Актуальность и пути подготовки инженеров-геотехников для горных предприятий Российской Федерации

Увеличение глубины горных работ – общемировая реальность. Это влечет за собой усложнение горно-геологических условий, что, в свою очередь, оказывает негативное влияние на устойчивость элементов горных конструкций. В странах с развитой горнодобывающей промышленностью задача управления устойчивостью горных выработок как при ведении открытых горных работах, так и подземных, возложена на геотехническую службу предприятия. Осуществляя контроль поведения массива горных пород геотехническая служба выполняет две основные функции: 1) обеспечение безопасности персонала посредством эффективного мониторинга и управления сдвижением контуров выработок и 2) повышение экономической эффективности горного производства посредством оптимизации горных работ с точки зрения управления горным давлением.

Геотехническая служба предприятия представляет собой команду инженеров-геотехников (инженеров-геомехаников). Кто они? Прежде чем представить их основные функции и определить, откуда их взять, необходимо уточнить собственно термины «геомеханик» и «геотехник», поскольку в профессиональной среде наблюдается некоторая путаница в терминологии. «Геомеханика» – это наука о механических процессах, которые происходят в массивах горных пород, как скальных, так и нескальных, а «Геотехника» – это приложение механики скальных пород, механики грунтов, структурной геологии, гидрогеологии, геодезии, геофизики и горной сейсмичности к практическим решениям в вопросах управления поведением массива горных пород. Смысловая разница между «геомеханикой» и «геотехникой» такая же, как между «биологией» и «медициной». Следовательно, когда речь идет о науке, мы употребляем термин «Геомеханика», а всё, что относится к управлению массивом горных пород на практике – описывается термином «Геотехника».  Что касается непосредственно специальности, то за рубежом (прежде всего в англоязычных странах) специалист, ответственный за управление состоянием массива горных пород на горном предприятии, называется «Geotechnical engineer», что в переводе на русский дословно звучит как инженер-геотехник. В России традиционно такого специалиста называют «Геомеханик», что не совсем корректно, как следует из определений, представленных выше. Следует отметить, что 15-20 лет назад, за рубежом на горных предприятиях и в консалтинговых компаниях нередко встречалась должность «Geomechanics engineer» (инженер-геомеханик), а также «Rock mechanics engineer» (инженер по скальным породам), но в данный момент «Geotechnical engineer» превалирует практически повсеместно. Это говорит о том, что в данной профессии особенно ценится её практическая составляющая. Аналогичная тенденция наблюдается в настоящее время в России и Казахстане: постепенно «геомеханики»  вытесняются «геотехниками» (например, на руднике «Купол», в горнодобывающих компаниях «Нордголд», «Алроса», «Норникель», «Казцинк», «Казахмыс»).

Основные функции инженеров-геотехников, работающих на горнодобывающем предприятии, следующие:

• Мониторинг сдвижения горных выработок;

• Выявление и документирование ослабленных участков и их границ;

• Геолого-структурное картирование горных массивов;

• Геотехническое документирование керна;

• Характеризация горных массивов по рейтинговой классификации, геотехническое районирование месторождения;

• Прогноз обрушений на базе мониторинга и инженерных расчетов;

• Разработка и поддержание карт геотехнических источников опасности;

• Выполнение инженерных расчетов и численного моделирования устойчивости выработок;

• Разработка мероприятий по предотвращению вывалов и обрушений;

• Проектирование горной крепи и инженерных средств защиты от камнепадов;

• Изучение и анализ сейсмичности;

• Проведение лабораторных исследований физико-механических свойств пород;

• Оценка решений по развитию горных работ с точки зрения устойчивости горных выработок;

• Контроль устойчивости отвалов, дамб хвостохранилищ, закладочных массивов;

• Исследование влияния грунтовых вод на устойчивость выработок;

• Проведение исследований по снижению воздействия взрывных работ на устойчивость контуров выработок.

Анализ опыта формирования геотехнических служб компаний «Полюс», «Казахмыс», «Норильский никель» и других показывает, что на рынке труда СНГ в настоящее время существует серьёзная нехватка квалифицированных и опытных геотехнических кадров. В период усиления требований к безопасности горных работ на горнодобывающих предприятиях РФ рынок требует подготовленных к работе в современных условиях специалистов, способных приступить к работе немедленно. Однако таких специалистов практически нет, главным образом потому, что российские  вузы не готовят специалистов, знакомых с современными практическими методами геотехнического сопровождения горных работ. Рано или поздно такие образовательные программы появятся, но, очевидно, не в ближайшей перспективе, поскольку для начала необходимо разработать новые программы и согласовать их на разных уровнях, а также подготовить преподавателей, способных обучать новых специалистов в соответствии с требованиями сегодняшнего дня – это может затянуться на годы.

Как решается эта проблема за рубежом, в странах с развитой горнодобывающей промышленностью, таких как Австралия, Канада, США, ЮАР? Известно, что в этих странах практически нет вузов, готовящих бакалавров по геомеханике. Квалифицированными инженерами-геотехниками там становятся бакалавры различных родственных дисциплин (обычно это геологи, горные инженеры, маркшейдеры), дополнительно прошедшие магистерский курс по геомеханике. Причем, в подавляющем большинстве случаев, бакалавры идут в магистратуру не сразу по получении диплома бакалавра, а после нескольких лет работы на горном предприятии. Таким образом они делают вполне обдуманный выбор карьеры инженера-геотехника – и это практически исключает вероятность того, что они в дальнейшем не будут работать по выбранной специальности. Магистранты в упомянутых выше странах в большинстве своем учатся по модульному принципу: собираются на очередной «модуль» (предмет) в вузе на несколько дней, проходят курс лекций и практикумов, сдают экзамен, после чего разъезжаются по своим предприятиям до следующего модуля. Продолжительность учебы составляет от полутора до трех лет, в зависимости от выбранного количества предметов. Для обучения магистрантов привлекаются ведущие специалисты, имеющие как практические, так и академические знания современного уровня.

Организация аналогичного геотехнического курса по модульному принципу планируется в Горном институте НИТУ «МИСиС» на базе научно-исследовательского центра «Прикладная геомеханика и конвергентные горные технологии». Предлагаемая программа курса состоит из 13 модулей:

- Модуль 1. Геотехника: мультидисциплинарность и область применения. Основы механики скальных и рыхлых горных пород;

- Модуль 2. Экспериментальная геомеханика. Современные методы исследования свойств пород. Парадоксы геомеханики больших глубин;

- Модуль 3. Основы структурной геологии. Структурное моделирование в программе Leapfrog;

- Модуль 4. Практическая геомеханика при ведении открытых горных работ. Геотехнические риски. Системы рейтинговой классификации горных массивов. Методы оценки устойчивости откосов (кинематические, эмпирические, численные);

- Модуль 5. Методы инженерной защиты при ведении открытых горных работ. Укрепление откосов. Противокамнепадная защита;

- Модуль 6. Основы гидрогеологии при ведении горных работах. Гидрогеологическое моделирование;

- Модуль 7. Практическая горная геомеханика при ведении подземных горных работ. Системы разработки месторождений полезных ископаемых. Устойчивость и крепление подземных выработок;

- Модуль 8. Численное моделирование в геомеханике. Методы кинематических расчетов (Dips, Rocplane, Roctopple, Swedge, Unwedge). Метод предельного равновесия (Slide). Метод конечных элементов (RS2);

- Модуль 9. Численное моделирование напряженно-деформированного состояния в геомеханике методом граничных элементов (Map3D). Динамическая крепь для сейсмических условий;

- Модуль 10. Требования государственных органов и нормативная документация. Составление технических заданий и отчетов. Регламент Геотехнического сопровождения горных работ;

- Модуль 11. Взрывные работы и их влияние на устойчивость прибортового массива. Динамика взрыва, измерение и моделирование взрывных процессов;

- Модуль 12. Основы сейсмологии. Сейсмический мониторинг шахтных полей. Анализ и оценка сейсмической опасности;

- Модуль 13. Примеры практического опыта в горной геомеханике. Выполнение курсовой работы.

Курс проводится модульно с непродолжительным отрывом от производства (4-6 дней на модуль) в группах с количеством слушателей от 20 до 30 человек в течение 1,5 года в Горном институте НИТУ «МИСиС». После прохождения минимально необходимого количества модулей и защиты курсовой работы слушатель получает Диплом Горного института НИТУ «МИСиС» о повышении квалификации инженера-геомеханика (геотехника). Максимальное количество часов по программе – 344 (43 дня), но для получения диплома требуются не все модули, а базовые и специальные. Базовые – обязательные для всех слушателей, а специальные могут выбираться для специализации «Открытые горные работы» или «Подземные горные работы». Для проведения курса привлекаются ведущие специалисты горнодобывающих и горных консалтинговых компаний Российской Федерации, стран СНГ и дальнего зарубежья, научные сотрудники институтов горного профиля: В. Лушников (Австралия, LVI Geotechnical), М. Сэнди (Австралия, AMC Consultants), Р. Хамма (Канада, Rocscience), Т. Литтл  (Австралия, Blasting Geomechanics), В. Мансуров (Киргизия, ОсОО «Глобал Азия Менеджмент»), Д. Стед (Канада, Simon Fraser University), Б. Тарасов  (Россия, ДВФУ), У. Барнетт (Канада, SRK Consulting), Т. Майерс (Австралия, Rocktest), Х. Зальцманн (Австрия, Freefall), В. Еременко  (Россия, Горный институт НИТУ «МИСиС»), Е. Бабкин (Россия, РМС Майнинг), А. Боронина (Австралия, Neva Groundwater), В. Герман  (Россия, ГПКК «Красноярский НИИ геологии и минерального сырья») и др. Начало курса планируется на январь 2020 года. 

А. В. Мясков, Горный институт НИТУ «МИСиС», г. Москва, Россия;

В. А. Еременко, Горный институт НИТУ «МИСиС», г. Москва, Россия;

В. Н. Лушников, ООО «УК Полюс», г. Москва, Россия;

В. А. Мансуров, ОсОО «Глобал Азия Менеджмент», г. Бишкек, Киргизия;

Е. А. Бабкин, ООО «РМС Майнинг», г. Москва, Россия.