Материалы

02августа
2012

Инновации в горной науке атомной отрасли

Горная наука атомной отрасли в силу изначальной консервативности и «привязанности» к огромным массивам горных пород, на первый взгляд, мало подвержена каким-либо революционным инновациям. Тем не менее, и здесь есть место новым и смелым предложениям.
Горное дело – всегда искусство. В высшей степени этот тезис применим к ученым-прикладникам уранодобывающей отрасли ГК «Росатом». Ученые-исследователи ОАО «ВНИПИпромтехнолгии» вместе с горняками академического и вузовского профилей выдвигают идеи, которые могут помочь развитию горного производства атомной отрасли.

Muruntau.jpg
Карьер «Мурунтау». Циклично-поточная технология транспортировки горной массы


Новые методы добычи руды

Только переход от традиционного подземного способа добычи урановой руды к новым прогрессивным модификациям горно-химической технологии может сделать уранодобывающую промышленность рентабельной. Речь идет о возможностях подземного выщелачивания урана с поверхности, а также прямо в блоках, нарезаемых горными выработками, и кучного выщелачивания добываемой руды на поверхности. Отечественные добывающие предприятия ОАО «Далур», «Хиагда» и ОАО «Приаргунское производственное горно-химическое объединение» (ОАО «ППГХО») добиваются неплохих результатов в этой области. Но и прикладная наука ОАО «ВНИПИпромтехнологии» может во многом им помочь – прежде всего, разработкой приемов интенсификации процессов скважинного выщелачивания путем подачи в выщелачивающий раствор кислорода или воздуха, корректировка взаимного расположения на земной поверхности закачных и откачных скважин и т.д.

При подземном блоковом выщелачивании урановых руд, как и при кучном выщелачивании на поверхности, можно ожидать существенного увеличения коэффициента извлечения полезного компонента при применении поверхностно-активных коллоидно-устойчивых растворов (ПАВ), разработанных специалистами ОАО «Флотэк». На это направлены, в частности, заключаемые в этом году договора на научно-исследовательские работы между ОАО «ВНИПИпромтехнологии» и ОАО «ППГХО».

Разработки в области проветривания горных выработок

Главный способ борьбы за создание нормальных условий труда горнорабочих под землей – хорошо организованное проветривание выработок. Организация рационального проветривания урановых рудников и шахт – дело сложное и многогранное, требующее зачастую интуитивных решений и, в первую очередь, научно обоснованного подхода к этому важнейшему производственному процессу. В отличие от других смежных горнодобывающих отраслей здесь преобладающим является радиационный фактор.

В ОАО «ВНИПИпромтехнологии» создана и успешно развивается отраслевая научная школа исследователей-вентиляционщиков. Ее основа закладывалась в конце 60-х годов прошлого века, когда начиналось освоение урановых месторождений Стрельцовской группы силами Приаргунского комбината. За прошедшие 40 лет в Приаргунье не было ни одной серьезной радиационной аварии – и это общая заслуга как медиков и производственников, так и исследователей.

Научной школе ОАО «ВНИПИпромтехнологии» удалось выявить новые зависимости между количеством нужного для проветривания воздуха и производительностью рудника по руде, научиться рассчитывать накопление дочерних продуктов радона в вентиляционной струе. Впервые определена взаимосвязь выделения радона из стенок горных выработок с перепадом давления между ними и на земной поверхности. Разработан способ определения радоновыделения из шахтных вод еще до вскрытия месторождения.

На крупных рудниках приходится рассчитывать движение свежего воздуха по нескольким сотням ветвей – при этом, конечно, не обойтись без помощи компьютерных программ. Совместно с украинскими коллегами разработана и успешно внедряется специальная программа «Ventil-2009»; в настоящее время она проходит процедуру верификации. Программа является составной частью Методики расчета проветривания подземных горных работ при проектировании и эксплуатации предприятий по добыче урановой руды, согласованной в Санэпиднадзоре и в Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору.

За прошедшие годы предложен и целый ряд мероприятий по борьбе с радоном под землей. В их числе разделение отработанного пространства специальными резиновыми перемычками, применение специальных установок – деэмониторов – для удаления радона из шахтных вод в месте их выхода в горную выработку, исключение размещения рабочих мест на исходящей вентиляционной струе, внедрение специальных нерадонообильных систем отработки и многое другое.

map[1].jpg
Карта объектов ВНИПИпромтехнологии. Фото: vnipipt.ru

Сейсмические и другие исследования

При отработке проектируемого Эльконского урановорудного поля на глубине 600-800 метров от поверхности можно ожидать проявлений горных ударов под землей.

Для прогнозирования этого процесса совместно с учеными Геофического центра РАН предложено создание на поверхности специального геодинамического полигона. Дело в том, что разрушительные последствия горизонтальных подвижек земной коры гораздо опаснее, чем вертикальных. Следить за такими подвижками можно с помощью космической геодезической системы ГЛОНАСС, реагирующей на мельчайшие перемещения специальных металлических реперов, установленных в скальных породах на земной поверхности.

К этим исследованиям логично примыкают и проводимые в настоящее время инженерно-сейсмические изыскания, нацеленные на определение сейсмической опасности (балльности) площадок Эльконского горно-металлургического комбината, предложенных для строительства.

Для повышения прочности закладочного массива и предупреждения вредных последствий проявления горного давления в очистных выработках теоретически на Эльконе возможно применение специальной льдопородной закладки (армирования льда дробленой породой), с успехом применявшейся при отработке Дукотского и других месторождений Крайнего Севера.
Ученые ОАО «ВНИПИпромтехнологии» ведут и технико-экономические исследования – в частности, ранжирование времени отработки урановых месторождений по срокам окупаемости инвестиций.

В последнее время в институте начало развиваться горнотехническое компьютерное моделирование, позволяющее видеть практически все технологические процессы горного производства и спроектировать или откорректировать их на математической модели.

Помимо урановых месторождений, ОАО «ВНИПИ­пром­технологии» занимается проектированием и отработкой золоторудных месторождений способом открытых горных работ. Осуществляются целый комплекс буровзрывных работ, оценка устойчивости бортов карьеров, разработка технологий сортировки рудных потоков (от забоя до перерабатывающего завода) и т.д.

Радиационные технологии

Работа лабораторий ОАО «ВНИПИпромтехноло­гии», разрабатывающих радиационные технологии, может служить ярким примером внедрения и передачи ядерных технологий в народное хозяйство.

Так, лаборатория глубинного захоронения жидких радиоактивных и токсических отходов с успехом внедряет свои технологии для закачки отработанных буровых растворов в Приобъе и на Сахалине (проект «Сахалин-2»). Работникам этой же лаборатории принадлежат идеи использования соленых вод подземного «Московского моря» для регенерации фильтров на теплоэлектроцентралях Москвы. Технология уже с успехом работает на ТЭЦ-26.

К достижениям «радиационного блока» науки института принадлежит и разрабатываемая с нашим участием Единая государственная система обращения с радиоактивными отходами в Российской Федерации (ЕГС РАО).

К ним также следует отнести:

систему реабилитационных мероприятий для территорий «мирных» ядерных взрывов;
научное сопровождение (в течение почти 30 лет) работы скважин, сооруженных в Башкирии с помощью камуфлетного ядерного взрыва для закачки под землю содовых растворов с большим количеством взвесей;
решение сложных вопросов утилизации аварийных и неаварийных атомных подводных лодок, выводимых из состава Северного и Тихоокеанского военно-морских флотов РФ;
решение проблем реабилитации территорий бывших береговых баз технического обслуживания и т.д.