Хибины: ядерные взрывы в мирных целях

Ядерные испытания Личности
Предприятие «Апатит», расположенное в Хибинских горах на Кольском полуострове – одно из крупнейших горно-химических предприятий России. Главная продукция – апатитовый концентрат, являющейся основой для минеральных удобрений

За время работы комбината с 30-х гг. ХХ века концентрация апатита в добываемой руде постепенно снижается. В начале 1970 г. началось планирование подземной разработки новых хибинских месторождений — Куэлыпорр и Партомчорр, характеризующихся сравнительно низким содержанием апатита в руде.

Для чего нужны шахтёрам ядерные взрывы?

Обеспечить приемлемую экономичность горных работ в таких условиях могла только принципиально новая технология горных работ. В качестве такой комбинатом «Апатит» совместно со специалистами одного из оборонных НИИ разрабатывалась технология отбойки руды ядерными взрывами. Соответствующие эксперименты, проведённые в 1972 и 1984 гг., получили кодовое название «Днепр-1» и «Днепр-2».

Ядерный эксперимент Днепр-1
Руководители ядерно-промышленного взрыва «Днепр-1»

При проектировании этих экспериментов в полной мере был использован опыт комбината по этажному принудительному обрушению покрывающих пород в ходе отработки рудного тела месторождения Кукисвумчорр. Была принята во внимание и способность апатит-нефелиновой породы хорошо дробиться в условиях сжатия, вне зависимости от способа дробления.

Ядерно-промышленный взрыв Днепр-1
Упрощенная схема ядерно-промышленного взрыва «Днепр-1»

Ядерный заряд размещался в боковых породах за намечаемым контуром отбойки, который оконтривался щелями-экранами с противоположной от зарядных камер стороны и нижней подсечкой. От зарядных камер во вмещающие породы отходили горизонтальные выработки, в конце которых размещались камеры для захоронения отходов ядерного взрыва (они отводили продукты ядерного взрыва в сторону от дробимого взрывом блока апатитовой руды). Во всех выходящих на поверхность выработках устанавливались специальные перемычки для предотвращения выбросов.

В обоих экспериментах рудный блок был отбит в намечаемых контурах, что составило, соответственно, 121 000 и 448 000 кубометров. Крупность дробления практически не отличалась от таковой при дроблении традиционным взрывным способом. Выпуск дроблёной массы производился в первом случае скреперными лебёдками мощностью 100 кВт и производительностью 350 тонн в смену. Во втором случае – конвейером КЛТ-120 производительностью 3 500 тонн в смену. При этом объём горных выработок на 1 000 тонн добытой руды оказался в несколько раз меньше, чем при отработки посредством этажного принудительного обрушения.

Иными словами, эксперименты подтвердили экономическую целесообразность новой технологии для месторождений с низким содержанием апатита.

Это послужило основанием для разработки аналогичного проекта для Хибинского месторождения Партомчорр. Последний проект не был осуществлён ввиду принятия в 1996 г. Договора о всеобщем запрещении ядерных испытаний.

Ядерный эксперимент «Днепр-1» (опытно-промышленный ядерный взрыв)

Дата проведения: 04 сентября 1972 г.

Место проведения: Мурманская обл. (Кольский полуостров), горный массив Хибины, рудник комбината «Апатит» в горе Куэльпор.

Цель подземного ядерного взрыва: отработка новой технологии ведения горных работ.

Количество ядерных зарядов: 1 шт.

Тип ядерного взрывного устройства: ? («чистый» ядерный заряд (термоядерный — ?) калибр — примерно 900 мм, длина — до 2 м, масса — около 1 т.

Мощность ядерных зарядов: 2,1 кт.

Ядерный эксперимент Днепр-1
Проект разработки апатито-нефелинового месторождения с использованием ядерного взрыва (ядерный эксперимент «Днепр-1»): 1- штольня для заложения заряда в висячем боку рудного тела;2 -вертикальная отрезная щель; 3 — рудное тело; 4- горизонтальная подсечка; 5 — откаточный горизонт

Разработчик ядерного взрывного устройства: Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. академика Е.И. Забабахина (ВНИИТФ) Министерства среднего машиностроения СССР.

Ядерный эксперимент Днепр-1
Ядерный эксперимент «Днепр-1». План технологической и откаточной штолен с исследовательскими выработками и структурными скважинами: 1 — технологическая штольня: 2 — откаточная штольня: 3 — отбиваемый блок руды: 4 — камера для бурения разведочных скважин; 5 — горизонтальный экран (подсечка): б — вертикальный экран: 7 — камера для размещения ядерного заряда: ВХВ — вентиляционный ходовой восстающий; ППВ — породно-перепускной восстающий

Заказчик опытно-промышленного ядерного взрыва: Министерство по производству минеральных удобрений СССР.

Ядерный эксперимент Днепр-1
Схема поточной технологии с отбойкой руды ядерным взрывом в ходе эксперимента «Днепр-1»

Известные детали эксперимента «Днепр-1»:

Размер разрушаемого блока руды:  50 х 60 х 50 м.

Ядерно-промышленный взрыв «Днепр-1»

Промышленные и жилые здания щитовой конструкции и коммуникации на промышленной площадке рудника в 1-2 км от эпицентра взрыва не получили никаких повреждений, включая остекление. Отдельные трещины наблюдались в кирпичной кладке печей. В ближайших населенных пунктах повреждения также отсутствовали. Каких-либо нарушений или затруднений в работе комбината «Апатит» не отмечено.

Ядерный эксперимент Днепр-1
Ядерный эксперимент «Днепр-1», гора Куэльпор. Состояние поверхности горы (со световыми реперами) до и после взрыва: а — 30 с до взрыва; б — 37 с после взрыва

В радиусе до 20 км все цеха, где в момент взрыва находились свыше 5000 чел., работали по обычному графику. Группа руководителей эксперимента, которая в момент взрыва находилась на расстоянии 1,5 км от его эпицентра, не отметила особой разницы в интенсивности колебаний от ядерного взрыва по сравнению с крупными зарядами химических взрывчатых веществ весом до 1000 т.

Таким образом, не только теоретическими расчётами при проектировании, но и опытным путём установлено, что сейсмическое воздействие взрыва не является препятствием для применения новой технологии.

Для отвода продуктов ядерного взрыва от дробимого блока апатитовой руды была создана камера захоронения. Камера захоронения была вскрыта через 3,5 года после взрыва горной выработкой, подошедшей к ней сбоку. Обследование камеры захоронения проводили сотрудники Радиевого института им. В.Г. Хлопина, ПромНИИПроекта и ВНИИТФ им. академика Е.И. Забабахина.

Часть рудной породы вблизи эпицентра ядерного взрыва испарилась, сконденсировалась и представляла собой застывший расплав с включениями материалов ядерного заряда, по внешнему виду похожий на обсидианоподобное стекло.

Ядерный эксперимент Днепр-1
Состояние защитной перемычки в штольне после ядерного эксперимента «Днепр-1» (505 м от устья штольни и 95 м от центра ядерного взрыва)

Результаты первого промышленного эксперимента по отбойке руды одиночным ядерным зарядом подтвердили правильность теоретических расчётов. Решены научные проблемы — определение воздействия радиации при взрыве, сохранение подземных горных выработок, оценка влияния экранов, крупность получаемой руды. Технико-экономическое сравнение в целом подтвердило целесообразность применения новой технологии добычи руды, в связи с чем работы по её совершенствованию были продолжены в ходе второго промышленного эксперимента «Днепр-2».

Ядерный эксперимент «Днепр-2» (опытно-промышленный ядерный взрыв)

Дата проведения: 27 августа 1984 г.

Место проведения: Мурманская обл. (Кольский полуостров), горный массив Хибины, рудник комбината «Апатит» в горе Куэльпор.

Цель подземного ядерного взрыва: отработка новой технологии ведения горных работ.

Количество ядерных зарядов: 2 шт. на расстоянии 75 м друг от друга, одновременный подрыв.

Тип ядерного взрывного устройства: ? («чистый» ядерный заряд (термоядерный — ?) с системой направленного вывода и захоронения активных продуктов взрыва в «пустой» породе, окружающей рудное тело).

Мощность ядерных зарядов: 2 х 1,7 кт.

Ядерный эксперимент Днепр-2
Схема ядерно-промышленного взрыва «Днепр-2»

Разработчик ядерного взрывного устройства: Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. академика Е.И. Забабахина (ВНИИТФ) Министерства среднего машиностроения СССР.

Заказчик опытно-промышленного ядерного взрыва: Министерство по производству минеральных удобрений СССР.

Известные детали эксперимента «Днепр-2»:

В ходе одновременного подрыва 2-х ядерных взрывных устройств и встречного движения ударных волн был раздроблен рудный блок размером 50 x 125 x 90 метров.

В ходе ядерного взрыва продукты взрыва были отведены по специально созданным отводящим выработкам в камеры захоронения, расположенные на расстоянии 120 м от эпицентров. Камеры захоронения так же использовались для установки различной регистрирующей и научной аппаратуры.

В мае 1987 г. (через 2 г. и 8 мес. после ядерного эксперимента) камеры захоронения были вскрыты и обследованы сотрудниками Радиевого института им. В.Г. Хлопина, ПромНИИПроекта и ВНИИТФ им. академика Е.И. Забабахина.

Выводы по экспериментам «Днепр-1» и «Днепр-2»

Из отбитой ядерными взрывами апатитовой руды 396 тысяч тонн, получивших облучение, были вывезены из-под земли в специальное хранилище. Концентрация радиоактивных веществ в остальной руде не превышала допустимых уровней (!). Поэтому условия горных работ не требовали каких-либо ограничений.

По результатам экспериментов был сделан вывод, что качество дробления руды выше, чем при обычных взрывах.

В 1991 году эксперимент «Днепр» был завершен и рудник предприятия «Апатит», построенный у горы Куэльпорр в Хибинах был закрыт. Перед этим была проведена полная изоляция подземных выработок с помощью бетонных перемычек. Вход в штольню, из которой предварительно убрали оборудование, засыпали горной породой.

Мирный ядерный взрыв
1984 год. Вид с г. Куэльпорр. Виден опытный рудник, на заднем плане посёлок, где сейчас находится база МЧС. Справа — отбитая в ходе ядерного взрыва и вывезенная из штольни апатитовая руда
Мирный ядерный взрыв

Руководители ядерных экспериментов «Днепр-1» и «Днепр-2»

Гущин Владимир Васильевич (1924-2006)

Главный инженер (с 1969 по 1981 гг.) комбината «Апатит», доктор технических наук.

О непосредственном участии В.В. Гущина в ядерных экспериментах «Днепр» официальной информации нет. Но, как говорится, должность главного инженера предприятия «Апатит» обязывает быть одним из тех должностных лиц, кто непосредственно руководил подготовкой и проведением опытно-промышленных ядерных взрывов в Хибинах.

Владимир Васильевич Гущин
Доктор технических наук Владимир Васильевич Гущин

В.В. Гущин приехал на комбинат «Апатит» в 1950 г., через два года после окончания Московского института цветных металлов и золота, с одной из строек Якутии. Через два года он стал начальником горного участка.

Владимир Васильевич в разные годы был начальником Юкспорского, Кировского и Расвумчоррского рудников.

Находясь с 1969 по 1981 гг. в должности главного инженера комбината «Апатит» по его инициативе и при непосредственном участии была осуществлена серьёзная перестройка инженерной службы, которая позволила решать перспективные технические задачи. Под его руководством создана и внедрена техническая программа развития всех цехов с опережающим строительством рудной базы, что способствовало достижению высоких технико-экономических показателей самим комбинатом и бесперебойному обеспечению заводов по производству фосфоросодержащих удобрений высококачественным апатитовым концентратом.

При участии Владимира Васильевича была создана новая подземная технология этажного принудительного обрушения с отбойкой руды скважинами и скреперной доставкой, которая полностью заменила  минную отбойку на подземных рудниках хибинских месторождений. В 1962 г. за активное участие в разработке новой системы отбойки руды глубокими скважинами В.В. Гущин был награждён золотой медалью ВДНХ.

Под руководством главного инженера Гущина совершенствовался выпуск руды. Была опробована на Юкспорском руднике и в дальнейшем внедрена на Кировском руднике поточная линия, состоящая из вибропитателей и тележно-ленточного конвейера для транспортировки дроблёной руды. В 1980 г. по предложению Гущина впервые в отечественной практике осуществлена проходка рудоспусков большого сечения снизу вверх на высоту более 400 метров в условиях динамических проявлений горного давления, что позволило сохранить производительность на протяжении нескольких лет.

В 1964 г. В.В. Гущин защитил кандидатскую диссертацию, а в 1976 г. – докторскую. Обе диссертации посвящены совершенствованию технологии подземной разработки на примере хибинских месторождений. Все его рекомендации нашли применение на практике, были внедрены в производство.

Ядерно-промышленный взрыв Днепр
Хибины. Вид на гору Куэльпор. У подножья горы — отбитая в ходе ядерно-промышленных взрывов и вывезенная из штольни апатитовая руда

С 1981 г. Владимир Васильевич полностью посвятил себя научной деятельности, уйдя с комбината «Апатит» в Горный институт Кольского филиала Академии наук СССР (КНЦ РАН).

Под его руководством было разработано целое научное направление по решению государственной проблемы создания крупномасштабных подземных объектов специального назначения (гора Ямантау, скальные укрытия для подводных лодок — ???). Создание «Концепции скоростного строительства мощных подземных комплексов в скальном грунте» при непосредственном участии В.В. Гущина в 1989 г. было отмечено премией Совета Министров СССР.

Владимир Васильевич Гущин является автором 250 научных работ, в том числе 50 изобретений. Под его руководством и благодаря его консультациям подготовлено 8 кандидатов и 3 доктора технических наук.

Погребняк Олег Степанович (1939-2006)

Родом из Приморского края. В юные годы работал токарем в мастерской Семёновско-Головсковского угольного разреза треста «Александрияуголь» (Кировоградская область), потом поступил в Московский институт радиоэлектроники и горной электромеханики, окончив который, в 1963 году оказался в Кировске. Горный инженер с дипломом по специальности «Разработка месторождений полезных ископаемых» получил назначение на Кировский рудник на должность горного мастера. Далее – заместитель начальника участка, начальник участка, заместитель главного инженера, заместитель начальника Кировского рудника, главный инженер Расвумчоррского рудника, а с 1983 г. – начальник Расвумчоррского рудника.

Олег Степанович Погребняк
Олег Степанович Погребняк

Наиболее значимой в его жизни была работа по подготовке эксперимента по опробованию технологии отбойки руды ядерными взрывами в горе Куэльпор, которым он руководил на первом этапе, а на втором – был заместителем председателя рабочей комиссии по научной обработке результатов эксперимента.

Гора Куэльпор, Хибины. Законсервированный вход в штольню

Ещё одним «настоящим делом» сам Олег Степанович считает проходку сверхглубокого рудоспуска (глубина 350 м, диаметр 5 м) одним забоем снизу вверх. Этой уникальной работой, не имеющей аналогов в мировой горной практике, он непосредственно руководил как главный инженер Расвумчоррского рудника.

Далее О.С. Погребняк работал в управлении ПО «Апатит» на должности заместителя главного инженера – начальника технического отдела. С 1990 по 1993 гг. он – начальник объединённого Кировского рудника. В середине 90-х гг. три года работал в Египте в качестве руководителя группы по оказанию технического содействия при строительстве горно-обогатительного комбината на фосфоритовом месторождении Абу-Тартур. В последующие годы работал в Москве в отраслевом научно-исследовательском институте «НИУИФ».

Литература:

1. Апатиты – из века в век. Ред. совет: А.В. Барабанов.- Мурманск: РУСМА, 2009

Комбинат Апатит

2. Официальный сайт ФГУП «РФЯЦ – ВНИИТФ» (http://vniitf.ru/article/mirnie-vzrivi)

3. https://www.drive2.ru/c/573015433691529285

4. http://atomas.ru/isp2/

5. http://discoverkola.com/9-mirnye-yadernye-vzryvy-v-khibinakh

6. http://discoverkola.com/33-proekt-dnepr-1-kak-eto-bylo

Оцените статью
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Поделиться с друзьями
Русская DARPA
Коментарии