Подземный дрон ускорит добычу металлов в 10-20 раз
На Таймыре началась сборка уникальной беспилотной машины для добычи руды. Механизированный проходческий комплекс "Норда" сейчас монтируют на глубине 1400 метров. За месяц машина будет проходить от 500 до 1000 метров, что в 10-20 раз быстрее классического буровзрывного метода. Впервые для добычи руды применяется метод, которым обычно пользуются строители метрополитена. И это меняет основы горного дела. Подробности - в материале "Газеты.Ru".
К созданию механизированного помощника для добычи ископаемых горняки в разных странах мира шли последние десять лет. Но воплотить проект на практике первым решился российский "Норникель". Это стало ответом на вызовы рынка: экономическая турбулентность и выстраивание новых международных связей создали подходящие условия для революционных шагов.
Механизированный проходческий комплекс "Норда" скоро начнет работу на руднике "Таймырский" в Красноярском крае. Масса гигантской машины составит 700 тонн, а длина - 160 метров. Как работает "суперкрот"
Проходческий агрегат "Норда" был разработан по заказу "Норникеля": техническую сторону детально проработал партнер - "Индустрия горнодобывающих технологий", а планированием подземных работ занимался Санкт-Петербургский горный университет.
Комплекс "Норда" проведет весь срок службы на глубине около полутора километров, где будет активно двигаться и маневрировать.
Добыча руды предполагает выемку больших объемов породы. Проходческий комплекс будет прокладывать прямую цилиндрическую выработку, затем сдавать назад, маневрировать, проходить такую же выработку рядом - и так много раз. В поперечном сечении такая структура выработок будет напоминать соты.
Чтобы избежать обрушения, отработанные пространства планируется заполнять специальной смесью. Сотовый метод позволит "запечатывать" одни коридоры и одновременно проходить новые. Это сделает процесс безопасным и сэкономит время. Как только машина выйдет из пройденного "тоннеля", его сразу же можно будет заливать.
Этот процесс сильно отличается от того, что сейчас принято в горном деле, где основной метод выработки - буровзрывной.
Самоходная буровая установка с подвижной стрелой бурит несколько десятков шурфов диаметром от 4 см и глубиной до 5 м. В полости закладывают взрывчатку, происходит контролируемый подземный взрыв. Погрузочно-доставочные машины отвозят измельченную взрывом руду и пустую породу к рудоспускам, откуда она попадает в вагонетки или клеть для подъема на поверхность.
Для ускорения процесса используют буровые установки с двумя или четырьмя стрелами, которые бурят несколько шурфов одновременно. В "Норникеле" эта работа полностью автоматизирована, и для точной настройки буров в забое используется цифровой паспорт бурения. В итоге получается проходить 50-80 метров в месяц - это хороший результат, но комплекс "Норда" будет работать на порядок быстрее.
Чему научило метро
Проходческие машины, подобные комплексу "Норда", еще никогда не использовались для добычи руды. Однако с их помощью уже больше полутора веков прокладывают тоннели. Механизированная проходка давно стала основным способ строительства метро.
К такому решению транспортников подтолкнули сложные условия работы. Ведь метро прокладывают там, где оно нужно пассажирам, в том числе в сложных грунтах.
Исторически главной задачей проходческих комплексов была защита рабочих от обрушений и затоплений в забое. Поэтому такие машины получили название "проходческий щит".
Первый щит изобрел Марк Изамбард Брюнель в 1824 году, его использовали для строительства тоннеля под Темзой. Устройство представляло собой пол, стены и свод из толстого листового металла. Эту "оболочку" вдавливали в грунт домкратами, после чего рабочие выкапывали из нее грунт и строили прямо внутри капитальные стены и свод тоннеля. Затем домкраты проталкивали щит дальше, и строители продолжали работать под его прикрытием. Вскоре щиты стали делать двух- или трехэтажными, чтобы прокладывать тоннели большого сечения.
Проходческий комплекс движется сквозь толщу земли, оставляя за собой полностью готовый тоннель. В нем сразу прокладываются рельсы для вывоза грунта и подвоза строительных элементов.
Современные проходческие щиты полностью механизированы. Их корпус – это, как правило, прочный металлический цилиндр, защищающий людей и технику внутри. Рекордный диаметр такой конструкции на начало 2026 года достигает 17,63 метра. В чем уникальность комплекса "Норда"
В силу нестандартных задач "Норда" сильно отличается от обычных проходческих щитов. Неудивительно - ведь под землей его ждет совершенно другая жизнь. Обычный щит, словно поезд, идет из пункта "А" в пункт "Б". Его опускают в монтажную камеру, а после проходки тоннеля вынимают, разбирают и увозят строить следующий тоннель.
Комплекс "Норда", который проведет весь срок службы на глубине около полутора километров, где будет активно двигаться и маневрировать, имеет ряд ключевых конструктивных особенностей.
Отсутствие прочного корпуса. Машине предстоит работать в твердых скальных породах, не склонных к обрушению, поэтому мощная защита по всей длине ей не нужна. В маловероятном случае аварийной ситуации, например если машину зажало горным давлением, экипаж может укрыться в спасательной капсуле, которую разработали специально для "Норды". Она имеет достаточный запас кислорода, воды и питания, чтобы обеспечить автономное пребывание людей под землей на протяжении месяца, - пока не придет помощь. Система возведения горной крепи. На участках с повышенным риском деформации породы машина может наводить крепь: бурить отверстия, устанавливать анкеры, штанги и армировочную сетку, набрасывать бетон. Все эти операции выполняются автоматически по цифровому проекту. Инструменты располагаются на вращающемся кольце позади ротора.
Грипперная система движения. В метро проходческие щиты продвигаются, отталкиваясь от края опалубки тоннеля, но в шахте опалубки нет. "Норде" помогают двигаться грипперы - мощные гидравлические распорки, которые давят на стенки выработки. Когда задняя часть машины фиксируется с помощью грипперов, передняя отталкивается от нее на расстояние до двух метров посредством гидроцилиндров. После проходки участка уже передняя часть встает в распор, подтягивая за собой заднюю. Это обеспечивает "Норде" повышенную маневренность под землей.
Задний ход и колеса. Задача не так проста, как может показаться: ведь диаметр выработки, по которой предстоит "пятиться", равен диаметру ротора самой машины. Рабочий орган "Норды" может складываться и уменьшаться в диаметре - и это уникальное решение, примененное впервые в мире. Как и колесный привод - обычно проходческие машины перемещают по рельсам и только в пределах монтажной камеры.
Усиленная конструкция. В отличие от тоннелепроходческих щитов, созданных для проектной работы, "Норде" предстоит непрерывно крошить твердую горную породу на протяжении всего срока службы - с ограниченным доступом к запчастям и техническому обслуживанию. Активное маневрирование под землей также предполагает повышенные угловые нагрузки на механизмы машины. Поэтому практически все движущиеся детали комплекса усилены, упрочнены и оптимизированы для многократно увеличенной нагрузки.
"Попробуйте сделать дрелью отверстие в бетоне, а затем, не вынимая сверло, начать сверлить под другим углом. Это невозможная задача, - объясняет Олег Основин, генеральный директор компании "Индустрия горнодобывающих технологий". - В нашем случае боковые воздействия ведут к быстрому разрушению головного подшипника - узла, который принимает на себя основные нагрузки при проходке. В "Норде" применены инженерные решения, ноу-хау, которые позволяют угловые усилия свести к минимуму или полностью исключить. Кроме того, мы увеличили и укрепили все нагруженные детали машины: режущую головную часть, моторную плиту, хребтовый вал. Их прочность отличается на порядок по сравнению с проходческими щитами в метро".
Как изменится добыча руды
Проект "Норда" - не просто уникальная проходческая машина. Это принципиально новый способ ведения горной добычи, который полностью меняет рудник.
Прежде всего, "Норда" - это зеленая технология. И сам проходческий агрегат, и специально разработанные рудовозы работают на электричестве, они запасают энергию в аккумуляторах и имеют две кабины - спереди и сзади, так как разворачиваться в шахте негде.
На горизонте, где работает комплекс, не будет выхлопов от дизельных двигателей.
Для движения по тоннелю сравнительно небольшого диаметра (5,5 м) машины имеют регулируемый развал колес: при езде по плоскости колеса ставятся прямо, а в тоннеле – "пирамидкой". Также есть "крабовый ход": рудовоз может поворачивать передние и задние колеса в одну и ту же сторону, чтобы двигаться боком.
Отсутствие выхлопов влечет за собой снижение требований к вентиляционным установкам: они становятся проще и дешевле.
Зеленой технологию делает также отсутствие взрывов и разрушений окружающих горных массивов. Снижается риск возникновения трещин, повышается безопасность работ.
В будущем "Норда" сделает рудник не только зеленым, но и безлюдным. Все операции проходки и доставки породы хорошо формализуются, оцифровываются и роботизируются. Но в ближайшие годы на руднике нужны будут специалисты. Их задача - не столько управлять, сколько наблюдать, оптимизировать и экспериментировать.
"Мы проходим этот путь впервые, меняется сама парадигма горного дела, - объясняет Олег Основин. - Прежде чем давать машину без людей, стоит протестировать всю технологию и понять: возможно, к ней стоит что-то добавить или убрать. Система откатки, рудовозы и другая техника тоже должны стать безлюдными - а еще соответствовать новым объемам выработки. Ведь наша машина работает в 10-20 раз быстрее, чем буровзрыв. Все подземные и наземные службы, вся логистика должна приспособиться к возросшему потоку руды".
Как собирают агрегат
Первые компоненты проходческого комплекса "Норда" доставили самолетом в конце декабря 2025 года. Их сразу же опустили на горизонт и приступили к монтажу агрегата.
На глубине 1400 метров была оборудована огромная сборочная камера протяженностью свыше 140 метров и сечением восемь на десять метров.
Основную часть деталей доставили из Манчжурии по зимнику. Также привезли 300 тонн периферийного оборудования, запчастей и расходников с запасом на несколько лет.
Спуск ведут клетевым подъемником через 7-метровый ствол. Диаметр ствола продиктован габаритами проходческой машины (5,53 м), которые соответствуют максимальному размеру головного подшипника. Это единственная деталь машины, которую невозможно сделать разборной без существенного снижения прочности.
Уже летом "Норда" извлечет первую руду и ценные знания об особенностях принципиально нового метода горной добычи. Все параметры работы комплекса будут передаваться на поверхность для анализа в режиме реального времени. Так Россия раньше всех в мире начнет накапливать опыт в технологии, которая обещает стать главенствующей в будущем.