Атланты держат Землю
На глубине 2 км температура достигает 60 градусов. Земля давит со всех сторон с такой силой, как если бы груженую фуру поставили на площадку площадью в квадратный метр. В Таких условиях работают люди, добывающие руды цветных металлов. Цифровые технологии обеспечивают их безопасность
Чтобы попасть в прессовый зал Лаборатории геотехники, спускаемся по лестнице в подвальный этаж «Института Гипроникель». Нас встречают четверо лаборантов. Они одеты в спецовки, и все как на подбор отличаются богатырским телосложением. Каждый явно ходит в «качалку» и жмет от груди не меньше ста килограммов.
«Это не случайное совпадение, а производственная необходимость, — с улыбкой отвечает на нескромный вопрос руководитель лаборатории Андрей Трофимов, такой же спортивный мужчина в стильном пиджаке. — Например, оснастка для одного из наших прессов весит 38 кг. Ее нужно вручную снять, открыть, поместить внутрь образец горной породы, собрать и поставить обратно. И так десятки раз за день».
Пресс, о котором идет речь, мог бы многое рассказать об устройстве нашей планеты, если бы умел говорить. Уже 11 лет он ломает камни. Компрессор мерно тарахтит несколько минут, и звук постепенно становится громче, по мере того как число на экране приближается к 100 мегапаскалям (тоннам силы на квадратный метр). Наконец образец горной породы сдается, и итоговые цифры записываются ручкой в бумажный журнал — не из-за низкого уровня цифровизации, а потому, что это документ, от которого зависят жизни людей.
Этажом выше горные инженеры работают за компьютерами. Они строят цифровые двойники месторождений и выработок на основе результатов испытаний. В этом отделе действует офисный дресс-код, но по ученым все равно видно, что они крепки телом и духом. Каждый из них регулярно ездит на рудники, чтобы соотнести показатели модели с реальностью. В горном деле не принято полагаться на голую теорию — нужно бывать «на земле», точнее под землей.
Подземная жизнь
Чтобы дать экономике необходимые металлы, из-под земли вывозят миллионы кубометров породы в год. Это колоссальный объем. Очевидно, что если бы горняки выкопали полость соответствующего размера, в нее провалились бы города и веси, находящиеся на поверхности. Чтобы избежать обрушения, добычу ведут с закладкой выработанного пространства. Сперва проходят камеру, она может быть, к примеру, 30 метров в высоту, 10 в ширину и несколько сотен в длину. Когда вся ценная порода вывезена, выработку по системе трубопроводов заливают специальным жидким бетоном. После того как он затвердеет, можно разрабатывать соседнюю камеру.
Время отвердевания закладочной смеси может составлять 4–6 месяцев. Горное дело предполагает большие временные горизонты — работы планируются на годы вперед.
Однако каждая отдельная камера представляет собой немалое пустое пространство. Чтобы оно не обрушилось, нужно его правильно пройти и закрепить. Для этого инженеры уточняют параметры породы по трем основным направлениям. Первое — из чего она состоит и какие имеет прочностные характеристики. Минералы ведут себя по-разному. Одним свойственны пластические, а другим — хрупкие деформации: в первом случае вещество плавно меняет форму, во втором — накапливает энергию, а затем резко разрушается.
Второй параметр — трещиноватость, которая до неузнаваемости меняет прочностные характеристики горных пород. Ее можно точно измерить и внести соответствующие поправки в расчеты. Трещиноватость играет важную роль на средних глубинах, в районе 700–900 м. Породы, залегающие глубже, более цельные. На их поведение больше влияет третья характеристика — напряженность.