Затопление соляных шахт – это тихая, но постоянная угроза мировой горнодобывающей промышленности. Катастрофы, разделенные десятилетиями и континентами – от канадской шахты «Тейбл-Рок» в 1975 году до аварии на Березниковском руднике в 2006-м, – наглядно демонстрируют глобальный масштаб проблемы. В 2025 году российские ученые представили технологию, призванную кардинально изменить подход к ликвидации таких аварий.
Угроза затопления заложена в самой геологии калийных месторождений. Соляной массив имеет слоистую структуру: пласты ценной руды отделены от вышележащих, насыщенных водой, пород, лишь защитным слоем плотных глин или других водонепроницаемых пород. Целостность этого природного барьера нарушается как из-за тектонических процессов и горного давления, так и в результате деятельности человека – проходческих и очистных работ.
Ключевая опасность заключается в способности солей растворяться. При контакте с водой образуется агрессивный рассол, который не просто заполняет выработки, но и расширяет трещины, стремительно формируя подземные полости.
Наиболее разрушительно воздействие рассола на целики – специально оставленные нетронутыми массивы соли, которые выполняют роль несущих колонн, поддерживающих кровлю. Их размыв и потеря прочности провоцируют масштабное обрушение, которое открывает новые пути для лавинообразного притока воды. Развивающаяся цепная реакция за считанные часы может привести к полному затоплению шахты, создавая прямую угрозу жизни людей и образуя на поверхности обширные провалы.
Традиционные методы и их недостатки
Для локализации аварий и безопасной эвакуации людей в шахтах традиционно возводят гидроизоляционные перемычки – герметичные сооружения-затворы сложной формы, которые встраиваются в породу и сдерживают водный поток. Они также защищают от потенциального выделения токсичных газов при контакте воды с породой.
Однако процесс их создания крайне трудоемок и опасен. Формирование идеально гладких монтажных ниш в стенах выработки, необходимых для обеспечения герметичности перемычки, – ключевая проблема. Существующее оборудование имеет серьезные недостатки:
Тяжелые проходческие комбайны маломобильны и не могут эффективно обрабатывать всю поверхность в стесненных условиях аварийного участка.
Подвесные агрегаты с гидромолотом наносят ударные воздействия, неизбежно создавая на поверхности соли трещины и сколы. Для их устранения и достижения нужной герметичности требуется длительная и опасная ручная доработка отбойными молотками с последующей пескоструйной обработкой.
«Такое движение позволяет формировать ниши заданной сложной геометрии, обеспечивая при этом гладкую поверхность без трещин и выколов, благодаря чему в дальнейшем нет потребности в дорогостоящей и медленной зачистке», – поясняет профессор кафедры «Горная электромеханика» ПНИПУ, доктор технических наук Дмитрий Шишлянников.
Российская инновация: мобильный агрегат для формирования монтажных ниш
Ученые ПНИПУ совместно с АО «ВНИИ Галургии» разработали первый в России мобильный агрегат, который позволяет формировать монтажные ниши быстрее, безопаснее и без дополнительной зачистки. Его конструкция основана на двух принципиальных инновациях, отличающих его от всех существующих аналогов:
Вместо подвешивания к кровле агрегат устанавливается между стенками тоннеля с помощью системы радиально ориентированных гидравлических стоек. Они расходятся от центра, создавая жесткую распорную раму по принципу домкрата, что обеспечивает надежную фиксацию в любой точке выработки.
Агрегат использует не гидромолот, а вращающуюся режущую коронку, закрепленную на подвижном манипуляторе. Инструмент движется по пространственной спирали, одновременно вращаясь вокруг оси агрегата и перемещаясь вдоль нее.
Не менее важной частью комплекса является система удаления породы – мощный пневмопогрузчик, который, подобно промышленному пылесосу, оперативно убирает раздробленный материал из рабочей зоны. Это минимизирует простои и обеспечивает практически непрерывный процесс.
Разработанный агрегат позволяет значительно сократить сроки строительства водозащитных перемычек и повысить безопасность шахтеров. Его мобильность делает возможным оперативное реагирование при авариях, а точность обработки обеспечивает долговечность защитных сооружений.
Стратегическое значение для растущей отрасли
Появление этой технологии особенно актуально на фоне бурного развития калийной промышленности в России. Страна, уже являющаяся вторым в мире производителем калийных удобрений с мощностями около 12,5 млн тонн в год, активно наращивает свой потенциал.
В 2024 году Россия произвела рекордные 63 млн тонн минеральных удобрений, экспортировав 42 млн тонн. К 2030 году планируется увеличить выпуск до 80 млн тонн, а экспорт – до 58 млн тонн. Для достижения этих целей потребуются инвестиции в размере около 2 трлн рублей.
В 2025 году разведанные запасы калийных солей в России существенно увеличились. Были зарегистрированы, в частности, Иванихинское и Целинное месторождения калийно-магниевых солей в Саратовской области с запасами в 1 и 2 миллиарда тонн соответственно. Это открывает путь для строительства новых соляных шахт, где вопросы безопасности будут первостепенными.
Мировой рынок калийных удобрений, оцененный в 22,81 млрд долларов в 2025 году, по прогнозам, превысит 37,87 млрд долларов к 2035 году. Основной драйвер роста – необходимость обеспечения продовольственной безопасности для растущего населения планеты. Россия, наращивая производство, стремится укрепить свои позиции на этом рынке, что невозможно без внедрения высочайших стандартов промышленной безопасности.
Перспективы технологии, разработанной российскими учеными, выглядят крайне востребованными. Она может стать стандартом не только для ликвидации аварий, но и для планового строительства защитных сооружений на действующих и вновь вводимых рудниках. В условиях масштабной программы развития отрасли отечественная разработка способна обеспечить технологический суверенитет в вопросах безопасности, сократить издержки и, что самое важное, – сохранить жизни шахтеров.
текст: Сергей Петров, фото: Antonino Savojardo