Министерство общего и профессионального образования РФ Тульский государственный университет

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ И КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ ГОРНЫХ РАБОТ

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

________________Л. Чуканов

«___» 1999 г.

ОТЧЕТ

По научно-исследовательской теме № 8БМ-98 (госбюджет)

ВЛИЯНИЕ РАЗВИТИЯ НАУКИ, ТЕХНИКИ, ЭКОНОМИКИ, КУЛЬТУРЫ НА СОДЕРЖАНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

Зав. кафедрой ТКМГР

докт. техн. наук, проф. В.Н. Каретников

Научный руководитель

проф., к.т.н. Л.Н. Завьялов

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в высшей шкоде происходят существенные из­менения: вводится двух- и трехступенчатая подготовка специалистов, формируются ноше специальности, объединяются факультет к кафедры. При всем этом, возникает вопрос о сохранении высшего образования - есть опасения, что объединение всех студентов (всех специальностей) горного направления в одну группу и, как следствие, о резням сокращением учебных часов по каждой специальности в бакалавриате повлечет утери достигнутого передового уровня подготовки специалистов, не восполнимое дополнительным полуторагодовым инженерным обуче­нием. Об этом же свидетельствуют возникшие сложности с проведением с проведением на рабочих местах технологических практик, а чаще всего вообще их ликвидацию.

Противостоянием указанным тенденциям является совершенствование учебного процесса, внедрение в него всех новейших достижений в областях науки, техники, экономики и культуры.

При этом надо иметь в виду что выпускники будут работать в XXI веке, а учить их на тот технический уровень надо сейчас. Поэто­му современное высшее образование надо строить на системных принци­пах, выделив в начале формирующееся ядро новых знаний, без владения которыми немыслима продуктивная деятельность специалиста. Поэтому на данном этапе основные задачи, решаемые специалистами перемеща­ются в сферу анализа и предсказания наиболее вероятных изменений в обществе и в производстве, конкурентноспособности выпускаемой продукции в стране и за рубежом, взаимодействия с другими объектами системами.

Нестоящая научно-методическая работа преследует цели совершен­ствования высшего образования во горном? направлению на анализе современного развития науки, техники, экономики в культуры.

За исходный рубеж в данной научно-методической работе приняты достижения в указанных отраслях на 1998 год включительно. Следующие этапы научно-методической работы, очевидно, следует наметить на 2001, 2003,...годы.

Продолжительность каждого этапа в два (три) года обеспечит более полный и тщательный анализ развития науки, техники, экономики в культуры, за прошедший период, возможность их осмысления и разработки мероприятий по внедрению в учебный процесс.

1. Влияние развития науки, тешки, экономики, культуры на содержание высшего образования

Взаимосвязь наука, техники, экономики в культуры с содержанием высшего образования определяется двумя факторами, С одной стороны содержание высшего образования должно соответствовать уровню раз­вития науки, техники, экономики в культуры на каждом этапе истории человеческого общества в целом и его составных частей. С другой стороны высшее образование подготавливает условия и в первую очередь кадры для решения новых задач на каждом очередном этапе развития. Можно оказать, что высшее образование в историческом развитии дви­жется с одинаковой скоростью с наукой, техникой, экономикой и куль­турой, в то же время опережая их.

Высшее горное образование представляет процесс и результат усвоения систематизированных знаний, умений, навыков в области горного дела. Содержание высшего горного образования и его уровень определяются требованиями горного производства, обусловливаются общественными экономическими отнесениями, состоянием науки, техни­ки в культуре.

Главным содержанием горной науки является совокупность знаний об освоении недр и первичной переработки добытых полезных ископаемых. Цель горной науки - раскрытие закономерностей в причинно-следственных связей технологии в окружающей среде , а также разработка основных положений для дальнейшего развития техники, технологии, организации и экономики горного производства на базе фундаменталь­ных наук.

Объектами изучения горной науки являются: месторождения твер­дых, жидких в газообразных полезных ископаемых в горные породы, вмещающие месторождения; методы в техника их разведки; технология и технические средства добычи и переработки полезных ископаемых; строительство специальных подземных и надземных сооружений. Горная наука разрабатывает рациональные способы ведения горних работ во времени и пространстве с учетом конкретной горно-геологической об­становки, дает теоретическое обоснование технологиям освоения недр подземным в открытым способами, процессам горного производства в перечной переработки минерального сырья. Решение задач горной на­уки базируется на законах фундаментальных наук: физики, химии, математики, биологии и других.

На современном этапе в содержанке высшего горного образования вошли новые направления - программирование в использование ЭBM, физика горных пород, физика взрыва, подземная урбанистика, техно­логия разработки техногенных месторождений, физико-биохимическая горная технология, подземная гидрогазодинамика, мониторинг. На определенных этапах развития нашего государства горние наука и производство обслуживали военно-промышленный комплекс страны.

Переход народного хозяйства страны на рыночную экономику потребовал усиление горного и экономического мониторинга.

Мониторинг представляет комплексную систему регламентированных периодических наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния природной среда с целью выявления негативных изменений и выработки рекомендаций по их устранению или ослаблению.

Мониторинг как многоцелевая информационная системе включает:

• биоэкологический мониторинг, изучающий природную среду о точки зрения ее влияния на состояние здоровья ладей;

• геосистемный мониторинг, изучающий изменения геосистем;

• биосферный мониторинг, обеспечивающий наблюдение, контроль и прогноз возможных изменений природной среды в глобальном масш­табе;

• литомониторинг геологической среды;

- экономический мониторинг, изучающий состояние, объемы произ­водства, потребление, ценообразование, платежеспособность потреби­телей по отдельным видам полезных ископаемых.

В новых экономических условиях более жизнеспособными оказа­лись предприятия, включившие мониторинг в сферу своей деятельнос­ти, что позволило им сохранить объемы производства.

Естественно, что высшее горное образование прореагировало на это требование жизни усилением экономической подготовки и вклю­чением в учебные планы соответствующих дисциплин.

Содержание и организация высшего горного образования РФ пре­дусматривает многоуровневую подготовку специалистов. Бакалавриат обеспечивает подготовку специалистов по физико-математическим, гу­манитарным, общетехническим и специальная дисциплинам. Инженерная подготовка обеспечивает более углубленное изучение специальных дис­циплин о более широким теоретическим обоснованием технологий в про­цессов управления. Магистратура готовит специалистов-исследователей, владеющих современными методами исследований сложных процессов гор­ного производства.

Решение задач по подготовке современных кадров, которые дол­жны обеспечить прогрессивное развитие техники, экономики, культуре и науки в значительной степени определяется своевременным совершенствованием содержания высшего образования. При этом важным фактором подготовки специалистов, способных решать квалифицированно сложные задачи горного производства, является состояние экономики, гаранти­рующей достойную оплату тех, кто создает промышленный базис страны.

2. СОСТОЯНИЕ НАУКИ, ТЕХНИКИ И ЭКОНОМИКИ В УГОЛЬНОЙ ПРОШШЛЕННОСТИ РОССИИ. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

Анализ современного состояния угольной отрасли России, которое можно охарактеризовать как кризисное, дает основания среди многих, достаточно известных причин, сформировавшихся а оказавших негатив­ное воздействие на развитие угольной промышленности страны в послед­ние года, выделить наличие в действующей Энергетической стратегии России необоснованно заниженной роли угля в экономике страны - как в настоящее время, так и на перспективу.

Результат проведенных Институтом угля и углехимии СО РАН аналитических исследований позволяют убедиться в том, что энерге­тическая - и вытекающая из нее угольная - политика России находит­ся в очевидном противоречии с энергетической политикой крупнейших промышленных стран мира.

Общемировая тенденция в добыче и потреблении угля имеет четко выраженный нарастающий характер. Рост общей добычи угли в мире про­гнозируется: с 3705 млн.т в 1996 г. до 4125 млн.т к 2000 г. и до 7700 млн.т к 2025 г. Сегодня 37 % мировой электроэнергии производит­ся за счет угля, в то время как гидроэнергетика дает 21 %, атомная энергетика - 17 %, газ - 16 %, нефть - 9 %. Предполагается, что доля угля в мировом производстве электроэнергии возрастет до 40 % к 2010 г. Геополитический интерес и развитие угольной промышленнос­ти обусловлен огромными разведанными мировыми запасами угля, которых хватит на ближайшие 250 лет, в то время как общие запасы газа будут исчерпаны примерно через 70 лет, нефти - через 40-50лет.

Отсюда следует, что любая страва, не использующая собственные запасы угля, увеличивает темы истощения общей энергетической базы

Наиболее ярко современные акценты в формировании угольной политика проявляются в Китае и США, где ежегодная добыча угля доведена до 1,2 млрд.т и порядка I млрд. т соответственно. Глав­нейшим индикатором энергетической безопасности государства (региона) является потребление угля на душу населения.

Для сравнения: в США с населением 280 млн. человек добегается 950 млн.т угля, т.е. приходится 3,3 т на одного жителя, в СССР на 300 млн. человек добивалось 750 млн. т угля -2,5 т. на человека, в современной России на 150 млн. жителей добывается 260 млн.т - 1,7 т на человека, в Германии же показатель душевого потребле­ния угля - 6,2 т, в Польше - 5,8, в Казахстане - 5 т на человека.

В Российской федерации, обладающей 30 % общемировых запасов угля -4,4 трл.т, имеет место тенденция, обратная общемировой, а именно сокращается добыча угля, запланировано фактическое ее замо­раживание на неоправданно низком уровне на долгосрочную перспекти­ву. Доля угля в производстве электроэнергии в России составляет 17 %, что сопоставимо о уровнем развивающихся стран, в то время как в Германии этот показатель составляет 59 %, в США - 53 %.

Неверно восприятие угля как источника энергии, угрожающего экологии. В настоящее время существуют технологии, позволяющие сжигать уголь без ущерба для окружающей среды.

Следует принимать во внимание и такой фактор, как степень устойчивости мирового рынка по отношению к основным энергоносите­лям. Из практики последних десятилетке установлено, что стабильность уровня цен на нефть и газ на мировом ринке значительно ниже, чем стабильность цен на уголь. (Последнее подтверждение тому - рез­кое падение цен на нефть в 1996 г., по сравнению с 1997 г., что поставило под угрозу выполнение доходной части бюджета страны 1998 г.). Это обстоятельство также указывает на то, что энергети­ка, выбирающая в качестве приоритета уголь, обладает большей степенью надежности, чем энергетика, ориентированная преимущественно на иные энергоносители.

Таким образом, можно констатировать наличие явного несоответствия между тенденциями в развитии мировой энергетики в целом и кон­цепциями угольной политики крупнейших промышленных стран, в част­ности, - о одной стороны, аналогичными аспектами отечественной стратега энергетической безопасности - с другой. В то время как в мире окончательно сформировалось осознание главенствующей роли угля в энергетике будущего, российская энергетическая стратегия игнорирует это обстоятельство, отводя углю как сегодня, так и на обозримую перспективу, неподобающую ему второстепенную роль.

Особенности сегодняшнего этапа существования мирового сообще­ства обязывают к тому, чтобы любые экономические или социально-эко­логические планы стратегического характера (к которым относится и энергетическая стратегия) каждого отдельного государства формировались с учетом требований обеспечения устойчивого развития этого государства, В этой связи следует отметить, что стратегия энерге­тической безопасности Россия такие игнорирует данное необходимое условие, фактически не затрагивая этот вопрос - т.е. обходит внима­нием возможность обеспечения своей связи с принципами устойчивого развития. Это приводит к выпадению названной стратегии из мирового процесса общественного развития.

Вышеизложенные факты позволяют сделать однозначный вывод о необходимости пересмотра существующей стратегии энергетической бе­зопасности России в сторону увеличения роли угля в экономике стра­ны.

Всего в России действовали 194 шахты с суммарной производствен­ной мощностью 144,3 млн.т в год. При этом шахтный фонд из-за отста­вания темпов реконструкции в значительной степени изношен: более половины шахт имеют срок службы свыше 40 дет и лишь 18 являются относительно новыми. Только на 15 % шахт технико-экономические по­казатели сопоставимы о передовыми зарубежными предприятиями. Ресур­сно-сырьевая база действующих угольных шахт России в целом не может считаться благополучной, так как около 57 % вовлеченных в отработ­ку запасов не соответствую мировой практике кондиций по качеству угля, мощности пластов, условиям залегания, газовыбросоопасности пластов,

В связи о реструктуризацией отрасли весь шахтный фонд распре­делен по группам приоритетности на перспективные, стабильно рабо­тающие и неперспективные и особоубыточные шахты (соответственно 37, 54 и 103 предприятия).

Перспективные шахте по сравнению с остальными шахтами отрасли имеют более благоприятные горно-геологические условия, в частности, мощности пластов, углов их залегания, нарушенности, газоносности и др. Так, в пологих и наклонных пластах этих шахт сосредоточено 96 % запасов. При этом около 40 % находится в пластах мощностью 1,2-2,2, а 30 % - на пластах мощностью 2,2-4,5 м, т.е. более 70 % запасов по основным горно-геологическим факторам идентичны запасам, разрабатываемым ведущими угледобывающими странами.

Одним из главных условий повышения эффективности действующих предприятий является исключение из разработка запасов, не пригодных для применения современных технологий с концентрацией горных работ на пологом падении в одном-двух (максимум трех) очистных забоях с нагрузкой I млн.т и более в год. На новых месторождениях с бла­гоприятными условиями одним из основных типов предприятий является комплексно-механизированная шахта с одним длинным (250-300 м) очист­ным забоем и нагрузкой 1,5-4,5 млн.т в год.

В этой связи особое значение приобретает заблаговременная ин­женерная подготовка горного массива (в том числе угольного пласта) к эффективной эксплуатации и выявление до начала горных работ ос­ложняющих факторов.

Говоря о рациональных технологиях для подземной добычи угля, нельзя не отметить тот факт, что, завершив практически комплексную механизацию очистных работ на пологом падении, мы не получили ожи­даемого экономического эффекта: производительность труда в КМЗ сос­тавляет, как и 15-20 лет назад, около 14 т на выход.

В то же время на шахтах США, Австралии, Англии одним из фак­торов высокопроизводительной работ является система ведения горных работ в длинных забоях (250-300 м) и столбах (2500-3000 м) для многоштрековой подготовке выемочных полей с погашением выработок, примыкающих к очистному забою, и повсеместным анкерным креплением пластовых выработок. Как показывает зарубежный опыт, при многоштрековом способе подготовки появляется возможность четкой организации всех работ в пределах выемочного участка. Для проведения опытно-экспериментальных работ с использованием данного способа принята шахта "Есаульская" АО "Кузнецкуголь”, разрабатывающая два взаимонеподрабатываемых и несамовозгораемых пласта.

В настоящее время наряду с названными выше направлениями НИОКР по совершенствованию подземного способов добычи сосредоточено на следующих приоритетных направлениях исследований:

1. Развитие и совершенствование геофизических и геомеханических методов изучения разрабатываемых горных массивов и анализ их напряженно-деформированного, газодинамического и гидродинамического состояния при высокой интенсивности горних работ. Необходимость решения этой проблемы диктуется тем, что использование современных методов, таких как геофизические (радиоволновая и сейсмическая томография), аэро-, фото - и космическая съемка и др., создали новое представление о углеродном массиве как структуре о достаточно высокой изменчивостью геологических, геофизических, газодинамичес­ких и гидродинамических характеристик. Исследования подтвердили, что существуют природные и техногенные локальные газовые коллекто­ры с аномально высокой газоносностью и зоны аномального напряженно-деформированного состояния, При последующей отработке каптаж метана должен производиться именно из этих зон.

При формирования методического обеспечения технической и программной структур системы мониторинга массива как подсистемы в общей системе управления горным производством был получен ряд важных результатов, из которых следует выделить методы дешифрования аэро-, фото- и космоснимков.

Применение элементного анализа при дешифрировании аэро-, фото- и космоснимков в сочетании с наблюдениями в горных выработках позволило методом постепенного приближения выделить дешифровочные признаки и отобрать технологию дешифрования, позволяющую выделить следы локальных геологических структур, характеризующих проявление горно-геологических осложнений в выработках и на земной поверхности, а также экологическую обстановку вследствие горных работ (выделение метана, изменение гидрогеологического режима). Разработанный метод позволяет прогнозировать наличие газовых и водных коллекторов в массиве. массиве.