Оптимизация проекта золотоизвлекательной фабрики в горах Киргизии с помощью технологии BIM

Вместо введения. Краткая информация о Киргизской Республике

Киргизская Республика (Кыргызская Республика, Кыргызстан, Киргизия) – среднеазиатское независимое государство, граничащее с Казахстаном, Таджикистаном, Узбекистаном и Китаем и входящее в состав СНГ (рис. 1). Площадь страны составляет 199 951 кв. км, население – почти 6,3 млн человек. Столицей является Бишкек с населением более миллиона человек.

Рис. 1. Расположение Киргизии на картах

Киргизия располагается в основном в пределах горных систем Тянь-Шань и Памиро-Алай, то есть более трех четвертей ее площади занимают горы (рис. 2). Вся ее территория находится выше 394 м над уровнем моря, средняя же абсолютная высота составляет 2 750 м. Более половины площади страны располагается на высотах от 1 000 до 3 000 м и примерно треть – на высотах от 3 000 до 4 000 м. Наивысшей точкой является самый северный в мире «семитысячник», расположенный в пределах Тянь-Шаня на границе с Китаем и Казахстаном, – пик Победы (7 439 м). Вторая по высоте вершина в Киргизии находится на Заалайском хребте на северной окраине Памира – это пик Ленина (7 134 м). Третий по высоте – пик Хан-Тенгри (6995 м) (рис. 2).

Рис. 2. Киргизия со спутника

Рис. 3. Пики Победы (а), Ленина (б) и Хан-Тенгри (в)

Для проектирования и строительства в республике важно знать, что 97,8% всех ее населенных пунктов расположены в районах с сейсмичностью 8–9 баллов.

Климат в стране резко континентальный. Температуры варьируют сильно – в среднем от плюс 27 °C летом в Ферганской долине до минус 30 °С в горах зимой (экстремальные величины составляют от плюс 44 °С до минус 53,6 °С соответственно). Количество осадков на высоких склонах доходит до 2000 мм в год, а на западном берегу озера Иссык-Куль оно составляет менее 100 мм в год.

В республике насчитывается около 8 тысяч ледников, которые покрывают 4% ее территории (около 8 тыс. кв. км). А вместе с вечными снегами они занимают 40,5% площади (примерно 81 тыс. кв. км). Ледники и снежный покров в горах являются основными источниками питания рек, которых в стране имеется около 30 тысяч. При этом 87% площади относятся к областям формирования стока рек. Основная часть речных систем относится к Аральскому бассейну (часть из них – бессточные). Самая крупная река Киргизии – Нарын (рис. 4), который впадает в Сыр-Дарью и также принадлежит к Аральскому бассейну. Примерно 80 рек впадают в бессточное озеро Иссык-Куль. В юго-восточной части страны формируется сток реки Тарим, протекающей в Западном Китае, а бассейн реки Каркыра принадлежит бассейну казахстанского озера Балхаш. Интересно, что бОльшая часть областей рассеивания стока крупных водных артерий Киргизии находится за ее пределами.

Рис. 4. Река Нарын

На территории страны имеется около 2 тысяч озер, большинство из которых – высокогорные. Самое крупное – Иссык-Куль (см. рис. 1, рис. 5), расположенный на северо-востоке страны на высоте 1 609 м над уровнем моря в котловине между хребтами Кюнгёй Ала-Тоо и Тескей Ала-Тоо. Основные доходы от туризма Киргизия получает именно благодаря этому красивейшему солоноватому озеру (рис. 6).

Рис. 5. Озеро Иссык-Куль на карте

Рис. 6. Пляж на северном побережье озера Иссык-Куль

В пределах республики существует 88 особо охраняемых природных территорий – заповедников, заказников, биосферных территорий, природных парков. Они занимают 7,38% от площади страны.

На территории Киргизии имеется несколько тысяч месторождений и рудопроявлений полезных ископаемых (в числе основных – золото, соединения ртути, сурьмы, редкоземельных элементов, олова, вольфрама, а также нерудное сырье и уголь). Поэтому важнейшим сектором экономики страны является горнодобывающая промышленность, основу которой составляет добыча золота (порядка 20 тонн в год). Около 2% всех ресурсов этого металла в республике приходится на россыпные месторождения, примерно 70% – на рудные и около 29% – на комплексные (где золото является попутным компонентом). Общий объем запасов золота на выявленных месторождениях оценивается в 666 тонн. Его добычей в стране занимаются 39 частных компаний.

Решение о строительстве золотоизвлекательной фабрики вблизи месторождения Джамгыр

На труднодоступном высокогорном участке на стыке Джалал-Абадской и Таласской областей Киргизии имеется золоторудное месторождение Джамгыр. Оно находится в 2,5 км к западу от перевала Кара-Бура в Западном Тянь-Шане на высоте 3 500 м, где температура в течение года колеблется от минус 40 °C до плюс 20 °C. Его промышленная разработка началась в 2009 году. Но она дается очень непросто, поскольку золотоносные жилы спрятаны глубоко от поверхности и месторождение относится к самым высоким (4-й и 5-й) категориям опасности из-за большой крутизны склонов, неустойчивости пород, сложных климатических условий, опасности возникновения лавин, оползней и высокой сейсмичности района (10 баллов). Для добычи руды на разной высоте горного склона имеется несколько горизонтальных штолен длиной до 1,5 км, соединенных между собой вертикальными выработками.

До недавнего времени джамгырская золотоносная руда отправлялась автотранспортом на дробилку близ железнодорожной станции Маймак, а оттуда – по железной дороге в Казахстан на переработку (вблизи озера Балхаш), после чего извлеченный благородный металл поступал обратно в Киргизию. Чтобы избавиться от связанных с этим регулярных расходов, возникла необходимость создать производство золота вблизи месторождения Джамгыр. Поэтому в 2018 году было принято решение построить там золотоизвлекательную фабрику.

Стоимость проекта была оценена в 75 млн долларов США. Он включал строительство главного здания фабрики, административного помещения, дробильно-сортировочного комплекса, складов для хранения руды, химических реагентов, горюче-смазочных и других материалов, пруда-накопителя, хвостохранилища, лаборатории, ангаров для техники, вахтового поселка для рабочего персонала, необходимых инженерных сетей, новых дорог, подъездных путей к различным площадкам и пр. (рис. 7).

Рис. 7. Трехмерная модель золотоизвлекательной фабрики вблизи месторождения Джамгыр

Тендер на разработку проекта, строительство и необходимые закупки выиграла казахстанская компания AAEngineering Group. Помимо сложностей, связанных с перечисленными выше опасностями, эта компания должна была решить непростые технические, инженерные и координационные задачи, а также обеспечить соответствие проекта строгим стандартам в сфере охраны окружающей среды (особенно из-за расположения хвостохранилища на высоте более 2 500 м) при ограниченных сроках строительства и в условиях начинающейся пандемии коронавируса. Кроме того, была поставлена задача начала строительных работ еще до окончания проектирования.

Оптимизация рабочих процессов и принятия решений с помощью технологии BIM

Компания AAEngineering Group с самого начала четко поняла необходимость использования самых передовых цифровых технологий, благодаря которым можно было бы разработать несколько вариантов проектных решений, выполнить их всесторонний анализ, выбрать оптимальный проект, предоставить его заказчику на одобрение и детально доработать. В том числе было необходимо, чтобы программное обеспечение позволило прогнозировать лавины и оползни, характерные для рассматриваемого региона, чтобы гарантировать безопасность строительства и доставки материалов по горным дорогам в ограниченные сроки.

Поэтому было совершенно очевидно, что для выполнения точного комплексного моделирования с целью своевременного принятия обоснованных решений и для оптимизации всех рабочих процессов необходима единая корпоративная информационная среда на основе самого современного программного обеспечения (которое было предоставлено компанией Bentley Systems).

В качестве координирующей платформы компания AAEngineering Group выбрала ProjectWise – комплексную систему для управления проектными данными, аналитической информацией, контрактной и проектной документацией. Эта платформа повышает производительность и снижает затраты в проектах любой сложности, выполняемых на основе информационного моделирования объектов строительства (BIM). Она была объединена в облачной среде с другими комплексными цифровыми приложениями, необходимыми для оптимизации обмена проектной информацией между 500 участками работ и совместной работы.

Для разработки основы цифровой модели местности была использована программа ContextCapture, служащая для быстрого получения детальных 3D-моделей.

Программа OpenRoads Designer помогла создать модели строительных площадок объекта и подъездных дорог, определить максимальную скорость безопасного передвижения и зоны видимости. Как отметил директор департамента информационного моделирования компании AAEngineering Group Андрей Аксёнов, «сложно представить себе проектирование площадок под многоэтапное строительство, инженерных работ на объекте, дорог и дорожных серпантинов без ContextCapture и OpenRoads».

Для геотехнического анализа, необходимого для обеспечения устойчивости дамб хвостохранилища и пруда-накопителя, использовали программный комплекс PLAXIS.

Процесс конструктивного и архитектурного проектирования и межплатформенная совместимость были упрощены с помощью программного решения OpenBuildings Designer, объединяющего инструменты САПР и BIM.

Благодаря интеграции облачных сервисов цифровых двойников для инженерной инфраструктуры iTwin и комплексного портфеля программных решений для управления цифровыми строительными процессами SYNCHRO все заинтересованные стороны проекта получили представление о масштабе и сложности строительства и возможность одновременно выполнять проектирование и строительные работы.

Перечислим все программные продукты от Bentley, которые были использованы при разработке и реализации проекта: AutoPIPE; Bentley Raceway and Cable Management; ContextCapture; gINT; iModelHub; iModel.js; iTwin Design Insights; iTwin Design Review; iTwin Design Validation; iTwin Services; LumenRT; MicroStation; OpenBuildings Designer; OpenPlant; OpenRoads Designer; OpenRoads ConceptStation; PLAXIS; ProjectWise; Promis.e; ProStructures; SITEOPS; SYNCHRO 4D; SYNCHRO Control.

В итоге применение системы управления проектной информацией ProjectWise и технологий создания цифровых двойников на основе открытых приложений Bentley позволило оптимизировать обмен данными между специалистами, находящимися в самых разных местах, и значительно ускорить разработку и проверку проектных решений, сократив при этом сроки выполнения работ и командировочные расходы. Моделирование процесса строительства также помогло начать строительные работы одновременно с проектированием и сдать объект в эксплуатацию с опережением графика, обеспечив дополнительную выгоду для заказчика. В результате на проектирование и строительство ушло на 30% меньше времени, чем было отпущено.

Рис. 8. Некоторые моменты работы над проектом золотоизвлекательной фабрики вблизи месторождения Джамгыр

Заключение

С помощью комплексного информационного моделирования с использованием самых передовых программных продуктов (рис. 8) казахстанская компания AAEngineering Group значительно сократила сроки проектирования и строительства золотоизвлекательной фабрики вблизи киргизского месторождения Джамгыр и помогла заказчику сэкономить 2 млн долларов.

В 2020 году AAEngineering Group стала лауреатом премии «За особые достижения» ежегодного конкурса «Год в инфраструктуре», в рамках которого присуждаются награды за успехи пользователей программного обеспечения Bentley в сферах проектирования, строительства и эксплуатации инфраструктуры по всему миру. Эта компания победила в категории «Инженерная подготовка территорий и застройка» за работу над рассмотренным проектом и подтвердила свое лидирующее положение в проектно-строительной отрасли региона, получив дополнительные конкурентные преимущества, а также указала направление развития для других компаний, которые еще не перешли от традиционного проектирования к использованию современных цифровых методик.

Источники

1. aaengineering.kz/ru/project/11.
2. bentley.com/ru/products/brands/plaxis.
3. bentley.com/ru/products/brands/projectwise.
4. bentley.com/ru/products/brands/synchro.
5. bentley.com/ru/products/product-line/building-design-software/openbuildings-designer.
6. bentley.com/ru/products/product-line/civil-design-software/openroads-designer.
7. bentley.com/ru/project-profiles/2020/aaengineering_dzhamgyr-mine.
8. bentley-soft.ru/contextcapture/.
9. bentley-soft.ru/itwin/.
10. dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/996628.
11. irinvest.ru/products/bentley-systems/projectwise/.
12. kabarlar.org/news/people/8392-dzhamgyr-unikalnoe-mestorozhdenie-tam-gde-kyrgyzskoe-zoloto-rastet.html.
13. ru.wikipedia.org/wiki/Иссык-Куль.
14. ru.wikipedia.org/wiki/Киргизия.
15. sapr.ru/article/6971.
16. titus.kz/?type=ca&previd=37333.
17. wikiway.com/kyrgyzstan/.
18. zolotodb.ru/article/12255.