Щит Журавлева

В середине 50-х годов мне ежедневно  приходилось ездить в трамвае на учебу в Карагандинский горный институт из Старого города в Новый. В районе треста "Ленинуголь", за пустырем из окон трамвая виднелись белые стены одноэтажного здания бывшего Всесоюзного угольного института (ВУГИ). У его фасада рядом с колоннами стояли две внушительные металлоконструкции, совершенно одинаковые по внешнему виду. Они будто заменяли какие-то недостающие архитектурные украшения. "Может, это какое-то новое модернистское направление в архитектуре, нечто вроде Эйфелевой башни?" – шутя, рассуждали мы, студенты горного института.

 

Эту загадку нам помог разрешить доктор технических наук, заведующий кафедрой горных машин Анатолий Филиппович Кичигин. "Это секции щитовой крепи Журавлева – крепи нового поколения, идущей на замену деревянных или индивидуальных металлических стоек", - разъяснил нам он.  В те годы   не понимали, что эти две металлические секции крепи спустя десятилетия могли бы стать ценнейшими реликвиями  истории горного дела и  украсить любой музей науки и техники мира, как их украшают первые станки, автомобили, самолеты, паровозы и др.

Кто же этот человек со столько романтичной фамилией – Журавлев? К сожалению, в печати о нем почти ничего не сказано. В пятитомной "Горной энциклопедии" в статье "Механизированная крепь" предельно кратко отмечено, что "… механизированная крепь впервые создана в СССР, первая конструкция такой крепи предложена советским инженером И.А. Журавлевым в 1932 году". Согласитесь, не густо для создателя первой в мире механизированной крепи щитового типа. Лишь в журнале "Уголь", №3, 1995г. в статье  доктора технических наук И.С. Крашкина "Истоки создания комплексной механизированной технологии очистных работ" впервые были приведены справочные сведения биографии И.Л. Журавлева и кратко дана оценка его деятельности по созданию щитовой крепи. По крупицам мне пришлось собирать сведения об этом замечательном человеке.

Иван Алексеевич Журавлев родился 2 сентября 1884 года в Тбилиси в семье рабочего. Трудовую деятельность начал очень рано, с 12 лет. С 1896 по 1905 год работал учеником токаря  и токарем на механическом заводе, а с 1905 по 1917 год – техноруком на нефтяных промыслах в Средней Азии.

В годы революции встал на сторону Советской власти и активно участвовал в ее укреплении. В 1922 году был назначен техническим руководителем нефтяного промысла и озокеритовых шахт Ферганы. В 30-е годы И.А. Журавлев переходит на работу в угольную промышленность.

Работая на шахтах Средней Азии, он постоянно видел, насколько опасен труд шахтеров по креплению выработок и управлению кровлей, особенно на пластах наклонного падения. Тогда на крепление лав уходило много леса.  Спускаясь в шахты и наблюдая за обрушением пород непосредственной кровли,  он пришел к идее создания металлической крепи, под защитой которой выполнялись бы работы по выемке, навалке  и транспортировке угля в очистном забое. Этот щит должен ограждать рабочее пространство лавы от прорывов породы кровли, передвигаться под давлением обрушенных пород на забой. Идея была по тем временам фантастическая.

Еще в 1932 году И.А. Журавлев сделал первые конструкторские проработки цельнометаллического самопередвигающегося щита. Но лишь в 1935 году был изготовлен первый экспериментальный образец щитовой металлической крепи, которая состояла из 20 отдельных секций общей длиной 50 метров. Каждая секция представляла собой металлическую конструкцию, состоящую из салазок (основания), шарнирно соединенных с полудугами (наклонными щитами), и колонн (стоек). Назвали крепь – "галерея Журавлева", в честь ее автора. В 1935 году "галерея" была смонтирована на наклонном пласте мощностью 4,5м на шахте "Сулюкта" в Киргизии и начались испытания. По замыслу автора, крепь должна была под силой давления обрушенных пород непосредственной крепи передвигаться самостоятельно по падению пласта. Но практически  подвигание галереи составило в среднем всего 12 сантиметров в сутки. Передвижку секций производили посредством примитивных ручных домкратов, на что уходила большая часть рабочего времени.

Для оценки работоспособности галереи Журавлева Главуглем была создана комиссия, которая сделала весьма категоричный вывод: Галерея Журавлева непригодна для отработки мощных пластов и не может быть внедрена в угольной промышленности.

И.А. Журавлев не мог согласиться с ее решением и продолжал верить в свою идею. В Сулюкту приехал доцент Московского горного института В.Д. Кащеев, с которым Иван  Журавлев не раз спускался в шахту осматривать "галерею". Уже прошло около полутора лет. Несмотря на большое горное давление, доцент Кащеев не обнаружил каких-либо деформаций крепи. Таким образом, был сделан главный вывод, что, щитовая металлическая крепь может ограждать рабочее пространство лавы от обрушенных пород и противостоять силам горного давления весьма длительное время. Но продолжить какие-либо испытания "галереи" не представлялось возможным, так как недалеко от лавы находился участок, охваченный эндогенным пожаром.

В том, что секции крепи не передвигаются самостоятельно и нужно производить их передвижку принудительно, доцент  Кащеев никакой "трагедии" не увидел. "Если возможно подвигание с помощью ручных домкратов, то с применением  сильных гидродомкратов подвигание щитов будет легко осуществимо", - заключил он. Доцент В.Д. Кащеев  также убедился, что с помощью щитовой крепи можно будет достигнуть более высокой производительности труда.

Технический и рабочий проекты нового варианта щита Журавлева были разработаны в Московском горном институте в 1940-41 годах под руководством И.А.Журавлева и В.Д.Кащеева. В разработке проектов активное участие принял кандидат техн. наук. В.Д.Земсков, консультировал академик А.М. Терпигорев.

Новый вариант щита Журавлева на этот раз имел ряд существенных и принципиальных отличий от первого. Каждая секция мехкрепи была снабжена двумя гидродомкратами для принудительной передвижки секции с усилием 35 тонн. Гидродомкраты приводились в действие гидронасосами с рабочим давлением 200 атм.  Каждая секция имела две раздвижные винтовые колонны-стойки и небольшой козырек для поддержания кровли. Предусматривалась возможность использования совместно с щитовой крепью врубовой машины. В мае 1941 года Московским экспериментальным заводом Главуглемаша НКУП были изготовлены 17 секций крепи общей длиной 30,6м. Для опытно-экспериментальных работ был выделен участок на западном крыле шахты №26 треста "Молотовуголь" Подмосковного бассейна. Все выполнялось в соответствии с планом, но помешала война. Враг быстро приближался к Москве. С плакатов Родина-мать сурово смотрела на каждого проходящего: "Что ты сделал для фронта?"  Москва и Тула готовились к обороне. В эти трудные дни конструктор Иван Журавлев завершал подготовку к шахтным испытаниям своей щитовой крепи. Это было главное его дело.  Не хватало людей. Лишь 5 октября начались испытания. Подрубка пласта производилась врубмашиной, отбойка угля – отбойными молотками.

После отхода крепи от монтажной камеры на 13 метров произошла первичная посадка кровли. Рассказывали, что, когда начала трещать кровля, Иван Журавлев приказал всем рабочим выйти на штрек в более безопасное место, а сам остался в лаве под защитой щитовой крепи. Раздался сильный грохот падающей кровли, поднялась пыль. Пока лава проветривалась, работники участка переживали, не погиб ли конструктор? И тревога сменилась всеобщей радостью, когда обнаружили Ивана Алексеевича целым и невредимым, а конструктор был вдвойне счастлив, что от мощного динамического удара кровли крепь не раздавило. Тщательный осмотр позволил обнаружить лишь вмятины на нескольких секциях.

Испытания продолжались. Неудобной оказалась навалка угля на конвейер, который располагался за  стойками секций крепи. Это снижало производительность труда. И.А. Журавлев  установил конвейер впереди стоек, ближе к груди забоя. При этом производительность навальщиков возросла и  составила 20-25 тонн в смену. Подвигание лавы составляло до 1,5м в сутки при добыче 180-200 тонн, максимальное подвигание – 2,5 метра в сутки.

Но враг уже был на подступах к Туле. 14 октября по распоряжению руководства треста "Молотовуголь" началась подготовка шахты №26 к эвакуации.  Демонтировать крепь уже не было возможности. И.А. Журавлев принял все меры для консервации крепи. Дополнительно раскрепили секции деревянными стойками, осуществили прокачку маслом гидрокоммуникации. Последним уходил из лавы И.А. Журавлев. Затем последовали взрывы,и вентиляционный и конвейерный штреки на расстоянии 30м от лавы были обрушены. Это делало  крепь недоступной для врага. Хоть фашистские орды были уже  рядом, но И.А. Журавлев верил, что враг будет разбит, и он еще вернется к своему детищу, щитовой крепи, чтобы продолжить испытания.

Черные силы из Германии затормозили на 7 лет работы по созданию первой в мире щитовой крепи. И.А. Журавлев подвел итоги прерванных войной испытаний. Даже непродолжительные испытания показали работоспособность  щитовой крепи, которая легко передвигается и надежно защищает рабочее пространство от обвалов и обрушений кровли, значительно снижает расход крепежных материалов.  В протоколе испытаний было отмечено, что впервые отработано взаимодействие щитовой крепи и конвейера, установлена возможность непрерывной работы машины для выемки и навалки угля. В протоколе испытаний также прозорливо отмечалась особая роль щитовой крепи в решении проблемы комплексной механизации очистной выемки: "Щитовая система, устраняя наиболее отстающий процесс угледобычи – крепление, создает необходимые условия для высокопроизводительной работы машины и предъявляет к механизмам выемки и навалки требования максимальной производительности, так как быстрота выемки ставит щитовое перекрытие в наиболее благоприятные условия относительно поведения кровли". Сделанные выводы И.А. Журавлев подкрепляет технико-экономическими показателями работы щитовой крепи на шахте № 26. За 24 смены было пройдено 20,5м, в смену – 0,85м и 2,55м/сутки. Среднесуточная добыча с использованием щита составила 327т., производительность рабочего по лаве – 10,9 тонн в смену. Себестоимость 1  тонны  угля  с  учетом  монтажных  работ и амортизационных отчислений  щитовой крепи составила 6 руб. 18 коп. тогда как  в обычной лаве  на той же шахте себестоимость составляет 14-16 рублей. Эти цифры однозначно говорили о преимуществах щитовой крепи и больших возможностях нового способа крепления очистного забоя.

Когда в конце 1942 года фашистские войска  были отброшены на запад за пределы Тульской области, то  лава со щитовой крепью была вновь вскрыта, и конструктор И.А. Журавлев получил возможность доступа к крепи. За 9 месяцев под непрерывным горным давлением элементы крепи деформировались по сварочным узлам. Попытки восстановления крепи продолжались до конца года, но не дали положительных результатов. Крепь пришлось оставить в выработанном пространстве. Война спутала, смешала все намеченные планы конструктора, также как планы многих миллионов советских людей. В годы войны и в тылу шла напряженнейшая битва за Победу. И каждый советский человек, будь то металлург, шахтер, машиностроитель или врач, своим самоотверженным трудом вносили свой  вклад в Победу. Конструктор И.А. Журавлев за годы войны успешно внедрил щитовую систему разработки крутопадающих пластов в Кузбассе. Еще в 1936 году Иван Журавлев пришел к мысли, что разработанная им щитовая крепь может быть успешно  использована при отработке наклонных  и крутых пластов. При подвигании забоя по падению пласта обрушенные породы кровли под действием собственного веса будут интенсивно толкать крепь на забой. Поэтому И.А. Журавлев решил, что самопередвигающаяся крепь для крутых пластов должна иметь со стороны висячего и лежачего боков режущие направляющие, чтобы она внедрялась в очистной забой, перекрывала обнажения со стороны кровли и почвы. И эта техническая идея легла в основу заявки на предполагаемое изобретение (заявка № 789705 от 20 мая 1936 года "Металлический щит"). Ему было выдано авторское свидетельство № 52035,  опубликованное 31 октября 1937 года.

В тридцатые годы над проблемой механизации выемки крутых и наклонных пластов работал горный инженер Н.А. Чинакал, который также предложил щитовую передвижную оградительную крепь. Этот щит был предназначен для ограждения рабочего пространства забоя от проникновения обрушенных пород при выемке пластов мощностью от 4 до 9м с углами падения 55-80° и передвигался под действием  веса обрушенных пород. Первые экспериментальные работы со щитами Н.А. Чинакал начал  еще в довоенные годы на шахтах Кузбасса.  Щит Чинакала отличался по конструкции от щита Журавлева, так как предназначался для выемки более мощных, свыше 4,0м пластов. Таким образом, эти две пионерские в горном деле разработки решали очень трудную проблему выемки крутых пластов. Щитовая система разработки крутых пластов была широко внедрена на шахтах Прокопьевско-Киселевского района Кузбасса, что дало стране в трудные военные годы дополнительно миллионы тонн высококачественного коксующегося угля. В 1943 году за разработку и освоение метода щитовой разработки мощных крутопадающих пластов Н.А. Чинакал и И.А. Журавлев были удостоены звания лауреата Сталинской  премии СССР. За  трудовой вклад в годы Великой Отечественной войны И.А. Журавлев был также  награжден медалью "За доблестный труд". В годы войны щиты Чинакала-Журавлева использовались и на ряде шахт Карагандинского бассейна для отработки крутых мощных пластов на выходах.

Кончилась война, и конструктор И.А. Журавлев вновь занялся щитовой крепью для пологих пластов. Нужно было выбрать шахту для проведения испытаний, разработать проект отработки выемочного участка, согласовать с необходимыми организациями, выбить деньги на экспериментальные работы, определиться с заводом-изготовителем, чтобы он смог качественно изготовить крепь, добиться для завода необходимое количество металла, который в послевоенные годы был в большом дефиците, доработать документацию на изготовление щитовой крепи с учетом выявленных недостатков и рекомендаций по её совершенствованию, сделать еще множество других дел, которые лежали на плечах главного конструктора крепи.

Для выполнения всего этого И.А. Журавлев перешел в институт ВУГИ, где разработка щитовой крепи была включена в план научно-исследовательских работ, как приоритетная проблема угольной отрасли. Для выбора места  шахтных испытаний новой технологии и щитовой крепи И.А. Журавлев приехал в Карагандинский угольный бассейн. Здесь он нашел поддержку  главного инженера комбината "Карагандауголь" Д.И. Малиованова. Это также был человек увлечен техническим творчеством, непосредственно участвовал в создании первого в мире серийного угольного комбайна системы Макарова.  Он прекрасно понимал проблему облегчения тяжелого ручного труда при креплении и управлении кровлей, был автором шагающей металлической крепи. Начались вновь хлопотные работы по подготовке к шахтным испытаниям.

На Карагандинском машиностроительном заводе им. Пархоменко в 1947г. был изготовлен лавокомплект щитовой крепи. В апреле 1948 года крепь была смонтирована в лаве №2 по пласту "Феликс" на шахте №83 комбината "Карагандауголь". Пласт "Феликс" на экспериментальном участке имел вынимаемую мощность 3,0м, угол падения  8-10°. Применяемая система разработки – длинные столбы по простиранию. Длина лавы  составила 48м. Щитовая крепь конструктивно во многом повторяла крепь, которая проходила шахтные испытания в Подмосковном бассейне.

С удивлением смотрели шахтеры на массивные, тяжелые, каждая весом свыше 5,0 тонн, секции крепи Журавлева. Слишком не похожа она была на широко применяемые деревянные стойки с верхняками, или металлические стойки трения. Крепь вызывала  немало вопросов  и сомнений.  Трудно было тогда осознать, что это будущее, завтрашний день горного дела. Скорее больше было скептицизма и неверия. Настолько идея металлической передвижной  крепи опережала время.

Начались шахтные испытания. Выемка в экспериментальной лаве производилась буровзрывным способом на скребковый конвейер. При этом  отбивали уголь нижней части забоя, производили передвижку конвейера на новую полосу. Специальные рабочие-щитоводители производили передвижку секций крепи в шахматном порядке. При этом щитоводители находились внутри передвигаемой секции. Затем производилась зачистка лавы от угля и начинали новый цикл работ. Испытания новой технологии и щитовой крепи  производили с перерывами около 18 месяцев. Из-за технических неполадок и организационных причин подвигание лавы составило всего 78м. Неудовлетворительно работала гидрокоммуникация крепи. Из-за слабой почвы, малого подвигания и давления на крепь салазки (основание) крепи внедрялись в почву пласта, что затрудняло передвижку секций. Наличие зазоров между секциями  приводило к высыпанию породы непосредственной кровли, что засоряло коммуникации крепи, требовало зачистки секций. Кроме того, буровзрывные работы в очистном забое  выводили из строя гидрокоммуникацию.

Словом, испытания щитовой крепи Журавлева в Караганде не дали с позиции достижения высоких производственных показателей не дали положительных результатов. Нагрузка на лаву лишь в отдельные дни составляла 100-110т., что было явно недостаточно. Но для науки экспериментальные испытания щитовой крепи Журавлева на шахте №83 дали богатейший материал.

Известный в странах СНГ и мире специалист по созданию мехкомплексов доктор технических наук И.С.Крашкин дал высокую оценку конструктора и изобретателя  И.А.Журавлева: "Работы И.А.Журавлева оказали значительное влияние на создание комплексно-механизированной технологии ведения очистных работ. Впервые в шахтных условиях была испытана узкозахватная технология выемки, в основе которой лежало механизированное крепление и управление неустойчивыми породами кровли при помощи щитовых секционных крепей. Была решена задача полной  механизации работ по транспортированию угля вдоль лавы. Определились важнейшие характеристики секций щитовых крепей: общая конструктивная схема, прогрессивность применения гидропривода и др."

Щитовая крепь Журавлева по сути уже имела все конструктивные основные элементы, присущие современной щитовой крепи. Идея и пионерские работы И.А. Журавлева по созданию щитовой механизированной крепи дали мощный толчок научно-технической мысли. Прогрессивные технические решения, заложенные  в крепи Журавлева, были  успешно использованы Л.А. Зиглиным и А.И. Гиллером  в щитовых крепях типа Щ ("Щекинская"), а в последующем в крепях Мосбасс, ОМК, ОМКТ, ОМКТМ и в широко применяемой крепи ОКП. За создание этих крепей авторам была в 1961 году присуждена Ленинская премия. В последующие годы щитовые крепи различных модификаций были созданы в Германии, США, Франции, Польше, Китае и др. странах. И все они впитали в себя богатый опыт советских конструкторов и инженеров по созданию первых в мировой практике крепей оградительно-поддерживающего типа. Сегодня в мире сотни миллионов тонн угля добываются ежегодно с помощью щитовых крепей, которые  начинались со щита Журавлева.

Но техническое творчество конструктора и изобретателя И.А. Журавлева далеко не ограничивается его щитовыми крепями. Им сделано свыше  двадцати изобретений новых   способов и средств механизации выемки угольных пластов.

Путь новатора, никогда не был легким, устланным розами. Об этом не раз говорил основоположник космонавтики К.Э. Циолковский: "Русский человек богат на новые идеи, новые открытия, новые изобретения. Но это богатство не служит украшением его родины. Огромная орава бездельников и перестраховщиков, именуемых почему-то экспертами, рецензентами, критиками, имеющими отчего-то тоже мало понятно, отчего именно, ученые звания и степени, скопом наваливаются на все новое, передовое и прогрессивное и старается пробраться к горлу, чтобы задушить его…".

И, несмотря на все трудности, Иван Алексеевич был полон оптимизма, убежденности в правоте выполняемого им дела.

Каким помнят Ивана Алексеевича Журавлева? Он вырос на социалистической идее, и превыше всего для него были интересы общества и государства. Он всего себя отдавал горному делу, был одержим идеями новых технологий и средств механизации и этой одержимостью увлекал других. Где бы он ни работал, всюду создавал деловую творческую атмосферу. Это был человек – "трудоголик", человек, отдающий работе не только рабочие часы, но и все свободное время. Его супруга Мария Николаевна вспоминала: "Однажды часа в три ночи он встал и сразу стал что-то чертить на бумаге.  Потом будит меня: "Ой, Маня! Долго мучился я, никак не мог найти нужного решения, а сейчас меня так и осенило. Поставь чайник, давай чайку выпьем по такому случаю". И среди ночи счастливый изобретатель  Журавлев со своей любимой супругой пил чай.И все никак он не мог успокоиться от неожиданной радости осенившей его среди ночи.

Все отпуска он тоже отдавал любимой работе. Не ездил ни на курорты, ни в санатории. Один раз приболел, поехал с женой, да и там нашел ватман и стал опять изображать на нём осенившие его во время отпуска технические идеи. Когда пришел пенсионный возраст, он не хотел оформлять пенсию: "Ну, с каким лицом пойду я к окошечку кассы, и буду получать пенсию? Что у меня нет рук, ног, нет головы на плечах?" – говорил он. Но друзья все же кое-как уговорили его ради семьи оформить пенсию. Таков был в жизни этот скромный обаятельный и непритязательный человек.

Рассказывают, что когда Иван Алексеевич Журавлев зимой 1943 года пешочком прибыл к назначенному времени к зданию Комитета по присуждению Сталинский премий, то бдительный милиционер, дежуривший на дверях, посмотрев на его поношенный полушубок и простенькую  шапку на голове сурово изрек: "Гражданин! Вы не ошибаетесь? Здесь сегодня принимают только лауреатов Сталинской премии". "А я и есть лауреат," – улыбаясь ответил Журавлев и в подтверждение тому протянул милиционеру пригласительный билет. Тот внимательно осмотрел документ и уже с широкой улыбкой на лице сказал: "Ну, тогда милости просим пройти… Вас ждут".

Его идеи на многие десятилетия опережали время и с трудом воспринимались даже коллегами по работе, в официальных различных инстанциях. Сколько раз ему приходилось слышать: "Ваши идеи – это фантазии, это бред!" Или более мягко: "Это не актуально, это сегодня не нужно". Ему приходилось вновь и вновь  доказывать и отстаивать свои идеи. Это был Дон-Кихот научно-технического прогресса в лучшем смысле этого слова, такой же, как многие другие пионеры отечественной и мировой техники и технологии. И если ему и приходилось бороться с ветряными мельницами, то это были мельницы рутины, равнодушия и неверия.

Так и остался до последних своих дней Иван Алексеевич человеком ищущим, неугомонным. Ушел он жизни в 1956 году 72 лет от роду.

Сегодня Россия, гордится изобретателем А.Ф. Можайским, получившим первый в мире патент на самолет. Хоть его самолет был далеко не похож своей конструкцией на современные, да и двигатель для самолета предлагался паровой. Но в его довольно примитивной с позиции сегодняшнего дня конструкции самолета было то, что неотъемлемо от современного самолета – это неподвижное крыло.

Сегодня об А.Ф. Можайском написаны книги, статьи, его именем назван город, военно-воздушная Академия в Санкт-Петербурге, на его родине в Виннице открыт мемориальный музей. Но ведь научный подвиг Ивана Алексеевича Журавлева подобен подвигу А.Ф. Можайского. В конструкции щитовой крепи И.А. Журавлева впервые воплотились те основные элементы (сплошное металлическое ограждение, основание, стойки, гидродомкраты передвижки, оградительный щиток, схема передвижки, узкозахватный принцип выемки и т.д.), присущие современной механизированной крепи.  Подобно  Можайскому  И.А. Журавлев создал машину для геокосмоса столь же для человечества необходимого и не менее тяжелого в освоении, чем воздушный океан.

Город Эссен – столица крупнейшего угольно-металлургического региона Германии. Сюда раз в три года съезжаются из разных стран мира деятели горного дела и энергетики.  Здесь в торжественной обстановке присуждаются весьма престижные международные премии имени Круппа за выдающиеся достижения в области энергетики и горного дела.

На одном из торжественных собраний член жюри по присуждению премии Круппа профессор Лейссинг говорил о трудных проблемах отработки угольных пластов. "Для бесперебойной, непрерывной добычи угля в лавах необходимо рабочее пространство шириной 3-5 метров поддерживать крепью щитового типа. Основополагающая разработка забойной крепи щитового типа является заслугой советских инженеров". И первый среди них – выдающийся инженер-конструктор, создатель щитовой крепи Иван Алексеевич Журавлев.

 
Интересная статья? Поделись ей с другими:

Реклама