Инновации ученых для КМА

Исследования в области геомеханического и маркшейдерского обеспечения промышленной безопасности, рационального и эффективного недропользования при разработке месторождений КМА всегда были одним из приоритетных научных направлений в деятельности ФГУП "ВИОГЕМ". Это связано с тем, что разработка железорудных месторождений открытым способом ведется в сложнейших горно-геологических условиях при высокой обводненности и низкой несущей способности вскрышных пород. Наряду с этим не менее проблемными объектами являются отвалы и гидротехнические сооружения.
Известно, что горнодобывающие предприятия КМА обеспечивают более 57 процентов добычи железной руды Российской Федерации. Для обеспечения таких высоких показателей только из карьеров Лебединского и Стойленского ГОКов извлекается ежегодно более 45 млн. кубометров пород рыхлой и скальной вскрыши и около 78 млн. тонн железистых кварцитов. В этих условиях при дефиците земельных отводов весьма актуальной задачей является увеличение удельной емкости как отвалов, так и гидротехнических сооружений, а также обеспечение экологической безопасности нашей области.
За последнее десятилетие на отвалах и гидротехнических объектах КМА внедрен ряд новых технологий и технических средств, обеспечивающих существенное повышение эффективности и безопасности горных работ по их формированию.
Учеными ФГУП "ВИОГЕМ" теоретически обоснована возможность, разработана технология и аппаратурный комплекс АМКОД, позволяющий оперативно контролировать устойчивость отвалов дамб гидроотвалов и хвостохранилищ. Уникальность этой запатентованной разработки заключается в возможности количественной оценки динамики развития деформационных процессов на различных глубинах в отвалах, дамбах хвостохранилищ и их основаниях. Это позволяет реально оценивать состояние устойчивости и безопасности техногенных массивов и разрабатывать эффективные проектные решения по рациональному увеличению высоты и углов наклона отвалов, и хвостохранилищ.
Но, как часто у нас бывает, внедрение новой магнитометрической технологии на предприятиях КМА начиналось не сразу, а только после получения положительных результатов на оползневых склонах Северного Кавказа. Первые успешные работы по опытно-промышленной проверке магнитометрической технологии были проведены на Сенгелеевском водохранилище (г. Ставрополь) и Большом Ставропольском канале (г. Черкесск). И только после нескольких крупномасштабных аварий на отвалах и гидроотвалах эта технология получила прописку на горных предприятиях КМА. В настоящее время она широко применяется для геодинамического контроля бортов карьера и отвалов на Лебединском и Михайловском ГОКах.
Для отвалов и гидротехнических сооружений научно обоснованы и экспериментально подтверждены новые технические решения по формированию дренажно-упорных элементов из скальных и песчаных пород в основании горнотехнических сооружений на Лебединском, Стойленском и Михайловском ГОКах. Реализация новой технологии формирования отвалов на слабом основании при опережающей их инженерной подготовке позволила возобновить горные работы на старых и оползнеопасных участках, что исключает необходимость привлечения новых земельных отводов и является положительным экологическим фактором.
По результатам комплексных исследований ФГУП "ВИОГЕМ" и Московского государственного горного университета (МГГУ) на ОАО "Стойленский ГОК" и ОАО "Лебединский ГОК" реализованы конструктивные решения по параметрам дренажно-упорных элементов в основании отвалов и ограждающих дамб хвостохранилищ. Разработаны технологические регламенты по формированию планировочного запаса отвала "Западный" высотой до 32 метров и намыва отсеков хвостохранилища в процессе его заполнения. Это обеспечивает возможность увеличения высоты отвала до отметки 270 метров и наращивание дамб хвостохранилища до отметки 190--230 метров в границах существующего земельного отвода и повышает эффективность инвестиционных вложений на горных предприятиях.
При реконструкции гидротехнических сооружений и дальнейшем наращивании хвостохранилища ОАО "Стойленский ГОК" впервые в мировой практике внедрена новая система возведения дамб обвалования на основе дистанционного автоматизированного гидрогеомеханического мониторинга по технологии МГГУ. В промышленных масштабах реализованная система контроля обеспечивает экологически безопасные условия эксплуатации хвостохранилища при поэтапном его наращивании на ближайшие 10--15 лет, что дает возможность перспективного и эффективного развития комбината.
Разработанные технологии и технические средства уже на начальной стадии внедрения получили признание не только практиков, но и специалистов, а также демонстрировались на международных конференциях и симпозиумах. Учитывая высокий уровень разработок, по которым получено 19 авторских свидетельств и патентов, большие объемы внедрения -- около 6 млрд. рублей только по объектам КМА и значительные перспективы применения разработанных технологий и технических средств в горном производстве, ученым советом ФГУП "ВИОГЕМ" совместно с ведущими горными вузами России МГГУ (г. Москва), С-Пб. ГГИ (г. Санкт-Петербург) и специалистами ОАО "Стойленский ГОК" данная работа выдвинута на соискание премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники за 2010 год.
На общественных слушаниях в институте геоэкологии РАН, состоявшихся 2 ноября, работа "Разработка и внедрение технических средств и способов крупномасштабного освоения отвальных насыпей гидроотвалов и хвостохранилищ на горных предприятиях" получила поддержку и высокую научную оценку.