Наука и жизнь, 2000 № 01 - [16]
В результате всех этих работ выявлена богатейшая алмазоносная провинция. Обнаружено более 50 кимберлитовых трубок, из них примерно треть — алмазоносные. Шесть таких трубок расположены совсем близко одна от другой и образуют как бы единое крупное месторождение, общие запасы которого оцениваются в 12 миллиардов долларов США. Месторождению присвоено имя Ломоносова.
Особенность залегания кимберлитовых трубок данного района в том, что они сверху перекрыты толстым слоем (до 100 метров) рыхлых отложений — песка, глины. Глубина трубок порядка 600 метров — это уровень залегания коренных пород. Размеры примерно такие: внизу, у основания, 100 метров, наверху 300 метров — словом, «морковка» или конус высотой более 500 метров. Здешний кимберлит — рыжевато-красная порода. При высыхании частично крошится. В ней около 70 процентов глины. На небольшой обогатительной фабрике уже хранятся первые добытые здесь алмазы. Они различны по размерам, есть среди них и пригодные для ювелирной обработки. Качество алмазов не уступает якутским.
Итак, к началу девяностых годов геологоразведчики свои работы завершили. Настал черед составления проекта на разработку. А это означает, что из каждой трубки на поверхность должно быть извлечено чуть ли не 98 процентов кимберлита.
Условия разработки благоприятные. Рядом расположены крупные с налаженными транспортными связями города Архангельск и Северодвинск. Дорога к месторождению идет по твердому грунту. Здесь нет вечной мерзлоты, как в Якутии.
Какой же метод добычи использовать? Есть традиционные — шахтный, как в Южной Африке, и открытый со строительством карьера, как в Якутии. Открытый можно реализовать быстрее и с меньшими затратами, но он позволяет отработать только верхнюю, более широкую часть трубки. К тому же открытая разработка неизбежно приводит к большим экологическим потерям. К примеру, диаметр одного из первых якутских карьеров вверху 1200 метров, глубина 450 метров, диаметр внизу — около 200 метров. Следовательно, рядом вырастает огромная гора пустой породы. А таких карьеров в Якутии пять. Разработка двух трубок завершена. И сейчас на одной из них уже закончено строительство подземного рудника.
При методе скважинной гидродобычи (СГД) в тело кимберлитовой трубки опускают колонку из труб и гидромонитор, в который под большим давлением подается вода. Поочередно размывают подземные камеры размером 20x20 м.
>Схема установки для размыва камеры: >1 — буровая вышка для спуско-подъемных работ, 2 — тело трубки, 3 — слой наносов, 4 — основная скважина, 5 — вспомогательные скважины, 6 — гидромонитор в размываемой камере, 7 — проектная камера, 8 — компрессор, буровой насос, энергопитание.
Другой метод — бурение скважины большого диаметра на всю глубину кимберлитовой трубки с последующим укреплением стенок.
>Схема установки для выбуривания кимберлита: 1 — буровая установка, 2 — тело трубки, 3 — слой наносов, 4 — первая обсадная колонна, 5 — вторая обсадная колонна, 6 — скважинный снаряд, 7 — скважина в кимберлите, 8 — модули для насоса, для дизелей, бытовой.
Конкурентом двум традиционным способам добычи алмазов выступил сравнительно молодой метод скважинной гидродобычи — СГД. Он заключается в том, что в теле трубки бурится скважина. В нее опускают колонну из труб, которая оканчивается гидромонитором, в него под большим давлением подается вода. Вырываясь из сопла монитора, струя воды разрушает породу, которая вместе с жидкостью поднимается на поверхность по стволу скважины. Подобная схема работ хороша при извлечении рыхлых, слабосвязанных пород (идеально, если это песок). Главное преимущество метода в том, что на создание скважинной гидродобычи требуется значительно меньше времени и затрат, чем на строительство карьера и тем более шахты. Руда сразу обогащается в несколько раз, хотя бы потому, что вымывается глина. Словом, у этой технологии много хорошего: она не требует спуска людей под землю, она экологична.
На Курской магнитной аномалии в Белгородской области ведется гидроразмыв железной руды, она сравнительно рыхлая и обводненная. СГД обеспечивает там добычу примерно 30 тонн руды в час с глубины 600 метров. Расход воды трехкратный по отношению к весу руды. Вот бы такое получить и на кимберлитах под Архангельском!
Словом, при выборе проекта на разработку приоритет был отдан СГД. (Может быть, здесь сказался и интерес инвестора.) Для отработки технологии СГД взяли кимберлитовую трубку «Снегурочка» с бедным содержанием алмазов. Разработку решили вести путем поочередного размыва подземных камер диаметром и высотой по 20 метров. На рисунке (см. стр. 43 вверху) показана первая из таких камер, она связана с поверхностью центральной скважиной и вспомогательными, необходимыми для завершения размыва. Все скважины пробурены до дна предполагаемой камеры и обсажены стальными трубами. Естественно, что на первом этапе главным было научиться размывать тело трубки и формировать камеру нужной конфигурации. Затем — засыпать ее окатышами из обожженной глины, полученной из камеры, и зацементировать дно, стенки и свод. Камера должна быть устойчивой и не поддаваться размыву снаружи. На создание первой камеры отвели 6 месяцев. Контроль за формой камеры на стадии размыва обеспечивал ультразвуковой гидролокатор.
