Добыча полезных ископаемых открытым способом, то есть путем создания карьеров, давно известный человечеству способ. Существует огромное количество рекомендаций, указаний, правил и норм, описывающих многочисленные аспекты проектирования и эксплуатации карьеров, включая крутизну и высоту бортов и отдельных откосов, а также характеристики защитных берм.
Эффективность добычи зависит от многих факторов - некоторые из них поменять нельзя или очень сложно, как, например, геологическое строение или режим налогообложения в стране добычи. Но эффективность добычи можно существенно повысить путём применения новых технологий. Многие слышали об инновациях в горных работах, диджитализации, применении дронов и беспилотных технологий, сложных геоинформационных системах и т.д., но одним из самых востребованных способов повышения эффективности добычи с давних времён является увеличение крутизны откосов и уменьшение размеров и/или количества защитных берм в карьере. Сдерживающим фактором в этом направлении всегда была и остаётся безопасность - увеличиваю крутизну бортов и уменьшая бермы мы приближаемся к пределу устойчивости пород, слагающих стенки карьера и повышаем опасность возникновения неблагоприятных геологических процессов. Какие инновации в области увеличения крутизны бортов предлагает Geobrugg и как это сказывается на безопасности эксплуатации? Об этом ниже.
Напомним, что швейцарская компания Geobrugg более 70 лет разрабатывает и производит уникальные конструкции для укрепления склонов и защиты от камнепадов. Их главными особенностями является запатентованная технология применения высокопрочной стальной проволоки (>1’770 Н/мм2) и полномасштабные испытания. Испытания конструкций в сборе и в полном масштабе гарантируют максимальный уровень надёжности, а применение высокопрочной проволоки позволяет применять легковесные решения там, где раньше требовалось применение массивных бетонных конструкций или, в части карьеров, безальтернативным было выполаживание борта. Но как именно применяются технологииGeobrugg в карьерах? Какой дают экономический эффект и кто гарантирует безопасность?
Проекты карьеров редко предусматривают сооружение конструкций для инженерной защиты с самого начала. Карьер проектируется таким образом, чтобы опасных геологических процессов не возникало в принципе, либо, чтобы они возникали контролируемо - то есть нивелировались защитными бермами. Чтобы избежать более серьёзных проблем, при проектировании используются коэффициенты безопасности - обычно 1,1 - 1,2 в зависимости от ситуации. Более того, часто уже при проектировании карьера инженеры стараются избежать потенциально проблемных участков - разломных зон, водопроявлений, участков распространения слабых пород и др.
Наука и техника не стоят на месте - новые разработки в областях геологоразведки и мониторинга позволяют всё точнее прогнозировать и отслеживать состояние горного массива и, соответсвенно, развития опасных геологических процессов. Это открывает потенциал к оптимизации проектов карьеров: более точные изыскания снижают неопределённость в расчётах устойчивости откосов и бортов, а продвинутые системы мониторинга и предупреждения позволяют избежать серьёзных рисков даже в случае отклонений природных процессов от расчётных моделей. Как результат, становится возможным делать борта и откосы карьеров круче и выше, а ширину и частоту берм - ниже.
В этой же связке находятся системы инженерной защиты Geobrugg - последний рубеж противостояния неблагоприятным процессам перед неизбежным выполаживанием борта:
· Изыскания = точные данные для расчётов параметров с минимально необходимым запасом надёжности
· Мониторинг = гарантия безопасности персонала даже при отклонении параметров от расчётных
· Geobrugg = защита от опасных процессов, развитие которых не было предусмотрено либо превзошло расчётные параметры
· Выполаживание = защита от опасных процессов, масштабы которых не позволяют экономически эффективно применить методы инженерной защиты и мониторинга
Совокупность качественных изысканий, мониторинга и (только при необходимости!) мероприятий по инженерной защите дают возможность организовать безопасность эксплуатации карьера по принципу “необходимое и достаточное”, снижая ненужные затраты на избыточные коэффициенты запаса, которые, как правило, физически выражаются в объёмах вскрышных пород (3-7$/м3 не считая экологических последствий и временных затрат). При взгляде на (грубую) оценку затрат на разработку карьера хорошо видно, что инвестиции в изыскания, мониторинг и инженерную защиту - при условии пропорционального снижения затрат собственно на работы и труд - дают существенный экономический эффект:
Объёмы некоторых затрат на разработку карьера:
Из структуры расходов видно, что даже по очень грубой оценке коэффициент отдали инвестиций в изыскания, мониторинг и инженерную защиту будет больше , чем в два с половиной раза! С учётом абсолютной стоимости разработки карьеров в десятки и, чаще, сотни миллионов долларов США экономия составляет миллионы долларов, что позволяет предприятиям делать выбор из самых передовых систем. Многие карьеры уже внедряют подобные методы - например, одно из предприятий Казахстана провело технико-экономическое обоснование внедрения технологий инженерной защиты Geobrugg и получило экономический эффект в размере 650 тысяч долларов США. (К сожалению, подобные работы почти всегда защищены соглашениями о конфиденциальности и мы не можем привести подробностей в данной статье).
В заключении, вернёмся к вопросу безопасности. В статье мы говорим о “самых современных” технологиях - подразумевая также, что это проверенные и надёжные технологии. Именно поэтому говоря о технологиях инженерной защиты мы говорим о технологиях Geobrugg. В инженерной защите ничего не должно оставаться на волю случая: инженерные расчёты, контроль качества, полномасштабные задокументированные испытания и, в конце концов, репутация изготовителя определяют надёжность защитных мероприятий. Любая попытка заменить технологии и материалы на «такие же только дешевле» или использование ничем не подтверждённых расчётов и конструкций приводит к катастрофическим последствиям и абсолютно неправильным выводам о том, что «всё это не работает». Делайте правильные выводы - точные расчёты и надёжные современные технологии открывают путь к экономической эффективности нового уровня при сохранении безопасности.
Эффективность добычи зависит от многих факторов - некоторые из них поменять нельзя или очень сложно, как, например, геологическое строение или режим налогообложения в стране добычи. Но эффективность добычи можно существенно повысить путём применения новых технологий. Многие слышали об инновациях в горных работах, диджитализации, применении дронов и беспилотных технологий, сложных геоинформационных системах и т.д., но одним из самых востребованных способов повышения эффективности добычи с давних времён является увеличение крутизны откосов и уменьшение размеров и/или количества защитных берм в карьере. Сдерживающим фактором в этом направлении всегда была и остаётся безопасность - увеличиваю крутизну бортов и уменьшая бермы мы приближаемся к пределу устойчивости пород, слагающих стенки карьера и повышаем опасность возникновения неблагоприятных геологических процессов. Какие инновации в области увеличения крутизны бортов предлагает Geobrugg и как это сказывается на безопасности эксплуатации? Об этом ниже.
Напомним, что швейцарская компания Geobrugg более 70 лет разрабатывает и производит уникальные конструкции для укрепления склонов и защиты от камнепадов. Их главными особенностями является запатентованная технология применения высокопрочной стальной проволоки (>1’770 Н/мм2) и полномасштабные испытания. Испытания конструкций в сборе и в полном масштабе гарантируют максимальный уровень надёжности, а применение высокопрочной проволоки позволяет применять легковесные решения там, где раньше требовалось применение массивных бетонных конструкций или, в части карьеров, безальтернативным было выполаживание борта. Но как именно применяются технологииGeobrugg в карьерах? Какой дают экономический эффект и кто гарантирует безопасность?
Проекты карьеров редко предусматривают сооружение конструкций для инженерной защиты с самого начала. Карьер проектируется таким образом, чтобы опасных геологических процессов не возникало в принципе, либо, чтобы они возникали контролируемо - то есть нивелировались защитными бермами. Чтобы избежать более серьёзных проблем, при проектировании используются коэффициенты безопасности - обычно 1,1 - 1,2 в зависимости от ситуации. Более того, часто уже при проектировании карьера инженеры стараются избежать потенциально проблемных участков - разломных зон, водопроявлений, участков распространения слабых пород и др.
Наука и техника не стоят на месте - новые разработки в областях геологоразведки и мониторинга позволяют всё точнее прогнозировать и отслеживать состояние горного массива и, соответсвенно, развития опасных геологических процессов. Это открывает потенциал к оптимизации проектов карьеров: более точные изыскания снижают неопределённость в расчётах устойчивости откосов и бортов, а продвинутые системы мониторинга и предупреждения позволяют избежать серьёзных рисков даже в случае отклонений природных процессов от расчётных моделей. Как результат, становится возможным делать борта и откосы карьеров круче и выше, а ширину и частоту берм - ниже.
В этой же связке находятся системы инженерной защиты Geobrugg - последний рубеж противостояния неблагоприятным процессам перед неизбежным выполаживанием борта:
· Изыскания = точные данные для расчётов параметров с минимально необходимым запасом надёжности
· Мониторинг = гарантия безопасности персонала даже при отклонении параметров от расчётных
· Geobrugg = защита от опасных процессов, развитие которых не было предусмотрено либо превзошло расчётные параметры
· Выполаживание = защита от опасных процессов, масштабы которых не позволяют экономически эффективно применить методы инженерной защиты и мониторинга
Совокупность качественных изысканий, мониторинга и (только при необходимости!) мероприятий по инженерной защите дают возможность организовать безопасность эксплуатации карьера по принципу “необходимое и достаточное”, снижая ненужные затраты на избыточные коэффициенты запаса, которые, как правило, физически выражаются в объёмах вскрышных пород (3-7$/м3 не считая экологических последствий и временных затрат). При взгляде на (грубую) оценку затрат на разработку карьера хорошо видно, что инвестиции в изыскания, мониторинг и инженерную защиту - при условии пропорционального снижения затрат собственно на работы и труд - дают существенный экономический эффект:
Объёмы некоторых затрат на разработку карьера:
- Горное оборудование и машины: 20-30%
- Затраты на рабочую силу: 25-35%
- Затраты на топливо и энергию: 10-20%
- Погрузочно-разгрузочные работы и транспортировка: 5–15 %
- Техническое обслуживание и ремонт: 5-10%
- Разведка и оценка ресурсов: 1-5%
- Управление непредвиденными обстоятельствами и рисками: 1-5%
- Соблюдение требований безопасности и охраны окружающей среды: 5–15 %
Из структуры расходов видно, что даже по очень грубой оценке коэффициент отдали инвестиций в изыскания, мониторинг и инженерную защиту будет больше , чем в два с половиной раза! С учётом абсолютной стоимости разработки карьеров в десятки и, чаще, сотни миллионов долларов США экономия составляет миллионы долларов, что позволяет предприятиям делать выбор из самых передовых систем. Многие карьеры уже внедряют подобные методы - например, одно из предприятий Казахстана провело технико-экономическое обоснование внедрения технологий инженерной защиты Geobrugg и получило экономический эффект в размере 650 тысяч долларов США. (К сожалению, подобные работы почти всегда защищены соглашениями о конфиденциальности и мы не можем привести подробностей в данной статье).
В заключении, вернёмся к вопросу безопасности. В статье мы говорим о “самых современных” технологиях - подразумевая также, что это проверенные и надёжные технологии. Именно поэтому говоря о технологиях инженерной защиты мы говорим о технологиях Geobrugg. В инженерной защите ничего не должно оставаться на волю случая: инженерные расчёты, контроль качества, полномасштабные задокументированные испытания и, в конце концов, репутация изготовителя определяют надёжность защитных мероприятий. Любая попытка заменить технологии и материалы на «такие же только дешевле» или использование ничем не подтверждённых расчётов и конструкций приводит к катастрофическим последствиям и абсолютно неправильным выводам о том, что «всё это не работает». Делайте правильные выводы - точные расчёты и надёжные современные технологии открывают путь к экономической эффективности нового уровня при сохранении безопасности.