Итоги работы Горного института Кольского научного центра РАН в 2024 году

На Ученом совете Кольского научного центра Сергей Лукичев, директор Горного института КНЦ РАН, познакомил коллег с основными результатами работы института за 2024 год.

Горный институт проводил исследования по четырем научным направлениям: развитие методологии рационального и экологически сбалансированного недропользования при освоении минерально-сырьевых ресурсов Северо-Запада Арктической зоны Российской Федерации; создание ресурсосберегающих технологий переработки природного и техногенного минерального сырья; развитие научных основ обеспечения геомеханической безопасности природно-технических систем горнодобывающей отрасли; разработка цифровых технологий и информационных систем для решения задач горно-обогатительного производства.

Исследования соответствуют направлениям программы фундаментальных исследований РФ: «Геомеханика: физико-химические свойства горных пород»; «Комплексная, технологически эффективная и экологически безопасная добыча, обогащение и глубокая переработка минерального сырья»; «Развитие методов мониторинга развития опасных техногенных процессов; обеспечение безопасного ведения горных работ»; «Ландшафтоведение, геохимия ландшафтов, экологическая диагностика территорий».

Работы по госзаданию проводились в рамках пяти научно-исследовательских тем. Все темы были успешно завершены. По ним были получены как научные, так и практические результаты.

Работа по теме «Развитие физических, физико-химических и цифровых основ разработки и промышленной адаптации эффективных технологий обогащения различных видов минерального сырья» позволила сформировать методологический подход по моделированию структуры суспензии магнитных частиц микронного размера. Этот результат отнесен к важнейшим в области наук о Земле, полученных Горным институтом в отчетном году.

Практические результаты исследований по теме:

Разработана схема крупнокускового обогащения маложелезистой апатитовой руды Ковдорского месторождения, что позволит увеличить качество железорудного концентрата.

Предложена новая технологические схемы обогащения лопаритовых руд для Ловозерского ГОКа.

Разработаны новые реагенты-собиратели, использование которых при флотации сульфидных медно-никелевых руд обеспечивает снижение потерь никеля с хвостами.

Испытан и предложен к использованию в составе собирательной смеси для флотации апатит-нефелиновых руд новый отечественный реагент взамен импортного с сохранением высоких показателей получения апатитового концентрата, при этом более дешевый

Результатом работ по теме «Изучение механизма формирования и обоснование критериев потери геомеханической устойчивости при ведении крупномасштабных горных работ» явилось подтверждение того, что с увеличением глубины разработки Ждановское месторождение будет становиться удароопасным. На основе оценки устойчивости прибортового массива методом предельного равновесия и комплексного мониторинга геомеханического состояния установлена стадийность потери устойчивости карьерных откосов в массивах скальных пород. Была также предложена классификация уровней сейсмичности для условий подземных рудников, отрабатывающих апатит-нефелиновые месторождения Хибинского массива, что позволяет районировать месторождения по сейсмичности для прогнозирования опасных участков.

Результатом работ по теме «Научно-методические основы формирования цифровой платформы для комплексного решения задач горной технологии» стала разработка архитектуры Горно-геологической цифровой платформы, являющейся следующим шагом развития горно-геологических информационных систем (ГГИС). Работы в этом направлении позволят ускорить и упростить процесс разработки цифровых инструментов, что обеспечит решение задачи импортозамещения для программных продуктов класса ГГИС. В рамках работ по теме была разработана концепция цифрового планирования открытых и подземных горных работ на основе комплексного учета горно-геологических и горнотехнических ограничений.

Практические результаты исследований по теме:

На основе численного моделирования исследованы процессы торцевого выпуска руды для условий, соответствующих отработке запасов апатит-нефелиновой руды Хибинскими подземными рудниками. По результатам моделирования разработана методика нормирования потерь и разубоживания руды при торцевом выпуском.

На основе маркетинговых исследований и сценарного моделирования обоснована экономическая нецелесообразность при нынешних ценах и потребности на рынке получения из руды месторождения Олений ручей других продуктов кроме апатитового концентрата.

По теме «Развитие методологии экоинвестиционного подхода к восстановлению природных экосистем, нарушенных при освоении георесурсов» обосновано повышение энергетической составляющей в ходе эволюции системы «горная порода – биота» в результате создания сеяного злакового фитоценоза без нанесения плодородного слоя под полимерным покрытием. Также был разработан методический подход к мониторингу динамики восстановления нарушенных земель на основе анализа температурного поля по спутниковым снимкам, выявлены взаимосвязи факторов восстановления за период с 2000 по 2024 годы на примере складированных отходов переработки руд Хибинской группы месторождений.

По теме «Развитие научно-методических основ оценки промышленной безопасности объектов складирования минеральных отходов горного производства на основе многоуровневого мониторинга» в 2024 году были разработаны геофильтрационная и гидрогеомеханическая 3D-модели природно-технической системы «водохранилище – прилегающая территория – карьер». Модели апробированы на примере водохранилища Селиакка-Ярви АО «Кольская ГМК» в ходе оценки текущего и прогнозного состояния водохранилища в зоне активного ведения горных работ. Кроме того, на основе гидрогеомеханического 3D-моделирования дамбы на намывных хвостовых отложениях выявлены характерные закономерности фильтрационно-деформационных процессов. Практическим результатом стало создание региональной базы данных космоснимков и геометризация хранилищ отходов горного производства на основе комбинирования оптико-электронных и радиолокационных спутниковых снимков в разных диапазонах электромагнитного спектра.

Если говорить о работе по грантам Российского научного фонда в прошедшем году, то их было два. Оба успешно выполнены. Так, завершены исследования по гранту РНФ от 2022 года «Исследование процессов обрушения подработанной толщи пород при отработке удароопасных месторождений Хибинского массива с целью снижения техногенного воздействия на природно-технические системы Арктического региона». В результате впервые для вмещающих пород месторождений Хибинского массива определены средние значения нормальной и тангенциальной жесткости закрытых трещин, проведено моделирование напряженно-деформированного состояния для характерного участка массива в окрестности горной выработки, пересеченной трещиной, выявлены изменения действующего гравитационно-тектонического поля напряжений вблизи структурной неоднородности. Кроме того, установлены особенности механизма обрушения мощной (свыше 400 метров) подработанной толщи в скальном тектонически напряженном массиве. Для оценки изменений состояния массива горных пород и выявления периодов неустойчивости подработанной толщи пород Хибинского массива предложено совместное применение критериев энергетического индекса и кумулятивного кажущегося объема как индикатора начала формирования нового обрушения подработанной толщи.

Победителем регионального конкурса грантов РНФ в 2024 году в номинации «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» стал проект «Космический мониторинг и оценка рисков окружающей среде горнодобывающих и гидроэнергетических комплексов Мурманской области». В рамках проекта был разработан комплексный методический подход к дистанционному мониторингу промышленных горно-гидротехнических сооружений, включающий в себя прогноз и управление техногенными рисками на объектах Северо-Западного региона Арктики.

По хозяйственным договорам институт работал как с предприятиями Мурманской области, так и за ее пределами. В целом в 2024 году было реализовано 32 разработки института, подано семь заявок на объекты интеллектуальной деятельности, получен один патент РФ на изобретение способа флотации.

В 2024 году ученые института опубликовали 77 работ, в том числе одну монографию и сборник материалов международной конференции «Плаксинские чтения – 2024». Горный институт провел совместно с коллегами из других горных институтов РАН Всероссийскую молодежную XVIII научно-практическую конференцию «Проблемы недропользования», участвовал в организации ежегодной Международной горнопромышленной конференции «Баренц-арктическое экономическое партнерство», провел конкурс-конференцию научных работ молодых ученых и специалистов института. Всего сотрудники ГоИ участвовали в 18 международных и российских научно-технических совещаниях, конференциях, симпозиумах с 59 докладами.

Сотрудники института преподают на кафедре горного дела, наук о Земле и природообустройства филиала Мурманского арктического университета в Апатитах, а в очной аспирантуре института обучается 16 человек.

В институте продолжает работать и модернизироваться опытно-промышленная обогатительная установка, аккредитованная лаборатория инструментальных исследований состояния горных пород Арктической зоны России. В институте функционирует вычислительный кластер для выполнения высокопроизводительных расчетов – загрузка его отдельных узлов близка к 100 процентам. Ну а главным событием года для горняков стал запуск Научно-исследовательского центра, созданного на средства «ФосАгро», по изучению апатит-нефелиновых руд перспективной добычи.

В 2024 году запущена новая версия сайта института, а в самом здании на улице Ферсмана, 24, появилась зона отдыха – «Зеленая комната», где можно выпить кофе, сделать паузу в работе, провести встречи с коллегами.

В Горном институте сегодня работает 195 человек, из них: 44 научных сотрудника, 110 – инженерно-технический персонал. 40 человек – молодые специалисты в возрасте до 39 лет.

– Важным вопросом для института остается низкое число кандидатов и докторов наук и как следствие – недостаточная публикационная активность, – отметил Сергей Вячеславович в своем докладе.