Беседовала Анна Кислицына
Более 60 лет институт «Якутнипроалмаз» является интеллектуальным центром как группы АЛРОСА, так и российской алмазодобычи. Его научно-исследовательская и проектная деятельность сделала возможным освоение уникальных кимберлитовых месторождений Якутии и Архангельской области, обеспечив, таким образом, России мировое лидерство в области добычи алмазов. Неудивительно, что уникальная во многих отношениях экспертиза института сегодня востребована далеко за пределами алмазодобывающей отрасли. О новых амбициозных задачах и современных технологиях, которые применяют специалисты Якутнипроалмаза, нашему журналу рассказал директор института Евгений Герасимов.
— Евгений Николаевич, какую роль в развитии компании «АЛРОСА», а также алмазодобывающей отрасли в России сыграл Якутнипроалмаз?
— Наш институт был основан в 1961 году, когда возникла необходимость разработки недавно открытых якутских месторождений алмазов, создания обогатительных технологий и решения целого ряда других задач, не имевших на тот момент аналогов в мировой практике. С тех пор вся научная и проектная деятельность, выполняемая для алмазодобывающей промышленности страны, сосредоточена в наших стенах — институт выступает в роли научно-исследовательского центра и генерального проектировщика, является координатором и генератором всех проектов, реализуемых АЛРОСА. В нашем активе по-настоящему уникальные проекты освоения кимберлитовых месторождений трубок «Мир», «Айхал», «Интернациональная», «Удачная», «Нюрбинская», «Ботуобинская», «Майская», «Заполярная», «Магнитная», а также строительства и эксплуатации обогатительных фабрик.
— А какие актуальные задачи стоят перед вами сегодня?
— Во-первых, продолжается разработка и совершенствование существующих технологий добычи, транспортировки и обогащения полезных ископаемых. Мы активно занимаемся информационными технологиями и автоматизированными системами управления промышленным производством, осуществляем горно-геологическое моделирование месторождений и гидрогеомеханический мониторинг, проводим весь комплекс проектно-изыскательских работ, от разработки ТЭО, проведения инженерных изысканий и до разработки проектной, рабочей документации и ведения авторского надзора за строительством. Такими компетенциями в рамках одной организации сегодня обладают очень немногие.
А ведь это всего лишь часть наших задач: компетенции в проектировании и научно-исследовательский потенциал позволяют нам работать не только в алмазной, но и в других отраслях промышленности, в первую очередь в горной добыче и обогащении. Многие наши наработки и технические решения, например в части открытых и подземных работ в зоне распространения многолетнемерзлых пород, уже доказали эффективность, заслужили общее признание и востребованы не только в алмазодобыче. Поэтому в последние годы мы активно выходим и на «внешний» рынок. Это, кстати, одна из причин, по которой мы перенесли проектную часть института из Мирного в Новосибирск, где у нас больше возможностей для сотрудничества с другими заказчиками, а также для кооперации с проектными организациями и учеными.
— Расскажите подробнее о научно-исследовательском потенциале, которым располагает сегодня Якутнипроалмаз.
— Сегодня в состав института входят комплексный отдел обогащения, 11 лабораторий, три сектора, 15 проектных отделов и блок вспомогательного производства. Лабораторный комплекс оснащен исследовательским оборудованием и аппаратурой, которые позволяют проводить геомеханические измерения в горном массиве, определять физико-механические свойства горных пород. Специалисты аккредитованной химической лаборатории осуществляют экологический контроль за состоянием окружающей среды в зоне производственной деятельности. Проектировщики активно используют передовые технологии — это BIM-проектирование, пространственное лазерное сканирование, объемное 3D-моделирование, программы цифрового производства, автоматизированную систему технического документооборота и управления проектами.
Активно внедряется в работу и новое оборудование — так, в настоящее время лабораториями радиометрической сепарации и качества алмазной продукции планируются исследования алмазов на монохроматоре МДР-41, работающем в широком спектральном диапазоне, вместе с системой регистрации с частотой дискретизации до 1 ТГц. Наша цель — определение разделительных признаков алмазов и сопутствующих минералов: положения спектральных максимумов и их перекрытия; кинетики затухания люминесценции на разных длинах волн; установления температурной зависимости люминесценции. Разработанные рекомендации будут использоваться в последующих НИОКР, которые должны повысить селективность рентгенолюминесцентной сепарации.
Конечно, с учетом специфики нашей работы главной ценностью были и остаются квалифицированные специалисты: численность сотрудников института сегодня составляет более 380 человек. В научной части трудятся два доктора технических наук и 21 кандидат наук. При этом мы активно укрепляем свой научный и проектный потенциал, расширяем штат инженеров-проектировщиков, инженеров-технологов, специалистов в сфере автоматизации производства. За десятилетия в коллективе сформировалась огромная база знаний, которая вместе с накопленным опытом и традициями передается новому поколению, в том числе через систему наставничества.
— Какие инновационные технологии отработки, разработанные институтом, сегодня внедряются в работу на российских месторождениях?
— Высокую оценку специалистов получил разработанный институтом способ отработки карьеров с формированием максимально крутых углов откосов бортов. Это обеспечивается крутонаклонными съездами с продольным уклоном до 25 %, транспортными съездами с минимальными параметрами поперечного профиля, наряду с отстройкой бортов карьеров уступами высотой 45–60 м с углами откоса 75–80 градусов. Реализация таких технических решений обеспечивает возможность вскрытия глубоких горизонтов карьеров с минимальным объемом вскрыши и, главное, с минимальным воздействием на хрупкую природу Севера. В случае с АЛРОСА нам удалось снизить объем вскрышных работ более чем на 240 млн м3.
На подземных работах активно внедряем системы разработки с принудительным обрушением руды, что позволяет повысить производительность, снизить операционные затраты и уменьшить техногенную повреждаемость кристаллов алмазов.
— А что насчет технологий обогащения?
— В институте с самого начала развивалась собственная технология обогащения кимберлитов, которая существенно отличалась от южноафриканской и прошла долгий путь совершенствования.
Основные направления исследований касаются совершенствования методов рудоподготовки, гравитационных, флотационных и радиометрических методов обогащения. В последние годы наши специалисты внедрили новый алгоритм обнаружения алмазов рентгенолюминесцентным методом — он позволил повысить извлекаемость алмазов типа IIа, которые имеют невысокое содержание атомов азота в своей кристаллической решетке. На обогатительных фабриках АЛРОСА уже проведена модернизация существующих рентгенолюминесцентных сепараторов для дополнительного извлечения таких алмазов.
Только за последние годы Якутнипроалмазом получено более 100 охранных документов РФ на РИД: патентов на изобретения и полезные модели, свидетельств о регистрации программ для ЭВМ и баз данных
Параллельно ведутся исследования, направленные на внедрение новой технологии — рентгенографической (рентгеноабсорбционной) сепарации алмазосодержащих руд. Она основана на измерении различий линейных коэффициентов поглощения излучения алмазом и сопутствующими минералами с последующей компьютерной обработкой. Такая технология может быть применена как на действующих фабриках, так и на новых объектах. В том числе для обработки беднотоварных месторождений и забалансовых руд путем выделения концентратов. Это позволит сократить затраты на выемку руды на поверхность шахт рудников и ее перевозку до обогатительных фабрик. Кроме этого, внедрение в производство радиометрических сепараторов, основанных на технологии распознавания алмазов в кусках кимберлита, позволит вывести из технологической цепочки фабрик циркулирую-щую нагрузку, что сделает процесс обогащения руды более производительным, экономичным и экологически чистым.
— Сегодня одной из задач института является проектирование рудника Мир-Глубокий. Расскажите, какие объекты планируется создать в ходе проекта?
— По сути, мы проектируем новый рудник вместе с соответствующей инфраструктурой. Вскрытие месторождения предполагается выполнить по классической схеме двумя вертикальными стволами, скиповым и клетьевым, глубиной порядка 1,5 км каждый с горизонтальными подходами к рудному телу капитальными квершлагами.
Отработка месторождения начнется с глубоких горизонтов, расположенных на глубине более 1,6 км от дневной поверхности, в направлении снизу вверх. Будет использоваться камерная система отработки с твердеющей закладкой.
Разработку проектной документации на вскрытие и отработку запасов в отм. –575/–1 300 м рудника Мир-Глубокий планируется завершить к середине 2025 года
Горные работы будут вестись на большой глубине, поэтому для компенсации напряженно-деформированного состояния массива планируется сформировать специальные разгрузочные разрезные слои.
Особое внимание уделяем возможности использования существующих зданий, сооружений и оборудования поверхностной инфраструктуры. Сейчас они находятся в законсервированном состоянии. Учитывая, что вертикальные стволы по требованиям безопасности расположены вне расчетных границ зоны возможного сдвижения вокруг карьера, на некотором удалении от существующей промышленной площадки рудника, в составе поверхностного комплекса будут возведены новые здания подъемных машин с оборудованием, транспортная галерея, главная калориферная установка и прочие необходимые для нормального функционирования рудника сооружения.
— Какие передовые технические решения предусмотрены к реализации на будущем руднике?
— В настоящее время рассматривается возможность применения проходческих комплексов (щитовая проходка) при строительстве капитальных горных выработок. При этом, принимая во внимание требования для минимальных радиусов закругления при поворотах выработки, разработка таких комплексов является отдельной задачей. К ее решению привлечены российские машиностроительные компании. Помимо этого, в проекте планируется применять наиболее технологичные виды транспорта, в том числе для минимизации вредных выбросов. Предполагается заменить самоходное горное оборудование с двигателями внутреннего сгорания на оборудование с электроприводом.
— Какие средства автоматизации, цифровизации будут задействованы на руднике?
— Мы рассматриваем возможность применения систем роботизированного управления (автономной технологии) процессами отбойки, отгрузки и транспортировки горной массы, систем с дистанционным управлением различными технологическими процессами, систем дистанционного выполнения взрывных работ с полным диспетчерским контролем вплоть до каждого отдельного заряда.
Наиболее перспективным в настоящее время является внедрение гибкой системы управления вентиляционными режимами (умная вентиляция). Она будет интегрирована с системой позиционирования транспорта, и объем подаваемого в шахту или отдельную выработку воздуха будет автоматически регулироваться на основании показаний датчиков. Кроме того, на руднике будет реализована автономная беспроводная мультисервисная сеть передачи данных (Wi-Fi, LTE), на основе которой будет осуществляться диспетчеризация работы технологического оборудования. Создание цифрового двойника рудника также является обязательной задачей — на сегодняшний день уже разработана модель строительства и отработки всего месторождения.
Цифровизация рудника также обеспечивает дополнительный уровень безопасности в процессе эксплуатации. Технологии открывают огромные перспективы для совершенствования процессов обеспечения промышленной и экологической безопасности и охраны труда.
— Кстати, об этом. Какие меры по обеспечению промышленной, экологической безопасности предусмотрены проектом?
— Проектная документация полностью соответствует требованиям безопасности в самом широком смысле. Она не только соответствует жестким требованиям законодательства и нормативной документации, но и учитывает весь накопленный в горной отрасли опыт подземной добычи. В ходе проектирования вопросы обеспечения безопасной отработки месторождения занимают первое место. В частности, разработана методика расчета опасных зон, таких как природный напорный водоносный комплекс и искусственные полости в массиве (выработки, скважины), заполненные водой. Эта методика прошла экспертизу промышленной безопасности.
Разработаны специальные мероприятия газового режима, методы предварительной дегазации, способы контроля рудничной атмосферы, требования к применяемому оборудованию и материалам. Выполнена оценка гидрогеологической ситуации на месторождении. Этот перечень далеко не полный — в ходе проектирования выполнено более десятка научно-исследовательских работ различного направления. Плюс, разумеется, будет внедрен целый комплекс административных решений, который гарантирует безопасность персонала.
Для обеспечения экологической безопасности будут спроектированы полигоны складирования пустых пород, в том числе и засоленных, реализованы мероприятия, исключающие попадание рассолов в природные водные объекты.
В проект также закладываются технические решения, которые обеспечивают наименьшие отходы производства. Значительная часть неопасных технологических отходов будет утилизироваться непосредственно в подземных горных выработках, выведенных из эксплуатации. Шахтные рассолы, откачиваемые из подземных горных выработок, будут перекачиваться по трубопроводам и размещаться в массиве горных пород через узел обратной закачки.
— Учитывая сложившуюся ситуацию с санкционным давлением, будет ли отдано предпочтение отечественным решениям и оборудованию на будущем руднике?
— Значительная часть принятого проектом оборудования — отечественного производства. Там, где нужен индивидуальный подход, специалисты АЛРОСА вместе с машиностроителями работают над разработкой уникальных технических решений. Например, проект вертикальных стволов предполагает многоканатные подъемные машины российского производства, которые по своим параметрам не уступают ведущим зарубежным образцам.
Помимо прочего, АЛРОСА совместно с российским производителем горно-шахтного оборудования планирует разработку нового проходческого комплекса для строительства горизонтальных и наклонных горных выработок, обладающего уникальными техническими возможностями. В этой работе активно задействованы специалисты нашего института.