Вячеслав Кротков
Генеральный директор ОАО "Атомредметзолото", председательНаблюдательного совета ОАО "Севералмаз", академик РАГН

    Геологоразведочные работы на алмазы отличаются рядом специфических особенностей, связанных прежде всего с малыми содержаниями полезного компонента, содержания которого даже в богатых рудах редко превышают первые караты на тонну. Существующие технологии оценки геологоразведочных работ предусматривают значительные объемы бурения, доля которого резко возрастает при опробовании алмазоносных пород с содержаниями алмазов не более 1 кт/т. В то же время известны месторождения (например, трубка Премьер в ЮАР), где на фоне средней убогой алмазоносности встречаются крупные кристаллы высокого ювелирного качества. Наличие последних и их высокая стоимость являются одними из основных факторов при решении вопроса о рентабельности эксплуатации подобных объектов.
    Вовлечение в промышленную эксплуатацию алмазных руд с невысокими содержаниями полезного компонента требует учета многих факторов. Среди них существенная роль принадлежит оценке качества и стоимости алмазного сырья и изготавливаемых из него бриллиантов, корректность которой в значительной степени зависит от представительности выборки добываемых алмазов. Наработка представительных партий сырья из пород с невысокими содержаниями алмазов связана с проведением крупнообъемного опробования с применением тяжелых горных работ, в частности со строительством шахт. Кроме материальных затрат, при разведке и опытной добыче алмазов возникают проблемы безопасности работ и их экологичности.
    Многолетний опыт геологоразведочных работ на кимберлитовых трубках месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова, открытого в начале 80-х годов, позволил усовершенствовать традиционную методику геологоразведочных работ, дополнив ее новой технологической составляющей – бурением скважин большого диаметра.
    Месторождение располагается в 100 км к северо-востоку от Архангельска и примерно на таком же расстоянии от берега Белого моря, на экономически неосвоенных площадях (рис. 1). Территория представляет сильно заболоченную и залесенную равнину с густой гидросетью с многочисленными озерами, наполнение которых происходит преимущественно за счет атмосферных осадков.

    Тектоника и геологическое строение Архангельской алмазоносной провинции, а также детальная характеристика рудоносных кимберлитовых трубок приведены в обобщающей работе. Следует отметить некоторые особенности строения и вещественного состава кимберлитовых тел в этом районе:
    – сходное строение кимберлитовых трубок и наличие в них кратерной части, перекрытой чехлом рыхлых осадочных пород с мощностью 50 – 120 м;
    – близость химического, вещественного состава и физико-механических свойств кимберлитовых пород, слагающих различные трубки;
    – интенсивную сапонитизацию двух основных типов кимберлитовых пород (ксенотуфобрекчия и автолитовая брекчия) до глубин 350 – 400 м;
    – невысокая алмазоносность (0,6 – 1 кт/т) кимберлитовых тел в Золотицком поле, 6 трубок которого разведаны и составляют месторождение им. М.В. Ломоносова;
    – малый выход тяжелой фракции, т.е. традиционных для кимберлитов минералов-спутников (прежде всего граната, пикроильменита, хромдиопсида), сопоставимый в некоторых случаях с содержанием самого полезного компонента;
    – пространственная близость рудных тел, например, в месторождении им. М.В. Ломоносова трубки располагаются на расстояниях от 100 м до 2,5 км друг от друга практически линейно при общей протяженности около 14 км (рис. 2).

    Для достоверного опробования кимберлитовых тел месторождения им. М.В. Ломоносова применялись традиционные геологоразведочные способы, в том числе и строительство шахт. Обводненность и неустойчивость пород требовали организации водопонижения или глубокого замораживания при проходке шахт, что неизбежно приводило к возрастанию материальных затрат.
    Сложность геологоразведочных и экологических условий потребовала разработки принципиально нового для разведки месторождений комплекса экологически безопасных технологий оценочных, геологоразведочных и опытно-добычных работ с применением бурения скважин большого диаметра, который позволил эффективно выполнить работы на всех этапах поиска и разведки месторождений на территории Архангельской алмазоносной провинции. Предложенный комплекс не имеет отечественных и зарубежных аналогов и создан с учетом современных геологических и горногеологических разработок с применением прецизионных аналитических методов и компьютерных технологий.
    Для стадии оценочных работ создан комплекс петролого-геохимических и минералогических критериев для выявления потенциально алмазоносных объектов, применение которого повышает эффективность оценочных работ благодаря высокой информативности и экспрессности разработанных методик, позволяющих в десятки раз сократить объем массы горных пород и значительно уменьшить время дорогостоящих горных работ.
    Для стадии геологоразведочных работ впервые в России применена принципиально новая технология отбора крупнообъемных проб для оценки содержания алмазов, их качества и распределения по литологическим разностям кимберлитов. Основным отличием этой технологии является собственно способ получения валовых проб на базе бурения скважин диаметром 0,5 – 0,8 м. Технологическая схема добычи руды (рис. 3) обеспечивает поточное высокомеханизированное вращательное бурение скважин большого диаметра с отбором валовых проб из отбуренной массы. Наличие блока отбора зернистой массы позволило значительно снизить нагрузку на разведочную обогатительную фабрику посредством уменьшения объема поступающей на обогащение руды за счет удаления глинистых составляющих сапонит-серпентинового состава. Содержание последних достигает 90 % от объема кимберлитовых пород, из которых извлекаются алмазы.

    Высокая степень механизации новой технологии по сравнению с шахтным способом, мобильность примененных буровых агрегатов и оборудования позволили значительно сократить сроки разведки месторождения и провести ее с высоким качеством. При этом были значительно снижены трудовые и материальные затраты, а также повышена безопасность труда в связи с выведением людей из забоя.
    Для стадии опытно-добычных работ были проведены опытно-экспериментальные работы по бурению добычной скважины диаметром 4 м на трубке им. Карпинского-1. В результате в весьма короткий срок была опробована промышленная партия алмазного сырья для изучения, помимо качества сырья, также технико-экономических показателей обогащения и, в конечном счете, огранки, продажи бриллиантов и установления их истинной рыночной цены. Работы выполнены в соответствии с лицензионным соглашением, проектной документацией и временными документами, разработанными в процессе подготовки к бурению скважины, с учетом специфики добычных работ методом выбуривания. За время бурения пройдено 246 м скважины. Добыто 3150 м³ (6328 т) руды и извлечено в процессе обогащения 8000 карат. Специальные исследования показали, что применяемая технология обеспечивает полную сохранность природных кристаллов алмазов, независимо от их размерности. Полнота извлечения алмазов из недр подтверждается данными геологоразведочных работ. Бурение по продуктивным породам можно проводить без аварий и осложнений даже в зимний период, при температурах до минус 38о С.
    Отметим ряд новаторских элементов рассматриваемой опытно-добычной технологии, из которых выделим следующие.
    1. Впервые примененная в практике бурения стволов и скважин большого диаметра платформа (понтон) дала положительный эффект как элемент, стабилизирующий положение буровой вышки в случае возникновения неравномерных осадок поверхности, а также позволяющий проводить ремонтные, монтажные и другие работы непосредственно на устье скважины, в том числе и по буровому агрегату.
    2. Сокращены затраты времени на производственные операции:
    – время основных (производительных) операций составило 64,9 %, из них время чистого бурения ствола 51,6 %, что является высоким показателем;
    – время неосновных (непроизводительных) операций составляет 35,1 %. Рекомендованы способы увеличения времени основных (производительных) операций, в том числе за счет сокращения времени ремонтных (11,1 %) и прочих (16,6 %) работ. Это позволило увеличить скорости проходки скважины и, следовательно, производительность добычи руды.
    3. Средняя производительность модернизированной буровой установки ВИРТ-Л35М за время проходки по руде составила 62 т руды в сутки (2,58 т руды в час). Максимальная производительность, зафиксированная 1 марта 1997 года, составила 173,2 т руды в сутки (7,2 т руды в час). Средняя производительность одной буровой установки ВИРТ-Л35М в расчете на год с учетом времени на монтажно-демонтажные и ремонтно-профилактические работы должна составить около 17 тыс. т горной массы.
    4. Анализ фракционного состава руды, выдаваемой в отстойник в виде пульпы, показал, что наибольшую долю в рудной массе составляет фракция -8+0,5 мм (70,4 %). Класс -0,5 мм (хвостовый) составляет 15,6 % вместо предполагаемых ранее 40 – 60 %. При таком фракционном составе раскрывается 70 – 85 % алмазов крупнее 0,5 мм.
    Разработанная технология обеспечивает быстрое получение алмазов без подготовительных работ по водоизоляции очистного пространства и без присутствия людей в подземных условиях. Экспериментально доказана возможность проходки скважины диаметром 4 м до глубины 240 м (ниже глубины залегания подошвы падунского водоносного горизонта) без каких-либо серьезных осложнений. Рассмотренный метод выбуривания может применяться при отборе крупнообъемных проб на кимберлитовых трубках вместо значительно более дорогого, неэкологичного и технологически сложного шахтного способа, осуществляемого, как правило, с применением специальных работ (предварительного осушения или замораживания при проходке вертикальных стволов, водоотлива и т.п.). Получение алмазов способом выбуривания на первых этапах развития высокопроизводительного горного производства может служить основой для развития маркетингового направления на базе оценки наработанных партий алмазов, их огранки и продажи бриллиантов.
    Описанная выше технология, разработанная при проведении геологоразведочных работ на месторождении им. М.В. Ломоносова, успешно применена и при разведке трубки им. В. Гриба из месторождения Верхотина. Внедрение этой технологии позволило провести геологоразведочные работы на этой трубке в кратчайшие сроки и подготовить ее к эксплуатации.
    В заключение следует отметить, что апробированная технология геологоразведочных и опытно-добычных работ эффективна не только для алмазных месторождений, она может быть рекомендована для разведки и других полезных ископаемых, а также для руд с малым содержанием полезного компонента (например, для руд драгоценных камней – изумруда, рубина, сапфира).