Новаторские решения для горной промышленности предложили студенты КузГТУ

Первый день XVI Всероссийской научно-практической конференции «Россия молодая» ознаменовался широкими обсуждениями в направлении горного дела. Молодые учёные представили свои исследования и обзоры, открывающие новые перспективы для отрасли.

Преображаем рабочие условия на шахтах Кузбасса

Применение экзоскелетов на шахтах – новая веха в развитии горнодобывающей промышленности. И хотя исследования этой технологии относительно недавно начали набирать обороты в Кузбассе, экзоскелеты уже успели доказать свою ценность в других отраслях. О том, как сделать добычу полезных ископаемых безопасной и производительной, рассуждали четверокурсник Данил Калабухов и группа студентов Чунцинского университета искусств и наук (Чэнь Цин, Си Тао, Ань Чао и Ву Гуанъюн).

В своём обзоре ребята доказали, что использование экзоскелетов на шахтах Кузбасса – это не просто новый тренд, а настоящая возможность упростить труд горняков. Тем более, изучив многочисленные исследования, студенты выявили неблагоприятную цифру: 100% рабочих мест в региональных шахтах отнесены к вредному классу условий труда.

Экзоскелеты делятся на два вида и представляют собой внешний каркас, который помогает уменьшить физическую нагрузку и снизить класс условий труда с вредных до оптимальных. Активные экзоскелеты оснащены электрическим, гидравлическим или пневматическим приводом, что позволяет усилить физические возможности человека и повысить производительность. Пассивные же не требуют внешнего источника энергии: они, например, используют гравитационные компенсаторы для снижения нагрузки при выполнении подъёмных и удерживающих операций с грузами.

А что же лучше для кузбасских шахт? Проведя обзор существующих отечественных и зарубежных моделей, наши студенты пришли к точному выводу. Из-за повышенного содержания метана в пластах Кузнецкого угольного бассейна использовать активные экзоскелеты с электроприводом опасно. Поэтому предпочтительнее применять пассивные или активные экзоскелеты с гидравлическим и пневматическим приводом, тем более что они отличаются простотой конструкции, пожаробезопасностью и устойчивостью к вибрации и нагрузкам.

Петрографический анализ – ключ к повышению эффективности переработки угля

За последние десятилетия уголь стал неотъемлемой частью многих промышленных процессов. Его потребление в мире ежегодно достигает 5800 миллионов тонн. Однако неэффективное использование и загрязнение окружающей среды ставят под угрозу будущее этого ключевого ресурса. Дмитрий Курочкин посвятил своё исследование влиянию петрографического состава угля на его способность к обогащению.

Петрография угля эффективна тем, что предоставляет информацию о размере и распределении мацеральных и минеральных компонентов угля до их освобождения. В своей работе Дмитрий изучал образцы Мотизского, Мунайского и Мангаласского месторождений, используя методы анализа петрографических изображений, изучения структуры образцов под микроскопом и томографического анализа для более глубокого понимания компонентов.

Основываясь на полученных данных, студент убедился, что петрографический состав угля существенно влияет на процесс его обогащения, а также выявил оптимальные параметры. Например, для углей с более толстыми слоями витринита наиболее эффективным оказались методы обогащения, направленные на отделение минеральных компонентов от органических для получения продукта коксующегося угля.

В силу своего направления Дмитрий нацелен на развитие более точных методов определения категорий обогатимости угля и поиск способов повышения его эффективного использования в промышленности.

Смарт-решение для горных предприятий

Аспирантка КузГТУ Ольга Долбня не первый год занимается исследованиями, направленными на оптимизацию промышленных процессов. В этот раз учёная решила автоматизировать водоотливные установки горнодобывающего предприятия «Разрез Задубровский Новый». Такое решение объяснено тем, что контроль уровня воды, запуск и своевременное отключение установки отнимает ценное время сотрудников, к тому же увеличивает риск преждевременного выхода из строя насоса.

На сегодняшний день проделана значительная работа: Ольга провела обзор автоматизированных решений и определила перспективный способ передачи данных. Среди трёх вариантов решения задачи – использования оптоволоконных линий, промышленного Wi-Fi или интернета вещей (IoT) – девушка подобрала последний, частью которого является сеть LPWAN.

Применение LPWAN позволяет удалённо контролировать и управлять насосными системами, что снижает затраты на энергопотребление и повышает безопасность процессов в условиях горной добычи. В интернет вещей допускается встраивание искусственного интеллекта (AIot), который способен самостоятельно оценить ситуацию, принять решение и выдать оптимальные варианты урегулирования проблемы для диспетчера.

Ольга уже составила схему будущей автоматизированной установки, которая позволяет снизить потребление электроэнергии в часы пиковой нагрузки и предотвратить поломку оборудования за счёт контроля температуры подшипников, уровня воды в водосборнике и других параметров. Примерную экономическую составляющую исследователь оценила в 1 млн рублей.