Из истории разработки кимберлитовых
трубок в Архангельской области Алмазы... Казалось бы, что эти сверкающие драгоценные камни,вокруг которых сложилось множество легенд, можно найти и добывать лишьв самых экзотических и малодоступных районах Земли (в Южной Африке, Индии,Якутии). А тут вдруг - рядом, в Архангельской области. первые скупые сведенияоб открытии месторождений алмазов под Архангельском появились в печатив 1985 году. И вот новая сенсация: в апреле 1999 года газеты сообщили,что идет подготовка к освоению одного из крупнейших архангельских месторождений- Ломоносовского. _Надо сказать, что поиск алмазных месторождений начался здесьдавно. Уже в середине 80-х годов близ Архангельска работало несколько геологоразведочныхэкспедиций из разных городов страны. Будучи специалистом в области геофизическихисследований скважин, я несколько раз выезжал туда для проведения специальныхизмерений и многое видел своими глазами. Поэтому хотелось бы подробнеерассказать об особой "экзотике" этой северной территории, о чисто российскихтрудностях, которые мешают начать разработки по крайней мере уже десятоклет. Как это начиналось Впервые я попал на месторождение алмазов в середине 80-х годов; добратьсяот Архангель ска до места работы можно было только вертолетом. Большаяболотистая поляна среди вековых елей превращена в посадочную площадку.Много ли вертолету надо? Квадрат из бревен, засыпанный твердым грунтом.Неподалеку от поляны с десяток маленьких разнокалиберных деревянных домикови несколько вездеходов.С утра до вечера жужжат над поляной вертолеты. Они связывают главныйпоселок геологов - Поморье с Архангельском (до него около ста километров)и с отдаленными отрядами экспедиций. В Поморье десятка полтора двухэтажныхдеревянных домов и около тридцати одноэтажных. Второй поселок - в восьмикилометрах. К нему ведет хорошая грунтовая дорога среди никогда не рубленногососнового леса, стоящего на более высоких песчаных участках, или елового,прижимающегося к сырым заболоченным местам. Поселок Поморье - центр экспедиций- расположился на берегу таежной, с заболоченными берегами речки Золотица.В поселке трубы водопровода и отопления идут в утепленных коробах над землей.Грунтовая вода неглубоко, рядом. Возле некоторых домов застекленные парникис печным отоплением. Электричество свое - от дизельной. В поселке естьполная средняя школа. Нехитрая служба быта - пекарня, столовая, два магазина,баня, гостиница, общежитие, дизельная, котельная и насосная станции; здесьже небольшая обогатительная фабрика и управление двух экспедиций. Естественно,у каждой из них своя база техники. Хозяин второго поселка - ленинград скаяэкспедиция. Здесь за дорогой следят лучше. Своя столовая (в ней кормятвкуснее, чем в Поморье), магазин, баня, база техники, геофизическая партияи центр управлени я. Связь по рации, как и в Поморье. Километрах в трехвдоль дороги вырублен лес для посадочной полосы будущего аэродрома. Немногодалее у дороги стоит лесопилка. Между поселками и местами работы бригадрегулярно курсируют вахтовые машины. Леса в этих краях еще сохранили своебылое богатство. Едущие на вездеходе берут ружье: на дороге может попастьсяглухарь. Здесь много лосей; волки зимой могут увести из поселка собаку;в реке водится хариус. Лес изобилует грибами и ягодами. И алмазные трубки- в нескольких километрах от поселков. Таким я все это увидел в самый расцветработы экспедиций - в середине восьмидесятых годов.Последний мой приезд состоялся в середине девяностых годов. Теперь ужевертолеты не летают. От двухэтажной деревянной гостиницы в Архангельскепо понедельникам утром отходит "вахтовка " в Поморье. Первые десять километроведем по асфальту, далее переправляемся по старому понтонному мосту черезреку. А рядом на обоих берегах вот уже более восьми лет стоят опоры недостроенногомоста. К ним подходит просека с начатой отсыпкой дороги. Здесь должно былопройти современное шоссе к новому городу алмазодобытчиков. "Вахтовка "- тяжелая трехосная машина с железным кузовом и автобусными сиденьями,типичный транспорт для плохих дорог, рессоры жесткие, поэтому по разбитойлесовозами дороге машина с людьми ползет медленно. Через два часа традиционныйдесятиминутный "перекур" на полпути у озера. И снова два часа изматывающейдороги. Половина пассажиров - женщины с сумками, возвращающиеся из Архангельскапосле закупок.Наконец основная лесовозная дорога ушла в сторону, и машина побежалабыстрее. Вскоре показался молодой соснячок - заросшая полоса так и не построенногоаэродрома. Сюда в сентябре ездят за грибами. Здесь растут крепчайшие крупныесосновые рыжики, а рядом в распадке - подосиновики. Еще через три километраполуразвалившиеся сараи лесопилки. А тут вскоре уже и въезд в Поморье.Поселок сильно одряхлел за прошедшие восемь лет. Общежитие заколочено,пустует и часть одноэтажных домов, почти не видно школьников, баня давносгорела, новую строить некому да и не для кого. "Вахтовка" возит в банюв соседний поселок, но и там также чувствуется запустение. Только недалекоот бани поставлена большая ярко-желтая буровая установка немецкой фирмы"Вирт" для бурения скважин большого диаметра.Я ехал, чтобы провести измерения результатов бурения, а попал на ЧП- обвал части ствола. Особо грустное впечатление производила бывшая базатехники недалеко от старой вертолетной площадки, превратившаяся в большоекладбище ржавых конструкций. Не стало и стоявшего рядом поселка механиковсо своей пекарней, маленьким магазином и уютной душевой, куда ходили впервый приезд. Весь этот упадок связан не только с начавшимся в девяностыхгодах экономическим кризисом и отсутствием новых инвестиций, но и с неоправдавшимисебя способами добычи алмазов, которые пытались использовать первые разработчики.Об этом хочу рассказать подробнее. Особенности Архангельского месторождения Вначале немного общей информации. Алмазы образуются в так называемыхкимберлитовых трубках - местах прорыва магматического вещества через осадочнуютолщу земной коры (см. "самый интересный журнал Наука и жизнь "
№ 10, 1999 г.). Кимберли - название алмазоносной провинции в ЮжнойАфрике, где впервые были обнаружены подобные трубки. Отсюда пошло названиепороды, слагающей эти трубки, - кимберлит.Районы, где чаще всего встречаются кимберлитовые трубки, расположенына древних вулканических щитах. Архангельское месторождение находится накраю Балтийского щита. Возраст кимберлитовых трубок 400-700 миллионов лет.За это время лик земли значительно изменился. Часть трубок со временембыла разрушена эрозией, и алмазы переотложились в россыпи. Некоторые разрушенытолько частично, и их содержимое можно встретить в речных осадках. Частьтрубок оказалась погребенной под слоем последующих наносов или затопленаморем. Окружающая порода и руда четко различаются по магнитным свойствами плотности.Кимберлит не обязательно бывает алмазоносным. Содержание алмазов считается"богатым", если оно превышает 0,5 грамма (3 карата) на тонну. Часто у алмазовесть спутник - это пиропы, разновидность граната. В Якутии, где трубкичастично разрушены, первую из них нашли, прослеживая пиропы в русле рекии ее притоках.В Архангельской области природа запрятала трубки основательнее: онине тронуты эрозией и покрыты толстым слоем наносов. Рассказывают, что небольшиемагнитные аномалии в этих местах первыми заметили летчики. Бурение на местеаномалии, отбор керна - извлеченного столбика пробуренной породы - и последующиеисследования его показали, что обнаружена кимберлитовая трубка. Хотя первыетрубки были не алмазоносные, начались интенсивные геофизические исследованияв Архангель-ской области.Сейчас хорошо видно, как лес над каждой трубкой исполосован просекамии 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 определениясреднего содержания алмазов.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 образуюткак бы единое крупное месторождение, общие запасы которого оцениваютсяв 12 миллиардов долларов США. Месторождению присвоено имя Ломоносова.Особенность залегания кимберлитовых трубок данного района в том, чтоони сверху перекрыты толстым слоем (до 100 метров) рыхлых отложений - песка,глины. Глубина трубок порядка 600 метров - это уровень залегания коренныхпород. Размеры примерно такие: внизу, у основания, 100 метров, наверху300 метров - словом, "морковка" или конус высотой более 500 метров. Здешнийкимберлит - рыжевато-красная порода. При высыхании частично крошится. Вней около 70 процентов глины. На небольшой обогатитель ной фабрике ужехранятся первые добытые здесь алмазы. Они различны по размерам, есть срединих 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 изкаждой трубки на поверхность должно быть извлечено чуть ли не 98 процентовкимберлита. Споры о методах добычи Условия разработки благоприятные. Рядом расположены крупные с налаженнымитранспорт ными связями города Архангельск и Северодвинск. Дорога к месторождениюидет по твердому грунту. Здесь нет вечной мерзлоты, как в Якутии.Какой же метод добычи использовать? Есть традиционные - шахтный, какв Южной Африке, и открытый со строительством карьера, как в Якутии. Открытыйможно реализовать быстрее и с меньшими затратами, но он позволяет отработатьтолько верхнюю, более широкую часть трубки. К тому же открытая разработканеизбежно приводит к большим экологическим потерям. К примеру, диаметродного из первых якутских карьеров вверху 1200 метров, глубина 450 метров,диаметр внизу - около 200 метров. Следовательно, рядом вырастает огромнаягора пустой породы. А таких карьеров в Якутии пять. Разработка двух трубокзавершена. И сейчас на одной из них уже закончено строительство подземногорудника.
Конкурентом двум традиционным способам добычи алмазов выступил сравнительномолодой метод скважинной гидродобычи - СГД. Он заключается в том, что втеле трубки бурится скважина. В нее опускают колонну из труб, которая оканчиваетсягидромонитором, в него под большим давлением подается вода. Вырываясь изсопла монитора, струя воды разрушает породу, которая вместе с жидкостьюподнимается на поверхность по стволу скважины. Подобная схема работ хорошапри извлечении рыхлых, слабосвязанных пород (идеально, если это песок).Главное преимущество метода в том, что на создание скважинной гидродобычитребуется значительно меньше времени и затрат, чем на строительство карьераи тем более шахты. Руда сразу обогащается в несколько раз, хотя бы потому,что вымывается глина. Словом, у этой технологии много хорошего: она нетребует спуска людей под землю, она экологична.На Курской магнитной аномалии в Белгородской области ведется гидроразмывжелезной руды, она сравнительно рыхлая и обводненная. СГД обеспечиваеттам добычу примерно 30 тонн руды в час с глубины 600 метров. Расход водытрехкратный по отношению к весу руды. Вот бы такое получить и на кимберлитахпод Архангельском!Словом, при выборе проекта на разработку приоритет был отдан СГД. (Можетбыть, здесь сказался и интерес инвестора.) Для отработки технологии СГДвзяли кимберлитовую трубку "Снегурочка" с бедным содержанием алмазов. Разработкурешили вести путем поочередного размыва подземных камер диаметром и высотойпо 20 метров. На рисунке (см. рис.) показана первая из таких камер, онасвязана с поверхностью центральной скважиной и вспомогательными, необходимымидля завершения размыва. Все скважины пробурены до дна предполагаемой камерыи обсажены стальными трубами. Естественно, что на первом этапе главнымбыло 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 неподдаваться размыву снаружи. На создание первой камеры отвели 6 месяцев.Контроль за формой камеры на стадии размыва обеспечивал ультразвуковойгидролокатор.Чтобы задействовать всю схему размыва с расчетом на проектную добычуруды, был построен (с соблюдением всех экологических требований) отстойникдля пульпы, вынесенный за тело трубки. Это потребовало вырубки леса, обваловыванияотстойника, протяжки нескольких сотен метров труб для подачи пульпы в отстойники 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 посылатьна обогатительную фабрику. Эксперименты с собственно размывом заняли двалетних сезона.Такой же примерно результат со скважинной гидродобычей получила соседняяэкспедиция на трубке "Ломоносовская".Всего было поднято на поверхность менее 10 тонн.После неудач с гидродобычей тогда же, в начале девяностых годов, опробовалииную безлюдную технологию добычи - бурение скважин большого диаметра исоздание цилиндрических камер на полную глубину трубки с последующим укреплениемстенок. Бурение скважин диаметром до метра - дело не очень сложное. Оноуже использовалось на трубках этих месторождений для отбора проб. Процессбурения стволов диаметром 6 метров -тоже достаточно хорошо освоенная технология.Ее использовали в Донбассе при бурении шахтных стволов для подъемников.Требуется лишь специальня буровая установка. Несколько таких установокбыло в Донецком управлении бурения шахт. Но Союз распался, с Украиной возниклитрения и переправить установку через границу оказалось невозможным. Помоглишь случай: одна из установок использовалась в Ростовской области, ее-тои удалось перевезти, минуя Украину, в Архангельск, потом на месторождениеи там смонтировать.Начало разработки выглядело так. Буровую установку поставили, как показанона рисунке (см. рис.), над трубкой. Потом пробурили скважину глубиной 8метров и обсадили ее стальной трубой диаметром 6 метров. Далее надо былобурить скважину несколько меньшего диаметра до глубины 60 метров - на всютолщу рыхлых пород, перекрывающих месторождение, - и также обсаживать стальнойтрубой. После этого можно было начинать добычу: выбуривание кимберлита,выделение из пульпы твердой фракции и складирование ее в одно из двух хранилищ,которые по виду напоминают огромные корыта длиной метров 20 с очень ровнымидном и стенками без впадин и трещин, куда мог бы завалиться алмаз. Этихранилища были построены заранее в расчете на проектную добычу. Из хранилищатвердая фракция должна была направляться на обогатительную фабрику. Рядомнаходился отстойник, из которого жидкость пульпы, пройдя очистку, снованагнеталась бы в скважину.Перевозка буровой и ее установка заняли более года. Далее вроде бы всебыло предусмотрено. Неприятности встретились в неожиданном месте - не удалосьдобуриться до кимберлита. В пробуренной части ствола, проходящей черезпесок, гальку, глину, начали вываливаться куски стенки. Создавалась аварийнаяситуация. Бурение пришлось прекратить.Естественно, что после каждого подобного опробования новой технологиидобычи кто-то из инвесторов, надеявшихся на быструю и сравнительно недорогуюразработку богатого месторождения, уходил, так и не увидев вожделенныхалмазов. А годы шли. Что в итоге? Все это я описываю столь подробно, чтобы ответить на вопрос: почемуспустя 20 лет после открытия Архангельского месторождения и почти 10 летработы по его освоению, сопряженной с огромными затратами, добыча так ине началась? Казалось бы, под ногами лежит огромное богатство, но его неберут! Рассказанная здесь история с опробованием более "экономичных" методовдобычи показала, как трудно подобраться к этому богатству. В итоге сталоясно, что месторождение придется осваивать традиционным - открытым методом.И при этом обойтись без участия иностранного капитала мы не сможем.Сейчас, кажется, окончательно определился стратегический инвестор -всемирно известная компания "Де Бирс". Это самый мощный добытчик и монополистна мировом рынке алмазов. Россия с этой компанией связана многолетним договоромо ежегодной продаже алмазов на 550 миллионов долларов США.Создано совместное предприятие "Согласие - Де Бирс Майнинг Инвестмент",которое обязуется вложить в добычу архангельских алмазов около миллиардадолларов. Уже проведена дополнительная разведка. Начато проектированиеалмазодобывающего комплекса. Его создание предусматривает строительствокарьера, горно-обогатительного комбината, дорог, поселков. Полагают, чтовсе это даст нашей стране около трех тысяч высокооплачиваемых рабочих мест.Ясно, что разработка подобных месторождений требует больших долговременныхвложений с отдачей от сегодняшних инвестиций лет через десять.
Как подсчитали специалисты, вложения в Ломоносовское месторождение(только до начала промышленной эксплуатации) должны составить 800 миллионовдолларов, причем 650 из них пойдут на закупку российского оборудованияи оплату услуг. Месторождение можно будет эксплуатировать в течение 50лет с рентабельностью около 30 процентов.Будем надеяться, что в начале следующего тысячелетия Россия наконецполучит архангель ские алмазы. Кандидат технических наук А. ОСАДЧИЙ. Литература Дробаденко В. П., Малухин Н. Г.,
Лев А. М. К вопросу об эффективности гидротранспорта обводненныхкимберлитовых руд. "Горный журнал" № 5, 1999.Тигунов Л. П., Панков А. В.,
Бабичев Н. И. Расширение области применения скважинной гидродобычи. "Горный журнал"
№ 1, 1995 (номер посвящен СГД).



Заболоченные берега таежной речки Золотица.Домик механиков возле поселка Поморье.
Над кимберлитовой трубкой лес вдоль и поперек исполосован дорогами,просеками

2
7
6
20 м При методе скважинной гидродобычи (СГД) в тело кимберлитовой трубкиопускают колонку из труб и гидромонитор, в который под большим давлениемподается вода. Поочередно размывают подземные камеры размером 20*20 м.Схема установки для размыва камеры:
1 - буровая вышка для спуско-подъемных работ5 - вспомогательные скважины2 - тело трубки6 - гидромонитор в размываемой камере3 - слой наносов7 - проектная камера4 - основная скважина8 - компрессор, буровой насос, энергопитание
6
Другой метод - бурение скважины большого диаметра на всю глубинукимберлитовой трубки с последующим укреплением стенок. Схема установкидля выбуривания кимберлита:
1 - буровая установка5 - вторая обсадная колонна2 - тело трубки6 - скважинный снаряд3 - слой наносов7 - скважина в кимберлите4 - первая обсадная колонна8 - модули для насоса, для дизелей, бытовой
В вековом нерубленом сосняке полно грибов и ягод.
Так выглядел поселок Поморье в 1987 году.