#НОРИЛЬСК. «Северный город» – Ученые дробят, нагревают и замораживают горные породы, привезенные с различных рудников, чтобы выявить их физические свойства и деформационные характеристики.
Главные задачи сотрудников горной лаборатории института «Гипроникель» – разработка технологических регламентов на отработку месторождений, обоснование безопасности объектов, а также ведение горных работ в условиях газового режима. Кроме того, специалисты рассчитывают устойчивость бортов карьеров, ведут обследование выработок и замеры сейсмического воздействия на выработки. В лаборатории всего 13 сотрудников. Основной костяк – норильчане: маркшейдеры, взрывники, технологи, шахтостроители. В 2012 году на базе лаборатории создали аккредитованный центр физико-механических исследований, оснащенный современным оборудованием. И теперь сюда ежегодно доставляют свыше 100 тонн горных пород и кернов из скважин, рудников Заполярного филиала «Норникеля» и Кольской ГМК. Здесь эти образцы готовят к испытаниям, распиливают, шлифуют, после чего определяют деформационные характеристики различными методами. Первый из них – неразрушающий.
Константин Бреус, ведущий инженер горной лаборатории института «Гипроникель»:
«Мы устанавливаем датчики поперечного перемещения. И сверху – датчики продольного перемещения. После чего мы устанавливаем данный образец на пресс, устанавливаем сверху уровень силы, чтобы датчики не повредить. Траверсы поводим к верхней консоли. Задаем нагрузку необходимую и непосредственно проводим испытания. В данном испытании мы получили модуль деформации, модуль Юнга, коэффициент деформации и коэффициент Пуассона. Это позволяет определить удароопасность данного образца. Хрупкое или пластичное разрушение».
Эти данные в дальнейшем введут в компьютерную программу, которая посчитает напряженность стен и свода горной выработки. Еще одно испытание на прочность – опыт на прессе мощностью 200 тонн. Такую нагрузку керны уже не выдерживают. После этих испытаний по характеру разлома специалисты разрабатывают паспорт прочности горных пород, который позже используют при разработке техрегламента. Сегодня талнахские рудники вышли на большие глубины. Одна из самых глубоких скважин Скалистого превысила отметку в две тысячи метров. Это требует решения других задач, определение свойств горных пород к хрупкому разрушению. И здесь необходимы испытания на прессе мощностью уже 500 тонн, приобретение которого запланировано на ближайшую перспективу. В последнее время сотрудники лаборатории серьезно занялись геомеханикой. И тут на помощь пришли новые компьютерные технологии.
Владислав Вильчинский, заведующий горной лабораторией института «Гипроникель»:
«Работаем в различных программах по моделированию. В частности, в программе Fidesys, которая позволяет делать численное моделирование и определять порядки отработки месторождения с достаточно высокой точностью. Другими словами, мы берем каркасную модель, наполняем ее исходными данными, которые сами же и получаем в центре физико-механических исследований в результате картирования в шахтах. И строим геомеханическую модель».
Компьютерное численное 3D-моделирование позволяет определить напряжение, возникающее в массиве горных пород, как до начала работ, так и в процессе выработки. Еще одним направлением является блочное моделирование, которое включает в себя все известные геологические и геотехнические сведения о месторождении. Это дает большие возможности для анализа технических решений и рисков.
Александр Киркин, младший научный сотрудник горной лаборатории института «Гипроникель»:
«У нас посередине это разбуриваемый керн со скважиной, где будет установлен датчик. И вот так поэтапно происходит разбурование. То есть, получается, мы удаляем лишние блоки. Соответственно, этот керн будет разгружаться, а датчик – писать изменение деформации внутренней скважины».
На мониторе компьютера Анны Усковой модель комплексного развития рудника «Таймырский». Сейчас идет работа по подсчету показателей извлечения металлов из богатых руд. Еще будучи студентом-маркшейдером, Анна проходила практику, а потом трудилась на руднике Комсомольском. Сегодня она видит горные выработки в электронном формате в программе Micromine. Но личный опыт работы под землей для проектировщика очень важен.
Анна Ускова, маркшейдер горной лаборатории института «Гипроникель»:
«На данном чертеже представлен каркас богатых руд. Соответственно, фактические выработки для закладочных, транспортных и откаточных горизонтов. В настоящее время выполняем расчет показателей извлечения».
Сегодня в лаборатории были бы рады технологам, практикам, которых готовы принять на работу. А еще руки не доходят до создания небольшого музея камней и минералов, попавших под пресс исследователей. И коллекцию уже можно назвать богатой. На этих полках чего только нет – самородная медь, ангидриты, пириты, камчатская лава и даже небольшой метеорит из Царицыно. Его привезли сотрудники научно-исследовательского института после метеоритного дождя. Попросили дать экспертное заключение. Состав метеорита известен давно. Он практически земной – железо, никель, кремний, сера, магний, кальций, алюминий. А вот по плотности он будет потверже гранита, оттого и весьма интересен.
