Роберт Ридель. Записки горного инженера
Cоветский немец, пятнадцать лет ссыльный , с восьмилетнего возраста (Сибирь, Урал, Казахстан), шесть лет детдомовец (Сибирь, Урал), горный техник , потом горный инженер (Караганда), К.Т.Н.(Московский горный институт), доцент, полный кавалер знака "Шахтёрская слава" (трёх степеней), государственные награды (медали, орден "Знак почёта"), "Почётный работник угольной промышленности", лауреат Государственной премии СССР (1988г).
МАСТЕР ВЗРЫВНОГО ДЕЛА...Недавно созданное Карагандинское производственно-экспериментальное управление (ПЭУ) по буровзрывным работам, где я стал работать, занималось модернизацией взрывных работ на карагандинских шахтах. Работали мы бригадами из трёх человек ( по одному на тогдашнюю восьмичасовую смену). Заключали с шахтой контракт, и, выполнив его за месяц-полтора, переходили на другую шахту, потом на следующую и т. д. Мы обследовали забои, и, с учётом особенностей пород, разрабатывали для них «паспорта буровзрывных работ» - схему расположения и порядок взрывания шпуров, величину зарядов.
Разработкой «паспортов» в нашей группе занимался я (у меня до сих пор хранится мой рабочий блокнот), поэтому я больше всех переживал, когда наш «паспорт» оказывался, скажем так, не совсем удачным. Такое случалось нередко - мы работали на результат и часто шли на риск. Был случай, когда взорванной породой выбило сразу три рамы крепления (две временные и одну постоянную). Проходчики, конечно, злились - пропадал их труд, терялся заработок. Но к концу контракта мы всегда становились друзъями - за одну отпалку их забои подвигались в 1,5 - 1,8 раза больше, чем раньше, а это увеличивало их заработок - им платили с метра проходки.
К началу моей смены я приходил в забой вместе с бригадой. Знакомил проходчиков с новым «паспортом буровзрывых работ», показывал, где и под каким углом бурить шпуры. К концу обуривания приходила запальщица со взрывчаткой и средствами взрывания. Я показывал ей «паспорт», в котором было расписано, в какой шпур какой заряд, и она приступала к заряжанию. В каждый шпур длинной палкой она досылала патроны аммонита, а в последний патрон вставляла электродетонатор. Потом производила забойку - той же палкой осторожно (чтобы не провредить провода) проталкивала в шпур пыжи (глиняные «колбаски»), которые в это время дружно лепила бригада.
Зарядив шпуры и проверив электропроводку, запальщица растягивала провод, газомерщица проверяла содержание метана по длине пламени в керосиновой лампе, и все уходили на безопасное расстояние. Поворот взрывной машинки - и взрыв! Включался вентилятор частичного проветривания (ВЧП), рассеивались желтый дым и серая пыль, и мы шли смотреть, что получилось - на сколько подвинулся забой, не выбило ли крепь, нет ли «отказа» (не взорванного шпура). Если всё в порядке, проходчики ставили временное крепление, и их работа шла дальше.
Хуже всего, когда есть «отказ» - тогда работы останавливаются, рядом бурят шпур - для подрыва «отказа». И ещё неизвестно, как поведёт себя этот «отказ». В управлении уже был несчастный случай с «отказом» - в бригаде, работавшей на Фёдоровском разрезе, не взорвалась одна из скважин. Взрывавшие собрались возле «отказа», посовещались и уже отходили, когда скважина взорвалась. Убить их не убило, а на больничном с перевязками посидеть им пришлось.
Работали мы чаще всего на проходке, но были и в лавах (добычных забоях). Нашу бригаду признали лучшей в управлении, о нашей работе в одной из лав написали в молодёжной газете. В тот раз мы изменили не только схему взрывных работ, но и порядок управления кровлей бутовыми полосами.Перечитываю статью - объём бурения сократился в семь раз, расход взрывчатки - в три раза, добыча угля за смену увеличилась на 35-40 тонн.
Наша работа была, конечно, не простой, но интересной, и этим она мне нравилась. Но случаи были разные. Несколько раз мне приходилось идти по шахте с потухшей лампой («сел» аккумулятор, тогда это часто случалось) - полная темнота, я иду, втянув голову в плечи (на случай удара каской о провисший верхняк), ориентируясь ногой по рельсу. Или с трудом выбирался к стволу по сложной цепи выработок незнакомой мне шахты (а шахты мы меняли часто). И вспоминались перекуры в забое - доставались «тормозки» со снедью, и начинался трёп о том, о сём, с шутками, с розыгрышами...
Я - ПРОЕКТИРОВЩИК
Ещё в техникуме я слышал, с каким уваженим говорили об институте «Карагандагипрошахт». По его проектам построены карагандинские шахты и почти вся тогдашняя Караганда. А ещё хвалили художественную самодеятельность института, которая была лучшей в городе. А его здание с часами и полуколоннами было одним из красивейших в городе. Управление по взрывным работам, куда меня направили после техникума, через год объединили с другой организацией, и нам дали право самим выбирать место работы. Я сразу подумал об этом институте - он мне казался каким-то «храмом науки». Но главным было то, что там работали днём, а по вечерам я мог учиться - в недавно созданном горном институте открыли вечернее отделение.
...В один из декабрьских дней 1954 года я явился к директору института «Карагандагипрошахт» Борису Сергеевичу Курдяеву. он сказал: -Попробуйте зайти в технический отдел, у них там срочная работа. Я подошёл к руководителю этой «срочной работы», Игорю Владимировичу Плавельскому..Предложив стул, он спросил: -Что Вы окончили? Я ответил.Он взял лист бумаги и, написав какую-то формулу, пододвинул мне:-Попробуйте взять первую производную. Высшую математику я проходил три года назад и смотрел на формулу со странным чувством - она решала мою судьбу. Откуда-то вспомнились полузабытые правила высшей математики. И эту чёртову производную я взял! Приняли меня на должность техника, и я с головой окунулся в новую для меня работу.
...Не успели мы закончить эту «срочную работу», как нас, несколько человек, перебросили в горный отдел, где срывались сроки другой «срочной работы». Я был новичок, техник, и доверить мне могли только самую простую, почти техническую работу. Мне поручили нанести шахтные стволы на календарный план отработки нескольких угольных пластов. Выполнив задание, я подошёл к руководителю этой работы, Е. Ф Дику:-Задание я выполнил, но в порядке отработки, по-моему, ошибка - нижние пласты опережают верхние (этого нельзя по условиям безопасности).Чертежи проверили, замечание подтвердилось. Дик, отличавшийся импульсивным характером, накричал на исполнительницу и вернул календари на переделку.
Возможно, что после этого случая, на меня обратили внимание, предложили остаться в горном отделе, пообещали прибавку в зарплате. В техотделе я занимался экономическими расчётами, а здесь - конкретное проектирование, и я, конечно, согласился.
Меня перевели на должность старшего техника и поручили проект горизонта угольной шахты. С шахтами я был знаком, да и в техникуме нас неплохо готовили, но всё это было «вообще». А проектировщику надо знать особенности конкретной шахты, особенно, если она опасна по взрывам метана и угольной пыли (а в Караганде они все опасны), ему должны быть известны многочисленные, жёстко нормированные детали подземных выработок и узлов их сопряжения, да ещё много чего, с чем я ещё не был знаком. Но меня «подстраховывала» руководитель нашей группы (групповод) Мая Николаевна Ан, спокойная кореянка, мне помогали опытные проектировщики, работавшие за соседними чертёжными комбайнами.
Я выполнил большую часть проекта, работал над чертежом околоствольного двора, когда ко мне подошёл начальник горного отдела Сергей Сынгович Квон: -Слушай, Роберт, нам заказали Волынский каменный карьер, а открытчиков у нас мало, да и те заняты Экибастузом. Мы хотим тебе поручить этот проект.-Но я не очень знаком с открытыми работами.-Ничего, тебе ещё надо учиться проектировать, так начинай с карьера.Это был первый мой проект, связанный разработкой полезных ископаемых открытым способом. Пришлось перелопатить десятки книг, поездить по действующим каменным карьерам.
И ещё одна сложность- главный инженер этого проекта (сокращённо ГИП), на несколько месяцев уехала лечиться, и руководить проектом пришлось мне. Опыта у меня, конечно, не было, и решения я принимал больше логически. На карьере должно быть электричество - я выдавал задание на электроснабжение, должна быть связь - я выдавал задания на связь и т. д. Я боялся ошибиться и иногда чуствовал себя щенком, брошенном в воду, чтобы научился плавать. Но я «выплыл» - проект мы закончили. А в глазах коллег я стал настоящим открытчиком.
С этим связан ещё один, уже трагикомичный случай. Проект мы доложили заказчику, и, когда готовили заключительный протокол, ГИП наклонилась ко мне:-Давайте напишем, что вы инженер, а то неудобно...Я растерялся - написать, что я техник, ей было неудобно, а перевести меня на более высокую должность или, хотя бы, поднять мою мизерную зарплату, ей не приходило в голову. Но спорить было себе дороже...Всё это происходило в 1955 году. Открытыми разработками я занимался потом более сорока лет, стал специалистом в этой области. А всё начиналось с многопластового календаря - из-за него меня оставили в горном отделе, где я стал проектировать сначала каменные карьеры, а потом и угольные разрезы.
БЕЗ «МОСКВИЧА» И БЕЗ МИЛЛИОНА
Проектные работы выполнялись тогда в две стадии. Первая - «проектное задание» (ПЗ), по нему определяли стоимость стройки, вторая - «рабочие чертежи» (РЧ), по ним уже строили. Когда в «рабочих чертежах» достигалась экономия затрат по сравнению с «проектным заданием», проектировщики получали премию. Экономия составляла, обычно, два-три, редко более процента, поэтому и суммы премий были небольшими. С этой экономией у меня случилась не совсем обычная история.
В 1956 году мне поручили «рабочие чертежи» разрезной траншеи Карабасского каменного карьера. В «проектном задании» она была очень дорогой, так как проходила по крепким породам и имела длину около двух километров (вскрывала весь склон горы).
Я задал себе вопрос: -А почему весь склон? На карьере используют автотранспорт, и достаточно врезаться на небольшом участке (лишь бы могли развернуться самосвалы).И я предложил стометровую траншею, и не вдоль, а поперёк склона горы.
Идея не всем казалась очевидной. Шуточное ли дело - вместо солидной двухкилометровой траншеи предлагается какой-то огрызок - траншейка, которая короче в двадцать раз.Свою правоту пришлось доказывать во всех институтских инстанциях, и, наконец, меня вызвали к В. Н. Молотилову, главному инженеру института... всё закончилось благополучно - он согласился с моим предложением.Я выполнил чертежи, по ним приступили к строительству.
Но история на этом не закончилась. В конце месяца меня пригласила Мая Николаевна, о которой я уже говорил, в обязанности которой входило и начисление премий:-Ты сократил смету в десять раз, такого у нас ещё не было. Я подсчитала твою премию, получилась сумма, на которую можно купить «Москвич». Но начислить такую сумму никто мне не позволит. Я тут кое-что подправила - премия получилась с твой трёмесячный оклад. Ты не возражаешь? Что я мог ответить? Я, конечно, согласился. Мой оклад был небольшим, соответственно, и премия была не очень крупной. Но я был рад и этому - я был уже семейным и жили мы трудновато.
Летом 1961 года моя вечерняя учёба в институте подходила к концу - оставалась практика, потом дипломный проект. Практику я решил проходить на железорудном карьере Каражал, расположенном где-то в степях Центрального Казахстана.
..я все дни проводил на карьере - спускался на нижние горизонты, знакомился с забоями, где добывают железомарганцевую руду, был на других участках карьера. Материала для дипломных проектов мы собрали достаточно. Во время практики я узнал , что открытым способом месторождение отрабатывается до определённой глубины, ниже переходят на подземный способ. Подземный рудник уже строили, но строительство, как всегда, затягивалось, и были опасения, что оно не успеет к тому времени, когда отработается карьер.
Я написал дипломный проект, в котором показал, что конечную глубину железорудного карьера можно увеличить метров на пятьдесят. Это продлит его работу на несколько лет, которых как раз не хватает до пуска подземного рудника. А при обосновании новой глубины карьера я предложил учитывать, наряду с традиционно учитываемой разницей в себестоимости угля, добытого подземным и открытым способом, ещё и социальные факторы (трудоёмкость работ, травматизм), а также эффективность капиталовложений (на что тогда не обращали внимание - конкурентов не было, всем владело государство). Для учёта последней я разработал формулу. Формула была не сложной, компактной, но она отменяла стоявшую во всех учебниках горного дела.
С обоснованием формулы я обращался на кафедру экономики, к другим экономистам, но от меня прямо-таки шарахались: «Мы не специалисты в этом деле». Показывал коллегам в институте, они со мной соглашались. А вдруг они ошибаются?
Про формулу узнал корреспондент ТАСС по Центральному Казахстану. Он пришёл, сказал, что собирается дать информацию: «Студент предложил новый метод определения глубины открытых разработок». Я не согласился - я не был уверен в своей правоте. Тогда он сказал:- Ну хорошо, эту информацию я дам на заграницу.Я замахал на него - это предложение меня совсем напугало.
Защита дипломного проекта прошла успешно, государственная комиссия «присудила» мне диплом с отличием и рекомендовала к публикации мои материалы. Но я не решился - я наивно считал, что в печати выступают только с «правильными» материалами, проверенными маститыми специалистами. А у меня, получается, какая-то гипотеза...Года через два к нам пришёл какой-то производственник, сказал, что он с железорудного карьера Каражал, и спросил, не можем ли мы помочь обосновать увеличение глубины карьера - ленинградский институт «Гипроруда» (автор проекта) на это не соглашается. Я рассмеялся - возможность такой углубки я уже доказал, и рассказал о выводах дипломного проекта.
В то время были популярны, так называемые, «рацпредложения», за которые иногда выплачивали очень крупные суммы, особенно на производстве. Об этом «госте» я рассказал в Карагандинском совнархозе, и мне сказали, что на карьере, вероятно, готовят рацпредложение:- Подключайтесь, и Вы будете миллионером!Но мой «гость» не появлялся - обошёлся, видно, без меня - ему хватило моих разъяснений...
УСИЛИЯ РЕЗАНИЯ
В конце пятидесятых добыча угля открытым способом стала интенсивно развиваться. В нашем институте создали отдел по проектированию открытых горных работ (ООГР), куда включили специалистов самого разного профиля - горняков, железнодорожников, электромехаников, экономистов и т. д. Мы, «открытчики», оказались как институт в институте, что давало нам самостоятельность - мы сами принимали решения, но и отвечать за них приходилось тоже самим.
Первые годы отдел работал под руководством инженеров, ставших впоследствии крупными руководителями...
В начале шестидесятых учёные из Москвы предложили использовать в Экибастузе роторные экскаваторы, что в несколько раз увеличит мощность угольных разрезов. В союзном Комитете по топливу (его называли «Компот») за идею ухватились, и нам поручили проект сверхмощного разреза с использованием роторных экскаваторов (потом его назвали разрез «Богатырь»).Главным инженером этого проекта (ГИПом) стал Лев Семёнович Винницкий, а меня назначили его заместителем по горной части..
Роторные экскаваторы используют в мире достаточно широко, особенно в Германии, но там их применяют на отработке бурых углей и мягких пород, а в Экибастузе угли каменные и породы твёрдые. Рекомендовавшие их москвичи основывались на испытаниях, проведенных на Бородинском разрезе (в Сибири). Но там тоже бурые угли! Просмотрев материалы испытаний, я, как говорится, схватился за голову - в Экибастузе нужны в три раза большие усилия резания. А за счёт увеличения мощности двигателей достигнуть таких усилий невозможно.
Представилась картина - тысячетонные экскаваторы привезут в Экибастуз, а они не работают. Для меня, отвечавшего в проекте за горную технологию, это была явная тюрьма по тем временам. Надо докапываться - будут ли работать экскаваторы?
Разрез «Богатырь» уникален не только по своей мощности (50 млн. тонн угля в год - это больше, чем добывали все шахты Карагандинского бассейна), но и по многим другим вопросам, и для их решения мы отправились в поездку по научным институтам Союза. Были в Москве, в Ленинграде, в Киеве, но дело было настолько новым, что на многие наши вопросы ответов мы не получили. Но для нас это был тоже результат - мы получали свободу в решениях.
Я допекал учёных вопросами о роторных экскаваторах, спрашивал и про усилия резания. Мне отвечали что-то невразумительное (вроде - «надо ещё поэкспериментировать»), а некоторые стали меня просто избегать. И только в конце поездки один из конструкторов сказал, что показатель «усилия резания», понимаемый как «нагрузка на сантиметр режущей кромки зубьев ковша», применяют в Германии, и оттуда его привёз маститый академик. - Там этот метод имеет смысл - угли там мягкие и зубья широкие, - сказал он, - А на каменных углях такие зубья не применишь, нужны более узкие. И методика нужна другая, но надо выступать против академика...
Для меня после этого многое прояснилось, главное - ширину зубьев надо уменьшать. Уменьшится периметр «режущих кромок» и при той же мощности двигателя нагрузка на один сантиметр возрастёт. А уменьшать ширину зубьев можно почти до нуля (как острие иглы), тогда усилия резания могут возрасти, как говорится, до бесконечности. А уж довести до нужных в Экибастузе величин вполне реально.Возникавшие перед нами проблемы можно было назвать как «впервые в мире». И мы их решали, потому что уверены были в главном - роторные экскаваторы (основное добычное оборудование) работать в Экибастузе будут. Экскаваторов с
«острыми» зубьями тогда ещё не было, даже на бумаге, но мы были молодые и не боялись рисковать.
Время показало, что «осмысленный» наш (а скорее мой) риск оправдался - по нашему проекту разрез был построен, и роторные экскаваторы с «острыми» зубьями успешно работали - сначала приспособленные немецкие, а позднее отечественные, специально сконструированные для крепких углей и пород.Не пойди мы на этот риск и приступив к проекту, как положено, только после создания нужного оборудования (специальных роторных экскаваторов), строительство сверхмощного разреза «Богатырь» отодвинулось бы лет на пять-шесть, а то и больше...
«КОЛУМБОВО ЯЙЦО»
С проблемой качества экибастузских углей я впервые столкнулся при проектировании разреза «Богатырь», когда решался вопрос применения роторных экскаваторов. Роторное колесо экскаватора достигает десяти метров в диаметре, и при отработке сложных угольных пластов часть породных прослоев незбежно будет смешиваться с углём. В отдельных вагонах, как показали расчёты, зольность такой смеси (рядового угля) может достигать 55%. А по действующему стандарту она не должна превышать 41%. Под угрозой оказалась сама возможность применения роторных экскаваторов, теперь по условиям качества угля - оно не отвечало стандарту.
Надо разбираться. На действующем разрезе замерили зольность угля в вагонах, готовых к отправке потребителям, и оказалось, что уголь, который добыт одноковшовыми экскаваторами, имеет такие же максимальные значения, а то и больше. Напрашивался вывод, что максимальная зольность угля связана не с типом добычного экскаватора, а с особенностью отработки сложных угольных пластов.И в обоих случаях зольность не укладывается в стандарт!
Требования стандарта применяют к партии угля, поставляемой потребителю. В Экибастузе партия - это маршрут из 50-60 вагонов. Средняя по партии зольность угля укладывается в норматив (не превышает 41%) - весь уголь считается «стандартным» и его отправляют на электростанцию. Но, если в среднем по маршруту зольность угля равна, например, тем же 41%, то в одних его вагонах (если не в половине) зольность угля будет меньше этой величины, а в других, естественно, больше. Эта вторая часть должна считаться браком, а её отправляют потребителям! И какого качества в ней уголь, никто не знает. Рассказывают, что в маршрут попал вагон пустой породы, а в среднем это прошло...
Уголь на электростанциях используют прямо «с колёс» - выгруженный из вагона, он поступает на шаровую мельницу, где размалывается в порошок. Порошок «вдувают» в топку, и он там горит факелом. В следующем вагоне может оказаться уголь с более высокой зольностью, и, чтобы не ослабло горение, автоматика «подсвечивает» факел - вдувает в него дорогостоящий мазут. Когда всплеск зольности особенно большой, автоматика может не успеть, а это грозит остановкой топки с тяжёлыми последствиями.
Получается, что от повагонной зольности угля, от динамики её колебаний зависит экономика электростанций (расход дорогостоящего мазута) и надёжность их работы. А действующий стандарт её не контролирует и в отдельных вагонах допускает поставку угля любого, даже самого плохого качества. И я вышел с предложением нормировать динамику качества угля и, как первый шаг, включить в стандарт допустимый максимум зольности угля. Изменить действующий стандарт тогда мы не могли, поэтому информацию о возможной зольности угля в вагонах мы напрямую передали в новосибирский «Теплоэнергопроект», работавший над проектами экибастузских электростанций. Как проектировщики проектировщикам...
И ещё - работая над проектом разреза «Богатырь», я понял, что роторные экскаваторы имеют большое преимущество перед одноковшовыми экскаваторами - для них не надо «разваливать“ забой взрывом, поэтому они могут влиять на качество добытого угля, меняя тщательность разделения угольных и породных прослоев при отработке (глубину селекции).
...Прошли годы. В Экибастузском бассейне действует новый стандарт, учитывающий динамику качества угля. Каждый роторный экскаватор имеет паспорт качества добытого угля. Для уменьшения колебаний качества работают усреднительные комплексы, закупленные в Германии и Италии (там их используют в морских портах). Один за другим вводятся новые комплексы. Сегодня в интернете читаю: «На разрезе «Богатырь» введён в эксплуатацию очередной усреднительный комплекс производительностью 12 миллионов тонн угля в год».
А всё началось с моего интереса к проблеме, не интересовавшей ни горняков («качеством угля должны заниматься технологи), ни технологов («добычными работами должны заниматься горняки»).А начальное решение этих проблем - нормировать максимум зольности угля, вроде бы, такое простое, похоже на известную историю с колумбовым яйцом.*) Колумб рассказывал, как открывал Америку. Собеседник пожал плечами: «Всё так просто?». Колумб протянул ему яйцо: «Поставьте на носок». Тот не смог этого сделать. «Это очень просто!» - сказал Колумб и, слегка разбив носок, поставил яйцо.
МОИ АЛГОРИТМЫ
Алгоритм первый (статика). В Экибастузском бассейне разрабатывают очень сложные угольные пласты - при мощности в 150 метров они включает в себя более 300 угольных и породных прослоев от нескольких сантиметров до нескольких метров.
В одном из проектов нам пришлось рассматривать несколько вариантов работы роторных экскаваторов. Они различались глубиной селекции (тщательностью разделения угля и породы в забое), поэтому объём и качество добытого угля у них будут разные. Чтобы определить эту «разность», надо обследовать множество разведочных скважин, учесть мощность и зольность не одной тысячи угольных и породных прослоев. Вручную такое не сделаешь. И я решил использовать входившие тогда в практику, но ещё мало мне знакомые ЭВМ.
В нашем институте была ЭВМ - МИНСК-22. На ней по стандартным программам рассчитывали конструкции, составляли сметы. Но для наших задач программ, конечно, не было. Покопавшись в литературе и поняв логику вычислений, я составил технолого-математический алгоритм, по которому ЭВМ анализировала строение пласта, формировала в нём раздельно отрабатываемые угольные и породные интервалы (комплексы) и определяла объём и зольность добытого угля. Формирование «комплексов» не было простым сложением прослоев. Надо было учитывать их взаимное положение, требование к качеству угля, технические возможности роторного экскаватора и многое другое.
Наши «математики» (из школьных учителей) переложили алгоритм на цифровой язык, подготовили программу расчётов. Программу и исходные данные печатали на телеграфной ленте (это происходило в шестидесятых годах), для этого у нас стояли списанные телеграфные аппараты. Я не работал на ЭВМ, за ней сидели наши «математики», но я хорошо знал свой алгоритм - когда происходили сбои в расчётах (ошибка исходных, не пробито или «запало» отверстие в телеграфной ленте), я находил ошибку по выданным машиной разультатам.Мы приступили к расчётам - обработали большую группу скважин и установили запасы и качество угля при различных вариантах глубины селекции.
Но этим дело не закончилось. В южной части Экибастузского бассейна обнаружили глинозёмсодержащие породы (из них получают алюминий). Минуглепромовские геологи обратились к нам, и я разработал вариант алгоритма для подсчёта запасов глинозёмного сырья на угольном месторождении. ЭВМ выделяла теперь не два, как раньше, а три вида раздельно отрабатываемых комплексов: угольные, породные и глинозёмсодержащие. Для первых двух определялись объёмы и зольность горной массы, для третьего ещё и содержание глинозёма.
Глинозёмное сыръё разведали и на Ангренском угольном месторождении, в Узбекистане. Для него я разработал вариант алгоритма, выделявший уже четыре вида комплексов - угольный, слабоугольный (подлежащий обогащению), породный и глинозёмсодержащий.Алгоритм второй (динамика). Я уже говорил, что зольность экибастузских углей может достигать больших значений. Но каких? И какова динамика этих колебаний? Мой первый алгоритм ответить на это не мог - он решал статическую задачу (что-то вроде «средней температуры по больнице»). Для динамики качества угля я разработал алгоритм, главным элементом которого была имититация процесса отработки забоя роторным экскаватором.
Эта часть алгоритма оказалась самой непростой. Ковши экскаватора описывают сложную траекторию - вращается роторное колесо и поворачивается экскаватор. Что отрабатывают ковши, какой уголь поступает в вагон? Но «погоню» за сложной траекторией ковшей мне удалось заменить исследованием прямой линии, на которой собрана нужная для расчётов информация. В обоснование такой «замены» я не вдаюсь, оно опубликовано в московском журнале «Уголь» (№ 5 за 1973 год).
Исходными для расчётов были сведения о строении угольного пласта (мощность и зольность прослоев), параметры добычных забоев и экскаваторов. ЭВМ устанавливала, какую часть пласта отрабатывает каждый забой, и формировала план отработки всего горизонта. Потом имитировалась отработка всех забоев и горизонта в целом.На выходе мы получали зольность угля в каждом вагоне и в каждом маршруте за рабочую смену, за сутки, за год и за весь период отработки горизонта (обычно, это 2 - 2,5 года).
Материала было много - только вагонов не одна сотня тысяч, и в заключительную часть алгоритма я включил элементы статистической обработки материала. Но дисперсный анализ показался мне недостаточным, я дополнил его обобщённым графиком колебаний качества угля и придумал некоторые приёмы его анализа. Потом оказалось, что я «изобретал велосипед» (сказался недостаток образования) - подобный метод анализа (более, конечно, полный) был описан у Е. C. Венцель, в теории случайных процессов.
Объёмы расчётов были большими, наша МИНСК-22 не справлялась. Но мы нашли выход - в Карагандинском филиале Академии наук стояла более мощная ЭВМ - МИНСК-32, и нам разрешили на ней работать, правда, по ночам. А «математикам» пришлось перейти на перфокарты.Имитационное моделирование дало очень интересные и очень наглядные результаты. С их учётом был принят новый стандарт качества угля, их использовали при многих проектных решениях, таких, как строительство крупных усреднительных комплексов (пропускной способностью до 30 млн. тонн угля в год).
Третий алгоритм (оптимизация). Предыдущие расчёты показали, что глубина селекции (тщательность разделения угля и породы в процессе добычных работ) определяет количество добытого угля и его качество. От объёма добытого угля напрямую зависит его себестоимость, а качество добытого угля влияет на затраты электростанций. И всё вместе это отражается на себестоимости конечного продукта энергетических углей - выработанной электроэнергии.Моей задачей было выбрать такое сочетание затрат разрезов и электростанций, при котором стоимость электроэнергии будет минимальной.
Для решения этой задачи я составил алгоритм, охватывающий весь топливно-энергетический комплекс, куда входили экибастузские разрезы и электростанции Казахстана, Сибири и Урала. Технолого-математическая модель разреза, очень детальная, определяла затраты на добычу угля при разных вариантах глубины селекции. Стоимость перевозки угля и затраты самих электростанций определялись по зависимостям, установленным другими институтами. С учётом этих затрат ЭВМ определяла себестоимость киловаттчаса выработанной электроэнергии в зависимости от качества угля и района его потребления.Расчёты прояснили многое, но главное - было установлено оптимальное «для народного хозйства» (так тогда говорили) качество экибастузского угля и соответствующая ему технология угледобычи
ПУШКИНСКИЙ РУБЛЬ
...Проведенные мной исследования показали, что с качеством угля связана эффективность всего топливно-энергетического комплекса - и угольных разрезов и тепловых электростанций. С материалами исследований я выступал в печати, я изложил их в диссертации (1971 год), в книге «Прогнозирование и оптимизация качества угля на разрезах» (М, Недра, 1980).Среди прочего, я предлагал перейти от сегодняшней, селективной, при которой много угля выбрасывается в отвалы, к валовой технологии добычных работ, когда большая часть пласта вовлекается в добытый уголь.
Эта идея (конечно, не сразу) дошла до московского начальства - она обещала большие выгоды. За неё ухватились, включили в постановление правительства о развитии Экибастузского топливно-энергетического комплекса.Но, чтобы перейти на валовую технологию, надо изменить стандарт качества угля. Новый стандарт разрабатывал другой институт, но по моим материалам, поэтому меня включили в соавторы и предложили самому его отстаивать в Госстандарте СССР. А отстаивать было непросто, он ломал сложившиеся традиции.Новый стандарт качества углей (ГОСТ 8779-79) был утверждён в 1979 году. И уже на следующий год все разрезы бассейна стали переходить на экономичную валовую технологию угледобычи, а геологи стали готовиться к пересчёту запасов угля в недрах.
С кондициями на пересчёт запасов я приехал в ГКЗ СССР (Госкомитет по запасам). Там меня встретили с недоумением, настолько необычны были наши предложения - допустимую зольность угля мы предлагали увеличить почти до зольности пустой породы (с учётом последующего усреднения). Но всё решил председатель ГКЗ, маститый геолог К. В. Миронов. Пригласив меня в кабинет, он сразу уловил суть моих предложений. Кондиции утвердили, и геологи приступили к пересчёту запасов.
... министерство «приладилось» назначать меня председателем комиссий по экспертизе проектов крупных угольных разрезов. Вызывали в Москву, я подбирал экспертов (инженеров, учёных), и около месяца был занят экспертизой. А моя работа в институте стояла! Меня, по возможности, замещали, но работы, связанные с моими исследованиями, были авторские, их никто не знал, и замещать меня было некому.
Следующие нескольких лет я наблюдал, как подтверждались мои прогнозы - производительность экскаваторов по углю выросла на 30-40%, уменьшились затраты на добычу угля (экономия составляла десятки, если не сотни миллионов рублей - один рубль тогда равнялся, примерно, доллару), во много раз сократились потери угля. На породных отвалах, где складировались эти потери, прекратились километровые пожары, от которых задыхался город Экибастуз, и из-за которых опасно было работать - на выгоревших участках проваливались железнодорожные пути, угорали и падали путевые рабочие, в холода гибли сотни птиц, отравленные угарным газом.
Надо сказать, что реализация моих предложений была бы невозможна без активного содействия Дмитрия Павловича Мелехова, одного из технических руководителей объединения «Экибастузуголь». В отличие от многих производственников, он понимал важность взаимодействия с проектировщиками, возможно, ещё и потому, что много лет работал маркшейдером, а эту профессию я отношу к горняцкой элите.И впоследствии многие реализованные идеи, очень серъёзные, мы с ним решали тандемом, дополняя друг друга. . При этом проявлялись его опыт и знания, да ещё характер, который, как говорится, у него был - он происходил из донских казаков.Пересчёт запасов угля закончили в 1987 году. Они выросли, как и по моим расчётам, в полтора раза, на пять миллиардов тонн. Прирост произошёл, как говорится, «на кончике пера» - без дополнительных разведочных работ и в тех же границах.
Сегодня я могу сказать, что мои работы дали толчок к большим преобразованиям в бассейне. О моей роли в этих событиях, о моих исследованиях знали специалисты, знали учёные - среди них у меня был вполне приличный авторитет. Но об этом мало кто знал в нашем министерстве - все эти события приписал себе в заслугу кто-то «наверху». И не удивительно, что никаких поощрений со стороны министерства я не имел, ни моральных, ни материальных. Но меня всё-же «отблагодарили».
Летом 1987 года в Экибастуз приехал Михаил Иванович Щадов, недавно назначенный министр угольной промышленности СССР. С группой руководителей и специалистов, среди которых был и я, министр приехал на разрез «Богатырь». Мы переходили от объекта к объекту - для приезжих всё здесь было необычно, всё интересно. Группа остановилась у одного из экскаваторов, и министру сказали, что местные умельцы что-то там переделали и надо бы дать им премию.-Что-то уж часто у меня просят премии. Вчера вот проектировщики просили...Все заулыбались, некоторые посмотрели в мою сторону (я был единственным здесь проектировщиком). Министр имел ввиду не нас (мы премий не просили), но реплика меня задела и у меня вырвалось: -Какие премии? По моим кондициям запасы выросли на пять миллиардов тонн, а я и рубля не получил!
Министр посмотрел на меня (о приросте запасов угля он, видно, что-то знал) и сказал кому-то:-Принеси-ка мой пиджак (он ко всем обращался на «ты»).Из машины, следовавшей за нами, принесли пиджак. Министр пошарил по карманам, достал заблестевшую на солнце большую монету и, «торжественно» вручив её мне, сказал: -Вот, мы с тобой в расчёте! В первое мгновение я растерялся, мелькнула мысль бросить монету министру в лицо. Но я сдержался и стал её рассматривать - это был новенький юбилейный рубль, посвящённый 150-летию со дня смерти А. С. Пушкина. Ну, что ж, будем считать его подарком, подумал я, и не очень искренно поблагодарил министра.А пушкинская монета лежит в моём столе до сих пор...
https://www.proza.ru/2017/01/15/1355
МАСТЕР ВЗРЫВНОГО ДЕЛА...Недавно созданное Карагандинское производственно-экспериментальное управление (ПЭУ) по буровзрывным работам, где я стал работать, занималось модернизацией взрывных работ на карагандинских шахтах. Работали мы бригадами из трёх человек ( по одному на тогдашнюю восьмичасовую смену). Заключали с шахтой контракт, и, выполнив его за месяц-полтора, переходили на другую шахту, потом на следующую и т. д. Мы обследовали забои, и, с учётом особенностей пород, разрабатывали для них «паспорта буровзрывных работ» - схему расположения и порядок взрывания шпуров, величину зарядов.
Разработкой «паспортов» в нашей группе занимался я (у меня до сих пор хранится мой рабочий блокнот), поэтому я больше всех переживал, когда наш «паспорт» оказывался, скажем так, не совсем удачным. Такое случалось нередко - мы работали на результат и часто шли на риск. Был случай, когда взорванной породой выбило сразу три рамы крепления (две временные и одну постоянную). Проходчики, конечно, злились - пропадал их труд, терялся заработок. Но к концу контракта мы всегда становились друзъями - за одну отпалку их забои подвигались в 1,5 - 1,8 раза больше, чем раньше, а это увеличивало их заработок - им платили с метра проходки.
К началу моей смены я приходил в забой вместе с бригадой. Знакомил проходчиков с новым «паспортом буровзрывых работ», показывал, где и под каким углом бурить шпуры. К концу обуривания приходила запальщица со взрывчаткой и средствами взрывания. Я показывал ей «паспорт», в котором было расписано, в какой шпур какой заряд, и она приступала к заряжанию. В каждый шпур длинной палкой она досылала патроны аммонита, а в последний патрон вставляла электродетонатор. Потом производила забойку - той же палкой осторожно (чтобы не провредить провода) проталкивала в шпур пыжи (глиняные «колбаски»), которые в это время дружно лепила бригада.
Зарядив шпуры и проверив электропроводку, запальщица растягивала провод, газомерщица проверяла содержание метана по длине пламени в керосиновой лампе, и все уходили на безопасное расстояние. Поворот взрывной машинки - и взрыв! Включался вентилятор частичного проветривания (ВЧП), рассеивались желтый дым и серая пыль, и мы шли смотреть, что получилось - на сколько подвинулся забой, не выбило ли крепь, нет ли «отказа» (не взорванного шпура). Если всё в порядке, проходчики ставили временное крепление, и их работа шла дальше.
Хуже всего, когда есть «отказ» - тогда работы останавливаются, рядом бурят шпур - для подрыва «отказа». И ещё неизвестно, как поведёт себя этот «отказ». В управлении уже был несчастный случай с «отказом» - в бригаде, работавшей на Фёдоровском разрезе, не взорвалась одна из скважин. Взрывавшие собрались возле «отказа», посовещались и уже отходили, когда скважина взорвалась. Убить их не убило, а на больничном с перевязками посидеть им пришлось.
Работали мы чаще всего на проходке, но были и в лавах (добычных забоях). Нашу бригаду признали лучшей в управлении, о нашей работе в одной из лав написали в молодёжной газете. В тот раз мы изменили не только схему взрывных работ, но и порядок управления кровлей бутовыми полосами.Перечитываю статью - объём бурения сократился в семь раз, расход взрывчатки - в три раза, добыча угля за смену увеличилась на 35-40 тонн.
Наша работа была, конечно, не простой, но интересной, и этим она мне нравилась. Но случаи были разные. Несколько раз мне приходилось идти по шахте с потухшей лампой («сел» аккумулятор, тогда это часто случалось) - полная темнота, я иду, втянув голову в плечи (на случай удара каской о провисший верхняк), ориентируясь ногой по рельсу. Или с трудом выбирался к стволу по сложной цепи выработок незнакомой мне шахты (а шахты мы меняли часто). И вспоминались перекуры в забое - доставались «тормозки» со снедью, и начинался трёп о том, о сём, с шутками, с розыгрышами...
Я - ПРОЕКТИРОВЩИК
Ещё в техникуме я слышал, с каким уваженим говорили об институте «Карагандагипрошахт». По его проектам построены карагандинские шахты и почти вся тогдашняя Караганда. А ещё хвалили художественную самодеятельность института, которая была лучшей в городе. А его здание с часами и полуколоннами было одним из красивейших в городе. Управление по взрывным работам, куда меня направили после техникума, через год объединили с другой организацией, и нам дали право самим выбирать место работы. Я сразу подумал об этом институте - он мне казался каким-то «храмом науки». Но главным было то, что там работали днём, а по вечерам я мог учиться - в недавно созданном горном институте открыли вечернее отделение.
...В один из декабрьских дней 1954 года я явился к директору института «Карагандагипрошахт» Борису Сергеевичу Курдяеву. он сказал: -Попробуйте зайти в технический отдел, у них там срочная работа. Я подошёл к руководителю этой «срочной работы», Игорю Владимировичу Плавельскому..Предложив стул, он спросил: -Что Вы окончили? Я ответил.Он взял лист бумаги и, написав какую-то формулу, пододвинул мне:-Попробуйте взять первую производную. Высшую математику я проходил три года назад и смотрел на формулу со странным чувством - она решала мою судьбу. Откуда-то вспомнились полузабытые правила высшей математики. И эту чёртову производную я взял! Приняли меня на должность техника, и я с головой окунулся в новую для меня работу.
...Не успели мы закончить эту «срочную работу», как нас, несколько человек, перебросили в горный отдел, где срывались сроки другой «срочной работы». Я был новичок, техник, и доверить мне могли только самую простую, почти техническую работу. Мне поручили нанести шахтные стволы на календарный план отработки нескольких угольных пластов. Выполнив задание, я подошёл к руководителю этой работы, Е. Ф Дику:-Задание я выполнил, но в порядке отработки, по-моему, ошибка - нижние пласты опережают верхние (этого нельзя по условиям безопасности).Чертежи проверили, замечание подтвердилось. Дик, отличавшийся импульсивным характером, накричал на исполнительницу и вернул календари на переделку.
Возможно, что после этого случая, на меня обратили внимание, предложили остаться в горном отделе, пообещали прибавку в зарплате. В техотделе я занимался экономическими расчётами, а здесь - конкретное проектирование, и я, конечно, согласился.
Меня перевели на должность старшего техника и поручили проект горизонта угольной шахты. С шахтами я был знаком, да и в техникуме нас неплохо готовили, но всё это было «вообще». А проектировщику надо знать особенности конкретной шахты, особенно, если она опасна по взрывам метана и угольной пыли (а в Караганде они все опасны), ему должны быть известны многочисленные, жёстко нормированные детали подземных выработок и узлов их сопряжения, да ещё много чего, с чем я ещё не был знаком. Но меня «подстраховывала» руководитель нашей группы (групповод) Мая Николаевна Ан, спокойная кореянка, мне помогали опытные проектировщики, работавшие за соседними чертёжными комбайнами.
Я выполнил большую часть проекта, работал над чертежом околоствольного двора, когда ко мне подошёл начальник горного отдела Сергей Сынгович Квон: -Слушай, Роберт, нам заказали Волынский каменный карьер, а открытчиков у нас мало, да и те заняты Экибастузом. Мы хотим тебе поручить этот проект.-Но я не очень знаком с открытыми работами.-Ничего, тебе ещё надо учиться проектировать, так начинай с карьера.Это был первый мой проект, связанный разработкой полезных ископаемых открытым способом. Пришлось перелопатить десятки книг, поездить по действующим каменным карьерам.
И ещё одна сложность- главный инженер этого проекта (сокращённо ГИП), на несколько месяцев уехала лечиться, и руководить проектом пришлось мне. Опыта у меня, конечно, не было, и решения я принимал больше логически. На карьере должно быть электричество - я выдавал задание на электроснабжение, должна быть связь - я выдавал задания на связь и т. д. Я боялся ошибиться и иногда чуствовал себя щенком, брошенном в воду, чтобы научился плавать. Но я «выплыл» - проект мы закончили. А в глазах коллег я стал настоящим открытчиком.
С этим связан ещё один, уже трагикомичный случай. Проект мы доложили заказчику, и, когда готовили заключительный протокол, ГИП наклонилась ко мне:-Давайте напишем, что вы инженер, а то неудобно...Я растерялся - написать, что я техник, ей было неудобно, а перевести меня на более высокую должность или, хотя бы, поднять мою мизерную зарплату, ей не приходило в голову. Но спорить было себе дороже...Всё это происходило в 1955 году. Открытыми разработками я занимался потом более сорока лет, стал специалистом в этой области. А всё начиналось с многопластового календаря - из-за него меня оставили в горном отделе, где я стал проектировать сначала каменные карьеры, а потом и угольные разрезы.
БЕЗ «МОСКВИЧА» И БЕЗ МИЛЛИОНА
Проектные работы выполнялись тогда в две стадии. Первая - «проектное задание» (ПЗ), по нему определяли стоимость стройки, вторая - «рабочие чертежи» (РЧ), по ним уже строили. Когда в «рабочих чертежах» достигалась экономия затрат по сравнению с «проектным заданием», проектировщики получали премию. Экономия составляла, обычно, два-три, редко более процента, поэтому и суммы премий были небольшими. С этой экономией у меня случилась не совсем обычная история.
В 1956 году мне поручили «рабочие чертежи» разрезной траншеи Карабасского каменного карьера. В «проектном задании» она была очень дорогой, так как проходила по крепким породам и имела длину около двух километров (вскрывала весь склон горы).
Я задал себе вопрос: -А почему весь склон? На карьере используют автотранспорт, и достаточно врезаться на небольшом участке (лишь бы могли развернуться самосвалы).И я предложил стометровую траншею, и не вдоль, а поперёк склона горы.
Идея не всем казалась очевидной. Шуточное ли дело - вместо солидной двухкилометровой траншеи предлагается какой-то огрызок - траншейка, которая короче в двадцать раз.Свою правоту пришлось доказывать во всех институтских инстанциях, и, наконец, меня вызвали к В. Н. Молотилову, главному инженеру института... всё закончилось благополучно - он согласился с моим предложением.Я выполнил чертежи, по ним приступили к строительству.
Но история на этом не закончилась. В конце месяца меня пригласила Мая Николаевна, о которой я уже говорил, в обязанности которой входило и начисление премий:-Ты сократил смету в десять раз, такого у нас ещё не было. Я подсчитала твою премию, получилась сумма, на которую можно купить «Москвич». Но начислить такую сумму никто мне не позволит. Я тут кое-что подправила - премия получилась с твой трёмесячный оклад. Ты не возражаешь? Что я мог ответить? Я, конечно, согласился. Мой оклад был небольшим, соответственно, и премия была не очень крупной. Но я был рад и этому - я был уже семейным и жили мы трудновато.
Летом 1961 года моя вечерняя учёба в институте подходила к концу - оставалась практика, потом дипломный проект. Практику я решил проходить на железорудном карьере Каражал, расположенном где-то в степях Центрального Казахстана.
..я все дни проводил на карьере - спускался на нижние горизонты, знакомился с забоями, где добывают железомарганцевую руду, был на других участках карьера. Материала для дипломных проектов мы собрали достаточно. Во время практики я узнал , что открытым способом месторождение отрабатывается до определённой глубины, ниже переходят на подземный способ. Подземный рудник уже строили, но строительство, как всегда, затягивалось, и были опасения, что оно не успеет к тому времени, когда отработается карьер.
Я написал дипломный проект, в котором показал, что конечную глубину железорудного карьера можно увеличить метров на пятьдесят. Это продлит его работу на несколько лет, которых как раз не хватает до пуска подземного рудника. А при обосновании новой глубины карьера я предложил учитывать, наряду с традиционно учитываемой разницей в себестоимости угля, добытого подземным и открытым способом, ещё и социальные факторы (трудоёмкость работ, травматизм), а также эффективность капиталовложений (на что тогда не обращали внимание - конкурентов не было, всем владело государство). Для учёта последней я разработал формулу. Формула была не сложной, компактной, но она отменяла стоявшую во всех учебниках горного дела.
С обоснованием формулы я обращался на кафедру экономики, к другим экономистам, но от меня прямо-таки шарахались: «Мы не специалисты в этом деле». Показывал коллегам в институте, они со мной соглашались. А вдруг они ошибаются?
Про формулу узнал корреспондент ТАСС по Центральному Казахстану. Он пришёл, сказал, что собирается дать информацию: «Студент предложил новый метод определения глубины открытых разработок». Я не согласился - я не был уверен в своей правоте. Тогда он сказал:- Ну хорошо, эту информацию я дам на заграницу.Я замахал на него - это предложение меня совсем напугало.
Защита дипломного проекта прошла успешно, государственная комиссия «присудила» мне диплом с отличием и рекомендовала к публикации мои материалы. Но я не решился - я наивно считал, что в печати выступают только с «правильными» материалами, проверенными маститыми специалистами. А у меня, получается, какая-то гипотеза...Года через два к нам пришёл какой-то производственник, сказал, что он с железорудного карьера Каражал, и спросил, не можем ли мы помочь обосновать увеличение глубины карьера - ленинградский институт «Гипроруда» (автор проекта) на это не соглашается. Я рассмеялся - возможность такой углубки я уже доказал, и рассказал о выводах дипломного проекта.
В то время были популярны, так называемые, «рацпредложения», за которые иногда выплачивали очень крупные суммы, особенно на производстве. Об этом «госте» я рассказал в Карагандинском совнархозе, и мне сказали, что на карьере, вероятно, готовят рацпредложение:- Подключайтесь, и Вы будете миллионером!Но мой «гость» не появлялся - обошёлся, видно, без меня - ему хватило моих разъяснений...
УСИЛИЯ РЕЗАНИЯ
В конце пятидесятых добыча угля открытым способом стала интенсивно развиваться. В нашем институте создали отдел по проектированию открытых горных работ (ООГР), куда включили специалистов самого разного профиля - горняков, железнодорожников, электромехаников, экономистов и т. д. Мы, «открытчики», оказались как институт в институте, что давало нам самостоятельность - мы сами принимали решения, но и отвечать за них приходилось тоже самим.
Первые годы отдел работал под руководством инженеров, ставших впоследствии крупными руководителями...
В начале шестидесятых учёные из Москвы предложили использовать в Экибастузе роторные экскаваторы, что в несколько раз увеличит мощность угольных разрезов. В союзном Комитете по топливу (его называли «Компот») за идею ухватились, и нам поручили проект сверхмощного разреза с использованием роторных экскаваторов (потом его назвали разрез «Богатырь»).Главным инженером этого проекта (ГИПом) стал Лев Семёнович Винницкий, а меня назначили его заместителем по горной части..
Роторные экскаваторы используют в мире достаточно широко, особенно в Германии, но там их применяют на отработке бурых углей и мягких пород, а в Экибастузе угли каменные и породы твёрдые. Рекомендовавшие их москвичи основывались на испытаниях, проведенных на Бородинском разрезе (в Сибири). Но там тоже бурые угли! Просмотрев материалы испытаний, я, как говорится, схватился за голову - в Экибастузе нужны в три раза большие усилия резания. А за счёт увеличения мощности двигателей достигнуть таких усилий невозможно.
Представилась картина - тысячетонные экскаваторы привезут в Экибастуз, а они не работают. Для меня, отвечавшего в проекте за горную технологию, это была явная тюрьма по тем временам. Надо докапываться - будут ли работать экскаваторы?
Разрез «Богатырь» уникален не только по своей мощности (50 млн. тонн угля в год - это больше, чем добывали все шахты Карагандинского бассейна), но и по многим другим вопросам, и для их решения мы отправились в поездку по научным институтам Союза. Были в Москве, в Ленинграде, в Киеве, но дело было настолько новым, что на многие наши вопросы ответов мы не получили. Но для нас это был тоже результат - мы получали свободу в решениях.
Я допекал учёных вопросами о роторных экскаваторах, спрашивал и про усилия резания. Мне отвечали что-то невразумительное (вроде - «надо ещё поэкспериментировать»), а некоторые стали меня просто избегать. И только в конце поездки один из конструкторов сказал, что показатель «усилия резания», понимаемый как «нагрузка на сантиметр режущей кромки зубьев ковша», применяют в Германии, и оттуда его привёз маститый академик. - Там этот метод имеет смысл - угли там мягкие и зубья широкие, - сказал он, - А на каменных углях такие зубья не применишь, нужны более узкие. И методика нужна другая, но надо выступать против академика...
Для меня после этого многое прояснилось, главное - ширину зубьев надо уменьшать. Уменьшится периметр «режущих кромок» и при той же мощности двигателя нагрузка на один сантиметр возрастёт. А уменьшать ширину зубьев можно почти до нуля (как острие иглы), тогда усилия резания могут возрасти, как говорится, до бесконечности. А уж довести до нужных в Экибастузе величин вполне реально.Возникавшие перед нами проблемы можно было назвать как «впервые в мире». И мы их решали, потому что уверены были в главном - роторные экскаваторы (основное добычное оборудование) работать в Экибастузе будут. Экскаваторов с
«острыми» зубьями тогда ещё не было, даже на бумаге, но мы были молодые и не боялись рисковать.
Время показало, что «осмысленный» наш (а скорее мой) риск оправдался - по нашему проекту разрез был построен, и роторные экскаваторы с «острыми» зубьями успешно работали - сначала приспособленные немецкие, а позднее отечественные, специально сконструированные для крепких углей и пород.Не пойди мы на этот риск и приступив к проекту, как положено, только после создания нужного оборудования (специальных роторных экскаваторов), строительство сверхмощного разреза «Богатырь» отодвинулось бы лет на пять-шесть, а то и больше...
«КОЛУМБОВО ЯЙЦО»
С проблемой качества экибастузских углей я впервые столкнулся при проектировании разреза «Богатырь», когда решался вопрос применения роторных экскаваторов. Роторное колесо экскаватора достигает десяти метров в диаметре, и при отработке сложных угольных пластов часть породных прослоев незбежно будет смешиваться с углём. В отдельных вагонах, как показали расчёты, зольность такой смеси (рядового угля) может достигать 55%. А по действующему стандарту она не должна превышать 41%. Под угрозой оказалась сама возможность применения роторных экскаваторов, теперь по условиям качества угля - оно не отвечало стандарту.
Надо разбираться. На действующем разрезе замерили зольность угля в вагонах, готовых к отправке потребителям, и оказалось, что уголь, который добыт одноковшовыми экскаваторами, имеет такие же максимальные значения, а то и больше. Напрашивался вывод, что максимальная зольность угля связана не с типом добычного экскаватора, а с особенностью отработки сложных угольных пластов.И в обоих случаях зольность не укладывается в стандарт!
Требования стандарта применяют к партии угля, поставляемой потребителю. В Экибастузе партия - это маршрут из 50-60 вагонов. Средняя по партии зольность угля укладывается в норматив (не превышает 41%) - весь уголь считается «стандартным» и его отправляют на электростанцию. Но, если в среднем по маршруту зольность угля равна, например, тем же 41%, то в одних его вагонах (если не в половине) зольность угля будет меньше этой величины, а в других, естественно, больше. Эта вторая часть должна считаться браком, а её отправляют потребителям! И какого качества в ней уголь, никто не знает. Рассказывают, что в маршрут попал вагон пустой породы, а в среднем это прошло...
Уголь на электростанциях используют прямо «с колёс» - выгруженный из вагона, он поступает на шаровую мельницу, где размалывается в порошок. Порошок «вдувают» в топку, и он там горит факелом. В следующем вагоне может оказаться уголь с более высокой зольностью, и, чтобы не ослабло горение, автоматика «подсвечивает» факел - вдувает в него дорогостоящий мазут. Когда всплеск зольности особенно большой, автоматика может не успеть, а это грозит остановкой топки с тяжёлыми последствиями.
Получается, что от повагонной зольности угля, от динамики её колебаний зависит экономика электростанций (расход дорогостоящего мазута) и надёжность их работы. А действующий стандарт её не контролирует и в отдельных вагонах допускает поставку угля любого, даже самого плохого качества. И я вышел с предложением нормировать динамику качества угля и, как первый шаг, включить в стандарт допустимый максимум зольности угля. Изменить действующий стандарт тогда мы не могли, поэтому информацию о возможной зольности угля в вагонах мы напрямую передали в новосибирский «Теплоэнергопроект», работавший над проектами экибастузских электростанций. Как проектировщики проектировщикам...
И ещё - работая над проектом разреза «Богатырь», я понял, что роторные экскаваторы имеют большое преимущество перед одноковшовыми экскаваторами - для них не надо «разваливать“ забой взрывом, поэтому они могут влиять на качество добытого угля, меняя тщательность разделения угольных и породных прослоев при отработке (глубину селекции).
...Прошли годы. В Экибастузском бассейне действует новый стандарт, учитывающий динамику качества угля. Каждый роторный экскаватор имеет паспорт качества добытого угля. Для уменьшения колебаний качества работают усреднительные комплексы, закупленные в Германии и Италии (там их используют в морских портах). Один за другим вводятся новые комплексы. Сегодня в интернете читаю: «На разрезе «Богатырь» введён в эксплуатацию очередной усреднительный комплекс производительностью 12 миллионов тонн угля в год».
А всё началось с моего интереса к проблеме, не интересовавшей ни горняков («качеством угля должны заниматься технологи), ни технологов («добычными работами должны заниматься горняки»).А начальное решение этих проблем - нормировать максимум зольности угля, вроде бы, такое простое, похоже на известную историю с колумбовым яйцом.*) Колумб рассказывал, как открывал Америку. Собеседник пожал плечами: «Всё так просто?». Колумб протянул ему яйцо: «Поставьте на носок». Тот не смог этого сделать. «Это очень просто!» - сказал Колумб и, слегка разбив носок, поставил яйцо.
МОИ АЛГОРИТМЫ
Алгоритм первый (статика). В Экибастузском бассейне разрабатывают очень сложные угольные пласты - при мощности в 150 метров они включает в себя более 300 угольных и породных прослоев от нескольких сантиметров до нескольких метров.
В одном из проектов нам пришлось рассматривать несколько вариантов работы роторных экскаваторов. Они различались глубиной селекции (тщательностью разделения угля и породы в забое), поэтому объём и качество добытого угля у них будут разные. Чтобы определить эту «разность», надо обследовать множество разведочных скважин, учесть мощность и зольность не одной тысячи угольных и породных прослоев. Вручную такое не сделаешь. И я решил использовать входившие тогда в практику, но ещё мало мне знакомые ЭВМ.
В нашем институте была ЭВМ - МИНСК-22. На ней по стандартным программам рассчитывали конструкции, составляли сметы. Но для наших задач программ, конечно, не было. Покопавшись в литературе и поняв логику вычислений, я составил технолого-математический алгоритм, по которому ЭВМ анализировала строение пласта, формировала в нём раздельно отрабатываемые угольные и породные интервалы (комплексы) и определяла объём и зольность добытого угля. Формирование «комплексов» не было простым сложением прослоев. Надо было учитывать их взаимное положение, требование к качеству угля, технические возможности роторного экскаватора и многое другое.
Наши «математики» (из школьных учителей) переложили алгоритм на цифровой язык, подготовили программу расчётов. Программу и исходные данные печатали на телеграфной ленте (это происходило в шестидесятых годах), для этого у нас стояли списанные телеграфные аппараты. Я не работал на ЭВМ, за ней сидели наши «математики», но я хорошо знал свой алгоритм - когда происходили сбои в расчётах (ошибка исходных, не пробито или «запало» отверстие в телеграфной ленте), я находил ошибку по выданным машиной разультатам.Мы приступили к расчётам - обработали большую группу скважин и установили запасы и качество угля при различных вариантах глубины селекции.
Но этим дело не закончилось. В южной части Экибастузского бассейна обнаружили глинозёмсодержащие породы (из них получают алюминий). Минуглепромовские геологи обратились к нам, и я разработал вариант алгоритма для подсчёта запасов глинозёмного сырья на угольном месторождении. ЭВМ выделяла теперь не два, как раньше, а три вида раздельно отрабатываемых комплексов: угольные, породные и глинозёмсодержащие. Для первых двух определялись объёмы и зольность горной массы, для третьего ещё и содержание глинозёма.
Глинозёмное сыръё разведали и на Ангренском угольном месторождении, в Узбекистане. Для него я разработал вариант алгоритма, выделявший уже четыре вида комплексов - угольный, слабоугольный (подлежащий обогащению), породный и глинозёмсодержащий.Алгоритм второй (динамика). Я уже говорил, что зольность экибастузских углей может достигать больших значений. Но каких? И какова динамика этих колебаний? Мой первый алгоритм ответить на это не мог - он решал статическую задачу (что-то вроде «средней температуры по больнице»). Для динамики качества угля я разработал алгоритм, главным элементом которого была имититация процесса отработки забоя роторным экскаватором.
Эта часть алгоритма оказалась самой непростой. Ковши экскаватора описывают сложную траекторию - вращается роторное колесо и поворачивается экскаватор. Что отрабатывают ковши, какой уголь поступает в вагон? Но «погоню» за сложной траекторией ковшей мне удалось заменить исследованием прямой линии, на которой собрана нужная для расчётов информация. В обоснование такой «замены» я не вдаюсь, оно опубликовано в московском журнале «Уголь» (№ 5 за 1973 год).
Исходными для расчётов были сведения о строении угольного пласта (мощность и зольность прослоев), параметры добычных забоев и экскаваторов. ЭВМ устанавливала, какую часть пласта отрабатывает каждый забой, и формировала план отработки всего горизонта. Потом имитировалась отработка всех забоев и горизонта в целом.На выходе мы получали зольность угля в каждом вагоне и в каждом маршруте за рабочую смену, за сутки, за год и за весь период отработки горизонта (обычно, это 2 - 2,5 года).
Материала было много - только вагонов не одна сотня тысяч, и в заключительную часть алгоритма я включил элементы статистической обработки материала. Но дисперсный анализ показался мне недостаточным, я дополнил его обобщённым графиком колебаний качества угля и придумал некоторые приёмы его анализа. Потом оказалось, что я «изобретал велосипед» (сказался недостаток образования) - подобный метод анализа (более, конечно, полный) был описан у Е. C. Венцель, в теории случайных процессов.
Объёмы расчётов были большими, наша МИНСК-22 не справлялась. Но мы нашли выход - в Карагандинском филиале Академии наук стояла более мощная ЭВМ - МИНСК-32, и нам разрешили на ней работать, правда, по ночам. А «математикам» пришлось перейти на перфокарты.Имитационное моделирование дало очень интересные и очень наглядные результаты. С их учётом был принят новый стандарт качества угля, их использовали при многих проектных решениях, таких, как строительство крупных усреднительных комплексов (пропускной способностью до 30 млн. тонн угля в год).
Третий алгоритм (оптимизация). Предыдущие расчёты показали, что глубина селекции (тщательность разделения угля и породы в процессе добычных работ) определяет количество добытого угля и его качество. От объёма добытого угля напрямую зависит его себестоимость, а качество добытого угля влияет на затраты электростанций. И всё вместе это отражается на себестоимости конечного продукта энергетических углей - выработанной электроэнергии.Моей задачей было выбрать такое сочетание затрат разрезов и электростанций, при котором стоимость электроэнергии будет минимальной.
Для решения этой задачи я составил алгоритм, охватывающий весь топливно-энергетический комплекс, куда входили экибастузские разрезы и электростанции Казахстана, Сибири и Урала. Технолого-математическая модель разреза, очень детальная, определяла затраты на добычу угля при разных вариантах глубины селекции. Стоимость перевозки угля и затраты самих электростанций определялись по зависимостям, установленным другими институтами. С учётом этих затрат ЭВМ определяла себестоимость киловаттчаса выработанной электроэнергии в зависимости от качества угля и района его потребления.Расчёты прояснили многое, но главное - было установлено оптимальное «для народного хозйства» (так тогда говорили) качество экибастузского угля и соответствующая ему технология угледобычи
ПУШКИНСКИЙ РУБЛЬ
...Проведенные мной исследования показали, что с качеством угля связана эффективность всего топливно-энергетического комплекса - и угольных разрезов и тепловых электростанций. С материалами исследований я выступал в печати, я изложил их в диссертации (1971 год), в книге «Прогнозирование и оптимизация качества угля на разрезах» (М, Недра, 1980).Среди прочего, я предлагал перейти от сегодняшней, селективной, при которой много угля выбрасывается в отвалы, к валовой технологии добычных работ, когда большая часть пласта вовлекается в добытый уголь.
Эта идея (конечно, не сразу) дошла до московского начальства - она обещала большие выгоды. За неё ухватились, включили в постановление правительства о развитии Экибастузского топливно-энергетического комплекса.Но, чтобы перейти на валовую технологию, надо изменить стандарт качества угля. Новый стандарт разрабатывал другой институт, но по моим материалам, поэтому меня включили в соавторы и предложили самому его отстаивать в Госстандарте СССР. А отстаивать было непросто, он ломал сложившиеся традиции.Новый стандарт качества углей (ГОСТ 8779-79) был утверждён в 1979 году. И уже на следующий год все разрезы бассейна стали переходить на экономичную валовую технологию угледобычи, а геологи стали готовиться к пересчёту запасов угля в недрах.
С кондициями на пересчёт запасов я приехал в ГКЗ СССР (Госкомитет по запасам). Там меня встретили с недоумением, настолько необычны были наши предложения - допустимую зольность угля мы предлагали увеличить почти до зольности пустой породы (с учётом последующего усреднения). Но всё решил председатель ГКЗ, маститый геолог К. В. Миронов. Пригласив меня в кабинет, он сразу уловил суть моих предложений. Кондиции утвердили, и геологи приступили к пересчёту запасов.
... министерство «приладилось» назначать меня председателем комиссий по экспертизе проектов крупных угольных разрезов. Вызывали в Москву, я подбирал экспертов (инженеров, учёных), и около месяца был занят экспертизой. А моя работа в институте стояла! Меня, по возможности, замещали, но работы, связанные с моими исследованиями, были авторские, их никто не знал, и замещать меня было некому.
Следующие нескольких лет я наблюдал, как подтверждались мои прогнозы - производительность экскаваторов по углю выросла на 30-40%, уменьшились затраты на добычу угля (экономия составляла десятки, если не сотни миллионов рублей - один рубль тогда равнялся, примерно, доллару), во много раз сократились потери угля. На породных отвалах, где складировались эти потери, прекратились километровые пожары, от которых задыхался город Экибастуз, и из-за которых опасно было работать - на выгоревших участках проваливались железнодорожные пути, угорали и падали путевые рабочие, в холода гибли сотни птиц, отравленные угарным газом.
Надо сказать, что реализация моих предложений была бы невозможна без активного содействия Дмитрия Павловича Мелехова, одного из технических руководителей объединения «Экибастузуголь». В отличие от многих производственников, он понимал важность взаимодействия с проектировщиками, возможно, ещё и потому, что много лет работал маркшейдером, а эту профессию я отношу к горняцкой элите.И впоследствии многие реализованные идеи, очень серъёзные, мы с ним решали тандемом, дополняя друг друга. . При этом проявлялись его опыт и знания, да ещё характер, который, как говорится, у него был - он происходил из донских казаков.Пересчёт запасов угля закончили в 1987 году. Они выросли, как и по моим расчётам, в полтора раза, на пять миллиардов тонн. Прирост произошёл, как говорится, «на кончике пера» - без дополнительных разведочных работ и в тех же границах.
Сегодня я могу сказать, что мои работы дали толчок к большим преобразованиям в бассейне. О моей роли в этих событиях, о моих исследованиях знали специалисты, знали учёные - среди них у меня был вполне приличный авторитет. Но об этом мало кто знал в нашем министерстве - все эти события приписал себе в заслугу кто-то «наверху». И не удивительно, что никаких поощрений со стороны министерства я не имел, ни моральных, ни материальных. Но меня всё-же «отблагодарили».
Летом 1987 года в Экибастуз приехал Михаил Иванович Щадов, недавно назначенный министр угольной промышленности СССР. С группой руководителей и специалистов, среди которых был и я, министр приехал на разрез «Богатырь». Мы переходили от объекта к объекту - для приезжих всё здесь было необычно, всё интересно. Группа остановилась у одного из экскаваторов, и министру сказали, что местные умельцы что-то там переделали и надо бы дать им премию.-Что-то уж часто у меня просят премии. Вчера вот проектировщики просили...Все заулыбались, некоторые посмотрели в мою сторону (я был единственным здесь проектировщиком). Министр имел ввиду не нас (мы премий не просили), но реплика меня задела и у меня вырвалось: -Какие премии? По моим кондициям запасы выросли на пять миллиардов тонн, а я и рубля не получил!
Министр посмотрел на меня (о приросте запасов угля он, видно, что-то знал) и сказал кому-то:-Принеси-ка мой пиджак (он ко всем обращался на «ты»).Из машины, следовавшей за нами, принесли пиджак. Министр пошарил по карманам, достал заблестевшую на солнце большую монету и, «торжественно» вручив её мне, сказал: -Вот, мы с тобой в расчёте! В первое мгновение я растерялся, мелькнула мысль бросить монету министру в лицо. Но я сдержался и стал её рассматривать - это был новенький юбилейный рубль, посвящённый 150-летию со дня смерти А. С. Пушкина. Ну, что ж, будем считать его подарком, подумал я, и не очень искренно поблагодарил министра.А пушкинская монета лежит в моём столе до сих пор...
https://www.proza.ru/2017/01/15/1355