Водород, которого не ждали: как шахта «Болашақ» меняет подход к безопасности
Шахта «Болашақ» Донского ГОКа – один из крупнейших инвестиционных проектов ERG последних лет. С проектной мощностью до 7,5 млн тонн хромовой руды в год она призвана обеспечить долгосрочную сырьевую базу предприятия и дальнейшее развитие ферросплавного производства Казахстана. Но вскоре после начала работы шахты команда «Казхрома» столкнулась с серьезным производственным вызовом – выделением природного водорода в атмосферу горных выработок. Работу шахты пришлось временно приостановить для исследований. Основная задача – определить, откуда и в каких объемах выделяется водород, а также как контролировать этот риск.
Сегодня шахта «Болашақ» снова работает и постепенно набирает производственную мощность. Но путь к этому результату занял месяцы и потребовал не только восстановления производства, но и серьезного пересмотра подходов к безопасности. Главный вопрос, на который предстояло ответить специалистам, – откуда в шахте появляется водород. Исследования показали: газ образовался в горном массиве в результате естественных химических процессов, происходивших в породе миллионы лет. При определенных условиях водород высвобождается из массива и поступает в горные выработки.
Чтобы понять, как контролировать этот процесс, к работе подключили научные и исследовательские институты Казахстана, России, Турции и Германии. Специалисты изучили состав рудничной атмосферы, особенности выделения и распространения водорода и на основе полученных данных разработали дополнительные технические и организационные меры безопасности.
Параллельно шахту готовили к возобновлению работы: перекрепили горные выработки, восстановили транспортные горизонты, увеличили количество проходческих бригад, пересмотрели организацию работ и усилили аэрогазовый контроль.
«Одной из главных задач остается контроль водорода в горных выработках, – отмечает начальник шахты Нурлан Абдуллин. – Чтобы найти наиболее эффективное решение, мы совместно со специализированными научными организациями изучили свойства газа, условия его образования и накопления. Водород легче воздуха, поэтому он поднимается вверх и может скапливаться в купольной части очистного пространства. Именно эта особенность легла в основу проекта дегазации: инженеры предложили систему нисходящих дегазационных скважин, через которые газ может отводиться естественным образом».
Сегодня на шахте водород отводится двумя способами: из очистного пространства горного массива – через наклонные скважины, пробуренные с вышележащего горизонта, и из подземных выработок – через систему шахтной вентиляции. Их задача – не дать водороду накопиться там, где работают люди. Внутренние скважины бурят заранее, еще до начала работ на соответствующем участке, чтобы создать пути для отвода газа. Следующий этап – принудительное удаление водорода через скважины с помощью дегазационной насосной установки, через вертикальную скважину с дневной поверхности.
«Скважины помогают отводить водород, но важно понимать, куда он будет перемещаться дальше, – добавляет Нурлан Абдуллин. – Здесь большую роль играет вентиляция: воздушные потоки должны быть организованы так, чтобы газ не скапливался в местах, где работают люди».
Чтобы заранее понимать, как будут распределяться воздушные потоки в шахте, специалисты используют программу VentSim. Она позволяет создать модель вентиляционной системы и проверить на компьютере, как изменится движение воздуха при изменении схемы проветривания, открытии нового участка или установке дополнительного оборудования. Проще говоря, специалисты сначала «проверяют» решение на компьютере и только потом внедряют его в действующей шахте. Это позволяет заранее увидеть возможные проблемы и не экспериментировать там, где цена ошибки слишком высока.
Еще одна задача, над которой работают сотрудники Донского ГОКа, – обеспечить точное управление воздушными потоками уже непосредственно в шахте. Для этого на горизонтах устанавливают автоматические вентиляционные ворота.
При этом цифровые решения дополняются постоянным контролем на месте. Сегодня шахта «Болашақ» оснащена системой позиционирования персонала и аварийного оповещения. Диспетчеры могут в реальном времени видеть, где находятся работники, и при необходимости передавать им необходимые инструкции. Каждый шахтер также обеспечен индивидуальным светильником с информационной панелью.
Усилен контроль рудничной атмосферы: все шахтеры получили современные приборы для определения содержания водорода непосредственно в горных выработках, а газоанализатор непрерывного действия встроен в головной светильник и передает информацию о наличии и концентрации водорода в атмосфере диспетчеру в реальном времени. Введена в промышленную эксплуатацию система аэрогазового контроля на базе стационарных газоанализаторов с выводом информации на диспетчерский пульт в режиме online. Для разных видов работ разработаны алгоритмы действий при превышении допустимой концентрации – от усиления вентиляции и ограничения работ до эвакуации персонала.
«В промышленности есть вещи, которыми нельзя поступаться ни при каких обстоятельствах. Жизнь и здоровье человека – одна из них. Поэтому, когда мы развиваем производство, строим новые мощности и внедряем технологии, мы каждый раз должны отвечать на один вопрос: насколько это повысит безопасность людей, работающих на производстве. Именно такой подход определяет наши решения и инвестиции. Для Казахстана, где создаются новые производства и развивается промышленность, это должно оставаться неизменным принципом», – подчеркнул член Совета менеджеров, ERG S.à r.l. Шахмурат Муталип.
Важно отметить, что работа по контролю водорода идет параллельно с другим важным направлением развития шахты – переходом на современную технологию подземной добычи, который был предусмотрен еще на этапе проектирования. Сегодня шахта постепенно переходит на систему подэтажного обрушения Sublevel Caving (SLC).
При SLC рудное тело разрабатывается отдельными подэтажами, а обрушение горного массива происходит контролируемо по мере выемки руды. Технология рассчитана на работу на больших глубинах и предполагает высокий уровень механизации и автоматизации. Поэтому часть операций по проходке и добыче берет на себя современная самоходная техника, снижая нагрузку на персонал и сокращая его присутствие в опасных зонах.
«За это время мы поняли главное: безопасность шахты нельзя обеспечить одним решением или одной технологией. Это система, в которой должны работать вместе люди, наука, инженерные решения, цифровые технологии и современная техника. Мы прошли большой путь – от изучения природы водорода и усиления контроля до перехода на новую технологию добычи и автоматизации процессов. И сегодня наша задача – сделать так, чтобы каждый следующий этап развития шахты одновременно повышал ее безопасность и эффективность», – отмечает директор Донского ГОКа Бауржан Утемисов.
«Болашақ» выходит за рамки отдельного производственного проекта, показывая, как крупные инвестиции в развитие сырьевой базы могут одновременно сопровождаться повышением стандартов промышленной безопасности и внедрением новых технологических решений.
«Шахта «Болашақ» имеет стратегическое значение не только для ERG, но и для Казахстана. Реализация проекта укрепляет долгосрочную сырьевую базу отечественного ферросплавного производства и создает основу для дальнейшего роста производственного потенциала страны. При этом для нас принципиально важно, что развитие проекта идет вместе с постоянным повышением уровня промышленной безопасности. Опыт, который мы получили в процессе изучения и контроля природного водорода, позволил не просто возобновить работу шахты, но и внедрить новые технологические и организационные решения, которые будут определять ее дальнейшее развитие», – отметил генеральный директор ERG в Казахстане Кудрат Шамиев.
«Болашақ» в цифрах:
- инвестиции > 1 трлн тенге,
- мощность – до 7,5 млн тонн руды в год,
- рабочие места ~ 800 человек.
