Обзор СМИ
«Чистый уголь — зелёный Кузбасс»: насколько продвинулась КНТП?
05.09.2023
Безопасная добыча и переработка угля, создание цифровых технологий для отрасли, снижение негативного влияния на окружающую среду — на этих столпах держатся комплексные научно-технические программы полного инновационного цикла в составе единого проекта «Чистый уголь — зелёный Кузбасс».
Правительственная инициатива вызвала немало дискуссий по поводу реальности исполнения поставленных задач в рамках КНТП. Тем не менее на сегодняшний день в стране утверждено и уже реализуется 4 программы — о них подробно рассказали в рамках форума «Технопром», прошедшего с 22 по 25 августа 2023 года в Новосибирске.
Композитные материалы и аддитивные технологии
Для начала напомним: как было заявлено ранее, программа «Чистый уголь — зелёный Кузбасс» будет проходить в три этапа. В стартовый период (2022-2024 годы) запланированы научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы. В рамках второго этапа, в 2025 году предусмотрена разработка и реализация технологий и продуктов в пилотном режиме. А к конечному, третьему, этапу должны подойти в 2026 году — к этому времени созданные технологии и решения должны выйти на коммерциализацию и промышленное тиражирование.
Ход исполнения программы курирует Минэнерго РФ. Общее финансирование в масштабный проект составляет 3,6 млрд рублей, в том числе 2 млрд — средства инвесторов, 1,6 млрд привлекли по госпрограмме «Наука».
А теперь — непосредственно к уже утвержденным КНТП. Совсем недавно, а именно 4 июля 2023 года, власти одобрили программу по созданию новых композиционных материалов под запросы атомной, транспортной и строительной отраслей. Ответственным исполнителем — координатором программы выступает «Росатом», в частности, к проекту привлечена «Юматекс» — управляющая компания дивизиона атомной госкорпорации «Перспективные материалы и технологии».
«Запущенная в этом году программа предполагает десятикратное увеличение объёмов производства углеволокна, которое будет доступно для потребления на рынке. Имеются ввиду не только отрасли промышленности, на которые изначально была рассчитана КНТП (прежде всего, авиация и судостроение), но и для строительной сферы. Например, углеволокно можно применять для укрепления ограждающих конструкций.
В рамках КНТП мы готовы демонстрировать любые возможности изделий, параллельно совместно с Минэнерго РФ начинать НИОКРы, чтобы адаптировать свои технологии под конкретные задачи, стоящих перед промышленностью Кузбасса», — высказался первый заместитель генерального директора АО «Наука и инновации» «Росатома», член ассоциации НОЦ Кузбасс Алексей Дуб.
Он же добавил, что прямо сейчас «Росатом» активно работает над запуском новой программы по аддитивным технологиям, и она будет в два раза больше, чем КНТП по композитам. По словам спикера, компания очень хорошо понимает механизм прохождения программ и уже знает, как пройти весь цикл от научных исследований до внедрения в рамках этого механизма. В госкорпорации рассчитывают внести ещё один проект в рамках КНТП до середины следующего года. Авторы проекта рассчитывают, что развитие направления даст мощный импульс для развития промышленности и экономики всей страны.
Технология для БВР
Ещё один участник КНТП «Чистый уголь — зелёный Кузбасс» — Институт проблем комплексного освоения недр имени академика Н. В. Мельникова РАН (ИБКОН РАН). По заказу компании «Кузбассразрезуголь» учёные работают над созданием электронной системы ведения буровзрывных работ, призванную обеспечить мониторинг всех стадий подготовительных и технологических процессов.
Вдобавок к этому, технологию относят к разряду экологичных. Как ранее сообщали в Минобрнауки РФ, внедрение системы позволит снизить нагрузку на экологию за счёт короткозамедленного поочередного взрывания скважин. Кроме того, благодаря возможности гибкого и точного программирования времени замедления при ведении взрывных работ показатели сейсмического воздействия настолько минимальны, что могут не фиксироваться даже сейсмостанциями.
«Мы ещё несколько десятилетий будем использовать уголь как энергоноситель, а как химическое сырье его будут применять не одно тысячелетие. Но относиться к этому процессу нужно очень серьёзно, и в этой связи технологические решения для добычи угля претерпевают достаточно революционные изменения. Надеюсь, что все проекты в рамках «Чистый уголь — зелёный Кузбасс» — как действующие, так и заявленные — дадут возможность по-новому подойти к решению ряда вопросов и найти быстрое и эффективное решение.
Так, наша КНТП направлена на решение актуальных проблем для отрасли: повышение производительности, автоматизация работ и, конечно, влияние на экологию. Мы создаём систему, способную оптимизировать весь процесс добычи полезных ископаемых открытым способом, снизить энергозатраты и свести к минимуму негативное влияние на окружающую среду. К тому же ожидается, что проект в том числе позволит решить некоторые вопросы, связанные с нормативно-методической правовой базой», — прокомментировал директор Института проблем комплексного освоения недр Валерий Захаров.
«При разработке системы специалисты ИБКОН РАН пользуется информацией, предоставленной самой компанией «Кузбассразрезуголь». Мы передали необходимые сведения о предприятиях, описание решений, которые применяются и готовятся к применению для исследования и доработки, а также о действующем приборном обеспечении для мониторинга негативного воздействия БВР и оценки сейсмического действия взрывов.
Кроме того, «КРУ» предоставила нормативно-техническую базу для составления проектов ведения БВР и используемое программное обеспечение в целях внесения корректировок в параметры работ. На основе этих данных ИБКОН РАН разработал оптимальное решение, и уже с прошлого года мы начали проводить экспериментальные взрывы по новой технологии на собственных дочерних предприятиях», — добавил заместитель технического директора по инвестпроектам «Кузбассразрезуголь» Александр Гринблат.
Очистить и восстановить
Помимо электронной системы ведения буровзрывных работ, «Кузбассразрезуголь» выступает заказчиком ещё двух программ КНТП. Компания собирается внедрить новую технологию очистки сточных вод, а также создать экополигон технологий рекультивации и ремедиации.
Оба проекта ведут специалисты Кемеровского государственного университета. На первый потребуется 235 млн рублей инвестиций, «КРУ» возьмёт на себя долю расходов не менее уровня бюджетных затрат.
По словам представителя угольной компании, работы по разработке технологии очистки сточных вод стартовали осенью прошлого года. С 30 сентября по 31 октября на 11 промплощадках «КРУ» выполнили первый этап проект — отобрали пробы по 22 контролируемым показателям. К настоящему моменту специалисты завершили анализ действующей проектной документации, натурные обследования территории, а также лабораторный анализ воды на объектах.
Также в КемГТУ провели обзор существующих патентов и технологий систем водоочистки. Сейчас партнёры перешли к этапу подбора технологической схемы очистки карьерных вод. Но впереди предстоит ещё много работы — программа рассчитана на период до 2026 года.
«Мы проанализировали все научные разработки в интересующей нас области и сформировали наиболее приемлемый вариант для «Кузбассразрезугля». Уже пробуем внедрить технологию в технологические процессы предприятий компании и в дальнейшем будем оценивать её эффективность. При разработке решения учитывалось одно важное условие — оно не должно быть дороже существующего. Это требование поступило от самого заказчика, и это логично — приносить пользу нужно в том числе и с точки зрения экономической составляющей», — отметила проректор по научно-инновационной работе КемГУ Елена Жидкова.
Создание экополигона — второй проект в рамках КНТП — решает задачу по восстановлению нарушенных земель. Площадкой для испытаний «Кузбассразрезуголь» выбрали Казаченковский автоотвал, Таежное поле филиала «Талдинский угольный разрез». Как и в случае с системой водоочистки, операторы проекта приступили к работам в 2022 году: на опытной территории площадью 3 га было выполнено дистанционное зондирование отвала вскрышных пород, отобраны и проанализированы грунты и образцы нативных растений. Кроме того, специалисты изготовили:
ортофотоплан участка рекультивации;
карту профилей рельефа на экспериментальном участке;
карту неспланированных территорий экспериментального участка;
карту уклонов участка;
карту концентрации метана на участке рекультивации;
карту нормализованного вегетативного индекса участка;
карту температуры центров фотографирования участка;
карту рельефа территории.
«Критерием для создания экополигона стали экономическая целесообразность внедрения по сравнению с НДТ, высокие показатели приживаемости, минимизация ухода за посадками, актуальность для дальнейшего использования земель. Объём бюджетного финансирования составляет около 90 млн рублей. Приблизительно столько же – порядка 100 млн рублей — опять же, вложит сама компания», — добавил Александр Гринблат.
В этом году проект по обустройству экополигона вышел в активную фазу. На основе полученных данных учёные сформировали трёхмерную модель будущего объекта, в которой отобразили вариативность рельефа — это нужно для последующего масштабирования отрабатываемой технологии рекультивации нарушенных земель.
Как рассказала Елена Жидкова, недавно на территории будущего полигона завершили работы по посадке экспериментальных культур. На очереди — разработка базы данных, которая обеспечит подбор растений, подходящих для посадки на той или иной почве.
«К тому же в КемГУ вырабатывают шаги по повышению уровня приживаемости насаждений. Мы будем повышать показатель с помощью разработанного своими силами препарата. Также отмечу, что участие в проекте по обустройству экополигона стало толчком для создания питомника по выращиванию саженцев с закрытой корневой системой», — добавила проректор по научно-инновационной работе КемГУ.
КНТП — для «трудных» полезных ископаемых
«В горной отрасли накопилась масса задач, потому как дальнейшее развитие предприятий связано как с созданием новых, так и модернизацией действующих производств. В связи с этим происходит интенсификация работ, что требует разработки принципиально новых подходов к разработке новых технологий, особенно если речь идёт о трудноизвлекаемых запасах», — высказался заместитель директора института угля ФИЦ УУХ СО РАН Алексей Стародубов.
Институт тоже участвует в КНТП «Чистый уголь — зелёный Кузбасс», учёные создают сразу несколько решений для сферы недропользования, способных повысить эффективность работы. Во-первых, в вузе разрабатывают технологии и оборудования повышения эффективности дегазации выбросоопасных угольных пластов для обеспечения безопасной добычи угля в сложных горно-геологических условиях.
«Безвзрывной способ управления труднообрушающимися кровлями – это метод направленного интервального гидроразрыва. Уже разработана и обоснована технология и изготовлен комплект специального оборудования. Сейчас мы проводим апробацию этого оборудования на действующих предприятиях», — отметил г-н Стародубов.
Во-вторых, ФИЦ УУХ СО РАН работает над созданием трёх типов горно-шахтного оборудования. В институте планируют внедрять на российских добывающих предприятиях секции комплекса с роботизированным управляемым выпуском угля подкровельной толщи для извлечения триз. Они укомплектованы питателем для погрузки угля на забойный конвейер при разработке мощных пологих угольных пластов и калийных месторождений.
Вторая секция модуля будет выполнена с роботизированным управляемым выпуском угля подкровельной толщи. её оснастят питателями для погрузки угля на центральный конвейер при отработке мощных крутонаклонных угольных пластов (от 45 до 90°). И последняя секция — так называемая «шагающая крепь» — предназначена для скоростной проходки подготовительных горных выработок, отработки пластовых месторождений алмазосодержащих россыпей (безвзрывная выемка руды подземным способом), а также мощных угольных пластов подэтажными штреками (до 45°).
Одновременно с этим сотрудники института создают цифровую платформу, которая позволит количественно учитывать выбросы парниковых газов, образующихся в процессе добычи угля.
«Платформа призвана автоматизировать расчёты по категориям: фугитивные выбросы, выбросы от сжигания топлива на стационарных объектах, выбросы от сжигания транспортного топлива. Наше решение представлено в виде настольного приложения, которое обеспечивает визуализацию выполненных оценок, составление отчётов и их хранение. На клиентском персональном компьютере пользователя устанавливается разработанное ПО и запускается приложение, из которого вызываются клиентская и серверная части платформа. Клиентское приложение содержит основной процесс, необходимый для обработки данных и процесс визуализации результатов выполненных расчётов. Взаимодействие клиентского серверного приложений организовано по протоколу HTTP через REST API контроллер», — объяснил заместитель директора института угля ФИЦ УУХ СО РАН.
Вдобавок к этому, институт взялся за разработку системы управления автономными транспортными средствами на основе проецируемой траектории движения. Специалисты уже разработали и изготовили масштабный макет системы визуального распознавания светового маркера на основе машинного зрения. Кроме того, создан алгоритм управления движением и корректировки маршрута автономного транспортного средства на основе компьютерного зрения и подсветки светового маркера.
«Машинное зрение реализует процесс выделения, идентификации и преобразования видеоинформации. Отличием подхода является обработка не всего изображения, а только сегментированной части от проецируемых лазерных маркеров. Обработка изображений реализована программными средствами LabVIEW и совокупностью алгоритмов среды Vision Assistant. Разработанный алгоритм и реализующие ПАКи позволяют проводить исследования управления автономным транспортным средством на основе анализа техническим зрением зависимостей отклонения координатной линии лазерного маркера от лазерной подсветки траектории при различных уровнях внешней освещенности и состояния дорожного покрытия», — сказал Алексей Стародубов.
https://dprom.online/mtindustry/chistyj-ugol-zelyonyj-kuzbass-naskolko-prodvinulas-kntp/