Наталья Дёмшина
Как укрепить борта карьера глубиной больше километра? Какие инструменты способны помочь сформировать оптимальную поверхность отрыва и снизить потери разубоживания?
С практическим опытом решения этих и других вопросов участники конференции компании «Полюс» «Люди. Золото. Технологии БВР» в декабре 2024 года знакомились на сессии «Постановка уступов в предельное положение».
Тема важная и всегда актуальная, особенно при отработке месторождений глубокими карьерами. И тесно связана с буровзрывными работами, параметры которых должны соответствовать горно-геологическим и геотехническим условиям разработки месторождения.
Качественная постановка уступов в предельное положение позволяет достичь длительной устойчивости нерабочих бортов или их отдельных рабочих участков. Это напрямую влияет на безопасность ведения горных работ: риск обрушений минимизируется или вовсе исключается.
Позиция контролёра
Владислав Колосов, директор производственной дирекции УК «Полиметалл», рассказал, что пока компания работала на небольших маломощных, но богатых месторождениях с высотой бортов максимум в 200 метров. Но на месторождении Нежданинском уже в первой трети отработки высота карьера составила 750 метров. При дальнейшем понижении планируется выйти на разницу между верхним бортом и дном карьера в 1 200 м. И вопрос обеспечения максимальной безопасности ведения горных работ вышел на первый план.
«Мы быстро поняли, что без чёткого руководящего документа, где прописаны все взаимодействия между службами, обязанности, перечни исходных данных, с этим не справимся, — объяснил докладчик. — И кроме такого управляющего документа ввели на месторождениях, где достаточно серьёзная ситуация с бортами, так называемую позицию контролёра. Эту роль выполняет заместитель главного инженера по БВР. Он контролирует все этапы: создание исходных данных, проведение маркшейдерских съёмок, проектирования, зарядки и другие. И занят только этим».
В компании было принято решение, что вне зависимости от типа вмещающих пород в любом случае должно быть основание — основа устойчивости бортов и наиболее щадящий метод постановки борта в конечный контур. «Мы долго проектировали это вручную, но, поставив задачу коллегам из BlastMaker, получили решение для моделирования. И сейчас тестируем технологии и программное обеспечение этой компании», — сообщил спикер.
После буровзрывных работ и зачистки борта на каждом приконтурном блоке выполняется повторное сканирование. Данные заносятся в единую базу, что позволяет в дальнейшем прогнозировать тектонические изменения. По завершении окончательной отработки проводится оценка состояния бортов по стандартной шкале.
Энергетический подход
Марат Райымкулов, ведущий инженер-программист BlastMaker, рассказал об инструментах моделирования формирования поверхности отрыва в САПР БВР компании. Система автоматизированного проектирования входит в программно-технический комплекс для мониторинга организации управления проектированием горных работ. В нём предусмотрен ряд функций для полноценного оперативного проектирования БВР.
Модуль моделирования формирования поверхности отрыва позволяет по результатам подготовленного проекта на взрыв оценить его результат. И чтобы получить ожидаемый эффект, необходимо учесть ряд геомеханических свойств пород (плотность, предел прочности на сжатие и другие параметры), неоднородность массива, наличие трещин, зеркал скольжения, положение отрезной щели, положение поверхности, скважин, заряда. «По заказу компании «Полиметалл» совместно с её специалистами были разработаны методики и подходы для решения этой задачи», — сказал докладчик.
В модели САПР БВР BlastMaker применяется энергетический подход. Путём оценки распределения энергии взрыва в массиве определяется зона разрушения. Объём разрушенной зоны вычитается, в результате получается модель подошвы и поверхности горной выемки. Для определения энергии взрыва используются численные методы расчёта.
В программе рассчитывается влияние отрезной щели. После формирования проекта отрезной щели готовится проект для скважин и выполняется расчёт энергии взрыва с учётом положения отрезной щели. Это позволяет редактировать проект БВР для достижения необходимого каскада взрывов.
Сейчас в САПР БВР также реализован учёт влияния зеркал скольжения. Совместно со специалистами «Полиметалла» разработан модуль учёта систем трещин. «Настройка модели под проведение опытно-промышленных испытаний позволила добиться сходимости смоделированного каркаса с результатами реальной отработки блока», — подытожил Марат Райымкулов.
Корректная граница
О применении инструментов для учёта структурных нарушений при проектировании в BlastMaker на открытых горных работах рассказал Александр Илларионов, ведущий специалист по ОГР компании «Полиметалл».
«На каждом месторождении у нас работает команда геомехаников, которые определяют основные свойства вмещающих пород и структурных нарушений. Но получить достоверные границы отрыва часто сложно из-за неоднородности массива, который характеризуется ярко выраженной разнонаправленной системой трещин и наличием зеркал скольжения. В результате возникают расхождения в плановых и фактических границах отрабатываемых блоков. Качественные и количественные показатели руды снижаются, — отметил докладчик. — Команда разработчиков BlastMaker совместно с геомеханиками «Полиметалла» смогла решить эту проблему путём создания и внедрения в программу уникального модуля по учёту структурных нарушений, в основе которого лежит сложный алгоритмический расчёт.
В процессе опытно-промышленных испытаний удалось достичь корректных границ при имитационном моделировании с учётом неоднородности массива. Без такого учёта фактические границы взрыва получаются с отклонением до двух метров. Работа данного модуля позволяет проектировать границы отрыва блока практически без отклонений.
Мониторинг устойчивости
Как решается задача контроля и управления геомеханическим состоянием и устойчивостью конструктивных элементов горнотехнических конструкций карьеров при помощи георадаров MyPattern, рассказал Антон Изюмцев, генеральный директор PSI-Mining. Радары китайской марки используются для мониторинга устойчивости бортов карьера, определения схода борта и оповещения об опасности схода. «Мы остановились на самой мобильной модели. Интерфейс прибора интуитивно понятен: работа с ним не требует глубокого обучения. Прибор может вести площадную съёмку и эксплуатироваться в любую погоду, при температуре ниже -45 °С», — отметил докладчик.
«Зашить» разлом
Сергей Антонюк, ведущий инженер-геомеханик УК «Полиметалл», познакомил участников конференции с результатами опытно-промышленных испытаний применения микросвай для укрепления бортов карьера на Нежданинском месторождении в Якутии.
«Решая задачи по укреплению бортов, мы обратили внимание на методику укрепления буровыми трубами, остатков которых у нас хватает. Коллеги из «Полюса» называют это микросваями, а мы назвали трубчатыми сваями. По сути, это обычная буровая труба, установленная в скважину и залитая цементным раствором внутри и снаружи. Число свай и шаг установки определяются исходя из геотехнического расчёта», — объяснил Сергей Антонюк.
Впервые технология была применена на Нежданинском в 2021 году. На востоке карьера прои-зошло множество значительных обрушений. Было решено укрепить нижележащий уступ зубчатыми сваями. Через год геомеханики провели оценку и убедились в верности расчётов.
Использовали метод на другом участке. Следующим шагом стало укрепление 60-метрового откоса под наклоном 120 градусов. Установлена целая батарея 12-метровых труб: все на месте до сих пор.
«Убедившись, что метод работает, мы решили пойти на крайний эксперимент: взять трубы и зашить в разлом. Поменяли немного технологию: устанавливали трубы буровым станком. За четыре года локальное укрепление массива стало в компании уже рутинным. Сейчас мы прорабатываем вопрос, как увеличить генеральный борт», — сказал докладчик.
В завершение сессии эксперты ответили на вопросы участников конференции.
