«Норникель» выполнил значительный комплекс работ с целью обеспечения безопасной эксплуатации зданий и сооружений на многолетнемерзлых грунтах. Для достижения этой цели в Компании функционирует система отслеживания технического состояния зданий и сооружений, создана система фонового мониторинга мерзлоты, начал работу центр компетенций в области инженерной геокриологии на базе Заполярного государственного университета (ЗГУ) имени Н.М. Федоровского.
Распространение многолетнемерзлых грунтов
Многолетнемерзлые грунты на территории России занимают около 11 млн км2, что составляет почти 65% всей площади страны.
Производственные и энергетические активы Компании, расположенные на Норильской производственной площадке, находятся в зоне распространения многолетней мерзлоты. Мерзлотные условия в Норильском промышленном районе чрезвычайно неоднородны: мощность многолетнемерзлых пород меняется от 5 до 500 м и более, а среднегодовая температура пород варьирует в широком диапазоне (от −5 до +2 °С). Повышение температуры воздуха, вызванное климатическими или иными изменениями, приводит к росту температуры мерзлоты, что может повлиять на устойчивость инфраструктуры Компании.
«Норникель» ведет постоянный контроль над процессами деградации мерзлоты и обеспечивает устойчивость инфраструктуры, для чего разворачивает комплексную систему мониторинга, охватывающую два связанных направления — геотехнический мониторинг и фоновый мониторинг многолетнемерзлых грунтов.
Система геотехнического мониторинга
Основная задача системы — контроль технического состояния фундаментов, несущих конструкций, состояния многолетнемерзлых грунтов зданий и сооружений, а также оперативное выявление рисков их эксплуатации. Система внедряется Компанией собственными силами с 2020 г.
Система фонового мониторинга многолетнемерзлых грунтов
Основным фокусом этой системы является оценка деградации мерзлоты на природных ландшафтах Норильского промышленного района. Система реализуется Компанией с 2023 г. в сотрудничестве с ЗГУ им. Н.М. Федоровского.
Вся информация, полученная в процессе мониторинга, хранится и обрабатывается в единой информационно-диагностической системе, развернутой на Норильской производственной площадке (далее ‒ ИДС). Это позволяет менеджменту Компании использовать консолидированные данные для принятия управленческих решений. В настоящее время ИДС применяется на 17 предприятиях Компании, а в число ее пользователей входит около 800 сотрудников.
Внедрением систем мониторинга занимается Центр мониторинга зданий и сооружений и Департамент диагностики.
Система геотехнического мониторинга
В рамках системы налажены процессы автоматизированного и ручного контроля состояния фундаментов, несущих конструкций, состояния многолетнемерзлых грунтов основных производственных и инфраструктурных объектов Компании.
Внедрение системы проходило поэтапно:
1 этап. Масштабные буровые работы по восстановлению сети наблюдательных термометрических скважин. На этом этапе было пробурено более 500 новых скважин.
2 этап. Комплексные обследования фундаментов и строительных конструкций, составление перечня дефектов, установление отклонений от проектных показателей, обновление программ геотехнического мониторинга объектов.
3 этап. Проектные, строительно-монтажные и пусконаладочные работы по оснащению объектов мониторинга автоматизированными средствами измерений различного типа с передачей информации в ИДС. В настоящее время на 214 объектах эксплуатируются около 2 тысяч автоматических средств измерения.
4 этап. Внедрение системы сбора, передачи, хранения, обработки и анализа информации на базе ИДС. Система позволяет специалистам центра мониторинга обеспечивать контроль безопасности зданий и сооружений Заполярного филиала в режиме «реального» времени в диспетчерском пункте, обрабатывать и анализировать исторические данные по объектам (изыскания, проектные решения, результаты обследований, наблюдений).
5 этап. На основе данных инженерных изысканий и геотехнического мониторинга создаются математические модели теплового и механического взаимодействия инженерных сооружений и многолетнемерзлых грунтов. Полученные результаты демонстрируют, что созданная система геотехнического мониторинга является не только инструментом оперативного контроля, но и необходимой основой для долгосрочного прогнозирования.
6 этап. Апробация системы спутникового мониторинга группировкой спутников COSMO-SkyMed для оценки величины вертикальных смещений на промышленных площадках.
Опыт ПАО «ГМК «Норильский никель» по созданию и эксплуатации комплексной автоматизированной системы мониторинга зданий и сооружений на многолетнемерзлых грунтах демонстрирует трансформационный потенциал интеграции датчиков, цифровой платформы и моделирования для обеспечения устойчивости инфраструктуры в Арктике и оценки влияния климата на мерзлоту.
Проект «Система мониторинга зданий и сооружений» был неоднократно отмечен в экспертном сообществе как прорывное решение, использующее передовые технологии и обладающее потенциалом к масштабированию опыта во всей Арктической зоне России.
Награды проекта
Лауреат Comnews Awards 2022 в номинации «Лучшее цифровое решение в промышленной безопасности»;
Победитель конкурса Global CIO «Проект года» в номинации «Лучший ИТ-проект УФО, СФО и ДФО»;
Серебряный приз Майнекс 2022 г. в номинации «Технические инновации для ГМК»;
Лауреат X Международного профессионального конкурса Национального объединения изыскателей и проектировщиков на лучший проект 2023 г. в номинации «Лучший проект в области инженерных изысканий, включая методические и технологические работы (реализованный)»;
Победитель национальной премии «Лидеры ответственного бизнеса» в номинации «За вклад в достижение национальных целей и задач климатической повестки»;
Лауреат II Национальной премии в области информационных технологий «Приоритет: Цифра-2024» в номинации «Цифровая трансформация».
Система фонового мониторинга многолетнемерзлых грунтов
Система разворачивается в сотрудничестве с ЗГУ им. Н.М. Федоровского в следующей последовательности:
1 этап. Разработка научно-методического подхода к организации фонового мониторинга, выбор мерзлотных полигонов для проведения детальных исследований.
2 этап. Бурение и лабораторные исследования грунтов на выбранных мерзлотных полигонах.
3 этап. Оснащение полигонов измерительным оборудованием.
4 этап. Сбор и хранение информации на сервере Заполярного государственного университета и в ИДС «Норникеля».
5 этап. Создание трехмерных моделей полигонов.
6 этап. Прогноз изменения температурного режима на период до 2050 г.
Расположение полигонов фонового мониторинга и скважин
На выбранных полигонах проводится мониторинг температурного состояния грунтов, а также отслеживается риск развития опасных криогенных процессов с помощью геофизических и геодезических методов. Для территории Норильского промышленного района сформирована ландшафтная карта, создана база данных о характеристиках состава и свойств грунтов, растительных покровов и температурах грунтов в них, а также разработаны цифровые геотемпературные карты на 2024 г. и 2050 г.
Награды проекта
Лауреат Национальной экологической премии имени В.И. Вернадского в номинации «Наука в интересах устойчивого развития»;
Второе место международного конкурса национального объединения проектировщиков и изыскателей на лучший проект в номинации «Лучший проект в области инженерных изысканий, включая методические и технологические работы»;
Победитель федеральной премии в области корпоративных инноваций GenerationS Innovation Award в номинации «Кооперация науки и бизнеса»;
Победитель международного Конкурса «Зеленая Евразия 2024» в номинации «Мониторинг и прогнозирование климатических изменений»;
Второе место международного Конкурса «Зеленая Евразия 2025» в номинации «Климатический мониторинг и управление климатически активными веществами».