Научная деятельность КузГТУ сегодня

За последние 5 лет (2016-2020 гг.) сотрудники и обучающиеся КузГТУ подготовили более 11700 публикаций, из них 2300 только в 2020 году.

Из них вошли в Web of Science: 689 (130 - в 2020 г.)
Из них вошли в Scopus: 839 (211 - в 2020 г.)
Из них вошли в РИНЦ: 9626 (1710 - в 2020 г.)
Из них монографий: 62 (10 - в 2020 г.)
Из них патентов: 122 (22 - в 2020 г.)
Из них свидетельств о государственной регистрации программ для ЭВМ и баз данных: 39 (5 - в 2020 г.)

Конкурс по постановлению Правительства № 218

Комплексный проект КузГТУ с ПАО «КАМАЗ», победитель конкурса по постановлению Правительства № 218 (11 очередь).
Проект: Разработка и создание высокотехнологичного производства автономных тяжёлых платформ для безлюдной добычи полезных ископаемых в системе «Умный карьер»
217 млн. руб. на период 2019-2021 годы
Заказчик: Публичное акционерное общество «КАМАЗ»

В 2020 году в институте информационных технологий, машиностроения и автотранспорта КузГТУ ведется работа над проектом «Разработка и создание высокотехнологичного производства автономных тяжёлых платформ для безлюдной добычи полезных ископаемых в системе "Умный карьер"» в рамках конкурса по отбору организаций на право получения субсидий из федерального бюджета на реализацию комплексных проектов по созданию высокотехнологичного производства, выполняемых с участием российских образовательных организаций высшего образования, государственных научных учреждений, а также во исполнение Договора № 40-2019 на выполнение научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ (НИОКТР) от «17» сентября 2019 г. между ПАО «КАМАЗ», и ФГБОУ ВО «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева».

Цель работы: создание опытного образца карьерного самосвала КамАЗ грузоподъемностью 130 тонн, предназначенного для перевозки горной массы на разрезах Кузбасса и России.
Данный проект полностью соответствует программе импортозамещения, принятой в РФ, т.к. разрабатываемый самосвал будет российского производства, имеющий только зарубежные аналоги. В настоящее время весь карьерный автотранспорт, используемый на угледобывающих предприятиях, зарубежного производства.

В конце 2020 года в институте информационных технологий, машиностроения и автотранспорта КузГТУ начата работа над проектом «Создание высокотехнологичного производства семейства роботизированных карьерных самосвалов грузоподъемностью до 90 т с электромеханической трансмиссией на основе цифровых технологий»» в рамках конкурса по отбору организаций на право получения субсидий из федерального бюджета на реализацию комплексных проектов по созданию высокотехнологичного производства, выполняемых с участием российских образовательных организаций высшего образования, государственных научных учреждений.

Работа ведется совместно с ПАО «КАМАЗ», ФГБОУ ВО «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева» и МГТУ имени Баумана Н.Э. 
Цель работы: создание линейки карьерных самосвалов КамАЗ грузоподъемностью от 65 до 90 тонн, предназначенных для перевозки горной массы на разрезах Кузбасса и России. Уникальность проекта заключается не только в инновационности, но и в конструктивных особенностях будущих самосвалов, не имеющих аналогов не только в России, но и по многим параметрам в других странах.
Данный проект полностью соответствует программе импортозамещения, принятой в РФ, т.к. разрабатываемые самосвалы будут российского производства, имеющие только зарубежные аналоги. В настоящее время весь карьерный автотранспорт, используемый на угледобывающих предприятиях, зарубежного производства.

Участие в НОЦ «Кузбасс»

Мероприятия Комплексной научно-технической программы полного инновационного цикла «Разработка и внедрение комплекса технологий в областях разведки и добычи твердых полезных ископаемых, обеспечения промышленной безопасности, биоремедиации, создания новых продуктов глубокой переработки из угольного сырья, при последовательном снижении экологической нагрузки на окружающую среду и рисков для жизни населения» (краткое название – КНТП «Чистый уголь – Зеленый Кузбасс»)

Ответственный за реализацию мероприятий – Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева

1.5 Разработка и создание технологии производства углеродосодержащих сорбентов для различных областей применения из энергетических углей марок «Д, ДГ, Г» и из
отработанных крупногабаритных шин

Общий объем производства углеродных сорбентов в мире составляет сегодня 1 млн. 250 тыс. т в год и характеризуется устойчивым ростом 5 % в год. Внутренний рынок сорбентов в России около 80 тыс. т в год, при этом импортируется в Россию до 90% всех сорбентов из США, Голландии, Франции, Китая, Индии. Производство сорбентов, предлагаемых в данной комплексной программе и превышающих по своим качественным характеристикам мировые аналоги, позволит покрывать внутреннюю российскую потребность в сорбентах через 3 года на 15% с последовательным увеличением доли отечественных сорбентов на 7-10% в год.

1.6 Разработка экономически эффективной модульной установки для сушки угля мелкого класса после его обогащения 

С момента образования углеобогатительной отрасли, требования к получаемому продукту претерпевали изменения в соответствии с меняющейся конъектурой рынка и колебаниями требований со стороны потребителей продукта, а также ужесточением требований со стороны контролирующих и надзорных органов. Научнотехнологическое развитие за указанный период так же не стояло на месте и были разработаны и усовершенствованы технологические процессы и технические решения. Применение передового опыта как из угольной отрасли, так и адаптация опыта из других отраслей и направлений техники и технологии для решения проблем углеобогатительной отрасли позволит поднять экономическую эффективность и получить дополнительную прибыль

1.7 Разработка и внедрение технологии изготовления стеклопластиковых изделий

Использование композиционных стеклопластиковых материалов для изготовления изделий для угольной промышленности имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными металлическими изделиями. При сопоставимой несущей способности композитные стеклопластиковые изделия имеют меньшую массу, существенно лучшие эксплуатационные свойства (например, коррозионную стойкость), позволяют существенно повысить производительность горных работ. Однако изготовление таких изделий осложняется малым объемом или полным отсутствием в Российской Федерации отдельных компонентов для производства композиционных стеклопластиковых материалов.

1.8 Комплексная технология переработки угля с получением нового вида сырья для производства углеродных волокон

Широкое использование материалов на основе углеродных волокон позволяет не только получить уникальные по своим свойствам продукты, которые используются в различных сферах, но и снизить выбросы в атмосферу диоксида углерода и сэкономить не одну тонну топлива. Именно поэтому мировой рынок углеродных волокон растет из года в год, к 2020 году он может увеличиться до 130 тыс. т. Страны Таможенного союза стараются не отстать от мировых тенденций, но пока находятся на последних позициях рейтинга, занимая только 1,6 % мирового рынка. Растущий спрос подталкивает производителей к расширению собственных мощностей, это касается как традиционных игроков рынка, так и новых производителей, особенно китайских. Torаy, Япония нарастила производственные мощности углеродного волокна до 21 тыс. т в год. Zoltek Corp. завершила реализацию заявленных ранее инвестиционных проектов. Суммарная мощность компании на начало 2013 года составила около 17,6 тыс. т в год. Холдинговая компания «Композит» (Россия) увеличила мощности на 1,5 тыс. т в год. В рамках проекта разрабатывается технология получения сырья для производства углеродных волокон. Характеристики аналогов. Углеволокно на основе ПАН – волокна - прочность 1,8- 7 ГПа, модуль упругости – 200-600 ГПа, цена – 40 долларов за килограмм. Углеволокно на основе вискозного волокна - прочность 0,35- 0,7 ГПа, модуль упругости – 20-60 ГПа, цена – 20 долларов за килограмм. Углеволокно на основе пекового волокна - прочность 1,4-4 ГПа, модуль упругости – 140-930 ГПа, цена – 300 долларов за килограмм. Как можно видеть, волокна на основе пека отличаются высокими значениями прочности и модуля упругости и являются самыми дорогостоящими, но в Российской Федерации из-за отсутствия качественного сырья и отработанных технологий они практически не производятся. Около 95 % производимых УВ перерабатывается в композиционные материалы различных видов. Рынок углеродных композиционных материалов развивается такими же высокими темпами, что и рынок углеродного волокна. Потенциальные потребители: производители электроники и лазерной техники, полифункциональных композиционных материалов; военная промышленность; энергетика. Госкорпорации «Ростех», «Роснано», УК ПМХ «Полема». Потенциальный рынок РФ: 440 тысяч тонн. Потенциальный рынок стран СНГ: 550 тысяч тонн. Потенциальный мировой рынок: 3500 тысяч тонн

1.9 Комплексная переработка отходов угледобычи и углепереработки с выделением редких и редкоземельных элементов

В состав шлаков входят небольшие количества редких и редкоземельных элементов (РиРЗМ), для извлечения которых необходимы высокоселективные технологии, причем при извлечении комплекса РИРЗМ, редких и благородных металлов повышается рентабельность отходов углепереработки. На данный момент монополистом на рынке РиРЗМ является Китай. В России извлекают только 2%. Увеличение темпов роста производства в РФ существенно отстают от предложения. Редкие, редкоземельные и рассеянные элементы в промышленнозначимых концентрациях имеются во всех угледобывающих районах Кузбасса, так, например, в среднем в кузнецких углях присутствуют: редкоземельные элементы, ниобий, иттрий, цирконий, серебро, золото, стронций, ванадий и др. С учетом извлечения элементов в совокупности из техногенного сырья полезных компонентов с высокой добавленной стоимостью можно получать до 1/3 от общей массы отходов. Однако, в настоящее время в РФ не существует технологии извлечения редких и редкоземельных элементов из отходов угледобычи и углепереработки. Для решения этой проблемы на базе Кузбасского государственного технического университета имени Т. Ф. Горбачева предложен проект получения концентратов редких и редкоземельных элементов из отходов. Потенциальный годовой спрос на продукцию – до 150 тысяч тонн

2.3 Разработка программного комплекса планирования и управления горным производством на базе трёхмерного моделирования месторождений и оценки их запасов

На рынке цифровых решений предлагается множество программных пакетов от недорогих коммерческих продуктов, предлагаемых специализированными компаниями до 10 интегрированных систем, позволяющих проводить обработку больших объёмов первичной информации с выдачей готовых проектов нового строительства или технического перевооружения
предприятий. К числу таких систем относятся: Microstation Geograhhics фирмы Bentley, Datamin фирмы MICL, Vulkan фирмы Maptek, Minescap фирмы Mincom и др. Однако для использования большинства программных комплексов требуется наличие у заказчика квалифицированного персонала, что не способствует унификации информационного пространства, снижает оперативность при управлении горным производством, особенно в аварийных ситуациях. Кроме того, не все программные комплексы позволяют проводить трассирование горных выработок с учётом темпов подвигания горных выработок и очистных забоев, прогнозирование рисков возникновения предаварийных ситуаций при изменении в локальных зонах горно-геологических параметров, оценку экономической эффективности вариантов развития предприятия. В процессе изучения рынка выявлен косвенный аналог разрабатываемого комплекса планирования. Система ГИС ГЕОМИКС ориентирована на открытую и подземную разработку твердых полезных ископаемых любых геологопромышленных типов. Она позволяет создавать горногеологические модели месторождений, вести подсчет запасов минерального сырья, автоматизировать процессы геолого-маркшейдерского обеспечения и планирования его добычи, проектирования буровзрывных работ, осуществлять полный документооборот в горном производстве.

2.5 Разработка и создание беспилотного карьерного самосвала челночного типа грузоподъемность 220 т (ПРОЕКТ «ЮПИТЕР»)

Подразделение «VolvoTrucks» приступило к тестированию беспилотной тяжелой техники – 8 карьерных 15-тонных электросамосвалов HX2, 70-тонного экскаватора EX1 и погрузчика LX1 с гибридным двигателем. Испытания проходят в Швеции, в карьере Викан-Кросс (Гетеборг). Согласно мероприятию, будет создан автоматизированный процесс разработки добычи, дробления и перевозки сырья. Компания «Caterpillar» ведет разработку автономных машин грузоподъемностью 240 тонн. Подобная техника быстро завоевала популярность в сфере добычи полезных ископаемых, благодаря экономической выгоде при эксплуатации. Caterpillar получает много заявок от заказчиков на дооборудование своего парка самосвалов беспилотной технологией. В сравнении с обычными грузовиками автономные самосвалы работают дольше в среднем на 2,5 часа в день. Инженеры компании «Komatsu» создали систему управления беспилотными моделями техники FrontRunner AHS, которая будет работать с помощью подключения к LTE сетям. Новинка уже успешно прошла испытания на одном из полигонов в Америке, а именно в Тусоне, штат Аризона. Японские представители заверяют, что с помощью их автоматизированных нововведений удастся добиться конвейерной точности при транспортировке различного рода земляных пород и ископаемых. Что более поразительно, система также избавляет Вас от необходимости использования рабочих, что весьма снижает риски несчастных случаев, ведь в горнодобывающей промышленности это распространенное явление. Если работников не будет в карьере совсем, то и чрезвычайных ситуаций можно полностью избежать. Высокотехнологичное производство беспилотного автосамосвала ПАО «КАМАЗ» грузоподъемность 220 т для угольного карьера (проект «ЮПИТЕР») должно обеспечить производственные мощности в 2027 году, не менее 15 шт. Потенциальный спрос на автосамосвалы ПАО «КАМАЗ» после выхода на полную производственную мощность прогнозируется на уровне 100 единиц в год

2.7 Автоматизированная система пневмогидроорошения для борьбы с пылью, ингибирования взрывов пылеметановоздушной смеси

В настоящее время в угледобывающей отрасли основным способом локализации эндогенных пожаров и взрывов метановоздушной смеси в выработанном пространстве угольных шахт является инертизация посредством снижения содержания кислорода в защищаемой зоне с помощью инертных газов (например, азота). Проблема предотвращение возгорания угля и сдерживание распространения пожара по выработке в настоящее время является весьма актуальной, т.к. в ее основе лежит предотвращение отравлений у горнорабочих, находящихся в близлежащих выработках, окисью углерода и другими ядовитыми продуктами горения и не менее важным является предотвращения вспышки метана и развития взрыва. Все известные способы предотвращения возгорания и взрыва метана в шахте направлены на интенсивную вентиляцию, подачу в забой инертных газов, либо утилизацию метана и изоляцию горных выработок, в которых выделяется метан, от притока свежего воздуха, заполнение их инертным газом для снижения концентрации кислорода до взрывобезопасных значений. К недостаткам первого способа относятся высокие энергозатраты и низкая эффективность, т.к. при существующих ограничениях по скорости движения воздуха в горных выработках, в шахтах всегда образуются скопления метана и угольной пыли. К недостаткам второго способа относится высокие и непроизводительные единовременные и эксплуатационные затраты и технологические потери (времени) при осуществлении изоляции горных выработок: на установку перемычек со специальными шлюзами для доставки людей и грузов, на специальное исполнение работающих механизмов и электроаппаратуры для метановой среды, на изолирующую дыхательную аппаратуру с ограниченным ресурсом времени для работы людей, на закачку инертного газа с поверхности. Поэтому известные на сегодня способы не обеспечивают эффективность предупреждения возгорания в шахтах и не способны сдерживать распространение пламени по горной выработке. Таким образом, использование комплексной технологии полной или частичной инертизации шахтной атмосферы позволит кардинально изменить ситуацию как в очистных и проходческих забоях так и в отдельных местах локальных выделений метана при ведении горных работ, создавая безопасные условия для труда шахтеров и работы оборудования.

2.8 Системы пылегазового контроля для промышленных предприятий со встраиваемой цифровой платформой DustGas

На мировом рынке активность по вопросам патентования технических решений, касающихся определения химического состава газообразных сред (воздуха) и определения концентарции пыли проявляет Китай. Наиболее активно патентуются технические решения Японских заявителей в США. Предположительно, ситуация связана с развитием рынков сбыта именно в этом регионе. Производители Китая подали заявки и оформили патенты европейского уровня, предположительно продажа устройств для контроля параметров атмосферы китайского производства пользуется спросом на европейских рынках. В Японии наибольший интерес проявляют фирмы Fuji electric, Figaro eng. Патентный анализ разрабатываемого цифрового продукта. Алгоритмы и программный код аналогичный продуктов не публикуется. Защита программного продукта происходит режимом «ноу-хау». Патенты касающееся данные темы, например, US10054564 – «быстрый старт» для электрохимических сенсоров», связан только со схемотехническими решениями, в отличии от разрабатываемой платформы “DustGas”, которая используя алгоритмы управления нагрузкой электрохимических сенсоров позволит добиться повышения точности и скорости измерения программными средствами, без внесения корректировок в электрическую схему прибора. Планируется регистрация платформы в «Едином реестре российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных», получение «ноу-хау на пакеты Цифровой платформы. Приборы с этой платформой будут эксплуатироваться на всех угольных шахтах России, планируется экспорт в Казахстан и Киргизию.

3.2 Разработка технологии выращивания и промышленное производство саженцев хвойных пород деревьев с закрытой корневой системой на открытой площадке питомника «Зеленый Кузбасс» для лесовосстановления и рекультивации нарушенных земель

Выращивание саженцев с закрытой корневой системой начато около 40 лет назад в европейских государствах (Германии, Швеции, Финляндии и др.). В мире наиболее распространена технология выращивания однолетних сеянцев, преимущественно хвойных пород (сосны, ели), в небольших контейнерах в специальных теплицах, где обеспечиваются необходимый микроклимат, своевременные поливы и подкормки (несмотря на маленький объем каждого контейнера, почвогрунт в нем не пересыхает и запас необходимых питательных веществ не истощается). Как правило, контейнеры для такого выращивания представляют собой некоторое подобие сот – множество пластиковых ячеек, напоминающих стаканчики для йогурта, заполненных земляной смесью. В каждой из таких ячеек выращивается по одному сеянцу (обычно изначально высевается по два-три семени и после их прорастания всходы вручную прореживаются, а в пустые ячейки или семена высеваются заново, или пересаживаются лишние всходы из соседних ячеек). Сеянцы, выращиваемые по такой технологии, обычно довольно малы (например, стандартный сеянец сосны обыкновенной имеет высоту около 12–15 см). Поэтому хорошие результаты при посадке таких сеянцев достигаются только в том случае, если почва была специально подготовлена. Нам уже известны агрокассеты, которые выпускает отечественная промышленность. Они могут быть разных размеров и объемов, что позволит маневрировать их использольванием по целевым направлениям. Другая технология выращивания саженцев с закрытой корневой системой состоит в том, что сеянцы, выращенные в посевном отделении обычного питомника, пересаживаются в специальные контейнеры с питательной смесью или брикеты из питательной смеси. Как правило, сеянцы в таких контейнерах или брикетах не выращиваются в течение целого сезона, а высаживаются на постоянное место в течение нескольких дней или недель после пересадки в контейнер или брикет. Использование данной технологии позволяет существенно увеличить возможное время посадки сеянцев на постоянное место, а также (за счет правильно подобранной питательной смеси в контейнере или брикете) обеспечить лучший рост деревьев в первое время после пересадки. Для условий Кемеровской области она малопригодна. Так как основное назначение питомника– обеспечить посадочным материалом для рекультивации территории нарушенных земель угледобывающими предприятиями. Мировому уровню, как указано выше, приблизительно соответствуют в России только 3 питомника. Планируется изучить опыт работы отечественных и зарубежных специалистов и развивать подход к решению проблемы на основе развития фундаментальных исследований в данном направлении. Стратегия маркетинга будет заключаться в изучение опыта скандинавских стран (Швеция, Норвегия. Дания, Финляндия), успешно владеющих данными технологиями и лидирующими по выращиванию саженцев. В России успешными считаются только 3 питомника: ГБУ «Учебноопытный Сабинский лесхоз» Лесной селекционносеменоводческий центр Республики Татарстан; Филиал САУ Вологодской области «Вологдалесхоз», Питомник ОАО «Монди СЛПК». Другие питомники либо не имеют данных технологий, либо находятся в стадии первоначального развития