Отдел ?2 "Стратегии освоения и сохранения недр"
(заведующий отделом член-корреспондент РАН А.А.Пешков)

Область научной деятельности

Отдел образован на основании приказа ИПКОН РАН ? 1252-12 от 25.03.2003 г.
Исследования, связанные с обоснованием и оптимизацией стратегических решений по освоению месторождений, проводились в Институте, начиная с 1967 года (до 1978 г. в секторе ФТГП). Примерами стратегических задач, которые решались в ИПКОН РАН, являлись: выбор необходимых способов разработки, их границ и условий совместного применения; оптимизация мощности горных предприятий; прогнозы развития техники и технологии и изменения объемов добычи сырья на длительную перспективу. Эти задачи считались стратегическими, поскольку были связаны с обоснованием решений, обладающих значительной инерционностью и, потому, предопределяющих последствия освоения месторождений на 15-20 лет и более.
Такие задачи имели значительный вес в начальные годы работы Института. Затем их доля резко упала. В условиях плановой экономики стратегия была во многом предопределена правительственными органами и определялась как максимально возможный рост объемов добычи сырья при заданных производственных ресурсах. Осознание невостребованности результатов стратегических исследований привело к сокращению их доли в период с 1980 по 1990 гг.
Однако в последние годы резко возрос интерес к задачам обоснования стратегии освоения и сохранения недр. С одной стороны, это было вызвано расширением представлений о разработке месторождений до представления об освоении недр земли с учетом всего разнообразия ресурсов недр. С другой стороны, возросла изменчивость и увеличилось влияние внешне экономических факторов на результаты работы горнодобывающих предприятий.
Сегодня под стратегией освоения месторождений или недр Земли в целом следует понимать не только долгосрочные планы развития работ по разведке, разработке и переработке полезных ископаемых или развития минерально-сырьевого комплекса, обеспечивающие эффективное извлечение полезных ископаемых, но и набор заранее спланированных реакций на изменения внешних и внутренних условий реализации долгосрочных планов и решений. Кроме того, современные стратегии должна учитывать сырьевую безопасность страны, а также предусматривать сохранение ценности ресурсов недр. Такое понимание стратегии освоения недр было обосновано в многочисленных работах Института, начиная с 1996 года.
В последние десятилетия темпы совершенствования технологий разработки месторождений существенно замедлились и для дальнейшего прогресса в этой области необходима смена парадигмы освоения недр. Если существующая парадигма основана на извлечении минерально-сырьевых ресурсов из недр в том виде, в каком их создала природа, то в перспективе человек будет разрабатывать месторождения, в том числе с заданными параметрами, созданные им самим в литосфере Земли. Для этого необходимы технологии подготовки месторождений, основанные на принципе геотехнологического преобразования месторождений искусственными методами. Это направление исследований впервые было сформулировано в ИПКОН РАН в 1998 году и продолжает развиваться в настоящее время. Очевидно, что переход к новой парадигме освоения недр необходимо учитывать при обосновании стратегий освоения недр, рассматривая различные возможности предварительной подготовки месторождений.
Поскольку исследование стратегии освоения и сохранения недр предопределяет широкий круг вопросов, область научной деятельности отдела достаточно широка и, в соответствии с классификацией горных наук, связана со следующими науками: геометрия и квалиметрия недр, теория проектирования освоения недр, экономика освоения георесурсов, горная информатика, геотехнология.

Научные направления отдела

В соответствии с основными направлениями фундаментальных исследований, утвержденными Президиумом РАН (Постановление ? 233 от 01 июля 2003 г.) основным направлением деятельности отдела является: 6.16 "Проблемы комплексного освоения недр Земли и новые технологии извлечения полезных ископаемых из минерального и техногенного сырья".
В рамках данного направления в отделе осуществляются исследования по:
· обоснованию стратегии освоения минерально-сырьевой базы России с учетом анализа мировых тенденций развития минерально-сырьевого комплекса (экономические, технологические и экологические критерии), обеспечивающей сырьевую безопасность страны;
· теоретическому и экспериментальному обоснованию принципа геотехнологического продолжения формирования месторождений полезных ископаемых;
· развитию методов оценки эффективности функционирования горнотехнических систем.

Фундаментальные научные проблемы

Разработка методов оценки и управления доступностью минерально-сырьевых ресурсов.
В нашей стране сложилась система оценки запасов и прогнозных ресурсов полезных ископаемых, в соответствии с которой на различных стадиях разведки и разработки месторождений используются разные показатели для оценки достоверности запасов, эффективности их использования, степени подготовленности к извлечению и последующей переработке. Большинство показателей имеет качественный характер. Критерием отнесения запасов к тем или иным категориям на стадиях геологического изучения недр и эксплуатации месторождения, как правило, является выполнение определенных видов и объемов работ. Существуют различные методы экономической оценки месторождений полезных ископаемых, отражающие эффективность разработки полезных ископаемых. Однако они не позволяют учесть многие важные аспекты, характеризующие динамику состояния минерально-сырьевых ресурсов.
Поэтому при разработке методов оценки доступности запасов и ресурсов полезных ископаемых особое внимание уделяется учету различных состояний ресурсов (качество, условия залегания, степень изученности и подготовленности), изменения технологического уровня развития общества и изменчивости общественной потребности в различных видах минерального сырья. Такой подход позволит научно обосновать стратегии освоения месторождений в части поддержания экономически целесообразного уровня доступности запасов, интенсивности их разработки и воспроизводства.
Разработка технологий целенаправленного вещественного и структурного преобразования залежей полезных ископаемых в недрах для существенного повышения эффективности их последующей разработки;
Существующий путь развития комплекса технологий добычи и переработки полезных ископаемых является экстенсивным, так как по мере снижения качества добываемых полезных ископаемых рост потребности в минеральном сырье компенсируется увеличением объемов извлекаемой и перерабатываемой горной массы. Такой путь развития уже столкнулся с серьезными ограничениями экологического характера, а в перспективе столкнется с исчерпаемостью различных видов минеральных ресурсов, освоение которых экономически оправдано. Скорее всего, существенное повышение эффективности освоения месторождений возможно лишь в результате смены парадигмы - исходной концептуальной модели постановки проблем освоения недр и их решений.
Сегодня изменения структуры комплекса технологий добычи и переработки минерального сырья уже происходят. Но связаны они в основном с переносом методов и приемов, типичных для конечных стадий комплекса технологий, в его начало (процесс добычи), что позволяет сократить объемы материала и интенсифицировать только процессы переработки сырья. Заманчивой же является перспектива сокращения сроков разработки и объемов извлекаемой горной массы для традиционных процессов добычи полезных ископаемых. В связи с этим новая парадигма в области освоения месторождений полезных ископаемых могла бы заключаться в целенаправленном преобразовании залежей с созданием в массиве условий для пространственного обособления полезного компонента, изменением физических свойств пород и условий залегания руд, то есть с приданием им свойств, обеспечивающих повышение доступности запасов и в дальнейшем возможность их эффективной разработки. Такое преобразование возможно с использованием принципа геотехнологического продолжения рудообразования искусственными методами, что позволяет использовать природные силы и дополнительные ресурсы недр для преобразования залежей к состоянию, максимально приемлемому для последующей разработки.
Разработка программного обеспечения для диспетчеризации работы горно-транспортного оборудования.
Современные методы повышения эффективности работы горно-транспортного оборудования основаны на принципе сетевого планирования на длительный промежуток времени и не учитывают состояние оборудования, его технические характеристики в реальном масштабе времени, что не позволяет управленческому персоналу оперативно реагировать на изменившуюся горно-транспортную ситуацию. Для обеспечения такого реагирования необходимы современные компьютерные технологии и автоматизация работы горных диспетчеров. В настоящее время многие горные предприятия, в частности угольные разрезы Кузбасса, приобретают зарубежные автоматизированные системы пространственного позиционирования горно-транспортного оборудования. Однако для их эффективного использования необходима разработка программного обеспечения, адаптированного для отечественных горных предприятий и включающего ряд оптимизационных задач. Разработка такого программного обеспечения для разрезов Кузбасса позволит повысить уровень организации горных работ и эффективность работы горно-транспортного оборудования.