Планета Ni. Больше, чем знания

Осень в нашей стране традиционно – время знаний, открытий, инноваций. Во-первых, 1 сентября официально провозглашено Днём знаний, во-вторых в этом месяце начинается очередной учебный год в школах, а также в большинстве вузов, техникумов и колледжей, в-третьих в октябре отмечают и День учителя, и День среднего профобразования, в-четвёртых…

Стремление знать, учиться, узнавать присуще «Норникелю» (и его сотрудникам!) с самого момента рождения Норильского комбината и даже ранее. В конце концов, без знаний геологов на территории нынешней заполярной столицы Красноярского края не открыли бы месторождения, без знаний горняков разных профилей не смогли бы их разрабатывать, без знаний металлургов не плавили бы металлы, без знаний строителей не построили бы Норильск таким, какой он есть.

ПРОИЗВОДСТВО

Исследовать руды Норильского месторождения начали ещё в 1926 году в институте «Механобр». Разработкой технологии переработки медно-никелевых сульфидных руд изначально занимался ленинградский институт «Союзникельоловопроект», но качество его разработок не устроило нового руководителя Норильского комбината Авраамия Завенягина, прибывшего в Норильск весной 1938 года. В докладной записке наркому внутренних дел СССР он написал: «По разработкам института «Союзникельоловопроект» нельзя строить ни одного объекта!»

Для выполнения задания советского правительства и воплощения в жизнь собственных идей Завенягину нужны были особые инструменты, «заточенные» под работу в условиях вечной мерзлоты, вечного дефицита ресурсов и времени.
Поэтому менее чем через неделю после приезда на площадку Норильскстроя он подписал приказы о создании проектной конторы и опытного металлургического цеха (ОМЦ), который расположили в деревянной пятистенной избе. Датой образования цеха (и, соответственно, заводской науки) принято считать 18 июня 1938 года, когда в нём был получен первый файнштейн Норильска.

12 января 1942 года приказом начальника Норильского комбината и исправительно-трудового лагеря НКВД СССР Александра Панюкова, сменившего Авраамия Завенягина, был создан технический отдел, а первым его руководителем назначен Алексей Никонов, бывший начальник обогатительной фабрики и металлургического цеха эвакуированного в Норильск «Североникеля». Уже в апреле 1942-го, вскоре после пуска Большого металлургического (позднее – Никелевого) завода, под руководством первых специалистов техотдела был получен электролитный никель, так необходимый фронту.

В обязанности первых специалистов отдела входили не только анализ производственной деятельности комбината и руководство проектами по увеличению производительности труда, но и изучение мерзлоты, снегоборьбы, метеорологии. (Об этом расскажем чуть далее.) Материалы этих и других исследований публиковали в Бюллетене технической информации, первый номер которого вышел в 1943 году.



В 1943 году была организована центральная лаборатория комбината (ЦЛК), в состав которой вошел и опытно-металлургический цех. Начальником ОМЦ был назначен Фёдор Кириенко. В 1947 году он был удостоен Государственной премии за разработку и внедрение технологии переработки электролитных шламов, а в 1951-м – второй Государственной премии за разработку и освоение технологии получения высокочистого кобальта. Он – первый в Норильске дважды лауреат Государственной премии.

1 января 1958 года объединением опытно-металлургического цеха и горной опытно-исследовательской станции был образован горно-металлургический опытно-исследовательский цех (ГМОИЦ). В разные годы здесь работали известные исследователи: Лев Гиндин (в будущем – доктор химических наук), Михаил Травничек, Юрий Евлаш, Владимир Борбат (в будущем – доктор технических наук, декан химического факультета Омского госуниверситета).

В 70-х годах в период разработки и ввода в эксплуатацию Надеждинского металлургического завода специалисты ГМОИЦ были удостоены Государственной премии за разработку и освоение уникальной автоклавно-окислительной технологии переработки пирротинового концентрата. На рубеже 1990 – 2000-х годов здесь разрабатывали новые технологии добычи руд и переработки файнштейна, и авторы также были отмечены правительственными наградами.

ДЕД СНЕГОДУЙ

Если для первых шагов промышленного производства в Норильске сгодилась и простая бревенчатая изба, то для его развития необходимо было крупномасштабное промышленное и жилищное строительство, какого прежде в Арктике на вечной мерзлоте не было никогда. И первостроители Норильска и комбината тщательно изучали опыт прежних покорителей Заполярья, нарабатывали собственный.

Традиционный враг человека на Крайнем Севере – это снег. Много снега! С ним строителям комбината и Норильска приходилось бороться большую часть года с самого начала работ. Предмет особых забот – тоненькая «ниточка жизни» – железнодорожная линия, связавшая уже в 1936 году Норильск с Дудинкой, куда морем и рекой доставляли всё необходимое для строительства комбината и города и для жизни их строителей. В январе 1937 года в Норильске создали первую опытную станцию снегоборьбы.



Людей, а уж тем более техники в тот период на расчистку путей нередко не хватало, поэтому транспортная связь с «материком» или хотя бы другим, пока более цивилизованным «островом» в виде Дудинки, часто прерывалась. Одним из «бойцов снежного фронта» был заключённый Норильлага (получил 10 лет по «делу Тухачевского») инженер-путеец Михаил Потапов. Он придумал особую конструкцию защитных ограждений, благодаря которой ветер сдувал снег с поверхности. Потапов разработал несколько типов щитов:
• Снегопередувающие — увеличивали скорость потока воздуха, в результате чего снег не задерживался.
• Снегозадерживающие — ограждали от насыпания снега.
• Направляющие — использовали для борьбы со снегом направление ветра.



Зимой 1944–1945 годов деревянные щиты Потапова впервые применили на узкоколейной железной дороге между станцией «Надежда» и шахтой «Западная». Впоследствии «щиты Потапова» применялись не только в Норильске, но, например, и в Воркуте. В 1944 году при содействии Авраамия Завенягина Дед Снегодуй (так норильчане прозвали Потапова) был досрочно освобождён.



В 1950 году Михаил Потапов получил авторское свидетельство на снегозащитные сооружения собственной конструкции. В том же году он уехал «на материк» в город Канск. Однако вскоре его снова арестовали и отправили отбывать ссылку снова в Норильск, где он и умер в 1954 году.

УНИКАЛЬНОЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ И УНИКАЛЬНОЕ ПРОДОЛЖЕНИЕ

Первый опыт строительства в Норильске показал – делать это обычным образом нельзя. Здания на традиционных ленточных фундаментах «плыли» на подтаявшей мерзлоте и приходили в негодность уже после нескольких лет эксплуатации. Стали бить сваи, достающие до скального основания. Получалось долго и дорого. Все первые многоэтажные «сталинки», построенные до 1950 года, в Норильске возводили на скальном основании, хотя нередко для этого приходилось заглублять фундаменты на 10–15 метров, а в сложных случаях – даже на 20 метров. Таким образом вглубь здания уходили едва ли не больше, чем вверх.

Если на обширной промплощадке поиск мест, где «можно дотянуться до скалы», был более-менее возможен, и все главные объекты технологического цикла в Норильске строили на скальном основании, то в самом городе таких участков не хватало, разбросаны они хаотично, поэтому ни о какой градостроительной политике со строительством только в таких местах не могло быть и речи.

Стали возводить сооружения на сваях, вмороженных в мерзлоту. Это расширило возможности строителей, но не ускорило процесс – установка свай в скважину и их вмораживание было делом долгим. Прорыв совершил ещё один попавший под репрессии 30-х годов инженер-гидротехник Михаил Ким.



«Вместо котлована, габариты которого всегда значительно больше объёма фундамента, пробуривается цилиндрическая скважина, а в нее опускается железобетонная свая чуть меньшего диаметра. – писал в своём докладе в 1956 году Михаил Ким. – Ещё в 1946 году Норильская партийно-техническая конференция строителей принципиально одобрила применение железобетонных свайных фундаментов при строительстве на вечномерзлых грунтах. Необходимо срочно организовать работы по освоению этого нового, быстрого и экономичного способа фундирования».


Установка свай по методу Кима

Этот метод позволил снизить трудоёмкость обустройства фундаментов в 10 раз, их стоимость – в 2 раза, а нулевой цикл строительства стал проходить в 6 раз быстрее. Именно за это открытие Ким и ещё десять норильчан получили в 1966 году Ленинскую премию «за разработку и внедрение принципиально новых методов индустриального строительства в условиях Крайнего Севера». В честь этих 11 строителей, чей метод устройства фундаментов был повсеместно взят в Арктике на вооружение, в Норильске назвали улицу – Лауреатов.


Мемориальная табличка на одном из первых зданий, возведённых по методу свайного фундирования

Кстати, здания, возвышающиеся над поверхностью земли на сваях – это как раз необходимость, чтобы неизбежно излучающий тепло дом не растеплял мерзлотное основание, в которое вбиты сваи, на которых он стоит.

БЕССМЕННАЯ «МАЙКА ЛИДЕРА»

Мерзлотная лаборатория 1949, второй слева - Михаил Ким

История исследования и контроля состояния мерзлоты (которую тогда называли «вечной») в районе Норильска и комбината берёт начало в далёком 1936 году, когда туда прибыли 6 специалистов ленинградского Комитета по изучению вечной мерзлоты (КОВМ) при АН СССР и московского треста «Фундаментстрой». К концу 1936 года штат мерзлотной станции составлял уже 30 человек. С 1940 по 1954 год её возглавлял упомянутый выше Михаил Ким.

Для контроля состояния мерзлотных грунтов отдельные свайные сооружения в Норильске уже многие годы оснащают датчиками температуры. Прежде их показания специалисты мерзлотной лаборатории, а в последнее время – Управления по надзору за состоянием оснований и фундаментов Заполярного филиала «Норникеля» по определённому графику снимали вручную. Сейчас процесс автоматизируется.



Датчики в режиме реального времени контролируют и передают основные параметры несущих конструкций – свайных оснований и ростверков – с помощью инклинометров, а также температуру многолетнемёрзлого грунта через термометрические косы, опущенные в специальные скважины.

В создании и контроле работы региональной системы фонового мониторинга участвуют специалисты «Норникеля», учёные и студенты Заполярного госуниверситета. И, если государственная система фонового мониторинга должна быть создана в России до конца 2025 года, то «Норникель» запустил собственный проект геотехнического мониторинга городских и промышленных зданий, принадлежащих компании, ещё в 2021 году. Его пилотным этапом стала установка систем наблюдения на хранилищах Норильско-Таймырской энергетической компании (НТЭК). Автоматизированный сбор данных по температуре грунтов и деформации фундаментов зданий и сооружений позволил своевременно обнаруживать опасные дефекты в конструкциях зданий.



Первый опыт автоматизированного мониторинга быстро доказал свою эффективность. К 2024 году он охватывал уже 224 объекта, включая административно-бытовые комплексы и здания на рудниках, ТЭЦ, сооружения хранения нефтепродуктов, спортивные, гостиничные объекты и многое другое.

К моменту запуска проекта автоматического мониторинга «Норникеля» в 2021 году уже было ясно, что в условиях глобального потепления привычных способов контроля мерзлоты недостаточно. Геотехнический мониторинг – это наблюдения за состоянием грунтов основания (температурный режим), режимом подземных вод, перемещением конструкций фундаментов зданий или сооружений. В то же время необходимо отслеживать и состояние природных экосистем, не подверженных техногенному воздействию (так называемый фоновый мониторинг мерзлоты), то есть поведение грунтов в различных условиях. Без этих данных невозможно получить долгосрочные прогнозы деградации мерзлоты на севере России.



Тогда к работе подключились научные сотрудники Заполярного государственного университета имени Н. М. Федоровского (ЗГУ), привлекли к работе специалистов единственной в России кафедры геокриологии в МГУ и при поддержке Заполярного филиала «Норникеля», в кратчайшие сроки разработали научно-методические основы организации региональной системы фонового мониторинга. Принцип выбора участков для бурения и количество скважин в данном подходе значительно отличается от применяемого в государственной системе мониторинга.

«Наш метод основан на выделении природных ландшафтов, наиболее типичных для изучаемой территории, и на выполнении специального комплекса измерений на них. Мёрзлые породы являются составной частью ландшафтов, поэтому между ними и другими компонентами устанавливается тесная взаимозависимость, которую необходимо исследовать. Поэтому нами была разработана классификация по природным условиям для территории, определяющим формирование мерзлых пород района от Норильского промышленного района до Дудинки (около 8000 квадратных километров), и для каждого выделенного ландшафта установили уникальный набор параметров. Эти параметры были получены при проведении инженерно-геологических работ, выполненных компанией «Норникель», а также маршрутных исследований, которые провели научные сотрудники и студенты в рамках летней полевой школы по изучению вечной мерзлоты, проведенной ЗГУ», - поясняет директор научно-исследовательского центра «Технологии строительства и мониторинга зданий и сооружений Арктики» ЗГУ Павел Котов.



Работы по реализации этой системы начались в 2023 году. «Норникель» заказал бурение 25 скважин глубиной от 10 до 20 метров и трёх – глубиной 200 метров. Они были оснащены специализированным термометрическим оборудованием, данные с него поступают на сервер центра «Технологии строительства и мониторинга зданий и сооружений Арктики» ЗГУ. Для хранения, обработки и анализа данных температурного режима грунтов используют специализированное отечественное программное обеспечение. Данные мониторинга температурного режима грунтов дополняют результаты полевых и лабораторных исследований, выполненных в конце 2023 – начале 2024 года Заполярным филиалом «Норникеля» в составе инженерно-геологических изысканий, и итоги работ зимних и летних студенческих полевых школ, на основе почти 90-летних (!) данных двух метеостанций, расположенных в этом районе.

Используя полученную информацию, можно строить трёхмерные модели основных ландшафтов территорий и прогнозировать поведение вечной мерзлоты вплоть до 2050 года, в том числе при разных сценариях изменения климата.

По мнению Бориса Порфирьева, научного руководителя Института народнохозяйственного прогнозирования РАН, созданная с помощью «Норникеля» система регионального фонового мониторинга выглядит более совершенной, чем государственная, которую сейчас реализуют в масштабах страны.

В октябре 2024 года «Система фонового мониторинга мерзлоты территории ответственности «Норникеля» победила на II Международном климатическом конкурсе «Зелёная Евразия», участниками которого было более 300 проектов из 12 стран, и получила федеральную премию в области корпоративных инноваций GenerationS Innovation Award (GIA), где её конкурентами было 538 идей со всей страны. Также проект был высоко оценён на Международной премии BRICS Solutions Awards, где участвовали 1343 практики из 15 стран.



И это только некоторые наиболее яркие примеры научного, технического и технологического лидерства «Норникеля» и его партнёров.

Свидетельством интереса к исследованиям и инновациям «Норникеля» и главной кузницы кадров его Заполярного филиала – Заполярного государственного университета – являются десятки научно-практических конференций прежде всесоюзного, а ныне всероссийского масштаба, сотни научных статей и книг.

На протяжении десятилетий «Норникель» формирует собственное интеллектуальное ядро, консолидируя научно технические активы, выстраивая систему взаимоотношений с научными организациями и развивая корпоративную науку. С течением времени меняются и расширяются задачи, стоящие перед Компанией. Прежде научно техническая деятельность была направлена на максимизацию извлечения из руды цветных и драгоценных металлов и минимизацию затрат. Новые экологические требования и изменение конфигурации производства оказали существенное влияние на перестройку технологических процессов и приоритетов. За последние 20 лет проведены научно исследовательские работы в различных сферах и направлениях, открыты лаборатории и научные центры, внедрено свыше 2 тысяч рационализаторских предложений сотрудников. Основными драйверами собственных разработок являются входящие в состав Компании «Институт Гипроникель», «Центр развития палладиевых технологий» и Цифровая лаборатория «Норникеля».



Богатое интеллектуальное наследие норильских геологов, шахтёров, металлургов, энергетиков, строителей, транспортников и многих-многих других специалистов есть кому сохранять и развивать. В 2025 году 90-летия «Норникеля» в Норильске состоялась Всероссийская научно-практическая конференция «Мы создаём будущее», в которой приняли участие студенты, учащиеся техникумов и колледжей и даже школьники.

Участники конференции представили более 70 докладов в четырёх научных секциях: «Первые шаги в науку», «Развитие территорий, экология», «Социальные проекты», «Автоматизация и технологии». Эти исследования являются отправной точкой для будущих научных открытий школьников и студентов и имеют практическое значение, отметили в Заполярном госуниверситете.

Использованные материалы:

- Л.Стецевич. Время полёта. «Заполярный вестник».

- Облик предприятий Норильского комбината с самого начала определяла заводская наука. «Таймырский телеграф», 18.01.2021.

- Улицу Лауреатов назвали в честь одиннадцати норильчан. «Таймырский телеграф», 29.08.2021.

- Норильск стали строить в шесть раз быстрее благодаря методу Михаила Кима. «Таймырский телеграф», 31.03.2022.

- Изобретателя снегозащитных заборов в Норильске называли Дед Снегодуй. «Таймырский телегрф», 20.03.2022.

- Термин «снегоборьба» появился в Норильске. «Таймырский телеграф», 3.12.2024.

- Архивные материалы «Норникеля».