В конце апреля – начале мая группа преподавателей и студентов Санкт-Петербургского горного университета императрицы Екатерины Второй прошла стажировку в Тайюаньском и Шаньсийском технологических университетах, на предприятиях КНР.
Тридцать горняков изучали опыт китайских коллег по организации учебного процесса, знакомились с научными разработками, работой профильных предприятий. Это далеко не первый визит в вуз-партнер. Он принимал уже несколько делегаций из города на Неве, молодые люди из угольной столицы Китая обучаются в Горном.
Рабочая программа началась с посещения студенческого кружка робототехники. Здесь проекты на начальном этапе поддерживаются университетом, затем в случае успеха могут появляться спонсоры из промышленного и бизнес-сектора. Команды ребят постоянно участвуют и занимают призовые места в региональных и национальных состязаниях. Наилучшее достижение – победа в мировом конкурсе Битвы роботов 2024 года.
Впечатляют чрезвычайно быстрые сроки реализации проектов при практически полном отсутствии лишней бюрократии (только заявка от заведующего лабораторией и техническое задание). От идеи до результата – 1-2 недели, а недостающие детали в процессе сборки роботов даже из сторонней организации, когда самим сделать не получается, могут изготовить за 2-3 дня.
Лабораторная база факультета безопасности позволяет современными методами рентгеноскопии, хроматографии и МРТ определять строение и важные свойства горных пород, угольной пыли и газовых смесей. Есть возможность в мелком масштабе проводить физическое моделирование взрывов газов и пыли при разных внешних условиях и параметрах исходных веществ.
Учебные лаборатории Горного факультета - это класс 3D-визуализации основных технологических процессов горных предприятий, VR тренажеры и макеты для ознакомления со структурой горнодобывающего предприятия.
Научная лаборатория физико-механических свойств горных пород представлена широким парком оборудования, позволяющим определять широкий спектр физических свойств пород. Оборудование постоянно находится в работе. За последние 10 лет коллективом из 51 сотрудника лаборатории (16 профессоров, 22 доцента, 11 ассистентов и 2 научных сотрудника) выполнено более 50 крупных научных исследований на общую сумму более 40 миллионов юаней (около 0,45 миллиарда рублей) и получена 21 премия национального и регионального масштаба, в том числе за научные открытия.
Здесь можно проводить испытания прочности закрепления анкеров в разных горных породах, а также испытания на прочность самих анкеров различной конструкции из различных материалов.
Лаборатория исследования тепловых и фильтрационных свойств горных пород также оснащена современным высокотехнологичным оборудованием, разработанным по техническому заданию сотрудников. Это комплексы True Triaxial Multi-phase CO2 Fracturing and Seepage Test Systems – передовые установки для моделирования разрыва пласта и фильтрации на больших глубинах, для исследования нефте- и газоотдачи, геотермальной энергетики.
На химическом факультете 246 преподавателей и 1300 студентов.
Кафедра – это исследовательская группа, в среднем каждый преподаватель ведёт около 100 часов аудиторной нагрузки в год. Система контроля качества работы профессорско-преподавательского состава схожа с той, что и в Горном (анкетирование студентов, взаимные посещения занятий, проверка методических материалов на кафедре). Стипендии (до 30 000 юаней в год) позволяют студентам не искать подработку. Большое внимание уделяется воспитательной работе и идеологии.
Кафедра химической технологии: 41 преподаватель, набор 180 студентов в год. За 4 года необходимо набрать 160 кредитов, пройти две практики плюс преддипломная. Затем 30% идут в магистратуру, 70% – на работу.
Кафедра прикладной химии: 25 преподавателей, направления – экология и новые материалы. Набор 60 студентов в год. 70% выпускников идут в магистратуру.
Кафедра общей химии: 20 преподавателей, 2 группы студентов. Научная работа – со 2 курса.
Кафедра биофармацевтики: 350 бакалавров, 50 магистров, 21 преподаватель (30% с зарубежным опытом).
Учебные и научные лаборатории разделены. Учебная лаборатория – мини-модель химзавода с тремя цехами переработки угля. Есть установка дистилляции малеинового ангидрида, QR-коды на оборудовании, цифровая копия. Оборудование можно разбирать. Система обучения промбезопасности – 4 часа. Есть стенды по гидравлике, теплообменникам, абсорбции/десорбции CO2.
Научная лаборатория угля была создан в 1985 году, и в 2021-ом была признана лабораторией национального уровня. Тематика: углехимия, энергоэффективность, снижение выбросов, глубокая переработка угля. Направления: газификация угля в синтез-газ и далее в метанол, бензин; угольные электроды для алюминия; очистка газа от NOx и SOx, сточных вод; переработка отходов в цемент и огнеупоры; извлечение тяжёлых металлов.
State Key Laboratory of Intelligent Mining Equipment Technology – совместная площадка университета, компании и лаборатории. Штат – 229 человек (2 академика, 10 профессоров). Основные направления: оборудование для открытой добычи (автоматизация погрузки, навигация, машинное зрение); для подземной добычи на больших глубинах; для «умной шахты» (датчики, MES, диспетчеризация, безлюдные технологии). Представлена MES-система полного цикла добычи и обогащения – внедрена на одной из шахт.
В Шаньсийском технологическом университете петербургские горняки посетили полигон для развития практических навыков. В качестве наглядных пособий – реальное горношахтное оборудование. В качестве макетов подземных горных выработок представлены наклонные и горизонтальные галереи со смонтированным в них оборудованием и системами энергообеспечения, демонстрируют различные виды крепи (рамная, анкерная, индивидуальная в разных исполнениях (металлическая, деревянная, композитная)). В наличии - полноразмерные тренажеры для бурения скважин на подземных установках, стилизованные стенды для проведения замеров концентрации газов в выработках, учебные классы. На полигоне осуществляют подготовку как студенты, так и сотрудники горнодобывающих компаний.
Есть макет системы диспетчерского контроля «умной шахты» с возможностью удаленного управления всем оборудованием, позволяющий сократить число рабочих более, чем в 2 раза уже на данном этапе развития.
Представлены действующие проходческий и очистной комплексы (общим весом более 1,5 тысяч тонн), применяющиеся для отработки пластов большой мощности с выпуском угля.
Отдельная небольшая часть полигона – горноспасательное обучение с применением VR-технологий и тренажерами по пожаротушению.
Зона технологического развития Yangquan High-Tech Industrial Development Zone. Предприятие ориентируется на экологичные, ресурсосберегающие и современные технологии. Акцент сделан на цифровизацию, новые материалы, безопасность и снижение вреда для экологии в русле курса Китая на углеродную нейтральность к 2060 году.
Компания прошла путь от угольной компании до интеллектуального центра беспилотных систем, «умного дома» и инновационных материалов.
Представлены цифровые решения: беспилотники для сложных условий, беспилотный транспорт, системы распознавания. Часть решений программируется под реальные задачи. Отдельно был показан облачный вычислительный центр Baidu (функционирует с 2012 года).
Среди новых материалов – искробезопасные, износостойкие резцы для горношахтного оборудования и прозрачные полимеры с низкими коэффициентами преломления «прозрачнее стекла». Натрий-ионные батареи – не замена широко применяемым литиевым, а нишевое решение для промышленности низких температур и повышенной безопасности.
Состоялся выезд на угольное предприятие Shanxi Linxian Huaye Coal Industry, применяющее интеллектуальные и экологичные решения для угольной промышленности. Стратегическая цель – создание «зелёных» и «умных» шахт (5G, применение технологий с закладкой выработанного пространства). Работа ведётся в тесном взаимодействии с Тайюаньским университетом и промышленниками (внедрена система умной диспетчеризации Huawei).
Представлены цифровые решения: ИИ, техзрение, автоматизированное диспетчерское управление, интеграция с Manufacturing Execution Systems (MES). Система контролирует конвейеры, разрывы лент, вентиляционные устройства, прочие неисправности и обеспечивает защиту процессов.
Отдельно – система классификации опасных ситуаций с ранним оповещением по всей шахте и удалённой обработкой нештатных ситуаций. Время прибытия бригады горноспасателей – 30 минут.
Экологические аспекты: господдержка рекультивации территорий – в рамках перехода к безопасной и экологически ответственной добыче угля.
Масштаб внедрения: 48 основных и вспомогательных подсистем, время внедрения – около 3 лет, ориентировочная стоимость системы - 70 миллионов юаней.
На предприятии по производству аварийно-спасательного оборудования Hong’an Emergency гостям были продемонстрированы автономные современный дыхательные аппараты (до 5–6 часов, масса 15 кг, от –20 до +60 °C), гидравлическое и пневматическое спасательное оборудование и инструменты (ножницы, домкраты, краны, спасательные установки для разбора завалов горных пород, спецодежда). На предприятии есть учебные полигоны для студентов и спасателей.
Taiyuan Heavy Machinery Group – первое крупное предприятие тяжёлого машиностроения КНР. На производстве полностью безлюдная логистика и сортировка готовых деталей QR-кодами с помощью роботов. Один оператор следит за производственными комплексами по резке, сварке, сверлению и фрезеровке. Цех механообработки и сборки – 120 000 м². Повторное использование отходов металла.
Завод производит широкий перечень оборудования - от мостовых кранов до карьерных автосамосвалов на беспилотном управлении. Есть заказы из Бразилии и Индии. Есть разработки с участием Германии и Японии. Предприятие строит всю жилую инфраструктуру для своих сотрудников в непосредственной близости от заводов - жилье, школы, детсады, выставочные комплексы, парки.
Лаборатория интеллектуальных угольных шахт провинции Шаньси демонстрирует связку: университет, шахта, цифровая платформа (Huawei). Идея «умной шахты» – единая цифровая среда с датчиками метана, давления, камерами и прочими. Собственная система EIC (Enterprise Intelligence Cube) объединяет приложения, облачные хранилища, периферийную обработку и управление.
ИИ и машинное зрение контролируют оборудование, людей, опасные зоны, производственный процесс.
Для открытых работ - 5G, беспилотная техника, AI-диспетчеризация. Для обогащения – интеллектуальное управление плотностью, флотацией, сгущением, реагентами, что повышает выход угля и снижает ручные регулировки. Лаборатория работает с собственными алгоритмами. Huawei – не просто поставщик, а участник технологической связки. Это готовая модель автоматизации горного дела: данные, оборудование, дата-центр, ИИ, цифровые платформы и университет.
Карьер Antaibao входит в China Coal Pingshuo Group (провинция Шаньси). Строительство началось в 1982 году, запуск – в 1987-ом. Это один из трёх разрезов в отводе Pingshuo, каждый производит примерно 20 миллионов тонн угля в год. Antaibao – первый в Китае по площади нарушенных земель.
Уголь марки Д (длиннопламенный), низкозольный, с литием. Коэффициент вскрыши – 3,35 тонн породы на 1 тонну угля.
Особый интерес – спуск к забою: возможность в реальном времени видеть работу экскаватора и погрузку даёт понимание масштабов и логистики открытой добычи.
В настоящий момент ведется работа по внедрению систем умного управления карьерным транспортом.
Внутреннее отвалообразование и активная рекультивация нарушенных земель на разрезе – пример добросовестного следования политике рационального природопользования.
Конечно же, была и культурная программа. Сто летняя деревня Хоугоу. Сохранились дома, дворы, быт, уклад. Впечатляет бережное отношение китайцев к целостной истории места. Пример уважения к истории и традициям.
Статуя Будды Мэншань (VI век, эпоха Северная Ци) высечена в скале. Была разрушена к концу династии Юань, заново обнаружена в 1980-х. В 2006–2008 годах отреставрирована: к телу добавили новую голову. Отдельно состоялось посещение древнего городка Цикоу на берегу реки Хуанхэ.
Впереди – анализ всех трех стажировок в КНР и Эквадоре, результаты научных конференций, подведение итогов, планы на будущее.