Алексей Медведев, управляющий директор «ГЕОСУППОРТ»
Введение
Горнодобывающая промышленность всегда была связана с высокими рисками. Одним из наиболее серьёзных и разрушительных факторов являются обрушения откосов карьеров, дамб хвостохранилищ и другие геотехнические аварии, которые могут привести не только к тяжёлым экономическим последствиям, но и к человеческим жертвам. В последние десятилетия наблюдается растущий интерес к использованию геотехнического мониторинга, включая георадары, как эффективного инструмента для предотвращения этих катастроф. Технологический прогресс, новые методы мониторинга и улучшенные стандарты безопасности становятся важнейшими факторами, способствующими развитию отрасли.
В этой статье мы рассмотрим знаковые кейсы геотехнических аварий на горных объектах, ключевые тенденции в горнодобывающей промышленности, а также проанализируем текущую ситуацию на рынке производителей георадаров в России и мире.
Кейсы обрушений откосов карьеров
Кейс 1: Bingham Canyon, США (2013)
Одним из самых известных случаев обрушения откосов стал инцидент на карьере Bingham Canyon в США, произошедший в 2013 году. В результате происшествия три экскаватора и 14 самосвалов были уничтожены, а объём вывала составил 70 млн м³. Годовое падение производства составило -55 % год к году, а совокупный ущерб составил порядка $1 млрд. Этот случай показал, насколько важно иметь систему мониторинга, которая способна помочь спрогнозировать такие катастрофы и минимизировать потери.
Кейс 2: Brumadinho, Бразилия (2019)
Обрушение дамбы хвостохранилища в Бразилии в 2019 году (рис. 4) стало одной из самых трагических катастроф в горной промышленности. Погибло более 270 человек. Помимо огромного ущерба, падение капитализации компании на 24 % ($19 млрд в денежном выражении на 2019 год) в первые сутки после аварии, а также выплата $12 млрд компенсаций продемонстрировали экономические последствия, с которыми сталкиваются компании, не внедряющие должные системы мониторинга.
Ответом на данное событие стало создание передовой системы центров геотехнического мониторинга, расположенных в нескольких регионах Бразилии (рис. 5–6).
применяемого в нём оборудования для мониторинга
Кейс 3: Алашань, Китай (2023)
В результате обрушения (рис. 7, 8) погибло 53 человека, а ещё несколько человек были ранены. Причина происшествия — отсутствие эффективной системы мониторинга откосов угольного разреза и недостаточные меры по оценке геомеханической стабильности. Этот случай подчёркивает важность постоянного мониторинга и учёта геотехнических рисков при планировании горных работ.
После этого события в КНР было введено обязательное требование о наличии георадаров на всех открытых карьерах глубиной более 150 м.
Каждый из этих случаев подтвердил необходимость внедрения более продвинутых технологий для мониторинга геотехнического состояния карьеров и хвостохранилищ.
Ключевые тренды в горнодобывающей промышленности
Современная горнодобывающая отрасль сталкивается с рядом глобальных изменений, которые требуют внедрения новых технологий и методов для обеспечения безопасности, эффективности и устойчивости процессов. Компания «Яков и Партнёры» в своём отчёте говорит о двух основных трендах, которые будут определять будущее горной отрасли в ближайшие десятилетия, — это увеличение глубины залегания месторождений и усложнение геомеханических и гидрогеологических условий их отработки.
1. Увеличение глубины залегания месторождений
Одним из самых заметных трендов в горной отрасли является рост глубины залегания месторождений. В последние десятилетия наблюдается существенное увеличение глубины, на которой добываются полезные ископаемые, что связано с истощением более легкодоступных месторождений. Например, глубина залегания медных месторождений продолжает увеличиваться, что предъявляет новые требования к методам добычи и контролю безопасности. В то время как месторождения, доступные на глубине до 300 метров, становятся всё реже, сейчас добыча на глубинах более 500 метров становится нормой, что требует более сложных решений для геотехнического мониторинга и управления рисками (рис. 9, 10).
А. Кобзев, «Яков и Партнёры»
пропорционален объёму запасов, А. Кобзев, «Яков и Партнёры»
2. Запуск крупнейших ГОКов в России в ближайшие 10 лет
В перспективе ближайших десяти лет в России будут запущены крупнейшие горно-обогатительные комбинаты в истории страны. Эти комплексы будут расположены на месторождениях с уникальными геомеханическими и гидрогеологическими характеристиками, которые значительно усложняют процессы добычи. Эксплуатация таких месторождений потребует внедрения инновационных решений в области геомеханического проектирования, мониторинга и управления устойчивостью бортов карьеров. Важно отметить, что эксплуатация этих объектов будет требовать от персонала новых компетенций в области геомеханики, включая проектирование устойчивости откосов карьеров, мониторинг деформаций горных массивов и внедрение новых подходов к управлению рисками, связанными с обрушениями (рис. 11).
Эти два тренда оказывают существенное влияние на требования к современным технологиям мониторинга и безопасности, что делает интеграцию георадаров и других систем геотехнического контроля важной частью стратегии развития горнодобывающих компаний.
Глобальный и российский рынок геотехнических радаров
Глобальный рынок
С начала 2000-х годов рынок георадаров продемонстрировал стремительный рост. В частности, такие компании, как IDS и GroundProbe, предлагают решения, используемые по всему миру, от Австралии до Южной Америки. Георадары являются обязательным инструментом для крупных горнодобывающих компаний, стремящихся минимизировать риски и повысить эффективность.
Австралийская компания GroundProbe стояла у истоков радарного мониторинга, первой представив коммерческие модели в 2001 году. Компании удалось вырасти из студенческого проекта в глобального лидера. В 2018 году их поглотил крупнейший в мире производитель промышленных взрывчатых веществ австралийская компания Orica, и на данный момент они являются частью их направления Geosolutions.
Южноафриканская компания Reutech Mining, дочерняя компания армейского подрядчика Reunert, представила свои георадары в 2005 году. Их радары отличаются минималистичным дизайном и снискали популярность в Африке и Южной Америке.
Итальянский производитель радарных систем IDS вышел на рынок геотехнического мониторинга в 2007 году. Их корни уходят в аэрокосмическую промышленность, отсюда и изначальный упор на технологию SAR (синтезированная апертура), которая была разработана для сканирования поверхности со спутников и самолётов. В 2016 году компанию поглотил международный холдинг промышленных решений Hexagon, и они стали частью дивизиона Leica Geosystems.
Китайский производитель CHCNAV, со штаб-квартирой в Шанхае, является одним из крупнейших производителей геодезического оборудования в мире. Компания насчитывает более 1 700 сотрудников во всём мире, четыре научно-исследовательских центра в Китае и представительства на всех континентах. В 2017 году компания провела IPO на Шанхайской бирже. Выручка за 2023 год составила более $400 млн.
По нашим оценкам, сделанным на основе информации из открытых источников, во всём мире сейчас насчитывается порядка 2 500 геотехнических радаров различных производителей. GroundProbe заявляет о 930 введённых в эксплуатацию единицах, но важно учитывать, что в портфолио компании есть не только радары. В кулуарах международных конференций можно услышать цифру порядка 600 георадаров.
IDS заявляет о 550 георадарах, при этом с 2018 года львиная доля приходится на модель IBIS ArcSAR.
Reutech Mining, в свою очередь, не разглашает официальные цифры, но анализ открытых источников и финансовые показатели позволяют говорить о примерно 400 георадарах во всём мире.
CHCNAV с 2018 года ввёл в эксплуатацию более 300 единиц оборудования во всём мире и является единственным производителем из КНР с продажами за пределами Китая, что можно воспринимать как «лакмусовую бумажку», ведь требования к программному обеспечению за рубежом сильно отличаются от внутренних китайских.
Объёмы продаж георадаров китайской компании растут быстрее всех относительно конкурентов.
Оставшийся объём занимают локальные производители без глобального присутствия либо компании, специализирующиеся на заказной разработке (см. рис. 12).
Российский рынок
В России начали использовать георадары в 2016 году, и с тех пор их количество превысило 50 единиц. До введения санкций рынок георадаров в РФ был представлен т. н. «большой тройкой»: GroundProbe, IDS и Reutech, которые совокупно успели поставить 38 георадаров на отечественные предприятия.
Но уже в конце 2023 года, после получения всех необходимых сертификатов, начались первые коммерческие внедрения георадаров CHCNAV, которые были проведены российской компанией «ГЕОСУППОРТ». На момент написания статьи в РФ ведётся промышленная эксплуатация 15 радаров PS2000 и проведён десяток опытно-промышленных испытаний в различных регионах и климатических условиях, в т. ч. в условиях Крайнего Севера.
Кроме того, компания «ГЕОСУППОРТ» продолжает техническое обслуживание радаров GroundProbe, что делает их крупнейшими операторами георадаров в России (28 единиц на момент написания статьи) (рис. 15).
На данный момент георадары в РФ эксплуатируют 17 горнопромышленных компаний, добывающих золото (Au1-6), медь (Cu1), алмазы (D1), уголь (C1-6) и железную руду (Fe1-3).
Особенно выделяется золотодобывающая компания, которую мы обозначили как Au1 и выделили на изображении. На трёх ГОКах компании активно применяются уже 17 геотехнических радаров всех четырёх крупнейших производителей (рис. 16).
Территориальное распределение применяемых георадаров по регионам чётко коррелирует с добываемым полезным ископаемым. Так, наиболее активные пользователи радарного мониторинга — золотодобытчики и угольщики из Красноярского края и Кузбасса соответственно (рис. 17).
В 2024 году на российском рынке георадаров наблюдается рост числа пользователей, что подтверждает необходимость и эффективность этих технологий для отечественных горнодобывающих компаний.
Доля китайского производителя CHCNAV на российском рынке составляет 30 %, что подтверждает высокое качество и конкурентоспособность этих технологий.
Перспективы и будущее геотехнических радаров в России и мире
В будущем, с ростом глубины залегания месторождений и усложнением горнотехнических условий, георадары будут играть всё более важную роль в обеспечении безопасности. Новые технологии, такие как спутниковый мониторинг и интеграция георадаров с искусственным интеллектом для прогнозирования обрушений, также обещают значительное улучшение точности и надёжности систем мониторинга.
С учётом роста потребности в высокотехнологичных решениях для горной отрасли георадары будут становиться неотъемлемой частью стандартов безопасности, и их применение будет оказывать значительное влияние на эффективность горных работ.
