Научная деятельность

Направления научных исследований

При кафедре функционируют:

• научно-образовательный центр (НОЦ) «Геодинамика и геоэкология недр: моделирование, прогноз и мониторинг»;

• центр стратегических исследований;

• центр геодинамики недр;

• межкафедральная лаборатория «Стеклокристаллических материалов» (совместно с кафедрой Химии).

Основными задачами кафедры в научной области являются организация и проведение фундаментальных, поисковых и прикладных научных исследований и разработок в области промышленной и экологической безопасности при ведении горных работ, а также подготовка научно-педагогических кадров высшей квалификации (кандидатов и докторов наук).

Основные направления научной деятельности: приоритетным научным направлением кафедры является метанобезопасность угольных шахт, в т.ч. вентиляция шахт и подземных сооружений, разработка технологий дегазации угольных месторождений и способов борьбы с газодинамическими явлениями, технологии предварительной и заблаговременной дегазации угольных пластов; борьба с пылью на горных предприятиях; совершенствование нормативной базы по охране труда и промышленной безопасности в угольной промышленности, в т.ч. прогноз метанообильности угольных шахт, определение допустимой по газовому фактору нагрузки на очистной забой, обоснование предельной концентрации метана в исходящих струях очистного забоя и выемочного участка и др.; разработка систем обнаружения подземных пожаров на ранней стадии; управление безопасностью труда; экспертиза проектов; специальная оценка условий труда; экологическая экспертиза; разработка технологий утилизации минеральных отходов и комплексного освоения ресурсов; геодинамическое районирование; использование нетрадиционных ресурсов горнопромышленных предприятий; геоэкологические проблемы разработки месторождений полезных ископаемых в условиях Крайнего Севера; повышение квалификации, дополнительное образование (научно-методические разработки, учебная литература).

Общий объем финансирования научно-исследовательских работ в 2016- 2017г. превысил 50 млн. руб.

Наиболее крупными из них были:

• Исследование и разработка перспективных технико-технологических решений добычи угля в особо опасных горно-геологических условиях; Анализ и оценка средств индивидуальной и коллективной защиты, применяемых в угольной промышленности, и разработка научно обоснованных предложений по повышению их эффективности;

• Услуги по анализу и оценке состояния промышленной безопасности и охраны труда в организациях угольной промышленности России на основе обобщения статистических данных за 2016 год и по направлениям обеспечения снижения аварийности, производственного травматизма и профзаболеваний в отрасли;

• Разработка научно обоснованных предложений по аэрологическому обеспечению очистных и проходческих забоев угольных шахт, расчету параметров и организации проветривания особо опасных по горно-геологическим условиям угольных шахт;

• Разработка рекомендаций по использованию золошлакового материала в рекультивации филиала АО «СУЭК-Красноярск» «Разрез Бородинский имени М.И. Щадова»;

• Создание технологии пневмогазовоздействия на дегазируемый угольный пласт, шахтные испытания технологии и определение ее эффективных параметров;

• Разработка рациональных параметров комплексных гидрогазодинамических воздействий для условий шахты им. Кирова АО «СУЭК-Кузбасс»;

• Разработка рациональных параметров комплексных гидрогазодинамических воздействий для условий шахты им. Кирова ОАО «СУЭК-Кузбасс»;

• Разработка и внедрение усовершенствованной технологии комплексной дегазации разрабатываемых угольных пластов с использованием их гидродинамической обработки.

Важнейшие научно-технические достижения подразделения:

• разработан метод определения газопроницаемости угля в очистном забое по результатам газовой съемки очистного забоя и компьютерного моделирования массопереноса метана, разработан компьютерный метод расчета предельно допустимой нагрузки на очистной забой по газовому фактору;
• разработаны рекомендации по новым способам управления свойствами и состоянием массива, осуществлено обоснование и выбор перспективных рабочих агентов для интенсификации газовыделения, выполнено обоснование циклического газодинамического воздействия для совершенствования технологии предварительной дегазации угольных пластов;
• разработаны модель и алгоритмы исследования аэрогазодинамики выработанных пространств при помощи трёхмерного компьютерного моделирования, которые позволяют на стадии проектирования угольных шахт и при их реконструкции выбирать оптимальные параметры проветривания, обеспечивают повышение безопасности и интенсивности ведения горных работ;
• разработаны общесистемные требования к системе вентиляции коллекторов и средствам аппаратного управления вентиляцией, укрупненный алгоритм автоматизированного управления вентиляцией по заданным контролируемым климатическим параметрам;
• на основе комплексных исследований вскрышных пород и золошлаковых отходов разработаны предложения по технологии рекультивации угольного разреза с использованием золошлакового материала;
• разработаны научно обоснованные предложения по дальнейшему функционированию угольных шахт с особо опасными горно-геологическими условиями в части повышения безопасности ведения горных работ;
• разработаны предложения по приоритетным направлениям снижения аварийности, производственного травматизма и профзаболеваний на основании проведенного анализа и подготовлен статистический сборник о состоянии охраны труда и промышленной безопасности в организациях угольной промышленности России за 2015 год;
• разработаны научно обоснованные предложения по повышению эффективности средств индивидуальной и коллективной защиты для работников угольной промышленности, а также совершенствованию нормативной правовой базы, регламентирующей их применение для повышения безопасности работ на угольных шахтах.

Кадровый потенциал подразделения:

• 11 профессоров, в т.ч. 3 совместителей;
• 11 доцентов, в т.ч. 4 совместителя;
• 4 старших преподавателей;
• Заведующий лабораторией;
• 2 ведущих инженера;

Кафедра является базовой по подготовке аспирантов по 2-м направлениям: «Науки о Земле» и «Техносферная безопасность». Члены кафедры составляют основу 2-х докторских диссертационных советов по научным специальностям «Геоэкология», «Охрана труда», «Пожарная и промышленная безопасность», «Безопасность в чрезвычайных ситуациях» (в горной промышленности).

Подготовка специалистов высшей квалификации

Семыкин Ю.А. (соискатель, специальность «Пожарная и промышленная безопасность») «Повышение безопасности высокопроизводительной добычи угля на базе совершенствования метода прогноза газообильности очистного забоя и интенсификации дегазационных работ» (2016);

Садов А.П. (соискатель, специальность «Пожарная и промышленная безопасность») «Повышение эффективности пластовой дегазации на основе циклических гидродинамических воздействий на угольные пласты» (2017).

Наиболее представительные исследования кафедрой ведутся в научном направлении «Проблемы метана в угольных шахтах», которое входит в крупную научную школу «Подземные горные системы», зарегистрированную в Минобрнауки и возглавляемую чл.-корр. РАН Пучковым Л.А.

Одно из основных направлений работы кафедры связано с проветриванием и обеспечением метанобезопасности шахт и рудников. В этом направлении ведутся работы под руководством профессора Калединой Н.О. Под её руководством к.т.н. Кобылкиным С.С. и к.т.н. Кобылкиным А.С. разрабатываются передовые способы проектирования вентиляции с использованием трёхмерного моделирования аэрогазодинамических и пылевых процессов. Данный способ также применяется для исследований нового способа проветривания пульсирующего или импульсного, теоретические основы, которого были разработаны Ушаковым К.З.. Развиваются исследования по аэрогазодинамике угольных шахт с применением виртуальных аналогов. С этим же направлением тесно связаны исследования к.т.н. Баловцева С.В. по оценке аэрологических рисков.

Большое внимание уделяется решению проблем извлечения метана при отработке угольных месторождений и его использованию (руководитель проф. Сластунов С.В.). Необходимость эффективного решения этих проблем определяется следующими факторами:

• созданием безопасных условий труда шахтеров и предотвращением взрывов метана и угольной пыли;

• повышением эффективности использования фронта горных работ на шахтах и снижением на этой основе издержек производства;

• экономической эффективностью использования каптируемого метана в качестве дополнительного ресурса топлива и химического сырья;

• улучшением экологической обстановки в угольных регионах.

Данное направление успешно развивается в сотрудничестве со специалистами АО «СУЭК-Кузбасс», где, по аналогии с карагандинским УСШМД, создана структурная единица «Управление дегазации и утилизации метана», сотрудники которой активно участвуют во внедрении разработок кафедры, оценки эффективности и развитии данного направления.

Под руководством проф. Сластунова С.В. получили развитие идеи проф. Ножкина Н.В. В частности, в последние годы специалистами кафедры разработаны и испытываются ряд технологий воздействия на угольные пласты из подземных выработок:

• циклическое автопневмовоздействие;

• пневматическое воздействие угольный пласт с использованием воздуха из шахтного воздуховода под давлением до 10 бар;

• гидравлическое воздействие на угольный пласт.

Последняя технология известна достаточно давно, её применение предусмотрено нормативами, однако до последнего времени практически не применялась. Опытно-промышленные испытания, проведенные на шахте им. С.М. Кирова (АО «СУЭК-Кузбасс») позволили отработать технологическую схему воздействия на угольный пласт и оценить эффективность данной технологии.

Профессор Скопинцева О.В. проводит исследования по повышению эффективности борьбы с угольной пылью с учетом присутствия в атмосфере шахты метана и тяжелых углеводородов.

Работа по исследованию организационных аспектов обеспечения промышленной безопасности и управлению охраной труда осуществляется к.т.н. Воробьевой О.В. под руководством Калединой Н.О.

Большое внимание уделяется работам по совершенствованию нормативной базы в области аэрологической безопасности, которые проводятся под руководством д.т..н Коликова К.С. и проф. Калединой Н.О.

Экологические вопросы освоения месторождений полезных ископаемых в условиях Крайнего Севера, технологии извлечения и использования отходов горного производства, проблемы экологической экспертизы и аудита горных предприятий решаются профессором Ельчаниновым Е.А. и его учениками Удаловой Н.П., Захаровой А.А.

При кафедре действует Центр геодинамики недр, созданный учёными мирового уровня Батугиной И.М. и Петуховым И.М., сейчас их работы развиваются профессором кафедры Батугиным А.С. и его учениками. Исследуются вопросы геодинамического районирования (разрабатываются методы геодинамического районирования территорий, исследуются и моделируются напряженно деформированное состояние массивов горных пород).

Важное значение имеет направление связанное с оценкой экологического риска и геоэкологическим мониторингом, развиваемое под руководством проф. Куликовой Е.Ю.

С 2015г. совместно с Геофизическим центром РАН по инициативе проф. Морозова В.Н. образован и функционирует научно-образовательный центр (НОЦ) «Геодинамика и геоэкология недр: моделирование, прогноз и мониторинг», в рамках которого не только осуществляется не только учебно-методическая работа, но и выполняются научные исследования.

При кафедре продолжает работу Центр стратегических исследований Московского государственного горного университета, который возглавляет чл.-корр. РАН Пучков Л.А.. Исследования этого подразделения от изучения статистических данных по развитию горной промышленности, анализа производства и потребления минеральных ресурсов, перешли в стадию фундаментального изучения закономерностей глобального потребления энергетических ресурсов и связи этих закономерностей с мировой экономикой и глобальной безопасностью, что позволило создать основы «физической экономики», определяющей условия устойчивого безопасного развития человечества. Изучая глобальные кризисы, связанные с неравномерным расходованием ресурсов на нашей планете, Лев Александрович установил закономерность регулирования энергопотребления. Прорывные исследования позволяют математически описать развитие экономических кризисов.