О горной науке

О ГОРНОЙ НАУКЕ

НВС[1], № 49–50, декабрь 1998 г.

ГЕОМЕХАНИКА В СПЕКТРЕ НАУК О ЗЕМЛЕ (Сибирская школа геомехаников). (В. Опарин)

… К числу ведущих научных школ России, получивших в 1996 году государственную поддержку (грант РФФИ N 96-1598537 «Исследование природных и техногенных явлений в верхней части земной коры»), принадлежит Сибирская школа геомехаников академика М. Курлени, ядро которой сформировалось в Институте горного дела СО РАН более 20 лет назад….

… Наша научная школа возникла в недрах горных наук и с первых дней своего существования провозгласила смену мышления: отказ от методов описательного характера и переход к анализу природных явлений в реальных массивах горных пород с точки зрения физики и математики. Этим и диктовалась первая поставленная цель: установление закономерностей горного давления с увеличением глубины ведения горных работ. Успешное ее продвижение было связано с преодолением целого ряда сложных проблем. Это не могло не найти своего отражения в сохраняющейся на протяжении многих лет преемственности возникающих научных задач, передачи личностного знания, характерных приемов работы и широко развитого междисциплинарного общения. Конечно, ясно, что наука не имеет четких географических границ, корпоративна в своей основе, поэтому требуются немалые усилия для того, чтобы найти свою нишу в мировой науке….

… Исторически школа геомеханики связана с лабораторией горного давления, созданной в Институте горного дела СО АН СССР в 1958 году по инициативе члена-корреспондента АН СССР Т. Горбачева. Она стала притягательным центром для молодых ученых….

… В те годы костяк лаборатории составили кандидаты наук Г. Грицко, М. Курленя, В. Леонтьев, Г. Посохов, Д. Сенук, В. Шалауров. Владея обширными знаниями о состоянии дел по добыче угля в соседнем Кузбассе, Т. Горбачев поставил задачу о закономерностях формирования напряженно-деформированного состояния массива горных пород при изменении глубины….

… Попытки обеспечить эффективность разработки месторождений существующими методами часто оказывались несостоятельными, так как горная наука того времени не располагала адекватными научными представлениями о природе полей напряжений в верхней части земной коры, не владела надежными способами управления напряженно-деформированным состоянием массива. Существовавшие гипотезы о напряженном состоянии земной коры не были обоснованы экспериментальными данными, опирались на устаревшие теоретические представления или на опыт и интуицию. Образовался значительный разрыв между потребностями практики современного крупномасштабного горного производства и научным осмыслением процессов, происходящих в массиве при добыче полезных ископаемых….

Качественно новый этап в развитии геомеханических исследований в ИГД СО АН, в дальнейшем оказавший определяющее влияние на их уровень в целом как в России, так и за рубежом, наступил, как представляется, с 1974 года….

… Обеспечение связей с горным производством, проведение большого объема натурных экспериментов на шахтах и рудниках Заполярья, Сибири и Дальнего Востока, широкое внедрение научных результатов в технологию отработки месторождений полезных ископаемых, а также подготовка научных кадров для горнодобывающих предприятий осуществлялись посредством привлечения в аспирантуру и докторантуру молодых, талантливых и энергичных специалистов с этих предприятий….

… Конечно, проведение серьезных экспериментальных исследований немыслимо без использования современных методов, создания комплекса необходимых приборов и оборудования….

… комплекты аппаратуры и оборудования для горно-геофизических исследований (электрометрия, радиометрия, акустическая и электромагнитная эмиссия и др.) в настоящее время широко используются в ряде научных и производственных организаций страны как неотъемлемые элементы шахтного геомониторинга….

… Активное применение новых методов горной геофизики для исследования геомеханических процессов, протекающих вокруг образующихся подземных полостей различного масштабного уровня и на разных глубинах их расположения, позволило открыть ряд геомеханических явлений, по своей значимости далеко выходящих за пределы горных наук….

Из разряда медленно протекающих процессов – это явление зональной дезинтеграции горных пород вокруг подземных выработок и эффект самоорганизации искусственных (закладочных) массивов с образованием опорных ячеистых структур в виде пассивного ядра и активной несущей оболочки. Явление зональной дезинтеграции горных пород было зарегистрировано как открытие СССР 400 в 1991 году (авторы: М. Курленя, В. Опарин, В. Рева и др.)….

… Экспериментальное открытие геомеханических эффектов имеет важное практическое значение. Так, явление зональной дезинтеграции горных пород и эффект самоорганизации искусственных массивов дают естественнонаучную основу для создания новых технических и технологических решений по прогнозированию и предотвращению горных ударов, креплению подземных выработок, совершенствованию паспортов буровзрывных работ и т. д. На этой основе разработано более 25 изобретений, значительное число из которых уже реализовано в горном деле….

… Получению достигнутых результатов фундаментальных исследований во многом способствовало наше тесное сотрудничество с крупными учеными ряда ведущих научных организаций России (ВНИМИ, ИПКОН РАН, ОИФЗ им.  РАН, ИДГ РАН, ФТИ им.  РАН)….

… Оценивая общий уровень достигнутых результатов в области геомеханики на рубеже веков, необходимо отметить следующее. Во-первых, накопленный здесь научный потенциал, созданный арсенал теоретических методов и экспериментальных средств выводят на новый уровень взаимодействие этой научной дисциплины с такими классическими разделами наук о Земле, как геофизика, сейсмология, геотектоника и геология. В этом аспекте геомеханика как пограничная область между горными науками и геологией (в широком понимании) является важным связующим звеном и обеспечивает взаимопроникновение накопленных знаний и современных методов. Результаты такого взаимодействия весьма плодотворны. Важнейшим из них, пожалуй, является понимание того, что именно с изучением нелинейных физических и геомеханических процессов связаны большие перспективы наук о Земле в грядущем тысячелетии. И, наконец, если в предыдущие столетия хорошо известные тогда рудознатцы и представители «горного искусства» (среди которых был и первый русский академик ) своими трудами заложили основы для возникновения геолого-геофизических наук, которые в своем развитии со временем значительно удалились от своего «первоисточника», то теперь, как представляется, наступает этап «возвращения» к своему источнику, но уже на качественно ином уровне.

НВС, № 16, апрель 2002 г.

ЗАСЕДАЕТ ПРЕЗИДИУМ СО РАН (корр.)

Повестка дня заседания Президиума СО РАН 11 апреля открылась научным докладом члена-корреспондента РАН В. Опарина (Институт горного дела СО РАН) «Нелинейная геомеханика – современные достижения и перспективные направления исследований».

Основы геомеханики в Европе закладывались в середине XIX века в рамках горных наук. В это время было положено начало инструментальным измерениям деформаций земной поверхности.

С 1959 г. геомеханические исследования ведутся в Сибирском отделении. Активно разрабатываются и внедряются инструментальные методы диагностики напряженно-деформированного состояния массивов горных пород и контроля геомеханических процессов; разработки по использованию теорий упругости, пластичности и ползучести в горной геомеханике.

Фундаментальными исследованиями в экспериментальной геомеханике в 90-х годах XX века успешно занимались во многих организациях: в ИГД СО РАН, ВНИМИ, ФТИ им. , ИФЗ им. , ИГД РАН, ИФиМГП АН Киргизии, ТПИ и других.

При активном взаимодействии геологов, геофизиков и геомехаников созданы системы непрерывного контроля геодинамической безопасности на шахтах и рудниках мира.

Среди нерешенных проблем и как перспективные направления геомеханики докладчик отметил развитие научного приборостроения для геомеханических и горно-геофизических исследований, создание опытных полигонов, изучение связей между глобальными геодинамическими процессами и техногенными катастрофами и др.

Подводя итог выступления, академик Н. Добрецов отметил среди поставленных проблем важность создания геоинформационных систем горной геомеханики….

НВС, № 32–33, август 2003 г.

НА КЛЮЧЕВЫХ НАПРАВЛЕНИЯХ (В. Опарин, Б. Смоляницкий, А. Маттис, В. Ческидов)

Развитие минерально-сырьевого комплекса Сибири – важнейшая задача Института горного дела СО РАН.

… Происходящие в России радикальные изменения в экономике коснулись всех, без исключения, отраслей народного хозяйства.

Для минерально-сырьевого комплекса положение сложилось таким образом, что доступность инвестиционных ресурсов, экономические возможности воспроизводства мощностей и повышения научно-технического уровня, спрос на продукцию в условиях жесткой конкуренции на внутреннем и внешнем рынках стали играть роль важнейших факторов дальнейшего существования горнопромышленного комплекса.

Одним из важнейших условий требуемой конкурентоспособности отечественных горных предприятий является существенное повышение их научно-технического уровня, который может быть достигнут на базе имеющегося и создаваемого научного и производственного потенциала горнодобывающих отраслей с использованием современного высокопроизводительного оборудования и ресурсосберегающих технологий.

Коллектив Института горного дела уже почти 60 лет работает на ключевых направлениях горного производства и, в первую очередь, на важнейших месторождениях Сибирского региона….

… Горные науки в своей основе являются корпоративными, объединяющимися объектом исследований. Здесь используются и развиваются методы математики и физики, механики, геологии и геофизики, химии, экономики и других наук.

Исторически сложившаяся комплексность института связана с созданием научных основ ресурсо- и энергосберегающих экологически безопасных технологий добычи полезных ископаемых, что представляет приоритетное направление исследований РАН.

С первых дней существования института было установлено правило, что результаты фундаментальных научных исследований должны доводиться до конкретных технологий, машин, приборов, причем, не экспериментальных образцов, а, как правило, до широкого промышленного применения или до серийного выпуска на специализированных заводах. При этом с института не снимается ответственность за дальнейшее совершенствование созданных технологий и машин, за расширение области их применения и повышение эффективности…

… Полученные результаты научных исследований нашли широкое применение на многих горнодобывающих предприятиях. Созданные технологии, машины, приборы позволили существенно повысить производительность труда и эффективность работы этой важнейшей для нашей страны отрасли промышленности, улучшить условия труда горняков. Надеемся, что и в перспективе работа наших ученых и специалистов будет не менее результативной и, главное, востребованной.

НВС, № 22, июнь 2005 г.

В ПРЕЗИДИУМЕ СО РАН (корр.)

… С научным докладом «Горные науки на рубеже веков: состояние, проблемы, перспективы» выступил директор Института горного дела СО РАН чл.-корр. РАН В. Опарин. Совершив экскурс в историю горных наук, докладчик дал их современную классификацию с краткой характеристикой по группам. Приведены краткие сведения о тенденциях развития горнодобывающей промышленности в десятке стран, лидирующих в данной области (США, Россия, Китай, Австралия, Бразилия, Индия, ЮАР, Канада, Иран, Мексика).

Коренные изменения, произошедшие в начале 90-х годов в странах с плановой экономикой, а также почти пятикратное падение добычи полезных ископаемых в Европе привели к кризису в горных науках. На Западе прекратил существование ряд известных во всем мире научных организаций. Аналогичная, и даже более острая ситуация сложилась в России. Современная горная наука в значительной мере сохранилась лишь в нескольких горных вузах и восьми академических горных институтах РАН с общей численностью работающих около 1700 человек. Уже в настоящее время наблюдается серьезное отставание в научно-технических и технологических разработках по ряду важнейших направлений. Для исправления сложившегося положения в горных науках необходима реализация долговременной государственной программы по поддержанию научно-технического прогресса в горнодобывающей отрасли России.

В обсуждении доклада приняли участие академики Н. Добрецов, Г. Кулипанов, В. Шумный, В. Кулешов, Ю. Ершов, члены-корреспонденты РАН  С. Алексеенко, В. Евсиков. Был высказан ряд конструктивных замечаний. В частности, по мнению ак. Н. Добрецова, при постановке доклада на Президиуме целесообразнее было бы исходить не из общих политэкономических соображений, но из наиболее актуальных физических и физико-химических проблем горного дела, которые задевали бы за живое представителей других наук….

[1] НВС – газета СО РАН «Наука в Сибири»