Подземные взрывные работы: рынок и тенденции

В целом как на карьерах, так и в рудниках буровзрывные работы происходят по одному и тому же алгоритму. Первый этап — оценка горного массива, выбор методов и способов взрывания. Далее — бурение шпуров или скважин, в которых команда взрывников формирует заряды ВВ.

После следует этап инициации зарядов, которые «заводятся» при помощи капсюлей систем инициирования, смонтированных в общую взрывную сеть. Вроде бы всё одно и то же. Однако «подземка» диктует свою специфику: здесь особая технология, особое оборудование. Да и структура рынка, список игроков в подземных горных выработках свои.

«Подземка» требует

Специалисты компаний, которые ведут буровзрывные работы и на земле, и под землёй, дружно говорят, что последняя задача заметно сложнее.

Из очевидного: под землёй есть необходимость заряжать в числе прочих и восстающие скважины, и сложность здесь — в удержании колонки заряда. При заряжании скважин на поверхности проблем нет: действует сила притяжения, и ВВ никуда не может деться. Да, уточняет менеджер по развитию группы компаний «НИПИГОРМАШ» Алексей Можейко, когда речь идёт о трещиноватых породах, ВВ удерживается в скважине с помощью зарядного рукава, но это трудностей не добавляет.

«А в восстающей скважине нам нужно удержать колонку заряда в пространстве, которое направлено вертикально вверх. И тут нужна своя технология заряжания, дополнительные устройства, такие как разрядные рукава специального назначения, запирающие устройства и так далее», — объясняет Алексей Можейко, добавляя, что всего несколько компаний на рынке сегодня имеют необходимые технологии.

Ещё один момент, который отмечает специалист «НИПИГОРМАШ», — это малые диаметры шпуров в подземных горных выработках. Это значит, что растут требования к ВВ, которые даже в таких условиях должны сохранять детонационные способности.

Генеральный директор ООО «РудХим» Иван Селин добавляет к этому, что технология заряжания скважин в рудниках подразумевает высокий процент ручного труда. Ведь на карьере СЗМ подъезжает непосредственно к пробурённой скважине, и заряжание происходит фактически в автоматическом режиме. А в условиях шахты порой нет возможности подобраться к месту заряжания на спецтехнике, поэтому используются переносные зарядчики.

«Помимо формирования шпуровых зарядов, заряжания традиционных нисходящих скважин, требуется заряжать веер восходящих скважин. Для решения всех задач необходим комплексный подход к логистике, разработке высококачественного ВВ, технике и технологии заряжания», — говорит Иван Селин.

Директор по подземным горным работам Группы «ЭВОБЛАСТ» Иван Веселов обратил внимание на то, что в «подземке» есть значительные ограничения по массе одновременно взрываемых зарядов. Они связаны с максимально стеснёнными условиями горных выработок и близостью охраняемых объектов, которые в большей степени подвержены сейсмическим воздействиям, а также влиянию ударных воздушных волн.

Также в подземных рудниках и шахтах есть проблемы, связанные с проветриванием горных выработок и, соответственно, с организацией взрывных и других работ.

Ещё одна сложность — работа зарядов в «зажатом» массиве. В этих случаях инженеры-взрывники и команды линейных сотрудников буровых и взрывных участков должны уделять особое внимание подготовительному процессу.

Необходимо соблюдать осторожность при формировании отрезных щелей или отрезных восстающих выработок, которые дают свободные поверхности для отражения распространяющихся в массиве волн, а также выработок, которые «дают» свободный «пустой» объём для возможности рыхления массива.

«Также под землёй необходимо тщательное планирование всего процесса работ, постоянный контроль за состоянием массива. Углубляя горные выработки, мы наблюдаем всё нарастающие показатели горного давления, которое влияет на их состояние. Поэтому от инженеров требуется большее внимания при контроле состояний массива и технических решений, которые либо предупреждают аварийные ситуации, либо значительно снижают их риск.

Любые выработки в массиве, будь то выработки большого сечения для передвижения людей и техники или малого сечения: скважины или шпуры, — нарушают целостность массива. Следовательно, это некие концентраторы напряжений, вызванные давлением. Планировать нужно всё до мелочей, так как бывают случаи нарушений поперечного сечения скважин или их полного „схлопывания”», — объясняет Иван Веселов.

Шагаем к импортозамещению

Производители техники и ВВ для подземных работ обязаны учитывать все эти тонкости. Теперь это задача российских компаний, потому что зарубежные, как все знают, с нашего рынка ушли.

А ведь именно «европейцы» в прошлые годы задали тренды этого рынка. В числе ключевых «законодателей мод» этой индустрии специалисты называют компанию Orica, у которой во многом и перенимали опыт российские производители.

«Ещё лет пять назад всё оборудование для проходки, зарядки восстающих скважин было исключительно импортным. Все технологии, вся техника, все поставки были сосредоточены в руках зарубежных компаний. И учились мы у европейцев», — говорит Алексей Можейко.

Но за последние годы многое изменилось. Постепенно российские производители движутся к собственным разработкам. Например, «НИПИГОРМАШ» изначально использовал в конструкции своей подземной смесительно-зарядной техники импортные шасси Normet или Paus. Сегодня завод производит шасси самостоятельно, так же, как и навесное оборудование для зарядки и проходки. А разработанное шасси компания уже использует для производства другой вспомогательной подземной техники.

Совсем недавно на российское шасси поставила смесительно-зарядный модуль и компания

«ЭВОБЛАСТ» — прежде она также использовала шасси импортного производства. Смесительно-зарядная машина на пневмоколёсном ходу с дизельным приводом предназначена для механизированного заряжания эмульсионными ВВ нисходящих и восстающих скважин в подземных рудниках. Она способна произвести до 3,5 тонн ЭВВ без дозаправки.

Правда, отмечает Алексей Можейко, в конструкции машин «НИПИГОРМАШ» пока используется много импортных элементов: насосы, гидромоторы, мосты, двигатели. Завод намерен повышать уровень локализации, например, в планах екатеринбургского машиностроителя — создание собственного производства мостов. Однако в целом названные комплектующие — это проблема не одного конкретного предприятия, а отрасли в целом, ведь и иностранные производители используют в конструкции своей техники компоненты, созданные специализированными заводами.

С той же проблемой сталкиваются и производители переносных зарядчиков. Иван Селин говорит, что компании «РудХим» удаётся достичь уровня импортозамещения 85 или даже 95%. «Тормозит» процесс отсутствие полностью отечественных компонентов системы автоматического управления технологическим процессом: контроллеров, датчиков, дисплеев и прочего. Производитель выходит из положения, оборудуя свою смесительно-зарядную технику режимом ручного управления, минуя «сложную» схему программирования и электронику.

«В предыдущие годы мы больше сосредотачивались на объёмах добычи и переработки полезных ископаемых. Теперь, наконец, пришло время уделить должное внимание качественному развитию технологий, машин и горной науки. Не секрет, что пока практически вся горная техника в „подземке” — импортная. Да и материалы, используемые в работе, — либо чистый импорт, либо отечественные, но произведенные из зарубежного сырья», — констатирует Иван Веселов.

Движение в этом направлении определённо есть. Например, Алесей Можейко с гордостью рассказал, что «НИПИГОРМАШ» удалось запустить производство наливного эмульсионного ВВ, которое допущено к применению в шахтах, опасных по газу и пыли. Эта разработка уже используется на действующем производстве. И такого ВВ, по данным завода, не было даже у европейских поставщиков.

«Наше взрывчатое вещество уже применяют крупнейшие добывающие компании нашей страны, мы получаем очень хорошие отзывы. Шахты, опасные по газу и пыли, смогли отказаться от гранулированного ВВ в пользу эмульсионного, а это в целом современный тренд. Компании получили существенную экономию за счёт того, что сумели расширить сетку скважин, то есть сократили объёмы и бурения, и ВВ», — рассказал Алексей Можейко.

Собственные разработки ведёт и АО «НИТРО СИБИРЬ». Руководитель отдела развития БВР компании Пётр Ефремовцев рассказал, что производитель усовершенствовал зарядные машины, создав универсальные зарядчики.

С их помощью можно вести работы как на наклонных скважинах (от 0° до 90°) при очистных и добычных работах, так и на шпурах, диаметром 40-60 мм. Разработала компания и специальные эмульгаторы, и эмульсионное ВВ. «НИТРО СИБИРЬ» старается усовершенствовать и системы взрывания: инженеры создали специальные промежуточные детонаторы диаметром 34 мм для скважинных и шпуровых зарядов.

Комплексный подход

Сегодня на российском рынке подземных БВР работает всего несколько компаний: участники говорят, что высок порог входа, имея в виду, что требуются специфические компетенции. Алексей Можейко отмечает, что самоходную зарядную технику в нашей стране представляют компании, которые можно пересчитать по пальцам одной руки.

О том, что конкуренция невелика, говорит и Пётр Ефремовцев. При этом Иван Веселов добавляет, что сам рынок довольно большой, направлений здесь множество. И конкуренция между игроками проявляется не только в объёмах и доле рынка, но и в стремлении совершенствовать технологии, предлагать что-то новое, неопробованное.

На самом деле, можно выделить как минимум три направления, в которых могут развиваться компании, специализирующиеся на подземных БВР. Первое — это химия, ВВ и его компоненты.

«В этом секторе всем участникам необходимо постоянно „быть начеку”. То, что для нас является сырьём, для наших поставщиков — готовый продукт. Если что-то меняется на уровне производства сырья, то это может влиять на качество готового ВВ. Поэтому для сохранения лидирующих позиций необходимо иметь не просто достаточный уровень компетенций, но и команду специалистов, химиков-технологов, которая в непрерывном режиме занимается контролем производства, поиском альтернатив и решением нетривиальных задач», — рассуждает Иван Веселов.

Второе направление — это машиностроение, производство профильной техники.

И третье — это сервис, аутсорсинговые услуги. Масштаб тут может быть разным: от поставки заказчику исключительно сырьевых материалов до полного ведения БВР, когда расчёт ведётся за единицу взорванной горной массы.

Но вот что интересно: как мы уже говорили выше, работающие на этом рынке компании не выбирают только один элемент системы, а собирают в одних руках всё и сразу. И именно в этом направлении идёт развитие: к химии добавляются машины, вспомогательные решения, а после появляются и услуги сервиса.

Все опрошенные нами эксперты говорят о перспективности комплексного подхода, а перевод БВР на аутсорсинг становится одном из современных трендов. Причём характерен он и для открытых, и для подземных горных выработок.

Иван Веселов отмечает, что именно комплексный подход позволяет поставщику решений для БВР действовать так, чтобы повысить эффективность работы добывающего предприятия. Поэтому «ЭВОБЛАСТ» и развивает это направление.

Специалисты «НИПИГОРМАШ» добавляют, что успех взрыва зависит от многих факторов: и от химии, и от техники, и от организации процесса. Поэтому ответственность за конечный результат в полном смысле слова может нести именно комплексный поставщик. Именно так и позиционирует себя уральский завод, презентуя свои возможности как «экосистему буровзрывных работ».

Тренд на комплексные поставки распространяется и на производителей переносных зарядчиков. Так, «РудХим» на своих мощностях выпускает не только сами зарядчики, но и эмульсионное ВВ. При этом специалисты компании настаивают, что ЭВВ российского производителя необходимо использовать со специальными смесительно-зарядными устройствами. В «РудХим» предупреждают, что полная безопасность буровзрывных работ будет обеспечена только при использовании продукции в комплексе.

Будущее за автоматизацией

Технологии подземных буровзрывных работ постоянно развиваются, совершенствуются все компоненты системы — об этом можно судить по разработкам одних только российских компаний. Конечно же, далеко не все отечественные рудники и шахты внедряют передовые, современные решения. Иван Веселов говорит, что, как и в любом деле, в авангарде оказываются крупные предприятия. Однако далеко не все участники рынка видят целесообразность изменений.

«Например, конденсаторная подрывная машина КПМ-3У, произведённая ещё в 1980-е годы, оказалась очень надёжной, поэтому её до сих пор можно увидеть работающей на объекте. Но это, скорее, исключение. Конечно, „на огонек”, то есть огнепроводный шнур уже никто не взрывает. Современные технологии ещё имеют некоторые недостатки, но они, безусловно, значительно безопаснее старых методик», — говорит Иван Веселов.

Специалист в целом делает акцент на безопасности ведения работ: оно и понятно, ведь мы говорим о взрывах в подземных горных выработках. Поэтому эксперт «ЭВОБЛАСТ» полагает, что технология БВР тогда будет максимально приближена к совершенной, когда на блоках карьера или в выработках «подземки» будут работать автоматические системы, которые в полной мере и на всех этапах опасного производства смогут заменить человека.

«Усовершенствование технологий ведения БВР, несомненно, будет. Полагаю, что мы будем двигаться в направлении автоматизации производства, проектировки и выполнения задач бурения, заряжания и даже монтажа взрывных сетей. Будет развиваться автоматизация, призванная минимизировать участие человека, его ошибки.

Например, наша компания в этом году продолжает проект по совершенствованию систем автоматического управления зарядным оборудованием, первая фаза которого была завершена около трёх лет назад. Сегодня, получив новые образцы электроники (электронные блоки управления, датчики и прочее) и компьютерные программные решения, мы можем ставить перед собой более сложные задачи и находить более продвинутые решения», — поделился мнением Иван Веселов.

О движении в сторону производства автономной техники говорит и Иван Селин, правда, специалист рассуждает с иной точки зрения. Он отмечает, что такое оборудование позволит существенно снизить финансовую нагрузку горных предприятий, оптимизировать затраты на энергоресурсы участков взрывных и горнопроходческих работ и улучшить экономические показатели.

«На сегодняшний день конструкторская группа нашего предприятия уже разработала такую технику, после проведения испытаний мы будем выводить её на рынок», — рассказал Иван Селин.

Пётр Ефремовцев надеется, что технологии, предусматривающие ручное бурение и заряжание, однажды в принципе уйдут в прошлое. Их заменят самоходные буровзрывные установки, способные работать по электронным паспортам на бурение, и зарядные машины на шасси для подземных горных работ.

Кроме того, специалист «НИТРО СИБИРЬ» уверен, что и под землёй, и на объектах открытых горных работ классические ВВ постепенно заменятся эмульсионными: последние являются значительно более безопасными, ведь к месту работ ЭВВ доставляют в виде невзрывчатых компонентов.

Специалисты «РудХим» также уверены, что будущее БВР — за ЭВВ, которые должны окончательно заместить тротилсодержащие, гранулированные и любые патронированные взрывчатые вещества.

Последнюю точку зрения разделяют и специалисты Группы

«ЭВОБЛАСТ». За последние несколько лет компания перевела всех своих клиентов на независимые от импорта ЭВВ. Это касается как объектов открытых горных работ, так и рудников. К преимуществам ЭВВ, помимо безопасности применения, экспертные относят их большую эффективность и экологичность.

Слово экспертам

Алексей Можейко, менеджер по развитию группы компаний «НИПИГОРМАШ»

Алексей Можейко, менеджер по развитию группы компаний «НИПИГОРМАШ»

«Собственное шасси, на которое мы не так давно поставили нашу смесительно-зарядную машину, позволило существенно расширить спектр горно-шахтного оборудования, которое выпускает наш завод. На том же шасси работает наша машина-хозяйка с кран-манипуляторной установкой, машина для транспортировки ВВ, бетонных смесей.

Разработали мы и машину для транспортировки персонала в шахте, она рассчитана примерно на 20 человек. Мы используем разные мосты, но в целом конструкция шасси остаётся неизменной».

Иван Веселов, директор по подземным горным работам Группы «ЭВОБЛАСТ»

Иван Веселов, директор по подземным горным работам Группы «ЭВОБЛАСТ»

«На сегодняшний день перед отраслью как раз стоит большая задача по разработке собственных продуктов, не зависящих от импорта. Мы должны искать новые решения для эффективной работы. Необходимо находить новых поставщиков импортной продукции, альтернативные маршруты поставок и так далее.

И, конечно, начинать создавать продукты и материалы в нашей стране. Эти две задачи связаны между собой. Параллельно работе наших инженеров-технологов, конструкторов и других специалистов идёт процесс налаживания связей и укрепления отношений с восточными соседями для обмена опытом, технического и технологического сотрудничества».