Специфика исследований и образования в горном деле

 Ещё Леонардо да Винчи писал: «Исследователем природы является опыт. Он не обманывает никогда. Надо производить опыты, изменяя обстоятельства, пока не извлечем из них общих правил, потому что опыт доставляет истинные правила».

ОБ ИССЛЕДОВАНИЯХ В ГОРНОМ ДЕЛЕ.

  По характеру исследования в горном деле можно подразделить на:

 

• технические и конструктивные улучшения способов и средств разведки, разработки и переработки полезных ископаемых при неизменных принципах действия технологических процессов;
• совершенствование способов и средств технологий с использованием новых эффектов;
• разработка принципиально новых технологических способов и средств разведки, добычи  и переработки полезных ископаемых, основанных на  новых идеях.

 

 

Можно с уверенностью утверждать, что в горном деле, как ни в какой другой области науки, объект исследования с позиции количественного анализа поддается определению с большими трудностями и допущениями. Каждый объект разработки  месторождение полезных ископаемых  представляет собой комплекс бесконечно сложных условий, причем отдельные экспериментальные исследования не поддаются точному воспроизведению. Различие условий залегания, состава полезного ископаемого не позволяет в процессе исследования получать универсальные количественные эакономерности.

В силу неоднородности физико-геологических условий месторождений количественные зависимости  имеют приближенный характер и могут изменяться в широком диапазоне. Так, при подземной выплавке серы зависимость между удельным расходом теплоносителя и объемом добытой серы может изменяться не только для различных месторождений, но и по различным скважинам в пределах одного участка.

Количественно решить проблему разработки месторождений полезных ископаемых можно только при идеализации ряда условий (равномерность проницаемости, распределения полезного компонента и др.). Все эксперименты по разработке в естественных условиях фактически необратимы в термодинамическом смысле и по существу разрушают объект исследования в отношении его основных параметров, определяющих состояние рудного массива до эксперимента.

Для придания количественным зависимостям практического значения физические допущения, лежащие в основе анализа, должны согласовываться с усредненными величинами, характерными для естественных условий.
Конечно, целью большинства исследований в горной науке является получение результата, обеспечивающего максимальную эффективность при эксплуатации месторождений полезных ископаемых, т. е. экономически целесообразное максимальное извлечение полезных ископаемых при заданных (оптимальных) затратах и с учетом затрат на охрану окружающей среды.

Исследование экономических и экологических аспектов  при разработке месторождении является неотъемлемой частью горной науки, поскольку любые решения  исследования как таковые будут пользоваться скромным вниманием со стороны промышленности, если только их нельзя применить с экономической целесообразностью.

В науке о добыче полезных ископаемых можно выделить два основных направления. Первое связано с изучением физико-геологических условий залегания полезных ископаемых (геометрические размеры месторождений, содержание полезных компонентов, физические свойства руд и вмещающих пород, гидрогеологические условия и т. д.). Эти параметры находятся вне сферы действия инженера-технолога по добыче. Однако надо стремиться хорошо изучить эти условия, чтобы заранее определить, каково будет поведение месторождения при его разработке различными методами.

Второе направление включает в себя разработку технологии (средств и способов) разведки, добычи и переработки полезных ископаемых. Оно состоит из выбора способа вскрытия и технологии разработки месторождения, а это системы разработки, доставки, подъема и транспортирования рудной массы, а также определения наиболее эффективных схем обогащения и переработки добытого продукта.

 

О ТЕОРИИ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.

Из сказанного выше ясно, что горная наука обязана по большому количеству отдельных факторов, характеризующих месторождение, выбрать оптимальную технологическую схему его разработки.
Для того чтобы управлять разработкой месторождения полезного ископаемого, необходимо:

 

• построить модели физико-геологической обстановки месторождения и технологии его разработки;
• в процессе разработки постоянно получать информацию о реальном положении на конкретный момент времени. При необходимости постоянно корректировать работу предприятия
• контролировать выполнение плана работ и текущие результаты на всех участках предприятия.

 

 

Все это складывается в создание теории разработки месторождений, т е. в решение кибернетических задач зависимости параметров месторождения, технологии и результатов их взаимного влияния. Теория разработки — это наука о прогнозировании и оптимизации реальных процессов в реальных условиях при граничных условиях, которые являются критериями рациональности.

Опыт эксплуатации одного конкретного месторождения при адекватном перенесении результатов на другое, несмотря на кажущуюся однородность, может привести к большим просчетам. Каждое месторождение полезных ископаемых является объектом индивидуального изучения и анализа, на основании которого его следует разрабатывать, чтобы получить максимальную отдачу.

К сожалению, цикл работ геологоразведочного и промышленного комплекса экономически оторван от проектирования и строительства горного предприятия, поскольку не может дать ответы на многие технологические вопросы.

К сказанному о специфичности научного исследования в горном деле следует добавить, что, несмотря на то, что оно, как и всякое другое исследование, руководствуется общими приемами и правилами проведения научной работы, многофакторность объекта исследования требует при проведении работ использования многих смежных прикладных и фундаментальных наук и проведения крупномасштабных производственных экспериментов

ОБ ОПЫТНО ПРОМЫШЛЕННЫХ РАБОТАХ.

Опытно-промышленные работы на месторождениях — обязательный атрибут разработки и внедрения новых технологий. Успешный опыт был получен при внедрении подземной выплавки серы на Яворовском и Гаурдакском горно-химических комбинатах и испытании скважинной гидродобычи на ПГ «Фосфорит»  и в Тюмени, а сегодня на Ямале, на многих полигонах подземного выщелачивания урана, меди и золота. Обычно коллектив исследователей состоял из бригады научных сотрудников различных специальностей, проектантов и производственников.

При ОПР для того чтобы стимулировать работу коллектива, нужно стремиться использовать не только руки рабочего, но и его сметку в решении конкретных задач. Использовать опыт «японского чуда» — кружки по контролю качества, когда коллектив сообща обсуждает, как решить возникшую проблему. Все это приносит  успех творческой работе коллективов.

В последние годы американец Д. Хоуи предложил термин «краудсорсинг»(КС), обозначающий технологию привлечения к решению  проблемы большого количества людей для получения конкретного результата. КС позволяет выявлять ключевые вопросы в сложных проектах и привлекать наиболее компетентных специалистов, которые выдвигают массу идей, а наиболее продуктивные из них используются в решении проблемы. Проблемы  горного дела как раз и являются теми животрепещущими вопросами, которые требуют для их решения коллективного труда разных специалистов.

 

ОБ ОБРАЗОВАНИИ ГОРНЫХ ИНЖИНЕРОВ.

Ещё в 1999г ЮНЕСКО  сформулировал принципы современного образования: «образование для всех», «образование на протяжении всей жизни»  Вне всякого сомнения, сегодня молодым специалистам в области горного дела придется учиться больше и лучше, ибо будущий мир это «не обетованная земля», и вы должны отвечать не только за себя, но и за своих детей, которых надо учить так, чтобы Россия крепла, а не самоуничтожалась.

Интеллект и неутомимое желание поиска должно лежать в основе работы каждого горного инженера! Именно получение новых знаний и технологий,  в конечном счете, приводят к получению экономического эффекта. Происходящая ломка с начала 90х годов НИИ и Высшей школы привела к печальным результатам. Это затормозило переход России к обществу знаний. Новое в науке основывается на поддержании научных школ , которые генерируют новые знания на базе экспериментов и передают их последующему поколению исследователей. Акад. Н.Н. Семёнов подчёркивал: «талант учёного проявляется только через коллектив. Вне большого коллектива соратников, помощников и последователей современная деятельность науки рискует оказаться совершенно бесплодным, как бы не была велика его индивидуальная одарённость».

Поскольку большинство прикладных НИИ ликвидированы сегодня необходимо на базе соединения Вузовской и академической науки создать исследовательские подразделения нацеленные на решение конкретных проблем . Можно констатировать, что сегодня горное дело в руках «смышлёных людей» сделавших из него не плохой «деньгосос» к которому присосались довольно много разного рода людей не озабоченных будущим не только горного дела, но и страны. Основная часть прибылей в МСК идёт не на ПОДГОТОВКУ НОВЫХ ГОРНЫХ ИНЖИНЕРОВ,  техническое переоснащение и разработку новшеств, а в карман олигархов. Так ТНК-ВР при инвестициях 10,9 млрд. рублей выплатило диведентов-625 млрд. рублей. Примерно тоже делает ЛУКОЙЛ. Фактически налоговая политика плодит олигархов и тормозит развитее новшеств.

В последний год стало ясно,  что крупный бизнес исповедует принцип «приватизация прибылей и национализацию убытков». К тому же на примере крупного минерально-сырьевого бизнеса видно как активно (на 80%) сокращает свой научный персонал «Русал». «Норникель» и другие сырьевые компании резко уменьшили финансирование своих научных подразделений. К сожалению, в России сегодня нет «бизнес-ангелов», готовых вкладывать средства в развитие новых идей. (В США насчитывается 225 тысяч активных  «бизнес-ангелов»).

Успех нашей страны в глобализующемся мире определится  «человеческим капиталом», который необходимо постоянно приумножать, подготавливая новых специалистов, обладающих современными знаниями, навыками и способностями использовать их в своей трудовой деятельности. Таким образом, человеческий капитал страны может становиться большим или уменьшаться в результате неудовлетворительной подготовки следующего поколения специалистов. Хорошо и широко поставленное образование обогащает государство, усиливает экономическую активность людей, т.е., улучшает качество населения и даёт наибольшую экономическую и социальную отдачу.

Вложение в человеческий капитал эффективнее, чем вложения в другие сферы деятельности, тем более ясно, что для России это остро необходимо. Н,М.Рамишевская приводит данные «Мирового банка» о доле человеческого капитала в ВВП страны. Для развитых стран Европы физический капитал составляет 16%, природный - 20 %, а человеческий - 64 % .Для России они соответственно  составляют: 14%,72%,14%. Комментарии излишни.

Человеческий капитал минерально сырьевого комплекса нуждается в постоянном укреплении с ориентацией на вызовы будущего. Необходимо искать новые подходы и вкладывать инвестиции в технологию образования, развивающую интеллектуальный потенциал, способный создать экономику, построенную на знаниях .

Сообщество различных специалистов горняков, возможно, сравнить с кругом, разбитым на сектора соответствующих определённым специальностям.(см. рис.) В круге расположены три круга,  которых делят специалистов в соответствии с уровнем их квалификации. Первый уровень –подготовка технических работников, второй, третий _ инженеры, исследователи разного уровня подготовки В центральной части круга находятся элита специалистов - творческая интеллигенция и , наконец, в центре круга- сгусток представляющий собой исключительно талантливыми-гениальными специалистами своего дела. Переход специалистов с  разных уровней протекает во времени и определяется их квалификацией и деловыми качествами.

Рис.  Уровни квалификации горных специалистов

 1. Сектор конкретной специальности.
 2. Сообщество различных специальностей горного дела.
 3,4,5. Уровни квалификации техников, инженеров, научных  
     работников соответственно.
 6. Горная интеллигенция ВЫСОКОЙ КВАЛИФИКАЦИИ
 7. Сгусток талантливых, гениальных специалистов горного дела.

 

 

Одной из приоритетных Правительственных программ в области образования является идея создания в стране федеральных исследовательских университетов (ФИУ).
       По замыслу правительства ФИУ -  это учебное заведение, в котором:

      -НИОКР в бюджете составляет примерно 50% общих затрат;
      -в штате научного и преподавательского состава должно быть значительное количество приглашенных из-за рубежа специалистов.
      -важным фактором развития исследовательского университета является возможность создания в его системе малых инновационных компаний.
      -доли магистров, аспирантов  и докторантов должны быть примерно равны доле обучающихся студентов.

В Минобрнауки на базе МИФИ уже создан ФИУ, имеющий в своём составе 23 периферийных учебных заведений, призванных решать актуальные задачи атомной промышленности России.

На современном этапе особенно важно иметь единый ФИУ, нацеленный на решение задач сырьевого комплекса страны, охраны окружающей среды, комплексного освоения недр и подземного пространства городов. Это актуально еще и потому, что в условиях кризиса бизнес (как уже говорилось) резко сократил свою инновационную деятельность, что, естественно отразится на будущем развитии государства. Всё это создаёт угрозу потери критической массы исследовательских кадров учреждений горно-геологического профиля.

Внедрение инноваций в МСК является вызовом для научно-образовательного комплекса страны. Необходимо искать новые пути эффективной разработки месторождений полезных ископаемых, так как нельзя к будущим технологиям готовиться по лекалам прошлого. Это всё равно, что генералы будут готовиться к будущим сражениям, не учитывая того, что это будет происходить в будущем.

Нужно постоянно думать о новом технологическом укладе, коренных структурных обновлениях, инновационных вызовах, достижении качественно нового состояния МСК. Любое производство нуждается в постоянной модернизации, поиске прорывных решений. Сегодня не эффективно искать новое в рамках традиционных технологий, поэтому необходимо сформировать общественный спрос на выработку новых технических решений. Вероятно, нам не избежать кейнсианского регулирования (бюджетного стимулирования поиска нового и госконтроля за его ходом), т.е. будет возрастать роль госдирижизма, который будет указывать, что и как делать, а подсказывать и направлять их должна наука. МСК России – крупный игрок на мировом поле ресурсов топливно-энергетического и минерального сырья. Это более 50% нашего экспорта, это миллионы рабочих мест, а затраты на науку – менее 1-2% от прибыли. В тоже время в развитых странах на НИР в новых сферах приложения науки идёт 30-40% прибыли.

Для того чтобы не отстать и предвидеть будущее необходимо инвестировать в науку и образование. Вести поиск новых технологий – это «не на пожар бежать». Необходимо готовить творческие кадры квалифицированных исследователей, проводить дорогостоящие опытно-промышленные эксперименты. В критические годы советская власть для решения проблем МСК создала в Москве Горную Академию.

Во все времена в НИИ были недееспособные коллективы исследователей и исследователи мирового уровня. К сожалению, кадровый потенциал российской науки* за последние десятилетия уменьшился более, чем на 30%, в основном, за счёт отраслевой науки. Кроме того, треть оставшегося состава – пенсионеры. Данные многих исследователей говорят также о девальвации учёных степеней, что сильно подрывает авторитет науки.

В этом плане интересно предложение по созданию в стране института «Федеральный научный сотрудник» и «Федеральный профессор», к которым будут предъявляться высокие научные требования, но которые будут иметь зарплаты на мировом уровне.

О СОЗДАНИИ А.Ф.И.У.

 В связи со сказанным, несколько мыслей, о необходимости организации автономного федерального исследовательского университета (АФИУ) минерально-сырьевого комплекса в Москве. Перетёк результатов исследований, особенно в родственных дисциплинах горного дела, является необходимым условием появления новых междисциплинарных наук.

В сложившейся обстановке для развития кадрового и инновационного потенциала МСК целесообразно создать на базе ведущих горно-геологических вузов страны Автономный Федеральный исследовательский университет (АФИУ МСК) (Закон РФ от 3.Х.2006г. №174-Ф3, дополненный в 2007 и 2008гг.). Наиболее эффективно это сделать на базе Московских государственных университетов горного, геологоразведочного, стали и сплавов и нефти и газа, которые обладают высококвалифицированными профессорско-преподавательскими кадрами, имеют обширные связи с зарубежными учёными и организациями минерально-сырьевого профиля. В Москве же расположены госучреждения МСК (ГКЗ, Ростехнадзор, Минприроды, Минэнергетики, Минобрнауки) и руководство ведущих сырьевых компаний – основные потребители результатов работы этих вузов.

Соединение в единый научно-образовательный комплекс исследователей в области разведочного, горного и нефтяного дела позволит легче преодолевать возникшие за последние годы раздельного существования барьеры, взаимно обогащать исследователей, способствовать решению актуальных проблем будущего МСК, укрепит конкурентоспособность нашей промышленности.

Реализация новой модели организационной структуры АФИУ МСК позволит поднять роль высшего образования в решении актуальных проблем минерально-сырьевого комплекса, а также значительно укрепить место России в горном образовании в мире и создает возможность интеграции в мировую науку.

В АФИУ будут собраны самые авторитетные специалисты по всему комплексу проблем, стоящих перед МСК в России. Предполагается привлечение к их решению ведущих специалистов горно-геологических вузов всей страны. Правовой статус нового образовательного учреждения позволит всем входящим в его структуру вузам сохранить самостоятельность в решении всех своих внутренних вопросов. Данное предложение не ущемляет интересов существующих вузов, а создаёт признанный орган экспертизы. АФИУ будет не только готовить исследователей мирового уровня, определять политику в области разведки, добычи  полезных ископаемых и охраны окружающей среды, а также отслеживать тенденции развития МСК в мире, но и своими силами разрабатывать, доводить до промышленного внедрения новые технологии производства, а это значит, что в составе АФИУ МСК должны быть подразделения, способные ставить и решать задачи по проведению ОПР. Уверен, что сегодня в реализации нового производственного процесса может оказаться не та страна, которая сделала научное открытие,  а та которая сможет быстро организовать его использование на практике.

АФИУ МСК – это очаг подготовки новых поколений горных инженеров исследователей, среда для повышения квалификации, обмена идеями, встречи с ведущими мировыми специалистами. Вполне возможно, что основная масса сотрудников будет находиться на временных позициях обладателей грантов инициативных проектов, проведения академических отпусков. Думаю, что многие исследователи, работая в своих вузах или НИИ, смогут активно участвовать в работе АФИУ МСК, выступать со своими сообщениями и пользоваться консультациями известных учёных. В деле контакта специалистов большую роль должен и будет выполнять информационный бюллетень «Горнопромышленные ведомости».

И, наконец, последнее. Надеюсь, что у геологов, горняков, нефтяников, газовиков и металлургов не пропало чувство братства, т.к. все мы дети, внуки, правнуки и праправнуки общего дела, имеющего большую и славную историю, определившую развитие цивилизации, начиная с каменного, бронзового и железного веков и кончая сегодняшним обществом потребления. Думаю, что направление вектора исторического развития, приведшее к разветвлению единого горного дела на малосвязанные между собой части, в настоящее время меняется и действует в направлении их сближения, так как только взаимопроникновение достижений различных наук позволит быстрее решить актуальные проблемы страны.

«Хлеб промышленности», «Фундамент экономики»-вот что такое МСК страны. Решения всех этих вопросов связано с науками о Земле. Практика ставит перед наукой новые задачи, а их решения требует всё больших знаний и материальных затрат. ФХГ таит в себе большие возможности, обеспечивающие безлюдную и поточную технологию добычи, исключающую присутствие  человека в забое, позволяют создать новый тип производства, изменяющий характер труда человека- человек перестаёт выполнять функцию помощника машины, а выполняет функции контролёра и регулировщика. Вне всякого сомнения, сегодня молодым специалистам в области горного дела придется учиться больше и лучше, ибо будущий мир это «не обетованная земля», и вы должны отвечать не только за себя, но и за своих детей, которых надо учить так, чтобы Россия крепла, а не самоуничтожалась.

Сейчас тысячи специалистов в США и западных странах активно участвуют в проектировании будущего своего государства, да и мира в целом. К сожалению, в России отсутствует четкая стратегия развития отечественного минерально-сырьевого комплекса (МСК)_.Достичь новых результатов в технологиях разведки, разработки месторождений полезных ископаемых и их переработки без кропотливой и долгосрочной программы исследовательских работ практически невозможно, поэтому уже сегодня необходимо заложить долгосрочные тренды формирования технологического образования и науки, обслуживающей МСК. Нужна активная пропаганда новых прогнозов во всех разделах МСК.

Теперь вернемся к вопросу: что делать? Правительство заявляет, что необходимо переходить к экономике знаний, но на науку и образование средств выделяет чрезвычайно мало. Человеческий капитал из страны утекает. Чтобы его заинтересовать, надо дать госзаказы на конкретные, актуальные работы необходимые стране, отрасли. Мировой опыт показывает, что успеха достигают коллективы, состоящие из различных специалистов, способных вести поиск нового. В горном деле работу на перспективу следует поручить группам на базе вузов или научно-исследовательских институтов, обеспечив их необходимым оборудованием. В состав таких групп следует включать проектировщиков, а также производственный персонал. Успех будет зависеть от творческих идей и финансовой поддержки госструктур. Нужно верить, искать и работать. Результат будет

 

В. Аренс.