Краткая история организации и становления горного института КНЦ РАН

УДК 061.62:622

КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ОРГАНИЗАЦИИ И СТАНОВЛЕНИЯ ГОРНОГО ИНСТИТУТА КОЛЬСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РАН

О.Е. Чуркин

Г орный институт КНЦ РАН

Аннотация

Дан краткий обзор истории организации и становления Горного института Кольского научного центра РАН. Показан вклад ученых института в развитие горной науки и производства за 50-летний период.

Ключевые слова:

исследования, разработки, научные направления, научные школы, полезные ископаемые, горные работы, обогащение.

Сложные, многоаспектные научные проблемы, встававшие на пути к познанию и хозяйственному использованию природных ресурсов Мурманской области, вызывали необходимость создания и развития на определенных этапах истории исследования края в рамках Кольского филиала (КФ) АН СССР различных творческих групп, лабораторий, отделов, институтов, которые, дополняя друг друга, образовывали комплексное научное учреждение, способное с достаточной полнотой разрешать возникавшие задачи. Среди больших и малых задач широкого промышленного освоения природных богатств Кольского Севера акад. А.Е. Ферсман отмечал значение технологии добычи и переработки руд. Особое внимание обращал А.Е. Ферсман на комплексный многокомпонентный состав большинства руд Кольского п-ова и на задачу полного использования всех компонентов.

Таким образом, создание горно-технологического подразделения было объективно неизбежным, но условия его образования появились не сразу.

Еще в довоенные годы в результате работ кольских геологов была серьезно увеличена сырьевая база всех без исключения предприятий по добыче руд цветных и черных металлов, апатитового и огнеупорного сырья. Это предопределило значительный рост производства на предприятиях горнодобывающей промышленности области в первые послевоенные годы и поставило на очередь вопрос о ее комплексном развитии. В связи с этим возникла объективная потребность организации и развития в КФАН СССР исследований по вопросам добычи и обогащения рудного сырья. В 1955 г. в Геологическом институте была создана группа обогащения руд, а в 1956 г. - группа горного дела, вскоре преобразованная в лабораторию. Первые исследования в области обогащения руд и горного дела связаны с именами проф. Ф.Н. Белаша, Н.А. Алейникова, проф., д.т.н. М.Д. Фугзана, проф. д.т.н. Л.И. Барона - первого научного консультанта горной исследовательской группы. За короткий срок под руководством этих ученых были выполнены десятки работ, среди них:

1) изучение физико-механических свойств руд и пород важнейших месторождений Кольского п-ова, выполненное под руководством М.Д. Фугзана;

2) исследования в области вентиляции рудников и разработки рациональных методов проветривания, проведенные группой С.П. Алехичева;

3) анализ трудовых затрат при разработке апатитовых месторождений, выполненный

В.М. Бусыревым;

4) исследование сдвижения горных пород и проявлений горного давления, проведенное И.А. Турчаниновым на руднике Ниттис-Кумужье;

5) труды Ф.Н. Белаша о состоянии и задачах в области обогащения полезных ископаемых Кольского п-ова;

6) исследования группы Н.А. Алейникова по изысканию эффективных реагентов для обогащения апатитонефелиновых руд и железистых кварцитов Оленегорска.

Все эти работы подготовили научную базу главных направлений будущих исследований.

Дальнейшее развитие горнодобывающей промышленности на Кольском п-ове потребовало усиления внимания к исследованиям технического и технологического характера, в первую очередь к проблемам добычи, технологии переработки и использования минерального сырья. Коллективу горняков, обогатителей, технологов и химиков предстояло провести очень большую работу. Названные исследования были наиболее близки к запросам промышленности, и научным сотрудникам этих направлений предстояло работать с производством.

В связи с разработкой генеральной перспективы развития всех областей науки на 1959-1975 гг. Президиум КФАН СССР разработал предложения по развитию исследований по важнейшим направлениям, утвержденным общим собранием АН СССР, в том числе по направлению «Создание новых и интенсификация существующих технологических процессов в ведущих областях горнометаллургической промышленности (горное дело, обогащение, металлургия)». По вопросам усовершенствования методов подземной разработки рудных месторождений предполагалось внедрить на апатитовых рудниках систему этажного принудительного обрушения с отбойкой руды глубокими скважинами; усовершенствовать режим выпуска руды при системах этажного принудительного обрушения с выемкой непрерывным фронтом и определить целесообразный размер кондиционного куска для апатитовых рудников; разработать новые схемы доставки крупнокусковой руды с помощью погрузочных машин и конвейеров; изыскать рациональные системы разработки для новых медноникелевых рудников; определить оптимальные условия применения скважин для отбойки руды в условиях разработки маломощных пологопадающих жил Ловозерского массива; установить рациональные параметры буровзрывных работ на слюдяных месторождениях Кольского п-ова; предложить способы проходки выработок малого сечения с минимальным нарушением приконтурного массива пород; разработать режим, обеспечивающий улучшение проветривания подготовительных и очистных работ и санитарно-гигиенических условий труда на апатитовых рудниках; определить методы расчета параметров проветривания рудников с весьма малой общешахтной депрессией.

На 1959-1965 гг. намечался ввод в эксплуатацию новых крупных рудников открытых работ: Ковдорского, Ждановского, Центрального на плато Расвумчорр. Значительно увеличивалась мощность Оленегорского карьера. Однако на карьерах Кольского п-ова, особенно создаваемых вновь, отсутствовал достаточный опыт ведения открытых работ. Поэтому в перспективном плане КФ предусматривались исследования по усовершенствованию методов разработки месторождений открытым способом. В результате предполагалось установить целесообразные параметры буровзрывных работ для карьеров Кольского п-ова, обеспечивающие снижение выхода негабарита, и разработать теоретические методы определения параметров буровзрывных работ при отработке мощных месторождений открытым способом.

Развитие подземных и открытых работ зависит от совершенства технологии отбойки и вторичного дробления руды. Существовавшие в 1950-х гг. средства и методы разрушения горных пород обладали рядом недостатков и не могли быть универсальными для разработки руд и пород с различными физико-механическими свойствами. В связи с этим важной задачей в совершенствовании горных работ становилось изыскание новых методов разрушения пород на основе изучения их физикомеханических свойств. В итоге проведения намечавшихся научных работ предполагалось исследовать физико-механические свойства руд и пород апатитовых, медно-никелевых и других месторождений Кольского п-ова; установить комплексное влияние физико-механических свойств горных пород на их разрушение различными видами бурения и определить оптимальные области применения различных способов бурения для рудных месторождений Кольского п-ова; исследовать процессы отделения горных пород, обладающих различными физико-механическими свойствами, от массива ударом, резанием и крупным сколом; исследовать возможность и целесообразность разрушения горных пород термическими, термомеханическими и электрофизическими способами.

В целях ускорения механизации и автоматизации горных работ намечались исследования по дальнейшему усовершенствованию буровой, погрузочной и транспортной техники, автоматизации подъемных устройств, водоотлива, средств вентиляции, внедрение сигнализации, централизации и блокировки в подземном транспорте.

Интересы народного хозяйства страны требовали быстрого разрешения проблемы использования богатейших ресурсов полезных ископаемых и решения в первую очередь проблемы комплексного обогащения руд как освоенных, так и вновь открытых месторождений. Этим обуславливалась необходимость постановки в КФАН СССР исследований по проблеме обогащения

руд. Проведение исследований намечалось в направлениях изыскания новых технологических процессов обогащения железных, полиметаллических и других руд, разработки и внедрения в практику обогащения более экономичных гидрометаллургических процессов как процессов высокоэффективных и легко поддающихся автоматизации в производственных условиях. Намечалось также проведение физико-химических исследований по изучению взаимодействия флотационных реагентов с поверхностью минералов с целью изыскания и внедрения в практику обогащения новых дешевых и нетоксичных реагентов.

В связи с разработкой новой крупной программы исследовательских работ в области горного дела и обогащения на перспективу к концу 1950-х гг. вплотную встал вопрос о необходимости создания на Кольском п-ове специального института, задачей которого явилось бы решение вопросов, с которыми связано дальнейшее развитие производительных сил нашего заполярного края.

Президиум КФАН СССР в своем постановлении от 30 октября 1959 г. признал целесообразным организацию в составе Кольского филиала горно-технологического института для проведения в Мурманской области планомерных и систематических горно-технологических исследований. М.Д. Фугзану было поручено согласовать вопросы о создании института с областными руководящими органами. Председатель Мурманского совнархоза К.Д. Васин весьма активно помогал Филиалу в создании нового института, который рекомендовалось назвать Горно-металлургическим и поручить ему ведение исследований не только по горному делу и обогащению, но и по металлургии и использованию отходов производства для создания стройматериалов. Совнархоз в декабре 1959 г. принял специальное постановление об оказании помощи КФАН СССР по организации Горнометаллургического института, которым предусматривалось продление аренды производственных и жилых помещений, выделение средств для финансирования научно-исследовательских работ, оказание помощи в изготовлении оборудования на предприятиях совнархоза, долевое участие совнархоза в строительстве корпуса опытных работ.

В апреле 1960 г. (во время посещения КФАН СССР главным ученым секретарем Президиума АН СССР акад. Е.К. Федоровым) вновь подробно обсуждался вопрос о создании Горнометаллургического института, и предложение Филиала получило одобрение.

Осенью 1960 г. Президиум АН СССР постановлением от 14 октября организовал в составе Кольского филиала Горно-металлургический институт с целью развития научно-исследовательских работ по горному делу в условиях Заполярья, обогащению комплексных руд и цветной металлургии Кольского п-ова. Базой для его создания были лаборатории горного дела, обогащения, строительных материалов, энергетики и группа металлургии легких металлов, получившие первоначальное развитие в других институтах Филиала.

Президиум АН СССР определил главные задачи института, была утверждена его структура, причем большое значение придавалось созданию опытного цеха с экспериментальными мастерскими. Штат института был установлен в количестве 125 чел. На момент создания работали 80 чел. Институтам Академии наук были даны поручения оказать научно-методическую помощь в организации научно-исследовательских работ нового института. Управлению кадров поручалось помочь в подборе специалистов. Соответствующие указания были даны и другим управлениям Академии наук.

Президиум КФАН СССР, который в то время возглавлял чл.-корр. АН СССР (впоследствии академик, вице-президент АН СССР) А.В. Сидоренко, исполняя постановление Президиума АН СССР от 14.10.1960 г., рассмотрел на заседании 13 января 1961 г. вопрос об организации Горнометаллургического института (ГМИ). Президиум утвердил структуру на 1961 г. и сделал соответствующие назначения. Исполняющим обязанности директора института и заведующим лабораторией подземной разработки рудных месторождений был назначен к.т.н. Н.А. Воронков, ученым секретарем - Ю.А. Шашмурин. Заведующим лабораторией разрушения горных пород был утвержден к.т.н. И.А. Турчанинов. Лабораторию вентиляции и борьбы с пылью возглавил к.т.н. С.П. Алехичев. Заведующим лабораторией обогащения утвердили А.Г. Ефремова. Н.А. Алейников стал заведующим лабораторией флотационных реагентов; к.т.н. В.Т. Мусиенко назначили заведующим лабораторией металлургии; к.г.-м.н. Д.Д. Теннер возглавил лабораторию искусственного камня, а А.П. Панин - лабораторию энергетики. Заведующей химико-аналитической лабораторией была назначена С.И. Смирнова (Рыбина).

Был утвержден ученый совет института, причем в его состав наряду с ведущими сотрудниками ГМИ вошли опытные производственники: главный инженер комбината «Апатит» В.В. Гущин, начальник ЦЗЛ комбината «Североникель» В.Л. Кошурников, главный инженер рудника им.

С.М. Кирова Г.Ю. Власов, главный инженер АНОФ-1 Н.А. Горбунов. Участие этих специалистов в работе Совета приносило большую пользу в развитии деятельности молодого института. ГМИ был размещен в приспособленных для работы помещениях в пос. Кукисвумчорр, в Академгородке (г. Апатиты) и в г. Мончегорске на площадях, предоставленных институту комбинатами «Апатит» и «Североникель».

Организация Горно-металлургического (с 1973 - Горного) института, формирование и становление его научных направлений были связаны с активной помощью таких видных деятелей отечественной науки, как академики Н.В. Мельников, А.В. Сидоренко, члены-корреспонденты И.Н. Плаксин, Г.И. Горбунов (рис. 1). Их участие в период формирования коллектива и организации первых научных исследований было особенно ценным и содействовало успешному развитию института.

Н.В. Мельников А.В. Сидоренко И.Н. Плаксин Г.И. Горбунов

Рис. 1. Деятели отечественной науки, оказавшие активную помощь в формировании и становлении научных направлений Горно-металлургического (с 1973 г. - Горного) института

Формирование структуры и штата Горно-металлургического института в начальный период связаны с деятельностью Н.А. Воронкова (годы жизни 1921-1989 гг.). Исполняя обязанности директора ГМИ, он стоял у истоков организации основных направлений исследований института. В начале 1962 г. Н.А. Воронков был назначен на должность заместителя председателя Президиума КФАН СССР и уже на этом посту поддерживал организационное развитие Института. В то же время он возглавлял одно из основных научных направлений, заведуя лабораторией подземной разработки рудных месторождений ГМИ, а затем лабораторией взрывного разрушения горных пород ГоИ КФАН СССР до ухода на пенсию в 1986 г.

В 1962 г. Институт возглавил И.А. Турчанинов, впоследствии чл.-корр. АН СССР (годы жизни: 1928-1980), приехавший в 1959 г. на Кольский п-ов по приглашению председателя Президиума КФАН СССР А.В. Сидоренко. Под руководством И.А. Турчанинова получили развитие такие важные для горной науки направления, как механика горных пород, технология подземной и открытой разработки рудных месторождений, рудничная аэрология, разрушение горных пород взрывом и новыми физическими методами, строительство ответственных подземных сооружений, комплексное обогащение многокомпонентных руд, создание новых комбинированных схем и аппаратов для интенсификации обогащения минерального сырья. В рамках научных исследований по проблемам механики горных пород в разные периоды он возглавлял лабораторию механики горных пород (19601977), лабораторию физико-технических и инженерно-геологических проблем возведения подземных сооружений (1977-1980). Под руководством И.А. Турчанинова в Институте были организованы новые научные направления на стыке основных наук о Земле - геомеханики, тектоники, сейсмологии и горного дела, получившие свое успешное развитие в дальнейшем на базе научных учреждений Кольского научного центра. В период его руководства Институтом численность штата выросла со 125 чел. в 1962 г. до 411 человек в 1980 г. (в т.ч. 57 кандидатов наук и 2 доктора наук). Ежегодно в Институте выполнялось не менее 25 научно-исследовательских тем по широкому кругу вопросов горного дела, обогащения полезных ископаемых, энергетики; поддерживалась тесная взаимосвязь с промышленными предприятиями области, такими как комбинат «Апатит», комбинат

Рис. 2. Н.Н. Мельников, директор Горного института

«Печенганикель», Ковдорский ГОК, Ловозерский ГОК. Под его руководством положено начало

исследованиям ученых Института на Кольской сверхглубокой скважине, а также в других регионах

страны по изучению и прогнозам землетрясений.

В 1980 г. директором института стал д.т.н., проф. Н.Н. Мельников (с 1990 г. - чл.-корр. АН СССР, с 1997 г. -академик РАН) (рис. 2).

В это сложное для страны время институт не только выстоял, но и получил дальнейшее развитие, международное признание, стал лидирующим в ряде направлений горных наук. Научными школами, сформировавшимися под рук. Н.Н. Мельникова, созданы фундаментальные работы по использованию подземного пространства страны для объектов ядерной энергетики и захоронения радиоактивных отходов, для строительства специальных объектов государственного назначения, по комплексному освоению рудных месторождений в сложных горно-геологических условиях. Уделяя большое внимание интеграции фундаментальных и прикладных исследований, Н.Н. Мельников выступил инициатором и организатором исследований в актуальном для горной промышленности направлении - создании основ строительства глубоких карьеров с крутыми откосами бортов в конечном положении, применении циклично-поточной технологии. Этот подход открыл перспективу повышения эффективности открытых горных работ. За более чем 30-летний период под руководством

Н.Н. Мельникова институт стал признанным лидером в области горных наук. Ему принадлежит

ведущая роль в развитии всех добывающих предприятий российской части Европейского Севера.

Большое внимание уделяет директор Института и подготовке кадров высшей квалификации. Под его руководством в институте создан диссертационный совет по защите кандидатских (1990 г.), а с 2001 г. - и докторских диссертаций по двум специальностям: «Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика»; «Г еотехнология (подземная, открытая и строительная)».

В структуре ГоИ КНЦ РАН 11 научных подразделений: лаборатория проблем освоения и рационального использования подземного пространства (зав. лаб. д.т.н. В.П. Конухин); лаборатория геоэкотехнологий (зав. лаб. С.П. Месяц); лаборатория теории комплексного освоения и сохранения недр (зав. лаб. д.т.н. С.В. Лукичев); лаборатория технологических процессов при добыче полезных ископаемых (зав. лаб. д.т.н. С.А. Козырев); лаборатория системного моделирования горного производства (зав. лаб. к.т.н. О.Е. Чуркин); лаборатория геомеханики (зав. лаб. д.т.н. А.А. Козырев); лаборатория геофлюидомеханики (зав. лаб. к.т.н. А.И. Калашник); лаборатория теории и технологии подземного строительства (зав. лаб. д.т.н. Ю.А. Епимахов); лаборатория флотационных реагентов и обогащения комплексных руд (зав. лаб. к.т.н. В.А. Иванова); лаборатория рудоподготовки и обогащения руд цветных и редких металлов (зав. лаб. д.т.н. А.И. Ракаев); лаборатория № 32 - новых технологических процессов и аппаратов (зав. лаб. д.т.н. В.Ф. Скороходов), а также Инженерный центр (нач. центра М.В. Шкрибеев).

В настоящее время институт проводит исследования по следующим научным направлениям:

• совершенствование технологии добычи с целью повышения эффективности и безопасности разработки месторождений полезных ископаемых;

• изучение свойств и напряженного состояния массивов горных пород, геодинамической безопасности при ведении горных работ, а также добычи и транспортирования углеводородного сырья;

• изучение физико-технических и инженерно-геологических проблем возведения подземных сооружений и рационального использования подземного пространства страны, в том числе для объектов ядерной энергетики и подземного захоронения РАО;

• повышение эффективности использования и комплексной переработки минерального сырья с учетом охраны окружающей среды;

• разработка научных основ решения экологических, физико-технических проблем промышленных технологий горного производства.

ГоИ КНЦ РАН занимает передовые позиции в ряде приоритетных фундаментальных направлений горных наук, таких как разработка рудных месторождений в сложных горногеологических условиях; применение современных информационных и компьютерных технологий в горном деле; геомеханическое обоснование и обеспечение безопасности ведения горных работ; создание автоматизированной системы контроля геодинамического режима и регистрации техногенных землетрясений и горных ударов; комплексная переработка минерального сырья; создание новых взрывчатых веществ; технологии подземного строительства специальных объектов государственного назначения; использование подземного пространства для экологически безопасного обращения с ядерными материалами, в т.ч. долгосрочного захоронения радиоактивных отходов; восстановление техногенно-нарушенных объектов природной среды; сохранение и разработка

техногенных месторождений.

По этим направлениям на основе

фундаментальных и прикладных исследований за последние годы внедрены крупные инновационные разработки на многих

горнодобывающих предприятиях.

Подтверждением востребованности

результатов деятельности института является ежегодное выполнение 50-60 договоров с производственными предприятиями. Проведению фундаментальных и прикладных исследований способствует развитая опытноэкспериментальная база. Институт располагает уникальными геодинамическим и взрывным полигонами, опытно-промышленной

обогатительной установкой (рис. 3),

современным оборудованием для

исследования свойств пород. На обогатительной установке проводятся исследования на обогатимость апатитонефелиновых, медно-никелевых, кианитовых, хромовых, титансодержащих, редкоземельных и других руд, а также нерудных полезных ископаемых, в частности слюд и пегматитов месторождений Мурманской области и других регионов страны.

В штате института 200 сотрудников, в том числе 14 докторов наук и 28 кандидатов наук.

За период с 1980 г. по 2012 г. защищено 20 докторских и 55 кандидатских диссертаций. Государственными премиями и премиями Правительства отмечены 16 сотрудников, 11 - награждены орденами, 6 - отмечены почетными званиями «Заслуженный деятель науки РФ», «Заслуженный изобретатель», «Заслуженный строитель», «Заслуженный химик».

Институт поддерживает тесные связи со многими научными и учебными учреждениями России, а также с международными организациями Норвегии, Швеции, Финляндии, Бельгии, Франции, Германии, Великобритании, США, Канады, Китая, Японии и др.

Институт является инициатором и организатором создания базовых кафедр вузов: «Горное дело» в АФ Мурманского государственного технического университета и «Горное дело и обогащение» в КФ Петрозаводского государственного университета (зав. кафедрами - Н.Н. Мельников). Более 30 сотрудников читают 60 курсов лекций. По программе Президиума РАН «Поддержка молодых ученых» Раздел 1: «Поддержка деятельности институтов РАН по привлечению талантливой молодежи к научной работе» в институте организован научно-образовательный центр.

Сегодня ученые института продолжают активно работать над решением вопросов комплексного освоения недр, в т.ч. актуальных проблем, связанных с совершенствованием техники и технологии горно-обогатительного производства; обеспечением безопасности страны по стратегическим видам минерального сырья; экологических проблем горного производства, задач подземного строительства; проблем, связанных с безопасностью при обращении с отработавшим ядерным топливом и радиоактивными отходами.

Сведения об авторе

Чуркин Олег Елиферович - к.т.н., ученый секретарь Института; e-mail: oleg@goi.kolasc.net.ru