Даже человек, далекий от горнодобывающей отрасли,  понимает, почему горнякам часто желают крепкой кровли над головой. Обрушение горной массы – самое страшное, что может случиться в шахте.
Что такое горная крепь и как она на глубине сотен метров выдерживает гигантское давление толщи земли? Как инженеры рассчитывают, где и какие крепи ставить? Какие материалы и технологии для этого используют? Об этом в интервью “Вестнику” рассказал заместитель главного инженера по подготовительным работам и креплению рудника “Октябрьский” Виктор ЛОЗИЦКИЙ.

– Виктор Алексеевич, горнодобывающая отрасль – одна из самых консервативных. Человечество тысячелетиями добывает полезные ископаемые шахтным способом, и в XXI веке принцип добычи не изменился: те же шахты, те же штольни и штреки, что и у древних людей. Тем не менее изменились масштабы и технологии… – Древние люди занимались подземной добычей на малых глубинах, укрепляя выработки крепями из дерева. Современные шахты – это сложнейшие инженерные сооружения. Они уходят в глубь земли на сотни и десятки сотен метров. Сейчас это настоящие подземные города, напичканные коммуникациями и сложной техникой. Сегодня протяженность действующих горных выработок только рудника “Октябрьский” составляет более 280 километров. Это почти в десять раз больше, чем протяженность всех улиц Центрального района Норильска. Конечно, технологии кардинально изменились. И продолжают меняться, особенно в последние три года. Это касается и горных крепей.   – На рудниках “Норникеля” используют в основном анкерные крепи. Поясните тем, кто не в теме, что это? – Это тип горной крепи, основной элемент которой – анкер, то есть металлический стержень, закрепленный в шпуре, или пробуренной скважине. Анкеры скрепляют между собой слои горных пород или закладочного бетона. Условно говоря, так же, как гвоздь или шуруп скрепляет доски между собой. Их ставят с интервалами от полуметра до метра в зависимости от геологии.  Анкерная крепь лучше любой другой противостоит взрывным работам и горному давлению.   – У вас на столе – толстый каталог продукции немецкого химического концерна BASF. Для чего в шахтах используют химию? – Вот смотрите, у меня есть образец затвердителя для сталеполимерной анкерной крепи. Это полимерные смолы, два состава в одной ампуле. С помощью трубки под большим давлением ими заполняют пробуренный шпур. Когда потом туда вкручивают сталеполимерный анкер, эти два полимера перемешиваются между собой и в течение пяти минут поляризуются. То есть уже через пять минут штанга имеет несущую способность. При креплении ЖБШ (железобетонные штанги) обычным цементом нужно выдержать 12 часов, чтобы они набрали прочность и люди могли войти в выработку.   – Полимеры дороже? – Дороже, но это себя оправдывает. Эта технология не только повышает уровень безопасности, но и ускоряет проходческие работы и сокращает их трудоемкость. Или, к примеру, раньше при нанесении торкрет-бетона он долго застывал, то есть набирал прочностные свойства, и при его нанесении из-за отскока материала от бортов и кровли горных выработок потери материала составляли до 50 процентов. За счет применения химических добавок происходит быстрое затвердевание цементно-песчаного раствора, и потери материала составляют максимум 7–10 процентов.   Ближе к телу – Сколько видов крепи сейчас существует? – В последние годы ввели много новых видов. Раньше, например, предохранительную крепь применяли только при ручной проходке горных выработок в виде деревянных стоек и щелеклиновых штанг. При машинном бурении такого понятия, как предохранительная крепь, не было. Крепили просто железобетонными штангами, так называемыми ЖБШ – это обычная армировка, которой армируют гаражи, при этом люди находились под незакрепленной частью выработки. С 2016 года, чтобы обезопасить людей, перед тем как ставить ЖБШ, мы устанавливаем ТФА (трубчатый фрикционный анкер) типа СЗА (самозакрепляющийся анкер), которые при установке не требуют применения цемента или полимерных смол, а за счет своей конструкции сразу несут нагрузку до семи тонн, то есть поставили – и можно сразу работать. Правда, он очень поддается коррозии, мы его применяем только в тех выработках, у которых срок службы не более шести месяцев. Но именно благодаря ТФА мы прошли много выработок со сложными горно-геологическими условиями. Следует также учесть, что такой анкер устанавливают механизированно, с помощью буровой установки, без доступа людей под незакрепленную часть выработки.   – Раньше все делали вручную? – Да, бурили шпуры и ставили штанги. Получалось, что люди работали под незакрепленной частью кровли. Сейчас штанги ставят с помощью машин, потом заходят люди и спокойно работают. В этом году к нам пришли новые специализированные шведские установки Boltec фирмы Epiroc (бывшая Atlas Copco) для возведения анкерной крепи, и скоро мы полностью перейдем на механизированное крепление СПА – сталеполимерные анкеры, о которых я только что говорил. Армирующий стержень такого анкера закрепляется в шпуре быстротвердеющими синтетическими смолами. Люди, заходя в такую выработку, уже находятся под безопасной кровлей.   – В чем сложность наших горно-геологических условий? – Есть участки, где руда переходит из одного вида в другой, есть горные сбросы. Когда шло формирование Земли, происходили сдвиги земной коры. Рудное тело имело сначала одну форму, потом в результате сдвигов она изменилась, где-то тело опустилось, где-то поднялось. Стык горного сброса очень трудно проходить, потому что у него структура как у щебня – высыпается. Грубо говоря, это щель большой ширины, которая заполнена всякими породами, не скрепленными между собой.   – А тектонические нарушения? – Тектонические – это когда тело “играло”, его целостность рвало. Вокруг него все в системе трещин, оно неустойчивое. Поэтому в районах тектонических нарушений мы всегда применяем усиленную крепь. Вдоль и поперек   – Вы, как заместитель главного инженера, составляете паспорт для каждой горной выработки и определяете, какая там нужна крепь. Исходя из чего? – Из геологических данных – природа диктует свои условия.  Институт “Гипроникель” выпустил для нас рекомендации, при каких условиях мы должны проходить горные выработки, а от геологической службы мы получаем данные о состоянии массива.   – А если выработку нельзя пройти по геологическим условиям? – Тогда мы ее просто выводим из эксплуатации и заливаем закладочным бетоном. Тектонические нарушения, горные сбросы, сильная нарушенность выработки – нюансов может быть очень много.   – Что значит нарушенность? – Любая горная порода имеет микротрещины. Система этих микротрещин в совокупности дает нарушенность руды. Сейчас построены 3D-модели, в которых все видно. Благодаря им наш технический отдел может “порезать” рудное тело вдоль и поперек под любыми углами.   – Как получают геологические данные? – Бурятся  керны. На их основе видно состав и трещиноватость руды, глубину залегания. Бурят их по определенной сетке, и уже по ней определяют промышленную добычу. Есть забалансовая руда, она не попадает в промышленную отработку, потому что в ней мало ценных компонентов: мы на три рубля потратимся, а на два получим, и будем в убытке. Хотя в будущем наверняка появятся технологии, которые позволят добывать и такую руду. Ведь 30 лет назад никто и не думал о добыче вкрапленных руд, а сейчас это стало выгодно.   – В процессе проходки бывают сюрпризы? Выясняются какие-то новые “обстоятельства”? – Бывает. Если бы керновая сетка была пробурена через метр, можно было бы точно прогнозировать геологию. Но каждый квадрат сетки – 20 на 20 метров. И в этом квадрате может быть все что угодно: мы рассчитывали, что там руда, а там вышла пустая порода, или наоборот. Но это не такие глобальные сюрпризы, которые повлекли бы за собой остановку выработки. Мы просто пересматриваем паспорт крепления и проходим выработку дальше.