З такой навукай можна горы зрушыць

І тут няма ніякіх перабольшанняў. У лабараторыі прыкладной механікі, якая дзейнічае на механіка-матэматычным факультэце БДУ, выконваецца вялікая колькасць навукова-даследчых работ у галіне геамеханікі, матэматычных і камп’ютарных метадаў мадэлявання геамеханічных працэсаў. Вынікі гэтых даследаванняў шырока ўкараняюцца ў горназдабываючай прамысловасці. Яны забяспечваюць высокі эканамічны эфект, а таксама садзейнічаюць павышэнню экалагічнай бяспекі і бяспекі людзей пад зямлёй.

Кіруе лабараторыяй прыкладной механікі першы прарэктар БДУ, доктар фізіка-матэматычных навук, прафесар Міхаіл Анатольевіч Жураўкоў. Сёння тут вырашаюцца складаныя комплексныя задачы, звязаныя з распрацоўкай радовішчаў карысных выкапняў: праектаванне падземных планаў, шахт, разлік тэрміну службы падземных збудаванняў і іх устойлівасці, прагназаванне перамяшчэнняў зямной паверхні ў раёне шахт, разлік розных мер аховы і г.д.
“Буйнешы заказчык распрацовак — прадпрыемства “Беларуськалій”, — расказвае М.А.Жураўкоў. — Мы ствараем спецыяльныя аўтаматызаваныя комплексы для геолагаў, маркшэйдараў, праекціроўшчыкаў, горных інжынераў. На прадпрыемстве ёсць нават спецыяльная служба, якая займаецца суправаджэннем нашых работ. Яны складаныя з пункту гледжання матэматыкі і механікі, вельмі навукаёмістыя, а таму патрабуюць высокай кваліфікацыі карыстальнікаў. І тут хачу адзначыць, што на “Беларуськаліі” працуюць вельмі дасведчаныя спецыялісты”.
Зразумела, што і распрацоўшчыкі павінны валодаць прадметам даследаванняў на самым высокім узроўні. Таму ў камандзе працуюць не толькі матэматыкі і праграмісты, але і горныя інжынеры, геафізікі, геолагі. Лабараторыя супрацоўнічае з Беларускім навукова-даследчым і праектна-канструктарскім інстытутам горнай і хімічнай прамысловасці (“Белгорхімпрам”), з кафедрай дынамічнай геалогіі геаграфічнага факультэта БДУ, з факультэтам горнай справы БНТУ і іншымі арганізацыямі.
Можна сказаць, што ў працэсе работы вучоныя лабараторыі прыкладной механікі і самі асвойваюць новыя спецыяльнасці. Яны часта бываюць у Салігорску, спускаюцца ў шахты. Каб пабудаваць мадэль, а потым адаптаваць яе да рэальных умоў, трэба абавязкова праводзіць рэальныя эксперыменты. Таму вучоных мехмата можна ўбачыць не толькі за камп’ютарам, але і ў ботах, касках — у салявой шахце.
Ужо ў той час, калі распрацоўваліся першыя шахты, горныя інжынеры лічыліся найбольш адукаванымі людзьмі, бо ім трэба ведаць і матэматыку, і механіку, і фізіку, і горную справу. Сёння горназдабываючая галіна патрабуе ад навукі і ад вучоных яшчэ большых укладанняў.
“Калі пад зямлёй два чалавекі з дзвюх аддаленых кропак накіраваліся насустрач адзін аднаму і сустрэліся — гэта сапраўднае мастацтва, — тлумачыць Міхаіл Анатольевіч. — З пункту гледжання матэматыкі маркшэйдарскае забеспячэнне горных работ — гэта надзвычай цікавы напрамак. Справа ў тым, што шэраг маркшэйдарскіх задач дагэтуль не мае дакладнага вырашэння, гэта значыць, яны выконваюцца прыбліжана, інжынернымі метадамі. Так што матэматыкам ёсць над чым працаваць”.
Трэба адзначыць, што да даследаванняў у лабараторыі прыкладной механікі шырока далучаюцца студэнты мехмата. Да моманту заканчэння ўніверсітэта (а тым больш пасля магістратуры ці аспірантуры) яны ўжо вельмі добра разбіраюцца і ў геалогіі, і ў маркшэйдарскай справе, і ў горным праектаванні.

Вучоныя лабараторыі прыкладной механікі працуюць таксама і з нафтавымі радовішчамі.
“Мы робім розныя разлікі для нафтаздабываючых кампаній, напрыклад, мадэлюем працэсы здабычы нафты, — расказвае Міхаіл Анатольевіч. — Часта трэба палічыць, які ціск неабходна стварыць, каб пампаваць нафту, колькі можна яе здабыць і г.д. Тут у нас цесныя сувязі з расійскімі навуковымі ўстановамі, напрыклад, з Інстытутам прыкладной матэматыкі імя М.У.Келдыша РАН, а таксама з беларускімі і замежнымі прадпрыемствамі”.
Увогуле лабараторыя ажыццяўляе шырокае міжнароднае супрацоўніцтва і ўдзельнічае ў буйных міждзяржаўных праектах. Напрыклад, зараз лабараторыя ўключылася ў сур’ёзную работу, дзе задзейнічаны арганізацыі Украіны, Польшчы, Германіі, Канады, Францыі, Расіі. Гэта буйны праект, скіраваны на стварэнне агульнай сістэмы геамеханічнага маніторынгу ў рэгіёнах актыўнага асваення падземнай прасторы.
“Справа ў тым, што чым больш мы здабываем з-пад зямлі карысных выкапняў, тым большы ўплыў гэта аказвае на стан навакольнага асяроддзя, — тлумачыць М.А.Жураўкоў. — У прыватнасці, можна казаць пра шматлікія тэхнагенныя катаклізмы, якія адбываюцца па прычыне ўмяшання чалавека ў падземную прастору. Напрыклад, ёсць выпадкі, калі дзейнасць чалавека па распрацоўцы радовішчаў прыводзіць да землетрасенняў. Таму вучоныя аб’ядналіся, каб знайсці шляхі папярэджання тэхнагенных катастроф”.
Дарэчы, акрамя радовішчаў карысных выкапняў, супрацоўнікі лабараторыі прыкладной механікі вывучаюць таксама салявыя адвалы (гэта такія “горы” каля руднікоў) і мадэлююць іх уздзеянне на зямную паверхню. Зразумела, што вялізныя масівы, якія раптам з’явіліся на зямлі, выціскаюць адтуль ваду, а соль з іх пранікае ўглыб. Вучоныя мадэлююць арэал і дынаміку распаўсюджання солей, разлічваюць аптымальную вышыню адвалаў і г.д.
Працуюць у цесным кантакце з эколагамі, робячы не толькі геамеханічныя, але і геаэкалагічныя мадэлі. Гэта дазваляе прагназаваць уздзеянне чалавека на экалогію і на зямлі, і пад зямлёй.
Многія работы вучоных звязаны са стварэннем бяспечных умоў для людзей, якія працуюць у горнай вытворчасці. Напрыклад, нядаўна быў рэалізаваны вельмі цікавы праект сумесна з салігорскім прадпрыемствам “Ніва”, якое вырабляе мацаванне.
“Гэтае мацаванне каштуе мільёны долараў, бо яно складаецца з асобных модуляў, а іх патрабуецца многа, — расказвае М.А.Жураўкоў. — Новыя тыпы мацаванняў трэба абавязкова выпрабоўваць, і ў працэсе выпрабаванняў яны ламаюцца. Дык вось разам з вытворцамі мы зрабілі аўтаматызаваны выпрабавальны стэнд, які дазваляе даць мацаванню пэўную нагрузку, але не даводзіць да яго паломкі. Магчымасці мацавання разлічваюцца з дапамогай матэматычных мадэлей. Гэтая распрацоўка дазволіць якасна праводзіць выпрабаванні мацавання і прынясе прадпрыемству значны эканамічны эфект”.
Усе задачы, якія вырашаюць навукоўцы, — комплексныя, бо пад зямлёй ёсць і цвёрдыя целы, і вадкасці, і газ. Напрыклад, вялікай праблемай у горназдабываючай вытворчасці з’яўляюцца раптоўныя выкіды газу. Так, пад зямлёй сустракаюцца мульды, дзе газ знаходзіцца пад вялікім ціскам. Пры неасцярожным абыходжанні ён можа вырвацца вонкі з такой сілай, што камбайн, які важыць не адну тону, як цацачны, будзе адкінуты на сотні метраў.
“З дапамогай камп’ютарнай тамаграфіі можна загадзя выявіць гэтыя мульды і папярэдзіць магчымыя выкіды газу, — гаворыць Міхаіл Анатольевіч. — Разам з калегамі з “Белгорхімпрама” мы будуем матэматычныя мадэлі, якія паказваюць, як можна граматна “стравіць” газ, каб ён быў бяспечным. Для гэтага бурацца спецыяльныя свідравіны, па якіх газ пакідае поласць (прыкладна так, як мы вельмі акуратна адкаркоўваем бутэльку з газіраванай вадой)”.

Трэба адзначыць, што група вучоных лабараторыі прыкладной механікі развівае яшчэ адзін вялікі напрамак — работу з машынабудаўнічымі прадпрыемствамі: МАЗам, БелАЗам, Гомсельмашам, Мінскім трактарным заводам. Яна вядзецца ў цесным кантакце з Беларускім дзяржаўным універсітэтам транспарту і Аб’яднаным інстытутам машынабудавання Нацыянальнай акадэміі навук.
Гаворка ідзе пра разлік і мадэляванне розных машын і механізмаў. Напрыклад, вырашаюцца задачы, звязаныя са зносам, трэннем, вібрацыямі, трэшчынамі, дзе патрабуюцца складаныя матэматычныя мадэлі.
Таксама ёсць група вучоных, якая цесна працуе з медыкамі ў галіне біямеханікі. Так, ужо зроблены аўтаматызаваны комплекс для зубных урачоў, якія займаюцца выпраўленнем дэфектаў сківіц. Раней нагрузка для сківічных апаратаў падбіралася ўручную, а гэта значыць, што яна магла быць або недастатковай, або надта моцнай, так, што косці трашчалі. Распрацоўка вучоных дазваляе разлічваць аптымальную нагрузку на сківіцы кожнага канкрэтнага чалавека.
Таксама ўжо зарэгістравана спецыяльная аўтаматызаваная сістэма для зубных урачоў-пратэзістаў. Паводле панарамнага здымка зубоў будзе рабіцца мадэль сківіц, што дазволіць дакладна мадэляваць неабходныя фрагменты, разлічваць нагрузку, форму зубоў і г.д.
Зараз група вучоных лабараторыі працуе з кардэолагамі і ўрачамі, якія займаюцца касцявым мозгам.
“У матэматыцы нядаўна пачаў развівацца новы цікавы напрамак — нанамеханіка, — расказвае М.А.Жураўкоў. — Разам з урачамі 9-й клінікі Мінска мы вывучаем узоры розных тканак чалавека (сардэчнай мышцы, сасудаў, крывяных цел). У Інстытуце цепла- і масаабмену НАН ёсць сілавы мікраскоп, дзе нашы калегі вызначаюць уласцівасці тканак на розных стадыях хваробы чалавека, а мы робім мадэлі і прагназуем, як будзе развівацца хвароба далей: ёсць рызыка рэцыдыву ці, наадварот, чалавек ідзе на папраўку”.

Вось так працуюць вучоныя лабараторыі: выконваюць вельмі важныя прыкладныя даследаванні і адначасова вырашаюць фундаментальныя задачы навукі. Сёння тут многа моладзі, бо работы выконваюцца па дагаворах і ёсць магчымасць атрымліваць нармальную зарплату. У гэтым плане лабараторыя цалкам можа канкурыраваць нават з Паркам высокіх тэхналогій.
На мехмаце БДУ робіцца вялікая навука, якая сапраўды можа зрушыць горы. І не толькі ў прамым (“маркшэйдарскім”) значэнні, але і ў тым, што многія задачы рэальнай эканомікі і сацыяльнай сферы вырашаюцца сродкамі вышэйшай матэматыкі і механікі.

 

Галіна СІДАРОВІЧ.