Ученые НИТУ «МИСиС» представили новейшую «сотовую» технологию освоения месторождений твердых полезных ископаемых, основанную на принципиально новой природоподобной концепции освоения земных недр.
Создаваемые на основе конвергентной системы технологические решения нового поколения обеспечат повышенные на порядок экономические и экологические показатели при подземной добыче сырья.
Опережающий рост потребления минерального сырья на планете приводит к стремительному истощению запасов невозобновляемых ресурсов, усложнению условий и увеличению глубины разработки месторождений. При этом на земную поверхность извлекается и ежегодно складируется до 400 млрд тонн пустых пород – чаще превосходящих объем самого добытого полезного ископаемого.
Добыча полезных ископаемых всегда предполагает зону техногенного разрушения литосферы, возмущает прилегающие участки земной коры с каскадом сопутствующих экологических проблем. При этом сама инфраструктура и обеспечение разработки крупного месторождения – это одна из наиболее энергоемких отраслей экономики.
Ученые научно-исследовательского центра «Прикладная геомеханика и конвергентные горные технологии» НИТУ «МИСиС» предложили новое решение проблемы обеспечения эффективности, безопасности и экологичности горного производства – создание устойчивых сотовых горных конструкций под землей. Технология является частью инновационной природоподобной (конвергентной) и функциональной структуры освоения недр, которая позволяет в несколько раз сократить объемы складирования пустых пород на земной поверхности, а также снизить аварийность на производстве и травматизм персонала горнодобывающих компаний.
«Технология представляет собой часть системы, в которой взаимодействие природы и техники организовано по принципу развитой академиком Н.Н. Моисеевым теории коэволюции антагонистических систем, то есть диалектически противоречивого соразвития,- рассказал руководитель проекта, д.т.н, профессор РАН, директор Центра Виталий Еременко. – Такой подход предусматривает использование в концепции добычи полезных ископаемых аналогов природным процессам, которые отличаются максимальной практичностью, безопасностью и безотходностью»
В частности, научный коллектив разрабатывает технологию сотовой подземной разработки, которая позволяет не проводить масштабные взрывные работы при разработке мощных месторождений, а извлекать руду, пробуривая серию вертикальных «трубок». При этом созданная система является весьма устойчивой горной конструкцией по аналогии со строением несущей нагрузки пористой кости человека, стебля злака и так далее.
Система позволяет сократить потери полезного ископаемого в целиках при добыче с 50-60% до 15-25%. При этом в отработанных камерах удобно складировать отходы горного производства, не поднимая их при этом на поверхность, а также другие отходы с земной поверхности. Этот «сотовый» концепт активно используют авиаконструкторы, архитекторы и строители, он дает необходимую прочность конструкции при минимальном количестве затраченного материала.
«Природа никогда не оставляет за собой отход, бережно все подбирает и восстанавливает, отходы производств, как правило, это «прерогатива» человека. В настоящее время он, к сожалению, семимильными шагами уничтожает Землю, от чего она может в скором времени стать уже не зеленой, а другого цвета», - подчеркнул Виталий Еременко
Такой способ добычи, во-первых, обеспечивает значительное снижение действующих напряжений в разрабатываемых массивах горных пород, соответственно, минимизируется вероятность горных ударов, процессов непрогнозируемого деформирования и сдвижения горных пород. В итоге значительно уменьшается число аварий в шахтах и на рудниках.
Во-вторых, складируемые масштабные отвалы пустых пород, образующиеся при разработке участков литосферы, благодаря новой технологии могут уйти в прошлое. Способ предполагает снижение отходов горного производства до 100%на горнодобывающих предприятиях, где будет применяться такая конвергентная технология.
Проект поддержан грантом РНФ. В настоящий момент ученые проводят лабораторные испытания физических моделей разрабатываемых горных конструкций любой сложности методами 3D-моделирования, а также создают и обосновывают типовые варианты других конвергентных геотехнологий для подземной разработки месторождений любых геологических типов.
Дмитрий Степнов
