышных, добычных, горно-подготовительных. Эти технологические системы логично включают и средства механизации, и горнотехнические элементы. Они (системы) могут применяться как для добычи полезных ископаемых, так и для массовых земляных работ, создания различных горно-строительных объектов (каналов, гидротехнических плотин и др.).
В 1980 г. В.В. Ржевский обобщил представления о технологических системах открытых горных работ (названных тогда технологическими комплексами вскрышных и добычных работ), связав их
понятия с комплексами (системами) горного и транспортного оборудования, параметрами систем разработки и вскрытия.
Теория этих обобщающих систем развивается в последние десятилетия в первую очередь в направлениях создания бестранспортных и транспортных (в том числе поточных) технологий с использованием как мощного, так и мобильного горного и транспортного оборудования: драглайнов, других одноковшовых и роторных экскаваторов, тяговых агрегатов, автосамосвалов, конвейеров. В научной школе МГИ-МГТУ основные заслуги в развитии этих направлений принадлежат М.И. Щадову, П.И. Томакову, В.И. Супруну, В.С. Коваленко, Ю.П. Самородову, В.В. Манкевичу, В.П. Мак-шееву.
Направление формирования и управления системами (технологическими комплексами) открытых горных работ с построением геолого-математических моделей месторождений, разработкой современных математических моделей развития горных работ и его оптимизации на базе широкого применения ЭВМ развито в трудах проф. С.Д. Коробова, В.В. Истомина, доц. Н.П. Сенаторова, Д.В. Пастихина.
Важные научные результаты получены в области обоснования технологических комплексов разработки сложноструктурных угольных и рудных месторождений, повышения качества и стоимости добытого полезного ископаемого П.И, Томаковым, Н.А. Малышевой, Н.Я. Репиным, С.А. Филипповым, В.М. Щадовым, В.В. Манкевичем, В.Е. Огарковым, Л.Н. Репиным.
Технологические комплексы нагорных карьеров обобщены в трудах проф. С.А. Ильина.
Теоретические основы обоснования технологических комплексов карьеров строительных материалов созданы в научной школе МГИ-МГГУ трудами И.Б. Шлайна, Н.А. Малышевой, Ю.Д- Буянова, А.С. Чиркова, В.Н. Сиренко, Г.Р. Буткевича, Л.Л. Сотникова, Е.В. Птичникова, Р.Г. Петроченкова, а в области добычи и обработки природного облицовочного камня — Н.Т. Бакка, Ю.Г. Карасева, Г.Д. Перщина, А.И. Косолапова, В.Р. Ткача, Н.В. Амбарцумяна, О.Б. Синельникова.
Научные основы отвальных работ как системы формирования крупномасштабных горнотехнических объектов, установления параметров отвалов с учетом природоохранных требований созданы трудами И.И. Русского, П.И. Томакова, В.В. Истомина, В.И. Суп-
руна, В.С. Коваленко, В.В. Манкевича, В.А. Карельского, В.Н. Степанова, С.А. Радченко и др.
Важные результаты в изучении производственных процессов подготовки горных пород к выемке, выемочно-погрузочных работ и перемещения горной массы, взаимосвязи производственных процессов получены Н.Я. Репиным, Г.Г. Ломоносовым, М.И. Варийчуком, К.С. Поповым, С.М. Кочергиным, В.И. Белозеровым.
Полученные важные результаты в исследовании систем открытых горных работ позволили Е.Ф. Шешко и В.В. Ржевскому в 50-х годах прошлого века сформировать основы теории проектирования карьеров, определения их главных параметров и изучения технологических систем открытых горных работ. Научные основы проектирования карьеров получили развитие в трудах профессоров Г.А. Нурока, Ю.И. Анистратова, Ю.В. Бубиса, В.В. Истомина, В.С. Коваленко, Н.Н. Медникова, П.И. Томакова, А.С. Чиркова, В.В. Хронина, И.М. Ялтанца, доцентов Д.В. Пастихина, В.В. Таланина.
Разработаны научные основы гидромеханизации открытых работ на угольных, железорудных и других карьерах, приисках и в гидротехническом строительстве (Г.А. Нурок, Н.Н. Медников, И.М. Ялтанец, Е.А. Кононенко, В.И. Шелоганов и др.). Впервые в нашей стране по инициативе В.В. Ржевского и Г.А. Нурока было основано и развито новое направление в горном деле - подводная добыча полезных ископаемых со дна морей, океанов и других водоемов. Крупномасштабными исследованиями на шельфе многих морей были заложены научные основы подводной геотехнологии, морского горного дела (Г.А. Нурок, Ю.В. Бубис, Ю.В. Бруякин, К.В. Яблоков, Л.Н. Молочников, А.Э. Тухель и др.).
На базе научных достижений школы написаны фундаментальные учебники Е.Ф. Шешко и В.В. Ржевского, удостоенные соответственно в 1952 и 1983 гг. Государственных премий. Научные результаты школы - в основе известных учебников Г.А. Нурока, Н.А. Малышевой, П.И. Томакова, И.К. Наумова, В.С. Коваленко, Н.Н. Рогатина, А.С. Чиркова В.В. Хронина, И.М. Ялтанца.
Достижения научной школы МГИ-МГГУ во многом способствовали резкому росту объемов добычи полезных ископаемых открытым способом, выпуску высокопроизводительных экскаваторов, автосамосвалов, тяговых агрегатов, конвейеров и бульдозеров для всех отраслей горнодобывающей промышленности, строитель-
ству новых и техническому перевооружению действующих карьеров, совершенствованию подготовки горных инженеров.
------------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Боярский В.А. Развитие открытой добычи руд. 1950-1970 гг. - М.: Наука,
1975.
2. Истомин В.В., Коваленко В.С. Развитие теории систем открытой разработки. Горный журнал, №1, 1999. - С. 33-36.
3. Коваленко В.С., Истомин В.В. Основные достижения научной школы. Современные проблемы и задачи. - Научные школы Московского государственного горного университета: В 2т. - М.: Изд-во МГТУ, 2008. - Т. 1. С. 299-304. іііШ
V.S. Kovalenko
THE CONTRIBUTION MADE BY V. V.RZHEVSKIY, MEMBER OF THE ACADEMY OF SCIENCES, TO FORMATION AND DEVELOPMENT OF THE SCIENTIFIC SCHOOL AT MGI-MGGU “TECHNOLOGICAL SYSTEMS OF OPEN PIT MINING WORKS”
General stages of the formation of the scientific school and V. V. Rzhevskiy’s and his followers share in it’s development have been set forth.
Key words: open pit mining works, scientific school, v.v.rzhevskiy, member of the academy of sciences.
— Коротко об авторе -----------------------------------------------------
Коваленко В.С. - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Технология, механизация и организация открытых горных работ»,
Московский государственный горный университет,
Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru
