Впервые в мировой практике на горнорудных предприятиях “Норильского никеля” применяют лазерное сканирование вертикальных горных выработок. Первая маркшейдерская съемка протяженного (около 200 метров) рудоперепуска была осуществлена на руднике “Октябрьский” около трех лет назад. Сейчас технология отточена и внедрена и на других рудниках Заполярного филиала.

Подземные инновации Использование инновационных технологий и высокопроизводительного геодезического оборудования для автоматизации маркшейдерских работ находит все более широкое применение в мире. От работы маркшейдеров зависит безопасность и эффективность горнопроходческих работ. Но и сами маркшейдеры должны работать продуктивно и безопасно. Современные автоматизированные системы со специализированным программным обеспечением позволяют производить сложные маркшейдерские измерения удаленно, управляя процессом геодезической съемки дистанционно, с помощью компьютера. Эти технологии применяются при строительстве и реконструкции тоннелей, гидростанций, бункеров, метро. Система полного геодезического обеспечения подземного строительства TMS (Tunnel Measurement System), разработанная швейцарской компанией AMBERG Technologies, применялась при строительстве самого протяженного в мире тоннеля, соединяющего Швейцарию и Италию, и на железнорудном руднике Kiruna в Швеции. В России первыми использовать систему TMS начали в “Норильском никеле” для маркшейдерской съемки в рудниках очистных лент без доступа людей. Применение аналогичных TMS-систем для съемки вертикальных выработок большой протяженности – новый шаг, сделанный норильскими маркшейдерами. Технология позволяет строить трехмерную компьютерную модель вертикальных стволов и рудопереспусков, оценивая их эксплуатационное состояние, ремонтопригодность, внутренние габариты. Маркшейдеры рудника “Октябрьский” знают как. И делятся своими разработками со специалистами других горных предприятий Заполярного филиала. Точный диагноз Под землю журналисты “Заполярного вестника” спускаются в представительной маркшейдерской компании. Мы сопровождаем главного маркшейдера рудника “Октябрьский” Дениса Коньшина и трех его заместителей – Виктора Семикова (по шахте №3), Геннадия Плесина (по шахте №1) и Артура Добаева (по руднику и поверхностным объектам).   – Сегодня мы доктора, – поясняет цель предстоящего спуска под землю Денис Коньшин, – идем ставить диагноз. Предстоит обследовать центральный рудоперепуск, ведущий с горизонта минус 700 на горизонт минус 906. Рудоперепуску уже двадцать лет, а в последнее время в нем происходит интенсивное отслоение породы от стенок. Необходимо дать заключение о состоянии рудоперепуска, проследить динамику его разрушения с целью принятия оперативных решений.   После первой маркшейдерской съемки рудоперепуска СС-2 “Север” и оценки его фактического состояния специалисты рудника приняли решение по удержанию стенок ствола от обрушения путем бурения скважин вокруг рудоперепуска и закачкой в них бетонной смеси. Была подготовлена техническая документация для строительства нового рудоперепуска и ремонта старого. Теперь у маркшейдеров имеется технология, которая позволит обследовать внутреннее состояние вертикального ствола и, построив компьютерную модель, поставить точный диагноз: как долго можно его эксплуатировать, какие меры принять, чтобы остановить дальнейшее обрушение. В шахтерской клети спускаемся на горизонт минус 800 и, сделав небольшой пеший переход по подземным лабиринтам, уже на другой клети опускаемся на горизонт минус 906. Оборудование, необходимое для обследования, маркшейдеры несут в небольшом чемодане. Плюс к этому они захватили под землю треногу для установки электронного тахеометра (прибора, выполняющего функции нивелира и теодолита, измеряющего углы, расстояния и другие параметры), а также телескопические штанги, на которых лазерный сканер и будет вводиться в рудоперепуск. – На 906-м горизонте усиленное горное давление, – говорит Коньшин. Кое-где это видно невооруженным глазом. Полы в подземных тоннелях, укрепленных арочной крепью, распирает снизу давлением, вспучивает и поднимает вверх. – Ситуация под контролем. Ничего страшного в этом нет, – комментирует Коньшин. – Безопасность выработок регулярно проверяется. Но это наглядное следствие того, что горный массив живой. Ориентация в монолите Сборка кубика Рубика – детский лепет в сравнении с задачами, каждый день выполняемыми маркшейдерами рудника. Несколько кубических километров каменного монолита под землей изрыты тоннелями, вертикальными стволами, штреками и квершлагами. Не только людям, страдающим “географическим идиотизмом” – умеющим заблудиться в трех соснах при свете дня, но и многим инженерам, имеющим хорошее пространственное воображение, работа по ориентации в каменно-рудном подземном слое может оказаться не по силам. Как пробурить вертикальный ствол рудоперепуска, чтобы он соединил подземные горизонты, отстоящие друг от друга на сотни метров по высоте? Как вести проходку, чтобы выйти на вертикальный ствол, под каким углом и в каком направлении прокладывать соединительные выработки? Компьютер и новые технологии значительно облегчили работу маркшейдера. На настоящий момент на руднике “Октябрьский” построена подробная трехмерная компьютерная модель 82 процентов его подземного пространства. В недалеком будущем модель охватит весь рудник. При обследовании рудоперепуска СС-2 “Север” основная задача маркшейдеров – привязать точку, откуда будет проводиться сканирование, к трехмерной схеме рудника. Простая задача? Но именно ее решение, найденное норильскими специалистами, вызывает у маркшейдеров из других регионов России повышенный интерес. На проходившем в Анапе в августе 2011 года съезде маркшейдеров России, в котором приняли участие 124 главных маркшейдера и горных специалиста ведущих отечественных предприятий, именно о съемке вертикальных стволов расспрашивали норильчан. А ученые Санкт-Петербургского университета даже официально запросили методику для включения в образовательный курс студентов горных факультетов вузов.   Рудоперепуск тоже транспорт Под землей к нашей группе присоединяется начальник участка подземного транспорта рудника Дмитрий Павлицкий. Рудоспуск – это тоже транспорт. Наподобие трубопроводного, без колес и двигателя. А рудоперепуск СС-2 “Север” – это одна из главных артерий “Октября”, по которой руда с горизонтов –700 и –906 поступает на откаточный горизонт. Здесь, пройдя обработку в подземном дробильном комплексе, она в вагонетках будет доставлена к центральному рудоперепуску. А на горизонте –1000 ленточным конвейером подана к скиповому подъемнику и выдана на-гора. – Состояние рудоперепуска вызывает обеспокоенность, – говорит  Дмитрий Павлицкий. – Вместе с рудой зачастую выходит бут, большие куски породы. Сейчас на руднике строится еще один рудоперепуск, который будет дублировать, а в итоге заменит рудоперепуск СС-2 “Север”. Но до сдачи нового рудоспуска в эксплуатацию необходимо поддержать в рабочем состоянии действующий.   На время маркшейдерских измерительных работ отгрузка медистой руды переведена на рудоперепуск СС-2 “Юг”. Но его пропускной способности, если северный рудоперепуск надолго выйдет из строя, не хватит, чтобы обеспечить полную отгрузку добытой руды. За смену через рудоперепуск СС-2 “Север” проходит 300–350 вагонеток рудной массы. За сутки около тысячи. “Привязка” лазером Измерительный блок лазерного сканера Optek маркшейдеры будут вводить на штангах в рудоперепуск через отверстие в шиберной заслонке. Измерительный блок передаст результаты сканирования на микрокомпьютер, напоминающий мобильный телефон или коммуникатор, через Wi-Fi или Bluetooth. Денис Коньшин держит микрокомпьютер в руках, и на его экране начинается пульсация точек. Лазерное сканирование началось. Наблюдать за его результатами можно метров с тридцати из совершенно безопасного места. – Полную трехмерную модель мы получим уже на поверхности, введя данные измерений в компьютер и используя специальную программу, – говорит Коньшин. – За одну получасовую съемку прибор выдаст около миллиона точек, по которым и будет выстроена модель. Но уже сейчас могу сказать, что метрах в тридцати над нами в рудоперепуске имеется глубокий карман. Пока лазерный сканер делает свое дело, маркшейдеры приступают ко второму этапу работы. Необходимо привязать измерительный блок к общей схеме рудника. В горизонтальной выработке, подходящей к месту нашей работы, имеются специальные маркшейдерские точки, координаты которых точно известны. Используя две такие точки с помощью лазерного луча, посылаемого электронным тахеометром Leica, маркшейдеры строят временные точки в непосредственной близости от рудоспуска. Теперь, используя новые точки, также имеющие точные координаты, определяется точное положение измерительного блока лазерного сканера, работающего в рудоперепуске. Ошибка в миллиметр или в сотую долю градуса неизбежно приведет к неправильному построению модели рудоперепуска, ведь его глубина около 250 метров. Но современная техника и опыт маркшейдеров не дадут совершиться ошибке. Тонкий лазерный луч просачивается сквозь взвешенную в воздухе рудную пыль. Да, работу маркшейдера непыльной не назовешь. Кстати, веерное бурение с “отпалкой” трехленточных большеобъемных камер с выемочным пространством до сорока тысяч кубических метров (“Заполярный вестник” писал об этой методике в апреле прошлого года) тоже стало возможным на “Октябрьском” благодаря разработке метода вертикального лазерного сканирования. Новый метод позволяет создавать камеры до 24 метров шириной, а высота их доходит до 40 метров. Такая технология применяется в России только на руднике “Октябрьский”. Виртуальная модель Сканирование рудоперепуска закончено, и маркшейдерская бригада собирает приборы и инструмент. Возвращаемся к пассажирскому стволу и поднимаемся в клети на поверхность. После душевой – надо смыть пыль шахты – собираемся в рабочем кабинете маркшейдерской группы. На мониторе компьютера, в который загрузили данные лазерного сканирования, постепенно прорисовывается объемная модель рудоперепуска СС-2 “Север”. Беспокойство горняков не было пустым. – Изначально, двадцать лет назад, рудоперепуск выполнялся диаметром три метра шестьдесят сантиметров, – рассказывает главный маркшейдер. – Теперь на модели, построенной при помощи наших приборов, мы ясно видим, что средний диаметр рудоперепуска увеличился до пяти метров. А в отдельных местах имеются расширения до 12 метров.   Это результат непрерывного в течение двадцати лет падения руды через вертикальный ствол. Огромные, весом в сотни килограммов, куски руды, устремляясь вниз с высоты в сотни метров, постепенно разрушали стены. Маркшейдеры дали пищу  для размышлений горным инженерам. Теперь их задача – оценить масштаб повреждений и дать рекомендации по дальнейшей эксплуатации.   А у маркшейдеров впереди новые измерения. На руднике “Октябрьский” 256 километров работающих горных выработок. Несколько километров вертикальных. Ежегодно горняки проходят по 17 километров новых горизонтальных выработок. И на каждые 40 метров, которые предстоит пройти, маркшейдер дает точное направление.

Ориентироваться под землей? Это просто! Под землей маркшейдеры работают слаженно Результат лазерных измерений – компьютерная модель рудоперепуска