Журнал Наука и жизнь, 2000 № 01

Сейчас хорошо видно, как лес над каждой трубкой исполосован просеками и дорогами. При разведке здесь через каждые 50 метров пробурены скважины, во всех скважинах проведен полный комплекс геофизических исследований. Отобраны так называемые представительные пробы — десятки тонн для определения среднего содержания алмазов.

Над кимберлитовок трубкой лес вдоль и поперек исполосован дорогами, просеками.

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.

Чтобы задействовать всю схему размыва с расчетом на проектную добычу руды, был построен (с соблюдением всех экологических требований) отстойник для пульпы, вынесенный за тело трубки. Это потребовало вырубки леса, обваловывания отстойника, протяжки нескольких сотен метров труб для подачи пульпы в отстойник и возврата отстоявшейся жидкости к насосу гидромонитора.

Основные сюрпризы начались при размыве. Кимберлит не пожелал размываться! Все ухищрения: смена конструкции гидромонитора, увеличение давления и прочее — не помогли. Порода на поверхность почти не поступала. Нечего было посылать на обогатительную фабрику. Эксперименты с собственно размывом заняли два летних сезона.

Такой же примерно результат со скважинной гидродобычей получила соседняя экспедиция на трубке «Ломоносовская».