Горное дело — академическая наука
От редакции журнала «Горная промышленность»
В июне 2026 г. в Горном институте Кольского научного центра РАН прошла X Всероссийская научно-техническая конференция «Прогноз и предупреждение удароопасности при ведении горных работ». Название конференции подчёркивает проблему, над решением которой в тесном контакте на протяжении многих лет работают научные и производственные организации страны. Разнообразие геомеханических условий разработки месторождений твёрдых полезных ископаемых и особенности применяемых технологий диктуют необходимость применения различных методов оценки устойчивости техногенно нарушенного массива горных пород и предотвращения его катастрофического разрушения.
Исследования в области геомеханики являются важным, но далеко не единственным направлением горной науки, флагманами которой являются институты горного профиля Российской академии наук.
О том, что может предложить академическая горная наука отечественной горнодобывающей промышленности, мы попросили рассказать членов академии наук РФ и директоров институтов горного профиля, входящих в её состав.
Сергей Вячеславович Лукичев, член-корреспондент РАН, директор Горного института КНЦ РАН
Для Горного института КНЦ РАН исследования в области обеспечения геомеханической безопасности горных работ являются одним из приоритетных направлений. Целевой направленностью этих исследований – развитие методологии прогноза разрушения массива горных пород (по времени, месту, масштабу события) и разработка программных средств расчёта напряжённо-деформированного состояния (НДС) массива для решения задач при проектировании и планировании горных работ. Для этих целей разработан программный комплекс SIGMA GT, позволяющий специалистам предприятий самостоятельно проводить оценку НДС массива при планировании горных работ. Для снижения ущерба от потери устойчивости уступов борта карьера разработана методология прогноза вероятности обрушений на основе данных радарного мониторинга.
Для контроля за устойчивостью насыпных дамб хвостохранилищ разработана методология их многоуровневого (воздушного, наземного и подповерхностного) мониторинга. Методология прошла многолетнюю проверку на промышленных объектах Мурманской области и успешно применяется на всех горнодобывающих предприятиях Кольского полуострова.
Разработана и успешно развивается горно-геологическая информационная система (ГГИС) MINEFRAME. Программное обеспечение разработано совместно с IT-компанией «Лаборатория МАЙНФРЭЙМ», созданной при участии Горного института КНЦ РАН, и является успешным примером трансфера технологии при решении задачи импортозамещения.
ГГИС MINEFRAME внедрена на десятках горнодобывающих предприятий страны, включая такие как АО «АЛРОСА», ППГХО, СЗФК. В MINEFRAME решены задачи среднесрочного планирования открытых и подземных горных работ, созданы инструменты неявного моделирования контактных поверхностей литологических разностей. В развитие системы ведутся работы, направленные на создание Горной цифровой платформы, обеспечивающей более лёгкую интеграцию инструментов инженерного обеспечения горных работ в цифровое пространство горного предприятия.
Для решения задач обогащения рудного и техногенного минерального сырья создан научно-экспериментальный комплекс, включающий оборудование для проведения как лабораторных исследований, так и опытно-промышленной проверки технологий обогащения с наработкой концентратов в объёме до десятков тонн. Возможности комплекса за последние несколько лет существенно расширились за счёт создания на средства компании ФОСАГРО научно-исследовательского центра, что позволяет решать задачи разработки технологий обогащения с использованием современного технологического оборудования и инструментального контроля. Дальнейшее развитие комплекса идёт в направлении создания инжинирингового центра, где кроме задач обогащения полезных ископаемых на одной площадке будут комплексно решаться вопросы химико-технологической переработки концентратов и обеспечения экологической безопасности горного производства.
Алексей Владимирович Шляпин, кандидат технических наук, директор Института проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В. Мельникова РАН (ИПКОН РАН)
В ИПКОН РАН проводятся системные исследования в области создания реагентов направленного действия для повышения извлечения ценных металлов из комплексных руд и отходов обогащения. Научно обоснованы и разработаны новые селективные реагенты группы дитиазинов и дитиокарбаматов для флотации минералов цветных, редких и благородных металлов, не уступающие по своим свойствам зарубежным аналогам. Комплексом аналитических методов спектроскопии и сканирующей микроскопии (РЭМ, ЛСМ, УФС, ИКФС, СЭП) получены новые научные данные об избирательном взаимодействии новых реагентов с минералами, содержащими Au и другие стратегические металлы, что обеспечивает повышение селективности процесса флотации и рост извлечения ценных металлов при комплексной переработке руд сложного вещественного состава. Применение разработанных отечественных реагентов группы дитиазинов и дитиокарбаматов в процессах флотации обеспечит импортонезависимость российских горно-обогатительных комбинатов от поставок зарубежных реагентов при комплексной переработке руд сложного вещественного состава.
Разработаны современные гранулированные промышленные взрывчатые составы, которые сочетают высокую эффективность, технологичность и возможность адаптации к различным горно-геологическим условиям. Гранулит Игданит-П представляет собой практичное решение для выполнения взрывных работ, обеспечивающее удобство применения и стабильность технологических характеристик. Гранулит А-3 отличается рецептурой с использованием алюминиевого порошка, который выступает в качестве высокоэнергетической добавки и способствует повышению эффективности состава. Гранулит А-6и развивает этот подход, сочетая гранулированную основу с алюминиевым компонентом для увеличения теплового и энергетического эффекта взрыва. Применение алюминиевых порошков позволяет целенаправленно управлять энергетическими характеристиками состава и расширяет возможности его использования при решении задач, требующих повышенной эффективности воздействия. Особое место занимает инновационная линейка гранулитов ИСУ, в которой реализован принцип вовлечения материалов рециклинга в производство промышленных взрывчатых составов. Такой подход позволяет рассматривать вторичные ресурсы не как отходы, а как ценную сырьевую базу для создания функциональных компонентов взрывчатых веществ (ВВ). Использование рециклированных материалов способствует снижению потребления первичного сырья и повышению ресурсной эффективности горнодобывающего производства. Гранулиты ИСУ объединяют технологические преимущества традиционных гранулированных составов с принципами экономики замкнутого цикла. Их применение открывает перспективы снижения техногенной нагрузки и формирования более рациональной сырьевой модели производства. Гранулиты Игданит-П, А-3, А-6и и линейка ИСУ демонстрируют современный вектор развития промышленных ВВ – от оптимизации энергетических характеристик до создания ресурсосберегающих и экологически ориентированных технологий.
Лев Юрьевич Левин, член-корреспондент РАН, директор Горного института УрО РАН
Горный институт УрО РАН проводит комплексные исследования, направленные на повышение безопасности, эффективности и экологической устойчивости освоения недр. Основные направления работы института связаны с рациональным недропользованием и освоением стратегических георесурсов, изучением подземного пространства в районах крупных промышленных агломераций, а также развитием научных основ мониторинга геосистем и оценки их пространственно-временной трансформации под воздействием природных и техногенных факторов.
В институте имеется развитое геолого-геофизическое направление, представленное отделами геологии месторождений полезных ископаемых, активной сейсмоакустики, лабораториями природной и техногенной сейсмичности, электромагнитных и геопотенциальных полей.
Приборная база и кадровый потенциал подразделений позволяют обеспечивать полный цикл геологического сопровождения разработки месторождений полезных ископаемых и выполняемых научных исследований в области наук о Земле. В рамках направления разработаны и внедрены на горнодобывающих предприятиях оригинальные технологии сейсмоакустических исследований на основе распределенных оптоволоконных датчиков, методики прогнозирования особенностей геологического строения и свойств породных массивов при интенсивном освоении месторождений твёрдых полезных ископаемых, усовершенствованы методы дистанционного мониторинга геологической среды и неразрушающего контроля природных и техногенных объектов.
Одним из ключевых направлений является геомеханическое обеспечение горных работ. Разрабатываются и внедряются методы оценки и прогноза деформационных процессов в породных массивах и на земной поверхности, основанные на построении синтезированных математических моделей. В частности, создана технология площадного мониторинга оседаний земной поверхности, базирующаяся на совместном использовании радиолокационной интерферометрии, данных сейсморазведочных исследований и геомеханического моделирования, позволяющая контролировать развитие деформационных процессов при ведении горных работ.
Значительное внимание уделяется цифровизации горного производства. В институте разработаны решения для автономной навигации проходческо-очистного комбайна «Урал-20Р», применение которых позволяет сокращать технологические простои и повышать эффективность ведения горных работ. Развиваются программные методы построения глубинных сейсмических разрезов межскважинного пространства, а также технологии совместной интерпретации сейсмических и электроразведочных данных, предназначенные для более надёжного выявления локальных неоднородностей и опасных зон в породном массиве.
Отдельный комплекс разработок связан с обеспечением безопасных аэрологических и газодинамических условий на подземных предприятиях. Сформированы научные основы управления проветриванием шахт со сложной разветвлённой сетью, усовершенствованы принципы «вентиляции по требованию», разработаны новые подходы к подготовке воздуха и управлению тепловым режимом горных выработок, а также интеллектуальные системы контроля вредных и горючих газов, пыли, микроклиматических параметров рудничной атмосферы. Разработанный учеными Горного института аналитический комплекс «Аэросеть» сегодня успешно применяется во многих проектных институтах и горнодобывающих предприятиях России, а также Беларуси и Казахстана.
Практическую направленность имеют проводимые исследования в области прогноза и предотвращения газодинамических явлений при ведении горных работ, плановой ликвидации рудников, повышения извлечения руды из недр и управления искусственным замораживанием горных пород при проходке шахтных стволов. Разработанные методы позволяют снижать аварийные риски, повышать надёжность подземного строительства и обоснованность принимаемых технологических решений.
Важной особенностью деятельности Горного института УрО РАН является тесная связь фундаментальных исследований с задачами реального горного производства. Институт выполняет исследования для крупнейших предприятий России и стран СНГ, среди которых ПАО «Уралкалий», ОАО «Беларуськалий», АО «МХК «ЕвроХим», АО «ВКК», АК «АЛРОСА», ПАО «ГМК «Норильский никель» и другие компании. Это позволяет ориентировать научные разработки на конкретные производственные задачи и доводить их до практического применения на горных предприятиях.
Соколов Игорь Владимирович, доктор технических наук, директор Института горного дела УрО РАН
В ИГД УрО РАН выполняются комплексные междисциплинарные исследования, направленные на разработку техники и технологий освоения георесурсов в области: геотехники и геотехнологий добычи твердых полезных ископаемых; систем учета и мониторинга состояния запасов техногенных образований и технологий их ликвидации, консервации, переработке и утилизации; систем геомеханического, геологического и геофизического мониторинга и комплексной оценки состояния подработанных территорий; создания БД природных условий и параметров горнодобывающих предприятий, а также методов технолого-эколого-экономической оценки последствий освоения месторождений.
Разработанное ПО «Транспортная система карьера» позволяет оптимизировать логистические потоки в реальном времени и разрабатывать оптимизированный ремонтный цикл горнотранспортного оборудования, а «ДКК» – на основе данных о рудопотоке оптимизировать параметры транспорта и дробильно-сортировочного комплекса.
Для ПАО «Уралмашзавод» разработаны технологические регламенты для проектирования дробильно-перегрузочных установок (ДПУ). ДПУ-7200 смонтирована на карьере Михайловского ГОКа, три ДПУ-6500 возводятся на Алмалыкском ГМК (Узбекистан). Внедрение ЦПТ с данными ДПУ позволяет снизить эксплуатационные затраты на транспортирование руды в 2–4 раза в сравнении с автотранспортом и заместить ДПУ ThyssenKrupp (Германия) или Metso (Финляндия).
Разработаны и доведены до практического использования:
Методика формирования БД и цифровых моделей гипсометрии водоносных горизонтов в районе ведения горных работ, позволяющая структурировать данные из разнородных источников по гипсометрии, литологии и фильтрационным параметрам. На основе обработки данных ДЗЗ, геофильтрационного, гидрогеомиграционного и физико-химического моделирования разработана система учета комплексного показателя загрязнения горнопромышленных территорий, позволяющая проводить количественное ранжирование защищенности горнопромышленных территорий. Реализуется на территории Урала и Казахстана.
Методика оценки влияния тектонических напряжений на устойчивость уступов и участков бортов, реализованная в виде компьютерных программ: обоснования условий возникновения тектонических подвижек прибортового массива по протяженной трещине; расчёта предельных параметров уступа или группы уступов в зависимости от прочностных свойств протяженной трещины, угла ее падения и величины максимального главного напряжения. Внедряется на карьерах Качканарского ГОКа.
Методика автоматизированного перспективного и текущего планирования открытых горных работ в режиме управления качеством и динамикой развития горнотехнических систем (ГТС). Реализуется при перспективном планировании на ряде предприятий России.
Методика адаптации параметров БВР к изменяющимся горно-геологическим условиям при разработке сложноструктурных месторождений ТПИ в динамике развития ГТС. Внедряется на комбинате Ураласбест и карьере ПАО Магнезит.
Развиваются методы управления производственным риском на горнодобывающем предприятии на основе контроля и прогноза опасной производственной ситуации. Реализуется на предприятиях ОАО «СУЭК». Технологические новации ИГД УрО РАН широко внедрены на горнорудных предприятиях Урала, Сибири, Дальнего Востока, Казахстана, что позволило существенно повысить эффективность и безопасность горного производства.
Хмелинин Алексей Павлович, кандидат технических наук, директор Института горного дела им. Н.А. Чинакала СО РАН
Институт проводит исследования в следующих научных направлениях: современные геодинамические поля и процессы, вызванные техногенной деятельностью; геомеханика горных пород и их массивов; теория разработки месторождений полезных ископаемых и комплексная переработка минерального сырья на основе ресурсо- и энергосберегающих экологически безопасных технологий; горное и строительное машиноведение.
Для решения актуальной проблемы освоения глубокозалегающих месторождений полезных ископаемых коллективом института предложена методология моделирования и технологии отработки рудных месторождений в сложных горно-геологических условиях больших глубин. Использование цифровых моделей в рамках методологии позволяет всесторонне исследовать проявления горного давления при выемке полезных ископаемых в различных геолого-геомеханических условиях. Апробация методологии проведена на объектах компаний ПАО «ГМК «Норильский никель» (месторождение Октябрьское) и «Евраз-ЗСМК» (месторождение Таштагольское), а также при проектировании горных работ на Томинском и Маломырском месторождениях.
Разработаны технология и технические средства для дегазации угольных пластов с помощью множественного гидроразрыва. В рамках обоснования параметров технологии формируется 3D-модель углепородного массива с элементами, моделирующими процесс формирования трещин. Технические средства проведения гидроразрыва прошли успешную апробацию на ряде угольных предприятий Кузбасса, в результате чего установлено, что множественный гидроразрыв в среднем позволяет увеличить дебит метана из дегазационных скважин в 10–15 раз по сравнению со скважинами без гидроразрыва.
В сотрудничестве с компанией АО «СУЭК-Кузбасс» разработаны технические средства и технология бурения дегазационных скважин как из подземных условий, так и с дневной поверхности. Для бурения скважин разработаны погружные пневмоударники, адаптированные к использованию на отечественных станках вращательного бурения БУГ-200. Разработаны технология и комплект оборудования для бурения дегазационных скважин ударно-вращательным способом с одновременной обсадкой стальными трубами. Конструкция разработанного комплекта бурового оборудования исключает сужение внутреннего диаметра трубы обсадной колонны, что улучшает условия проведения последующих технологических операций.
Совместно с компанией АО «СУЭК-Кузбасс» для прогноза устойчивости горных выработок в окрестности очистного забоя угольных шахт разработан прибор СТ-ЭМИ-2 для регистрации электромагнитной эмиссии горных пород, предшествующей их разрушению. Прибор и измерительные антенны устанавливаются на передвижное горно-шахтное оборудование, что исключает необходимость их переноса в процессе отработки пласта.
Для решения проблемы импортозамещения буровой техники разработана конструкторская документация для изготовления гидроперфоратора ГП23 – аналога гидроперфоратора СОР 1838 HD+.
По заказу компании АО «Машиностроительный холдинг» разработана конструкторская документация узлов самоходного бурового станка – улучшенного аналога буровой установки для открытых горных работ западных производителей. Станок предназначен для бурения взрывных вертикальных и наклонных скважин диаметром до 270 мм и глубиной до 60 м. При бурении возможно использование как шарошечного долота, так и пневмоударников высокого давления.
Рассказов Игорь Юрьевич, академик РАН, директор Хабаровского федерального исследовательского центра ДВО РАН
Для входящего в состав нашего Центра Института горного дела ДВО РАН приоритетными являются исследования в области геотехнологии, геомеханики, обогащения полезных ископаемых, геоэкологии и ряда других направлений горной науки.
В Институте разработаны эффективные методы и аппаратные средства геомеханического мониторинга массива горных пород при разработке опасных по горным ударам месторождений полезных ископаемых. К их числу относится автоматизированная система контроля горного давления «Prognoz-ADS», которая на основе сейсмоакустического мониторинга способна прогнозировать опасные проявления горного давления, выявлять и контролировать потенциально удароопасные участки, тем самым значительно повышая безопасность горных работ. Система отличается высокой разрешающей способностью, широкими частотным и динамическим диапазонами, прецизионной точностью регистрации времени начала сигнала, а также наличием оригинального программного обеспечения для управления элементами системы. Высокую оценку специалистов получили также микросейсмическая система «Prognoz-S» и прибор для экспресс-оценки состояния горного массива «Prognoz-L2». Все вышеперечисленные измерительные комплексы для контроля и управления горным давлением широко применяются на предприятиях России и ближнего зарубежья.
Показали высокую эффективность разработанные в ИГД ДВО РАН промывочные приборы ПБШ-100, позволяющие перерабатывать золотосодержащие пески природных и техногенных россыпных месторождений, в том числе содержащие тонкое и мелкое золото. В них заложено более десятка защищенных патентами РФ инновационных решений. Каждый новый прибор совершенствуется с учетом полученного опыта эксплуатации. Приборы ПБШ-100 эксплуатируются на целом ряде объектов Дальнего Востока и были положительно оценены недропользователями.
Ведутся работы по созданию технологии безианидных схем извлечения полезных компонентов из различных по минеральному составу руд благородных и цветных металлов, а также отходов обогащения, предусматривающих применение электро-фото-активированных растворов и водно-газовых эмульсий. В результате испытаний активированных реагентов на рудах и россыпях месторождений различных полезных ископаемых, в том числе на золото-медно-порфировых рудах Малмыжского месторождения и рудах месторождения Чульбаткан (Хабаровский край), установлена их высокая эффективность. Применение активированных реагентов позволит значительно сократить период выщелачивания и достичь более высоких показателей извлечения в сравнении с традиционными технологиями.
Для оптимизации процессов подготовки взрывчатых веществ, заряжания скважин и производства взрыва разработан метод обеспечения качества скважинного заряда из наливных эмульсионных взрывчатых веществ, основанный на контроле скорости детонации зарядов. Внедрение этого метода на действующих угольных разрезах позволило повысить уровень эффективности и безопасности буровзрывных работ и снизить на 10–15 % и более выделение вредных газов в атмосферу.
Сотрудниками ИГД ДВО РАН получены новые научные результаты в области парлифтной добычи геотермальной энергии, и на их основе по заказу недропользователей были разработаны практические рекомендации по повышению эффективности процессов добычи и транспортировки флюидов на высокотемпературных геотермальных месторождениях России.
Ткач Сергей Михайлович, доктор технических наук, директор Института горного дела Севера им. Н.В. Черского СО РАН
ИГДС СО РАН является единственным академическим учреждением горного профиля на Северо-Востоке России, проводящим комплексные исследования в области освоения месторождений полезных ископаемых в условиях криолитозоны.
В области горной теплофизики. Разработан программный комплекс для совместного расчета температурного режима сети горных выработок и массива вмещающих пород криолитозоны, позволяющий обосновать оптимальные параметры системы регулирования вентиляционного и теплового режимов рудника, прогнозировать интенсивность протаивания горного массива и устойчивость горных выработок. Разработана методика расчета и контроля температурного режима грунтов оснований башенных копров рудников, учитывающая климатические и гидрогеологические условия, а также тепловые характеристики стволов, влияющие на режимы работы замораживающей установки. Использование данной методики позволило АК «АЛРОСА» обеспечить устойчивость башенных копров на длительный период их эксплуатации.
В области геотехнологии. Для рудников АК «АЛРОСА» разработана технология возведения теплозащитных набрызгбетонных крепей, позволившая существенно улучшить качество крепления горных выработок, снизить скорость выветривания пород и расходы на крепление выработок. На золоторудном месторождении Бадран в Республике Саха (Якутия) внедрена технология подземной разработки с льдопородной закладкой: значительно улучшены показатели извлечения руды, потери снижены с 28–30% до 3%. На разрезе «Кангаласский» реализованы рекомендации, исключающие повторное смерзание горных пород при бестранспортной системе разработки месторождения угля.
Разработан программно-аппаратный комплекс георадиолокационных исследований, позволяющий с достаточной степенью точности и достоверности решать задачи доразведки месторождений, получать информацию о детальном строении и криогенном состоянии массива многолетнемерзлых горных пород. Разработана георадиолокационная технология, позволяющая с борта вертолета осуществлять мониторинг толщины ледового покрова и заторообразований на северных реках. Технология успешно прошла межведомственные испытания и в настоящее время используется МЧС в Республике Саха (Якутия) при разработке превентивных мероприятий в период ледохода на реках Якутии.
Разработаны технологии и оборудование для сухого обогащения минерального сырья в условиях криолитозоны. В частности, совместно с ЗАО «Усольмаш» (г. Усолье-Сибирское) разработано, изготовлено и испытано в натурных условиях основное оборудование для модульной передвижной рудообогатительной установки по переработке руды малообъемных месторождений золота. Разработано и прошло опытно-промышленные испытания высокоэффективное оборудование для пробоподготовки и сухого обогащения полезных ископаемых (роторная дробилка многократного ударного действия РД-МДВ-900, мельница-дробилка роторная МДР, вертикальный центробежный измельчитель ВЦИ-12, пневмосепаратор ПОС-200).
В области глубокой переработки углей разработана технология и установка для производства гуминовых удобрений из бурых углей методом термовыщелачивания при выходе гуматов (стимуляторов роста растений) до 85% от сухой беззольной массы угля.
