CC BY
20
ИЗВЕСТИЯ УРАЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА
ЭМ5 СЕРИЯ: ГОРНОЕ ДЕЛО Вып. 21
ОС 3?8.095(470.5):622
Н. П. Косарев.
Ректор Уральскою государственного юриого университета
ВКЛАД У РАЛЬСКОГО (СВЕРДЛОВСКОГО) ГОРНОГО ИНСТИТУТА
В ГОРНУЮ НАУКУ
Научный вклад ученых, преподавателей и выпускников горного института на протяжении его многолетней истории характеризуется достижениями научных школ, именами выдающихся деятелей на том или ином этапе развития института и признанными результатами внедрения научных исследований в горное производство.
Урал в течение длительного периода, с конца XVII до середины XIX вв., был единственным крупным горнозаводским регионом России, обобщение опыта которого обогащало горную науку, широко освещалось в печати и служило информационной базой для подготовки специалистов.
Уже в начальный период горного производства России основателями горнозаводского Урала В. II. Татищевым и В. И. Генниным были написаны в 1734-1736 гг. руководства из горному делу и металлургии, основанные на опыте уральских рудников и заводов и которые можно считать одними из первых российских научных трудов и учебных пособий. Опыт горнозаводского Урала изучали и освещали в своих публикациях такие крупные мировые ученые тою времени, как А. Гумбольдт, Р. Мурчисон и другие.
Развитие горного дела на Урале, технический прогресс требовали квалифицированных кадров - грамотных рабочих и специалистов с техническим образованием. Поэтому на Урале была создана широкая се1ь горных школ, в XIX веке открылись горнозаводские училища - Нижнетагильское, Екатеринбургское. В конце XIX века был поднят вопрос о создании горного вуза, который был необходим не только для подготовки горных инженеров, но и для развития горной науки [1].
Как во всем мире, так и на Урале вначале горные науки были ориентированы на исследования в области геологии, минералогии, обогащения и плавки руд, маркшейдерского искусства («наука измерений»), а затем - на решение технических задач подъема, вентиляции, водоотлива. С переходом на крупные промышленные масштабы горных работ появились исследования в части горной технологии - проходки шахтных стволов, вскрытия и систем разработки подземным способом.
В Уральском горном институте первые горные научные школы начали формироваться вскоре после начала учебного процесса, в ! 920-е годы, но двум направлениям - маркшейдерии и обогащению руд.
Возникновение школ именно этих направлений было обусловлено потребностями того времени. когда после периода кризиса и разрухи началось восстановление горных предприятий, а в работах по реконструкции подземных выработок главную роль играли специалисты-маркшейдеры. Одновременно ставилась задача быстрейшего получения товарной продукции, а для этого необходимо было восстановить обогатительные установки и повысить их эффективность.
Основателем научной школы маркшейдерии и геодезии был проф. II. К. Соболевский, крупный специалист, один из создателей отечественной научной школы маркшейдеров - горных геометров. В 1920 г. он открывает кафедру маркшейдерии и геодезии и заведу ет сю в течение 13 лет. а затем заведует маркшейдерскими кафедрами в московских вузах - геологоразведочном и горном.
Вго идеи, заложенные им основы теории геометржации месторождений, а также практические методы маркшейдерского дела явились тем научно-методическим фундаментом, на котором развилась отечественная маркшейдерская наука, были созданы его учениками (И. Н. Оглоб-линым в СГИ, В. Л. Букринским в МГИ и др.) фундаментальные учебники, на которых воспиталась громадная армия горных инженеров-маркшейдеров, составлены многочисленные нормативные документы и справочные пособия (2. 3|.
Научная школа П. К. Соболевского продолжает разоиваться и в наши дни на новом математическом и инструментальном уровне в трудах его последователей, в том числе и в нашем институте.
В конце XX века появилось такое новое научное направление в геометризании месторождений. как геоинформатнка. базирующаяся на современных компьютерных системах и спутниковом информационном обеспечении. IЬ мало кто знает, что методическими предпосылками геоинформатики были принципиальные идеи разделения месторождения на слои и блоки, а также знаменитая палетка Г1. К. Соболевского, знакомая всем студентам-горнякам в 1930-1980 гг.
На кафедре маркшейдерского дела в УГИ, коллектив которой возглавляли ученики 11. К. Соболевского Н. Н. Оглоблин. Г. И. Вилесов. а затем ученые нового поколения К). И. Турин-пев. в настоящее время - В. Л. Гордеев. В последние годы решаются сложнейшие практические задачи геометризации, в частности, созданы и эксплуатируются одни из первых в нашей стране мощные геоинформационные модели, например, на Сафыновском меднорудном руднике эксплуатируется геоинформационная модель сложноструктурного многокомпонентного месторождения и карьера, ведущего селективную разработку. В течение ряда лет эксплуатируется на комбинате Эрдэнет в Монголии мощная (13-слойная) геоинформациэиная модель громадного по качественному составу хвостохранилища..
Вторая научная школа, которая начала формироваться также в 1920-х годах.-это школа переработки и обогащения полезных ископаемых, подготовки их к металлургическим и другим процессам.
М. Ф. Оргин. окончивший в 1907 г. Петербургский технологический институт, прослушавший курс обогащения в Массачусетсом технологическом институте в 1913-1914 годах, прослуживший несколько лет на горных предприятиях, став крупным специалистом, организовал кафедру обогащения в 1920 г. и руководил ею до 1953 года. На кафедре велись не только обучение студентов, но в значительных размерах также исследовательские и проектные работы, была создана просктно-нсследоватсльская лаборатория, на базе которой М. Ф. Ортин организовал в 1927 - 1929 гг. Уральский научно-исследовательский и проектный институт - Уралмеханобр.
Будучи талантливым ученым, умелым педагогом и в то же время организатором, он внес огромный вклад в развитие горного производства на Урале и в стране в целом. Под его руководством велись исследования по флотации руд цветных металлов, обогащению угля, никелевых и железных руд, извлечению благородных металлов, были начаты научные исследования по гидрометаллургии.
Работы под руководством М. Ф. Ортииа в Уральском горном институте, а затем в Уралмеха-нобре дали резкий толчок к вовлечению в эксплуатацию многих месторождений полезных ископаемых как на Урале, так и в других регионах страны. Его исследования способствовали развитию открытых горных работ, особенно на месторождениях, ранее считавшихся бедными.
М. Ф. Ортин в 1934-1935 гг. выпустил первый фундаментальный отечественный учебник по обогащению руд, в котором впервь е в систематизированном виде были изложены основы теории обогащения полезных ископаемых и который послужил началом серии многочисленных учебников. монографий и статей, созданных и создаваемых е"о последователями.
На созданной М. Ф. Ортиным кафедре в продолжение его идей развился высококвалифицированный коллектив, а кафелра в 1970-1980-е годы получила новое интенсивное развитие под р>ководством проф. В. 3. Козина, и сформировалась новая широко признанная в стране нау чная школа.
В настоящее время в той ситуации, которая сложилась в горном производстве нашей страны. проблемы обогащения, в том числе бедных и труднообогатимых руд. техногенных минеральных объектов. повышение эффективности обогатительнык процессов, снижение энергоемкости и
материалоемкости выходят среди прочих отраслей горной науки на первый план. Здесь перед учеными стоят интересные и сложнейшие задачи, требуюшне не только экспериментальных точных исследований, но и современного математического моделирования и анализа.
Научные школы по подземной разработке угольных и рудных месторождений, а также шахтному строительству и горной механике начали формироваться в 1930-х годах, когда в стране и на Урале развернулось массовое строительство горных предприятий, создание проектных институтов и когда возникла острая потребность в научном обеспечении горного производства и в массовой подготовке горных технологов и механиков.
Во главе научных исследований этих направлений выступили крупные специалисты-гор-няки профессора Л. И. Веселое, Н. А. Стариков. Л. Д. Шевяков. А. И. Смирнов, Б. Н. Крамарев.
Создателем уральской школы горных механиков был проф. А. И. Веселое, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, автор первых учебников в этом направлении: «Рудничный водоотлив», «Рудничные турбомашины» - и ряда других научных трудов. Он в течение 30 лет возглавлял работы по совершенствованию вентиляционных, водоотливных, компрессорных и подъемных установок и машин для обеспечения массового строительства шахт на Урале в 1930-1950-е годы. Практические задачи и научные проблемы менялись и расширялись вместе с ростом глубины шахт (до 1,5-2,0 м) и их мощности, вместе с ростом требований к безопасности подземного механического хозяйства. Например. А. И. Всссловы.м были разработаны методы защиты водоотливных установок от воздействия агрессивных сред [2, 3J.
На современном этапе возникли новые проблемы горной механики, в том числе связанные с вентиляцией протяженных выработок (штолен, тоннелей, пологонаклонных стволов) большого сечения. Кафедрой в течение ряда лет выполняются работы по повышению эффективности систем метрополитена в Москве и Екатеринбурге и других городах. Это новая ступень в развитии уральской школы горных механиков.
Диапазон этой школы весьма широк. Сюда относется научные исследования в области экс-каваторостросния, общепризнанным авторитетом которой был проф. В. Р. Кубачек, длительное время заведовавший кафедрой горных машин и комплексов. Немалая заслуга этой кафедры в создании оригинальных дробилок нового типа.
Научные исследования по технологии подземной разработки начались еще в начале 1920-х годов, но развернулись в 1930-х годах, когда возникла острая потребность в массовой подготовке горных инженеров-технологов, а стротггельство новых шахт стало выдвигать новые задачи, требующие научных обоснований.
А. И. Смирнов и J1. Д. Шевяков, принадлежавшие к научной школе горняков-аналитиков выдающегося ученого проф. Б. И. Босия, создали в 1930-1940-х годах уральскую научную школу подземной разработки угольных месторождений. Проф. А. И. Смирнов, заведующий кафедрой эксплуатации пластовых месторождений, известен трудами по оптимизации шахтных полей и своим участием в проектировании и строительстве многих уральских шахт и рудников, в том числе первого калийного рудника в Соликамске. Проф. Л. Д. Шевяков (с 1939 г. действительный член АН СССР), с 1932 по 1944 гг. работал в УГИ профессором, научным руководителем проек-тно-исследовательского института и одновременно в 1939-1944 гг. директором Горнс-гсологичес-кого института Уральского филиала АН СССР. Помимо научного вклада в теорию проектирования шахт Л. Д. Шевяков выпустил несколько фундаментальных учебников. Учебники: «Основы теории проектирования шахт» (2-е изд., 1958. 328 с.) и «Разработка месторождении полезных ископаемых» (4-е изд., 1963. 728 с.) - в течение полувека, а во многом и до сих пор являются справочниками для всех горных инженеров-технологов [4].
Проф. Н. А. Стариков, заведующий кафедрой разработки рудных месторождений с 1931 по 1947 гг., основал в УГИ нау чное направление по проблемам разработки рудных месторождений на больших глубинах и борьбе с пожарами на медноколчеданных месторождениях Урала. Его идеи, а также труды его учеников воплощены в большинстве проектов уральских рудников и продолжаются в работах кафедры РРМ.
С подземной разработкой тесно связаны научная школа шахтного строительства проф. Б. Н. Крамарова, создавшего кафедру и работавшего в УГИ с 1930 по 1944 гг., и
проф. С. Л. Федорова, работавшего на кафедре с 1933 г.. заведовавшего сю с 1944 по 1967 гг. до трагической гибели на строительстве Нурекской ГЭС.
Нау чная школа по открытой разработке начала создаваться в 1940-е годы, когда на базе исследований по технологии и механизации открытых горных работ были изданы книги Г1. Э. Зуркова. И. Р. Ворошилина и в 1946 г. были созданы первые «Правила технической эксплуатации при разработке месторождений открытым способом». Однако интенсивное развитие этой школы началось в середине 1950-х годов после защиты докторской диссертации М. Г. Новожиловым и кандидатской диссертации В. С. Хохряковым и организации кафедры открытых горных работ. В 1960-1970-х годах кафедра развилась в крупный научный центр, получивший широкое признание в стране и за рубежом. В течение 35 лет кафедру возглавлял В. С. Хохряков, лауреат Государственной премии СССР, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, почетный член Российской академии естественных наук, почетный профессор УГГУ. На кафедре подготовлено6 докторов наук, 60 кандидатов технических наук, и, начиная с 1959 г., издан ряд учебников (с многократным их переизданием), по которым \же в течение 45 лет ведется подготовка горных инженеров и техников во всех учебных заведениях горного профиля.
Вклад кафедры в горную науку характеризуется прежде всего тем, что в период бу рного развития открытых горных работ в 1950-1970-е годы кафедра, отвечая на насу щные запросы горного производства, явилась передовей в постановке, научном обосновании ряда новых передовых идей и методов.
Проф. М. Г. Новожилов, организатор кафедры, впервые обосновал проблемы глубоких карьеров. казавшихся в то время малореальными и фантастическими. Но уже вскоре в проектах ряда мощных карьеров стали применять открытую разработку до глубины 500 м и более, а на Сибайском карьере был построен и успешно эксплу атировался более 20 лет первый в стране мощный скиповой подъемник.
Большегрузные автосамосвалы являются основным транспортным средством на карьерах страны, а первые исследования и первая кандидатская диссертация по обоснованию их применения были выполнены в нашем институте еще в начале 1950-х годов и базировались на первых только что выпу щенных отечественных 10- и 25-тонниках.
11а кафелре РМОС впервые в стране начались исследования по стоимостному учету фактора времени, по применению ЭВМ для проектирования карьеров Кафедра была включена в государственную программу САПР Минвузов РСФСР и СССР в качестве головной среди горных вузов с представлением финансового и материального обеспечения. Работы кафедры в этом направлении сыграли большую роль в компьютеризации учебного процесса в горных вузах и проектных институтах горного профиля. О значении и масштабах этих работ говорит хотя бы такой факг. что на последней конференции по САПР горного производства, которые проводились горной секцией ежегодно, было заявлено более 200 докладов, а заслушано 143 доклада.
В развитие работ по САШ' на кафедре была выдвинута идея геоинформатики, которая впервые в стране обсуждалась на Международном симпозиуме в ИГД СО РАН в 1987 г.. и позднее были выпушены с участием большого авторского коллектива два издания учебного пособия «Введение в геоинформатику». В 1990-е годы, когда в стране резко возрос спрос на мрамор, на кафедре была создана учебно-исследовательская и проектная лаборатория, развившаяся в Центр камня с прекрасным учебно-демонстрационным залом. Этот центр под руководством проф. Г. В. Бычкова сыграл большую роль в создании на Урале комплекса новых предприятий по добыче и обработке мрамора на базе новой технологии, оснащенных новейшей техникой.
В последние годы на кафедре развивается новое нау чное направление по проблемам энергосбережения. вызванное потребностями горного производства.
В последнее десятилетие направления и методы наших научных исследований, отвечая на потребност и горного производства и в соответствии со складывающейся ситу ацией в экономике, начали и продолжают изменяться.
Вместе с прекращением массового строительства мощных горных предприятий изменились и требования к науке. На первый план вышли проблемы экологические, экономические, информационные.
В университете создался комплекс кафедр и лабораторий экологического направления (инженерной экологии, природообустройства, охраны геологической среды и др.). Кафедра инженерной экологии (одна из первых, возникшая в горных вузах) развернула широкую переподготовку специалистов производства.
Значительная часть экологических проблем не может быть решена без современных методов и средств геоинформатики, в том числе без данных спутниковой информации. Эти научные задачи решаются кафедрами информатики, геодезии, маркшейдерского дела и др.
Все эти научные направления в комплексе создают научную базу для решения задач охраны окружающей среды, предотвращения чрезвычайных техногенных ситуаций, рационального и безопасного освоения подземного пространства на застроенных территориях, в том числе под крупными городами. Это путь к самому высокому уровню и современным высокоэффективным и безопасным технологиям в освоении и сохранении недр земли, и, несмотря на определенные трудности в финансировании, мы должны его развивать как самый перспективный.
Вклад Уральского горного университета за всю свою многолетнюю историю значителен и обширен. В этой статье освещены далеко не полностью достижения горняков и меха» иков, и совсем не затронута геолого-геодезнческая часть, которая по объему работ и вкладу в горную науку не менее, а в ряде научных проблем бо.тее значительна.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Вклад Урала в горное производство России за 300лет Первый том Уральской горной энциклопедии). Екатеринбург: Изд. УГГГА, 2000. 680 с.
2. Инженеры Урала: Энциклопедия. Екатеринбург: Изд. УрО РАН, 2001.
3. МелуаА. И. Геологи и горные инженеры России: Биографическая энциклопедия в 3-х томах / Под ред. Н. П. Лаверова. СПб.: Гуманистика, 2003.
4. Филатов В. В. Отечества пользы для... (75 лет Уральскому горному институту (1917-1992)). Екатеринбург, 1992. 408 с.
