Красноштейн Аркадий Евгеньевич

Горный инженер, учёный и педагог

rf

 

Аркадий  Евгеньевич Красноштейн – отец основатель Горного института Уральского отделения РАН, один из ведущих ученых в области рудничной аэрологии и безопасности горных работ, член-корреспондент Российской академии наук, Заслуженный деятель науки Российской Федерации. 

Аркадий Евгеньевич более 30 лет выполнял фундаментальные исследования по проблемам рудничной  аэрогазодинамики, динамики аэрозолей, рудничному тепло- и массообмену, процессам формирования и управления газовым и аэрозольным составом, а также микроклиматическими параметрами рудничной атмосферы. Под его руководством сформировалась и успешно работает признанная у нас и за рубежом школа специалистов по аэрологии калийных рудников. Теоретические разработки возглавляемого им научного коллектива стали основой внедрения в практику новых методов рудничной аэрогазодинамики и создания эффективных комплексов рудничной термодинамики. Результаты работ в области рудничной аэрологии и теплофизики получили признание широкой научной общественности. Созданная А.Е. Красноштейном и признанная у нас в стране и за рубежом научная школа специалистов по рудничной аэрологии успешно работает в Перми, Москве, Санкт–Петербурге, Инте, Воронеже, Кузбассе и Республике Беларусь. Теоретические разработки школы А.Е. Красноштейна стали основой внедрения в практику новых методов рудничной аэрогазодинамики, обеспечивающих работу эффективных комплексов вентиляции значительных объемов подземного пространства, которыми характеризуются калийные рудники. 

Красноштейн А.Е. стоял у истоков возникновения и развития аэрологии и газодинамики калийных рудников. Вся аэрология калийных рудников формировалась не только на его глазах, но и при активном его участии. В 50–е годы прошлого века в Советском Союзе было всего два действующих калийных рудника – по одному в Соликамске и Березниках. Началось активное строительство РУП «ПО «Беларуськалий». Поэтому вопросов и проблем по проветриванию рудников, вытекающих из существующей специфики свойств калийно–магниевых солей, особенностей геологического строения месторождения и технологии его отработки, возникало великое множество. Аркадий Евгеньевич в коллективе других молодых ученых принял участие в выполнении под руководством д.т.н., проф. И.И. Медведева всего комплекса исследований газовой и аэрозольной обстановки, а также микроклимата калийных рудников. Работы проводились на рудниках Верхнекамского, а в дальнейшем Старобинского и Прикарпатского месторождений.

Большой объем исследований выполнен А.Е. Красноштейном совместно с коллегами  по проблеме микроклимата калийных рудников, что особенно актуально для Старобинского месторождения калийных солей. Высокая гигроскопичность калийных солей, отсутствие водопритоков, повышенная теплопроводность и теплоемкость калийных солей определяют  особенности формирования микроклимата, способы его регулирования и управления микроклиматическими параметрами рудничной атмосферы. И хотя, с точки зрения санитарно–гигиенических требований, микроклиматические параметры отечественных калийных рудников не имеют существенных отклонений от допустимых норм, значение этого фактора, как технологического и во многом определяющего безопасность горных работ, трудно переоценить. В процессе проведённых исследований были уточнены теплофизические параметры различных типов калийно–магниевых солей, их гигроскопические характеристики, определены размеры (по глубине и по длине вентиляционного пути) тепловыравнивающей рубашки, созданы методы расчетов температуры воздуха и пород по длине вентиляционного пути. В практическом плане разработаны методы оптимизации управления тепловыми потоками в воздухоподающих стволах, исключающие температурные напряжения в  элементах тюбинговой крепи стволов, безвентиляторные схемы подготовки подаваемого в шахту воздуха. В дальнейшем была развита и применена, а впоследствии получила и нормативное закрепление в ЕПБ идея рециркуляционного проветривания рудников, высказанная Аркадием Евгеньевичем более 30 лет назад. 

Спасение БРУ1Одним из наиболее значимых научных направлений, которое А.Е. Красноштейн и его ближайшие соратники успешно развивали на протяжении многих лет, является теория проветривания горных выработок, в том числе один из наиболее сложных разделов этого направления – проветривание камер большого объема (сечения). Натурные наблюдения за проветриванием камер большого объема (50–100 и более кв. м) после взрывных работ, когда фронт газового облака перемещался от забоя до горловины камер со скоростью, в десятки раз превышающей среднюю скорость движения воздуха, убеждали исследователей в том, что принятые на то время модели «смешения» и «вытеснения» не способны описать этот фактически наблюдаемый процесс. Результаты этих наблюдений заложили основу дальнейших, уже теоретических, исследований, позволив понять суть физических процессов, происходящих  при проветривании камер. Исходя из этих представлений, были построены математические модели проветривания выработок, в основу которых положены классические представления о турбулентном массопереносе. По существу, впервые в теорию рудничной вентиляции были введены понятия коэффициентов виртуальной вязкости и диффузии. Определены способы расчета этих важнейших показателей, определяющих процесс проветривания. На основе этих подходов были сформулированы краевые задачи математической физики, начальные и граничные условия которых соответствовали различным схемам проветривания при различных  способах  возникновения загазованных зон, подвода свежего и удаления загазованного воздуха. Достигнутые в те далекие годы результаты позволили понять, что магистральный путь решения вентиляционных задач лежит не на эмпирическом пути, а на пути использования общефизических достижений в области турбулентного тепломассопереноса. Это на многие годы определило направление научного поиска и позволило получить как научные, так и прикладные результаты, существенно обогатившие рудничную аэрологию. 

В те же годы была поднята еще одна очень актуальная проблема – общерудничный расчет требуемого количества воздуха. Это основополагающий параметр любого рудника или шахты, определяющий технические и экономические показатели предприятия и, в то же время, обеспечивающий  его  безопасную  эксплуатацию. В конце 60-х – начале 70-х гг. прошлого столетия господствовал механистический подход к расчету требуемого количества воздуха. В качестве основных исходных данных расчета принимались газообильность шахты и ее суточная производительность, а также газообильность и количество взрываемых взрывчатых веществ, количество одновременно работающих людей. Совершенно очевидно, что при таком подходе расчетное количество воздуха лишь в редких случаях могло соответствовать фактически необходимому. Но даже в этом случае потребность этого воздуха никак не влияла на конечный результат, что не позволяло, с одной стороны, правильно рассчитать количество воздуха, а с другой – обеспечить его требуемое распределение и контроль. Анализ этих обстоятельств привел к необходимости создания, так называемой, позабойной методики расчета количества воздуха, согласно которой общерудничная потребность определяется как сумма потребностей всех отдельных объектов проветривания с введением необходимых коэффициентов запаса. Такой путь расчета, будучи более трудоемким, оказался гораздо более адекватным и эффективным. Он был впервые реализован для Верхнекамских калийных рудников, а затем получил повсеместное распространение и вошел во все нормативные документы и учебники по рудничной аэрологии.

Большое внимание было уделено также еще одному чрезвычайно важному направлению – формированию аэрозольного состава атмосферы калийных рудников, изучению и разработке эффективных способов борьбы с пылью. Считалось, что соляные пыли практически безвредны, не горючи и не взрывоопасны (скорее, наоборот, играют роль пламегасителей). Повышенные концентрации пыли строго локализовались, и было мало рабочих мест (выпуск руды из рудоспусков, зоны погрузки и перегрузки руды, скиповые стволы, район разгрузки скреперных лебедок), попадавших в зоны сверхнормативной запыленности. Однако широкое внедрение добычных и проходческих комбайнов, конвейеризация доставки и транспортировки руды, применение самоходного транспорта с двигателями внутреннего сгорания резко обострили эту проблему и выдвинули ее в число первоочередных. Одним из самых главных достижений в этом на правлении в те годы следует считать детальное и всестороннее изучение свойств калийных пылей, разработку и совершенствование методов и средств контроля их весовых и счетных концентраций, дисперсного состава, определение критических влажностей для различных пылей и других их гигроскопичных свойств. Были установлены закономерности и параметры изменения размеров и гидравлической крупности как отдельных частиц, так и их сообществ при различных процессах, броуновской, гравитационной, турбулентной, электростатической и других видах коагуляции. Установлены закономерности срыва пылевых частиц с различных поверхностей с разными показателями шероховатости, а также скорости оседания аэрозолей в неподвижном воздухе и в сносящих потоках при различных их скоростях и непрерывно меняющейся гидравлической крупности частиц. Тем самым в этих исследованиях были заложены теоретические основы динамики рудничных аэрозолей переменной массы. Результаты этих исследований составили основу докторской диссертации А.Е. Красноштейна «Научные основы процессов формирования и нормализации аэрозольного и газового состава атмосферы калийных рудников». Детальное изучение и опробование различных способов пылеподавления показало, что наиболее эффективным является использование гигроскопичных свойств калийно–соляных аэрозолей, способных к быстрому конденсационному росту с последующей коагуляцией и оседанием на почву и стенки выработки. На этом принципе был разработан конденсационный способ пылеподавления гигроскопичных аэрозолей, основной идеей которого является круглогодичное поддержание относительной влажности воздуха на всем протяжении воздухоподающих путей в пределах, близких к критической влажности.

Большое внимание в исследовании проветривания калийных рудников было уделено Аркадием Евгеньевичем изучению и оптимизации схем проветривания. Изначально на каждом руднике существовало множество различных схем проветривания панелей, рабочих зон, камер и блоков. Эти схемы конструировались без учета  вентиляционной целесообразности и поэтому исключали возможность регулирования воздухораспределения, представляя собой сложную и  запутанную вентиляционную сеть. 

Теоретические разработки А.Е. Красноштейна стали основой внедрения в практику новых методов расчета вентиляционных сетей и управления процессами рудничной аэрогазодинамики. 

Горный инженер,ученый, педагогВ последнее десятилетие под руководством А.Е. Красноштейна было предложено свыше 50 разработок для практической реализации. Следует отметить создание аппаратурно–методического обеспечения и многоплановую практическую апробацию уникального комплекса по мониторингу и прогнозу развития крупномасштабных аварийных ситуации в процессе освоения георесурсов в районах крупных градопромышленных агломераций. При его участии впервые установлено, что в породах соляных формаций содержатся технологически значимые количества благородных металлов (золото, платина, паладий), представленные наночастицами органических соединений. А.Е. Красноштейн уделял огромное внимание созданию нормативной базы по обеспечению безопасности горных работ. Под его руководством разработан целый ряд таких правил.

Организаторские способности, мужество и ответственность Аркадия Евгеньевича за принятие трудных решений в полной мере проявились в аварийных ситуациях, имевших место на Верхнекамском калийном месторождении. Он внес значительный вклад в минимизацию негативных последствий аварий на калийных рудниках.

А.Е. Красноштейн выступал координатором взаимодействия академических учреждений с высшими учебными заведениями г. Перми. По его инициативе созданы и успешно работают вузовско–академические кафедры в Пермском государственном университете и Пермском государственном техническом университете.

А.Е. Красноштейн выполнял большую научно–организационную работу. Он являлся членом Президиума Уральского отделения РАН, заместителем председателя Президиума Пермского научного центра УрО РАН, членом Объединенного ученого совета по наукам о Земле УрО РАН, членом Горного совета по Приволжскому федеральному округу, членом Высшего горного совета РФ.

За большой вклад в развитие науки и техники А.Е. Красноштейн награжден орденами «За заслуги перед Отечеством IV степени», «Знак Почета». Он полный кавалер знака «Шахтерская слава», лауреат премии А.А. Скочинского и Уральской горной премии.

Следует сказать, что большинство из научных направлений, сформированных Аркадием Евгеньевичем, не исчерпаны до сих пор, продолжая давать все новые и новые интересные результаты. Работа лаборатории аэрологии и теплофизики Горного института, созданная и ранее возглавляемая Аркадием Евгеньевичем, подтверждает это своими результатами на рудниках АО «Уралкалий», «Сильвинит», «Беларуськалий», а также других горных предприятиях России и стран СНГ.

Читайте подробнее про ОАО "Череповецкий "Азот".