Какая профессия считается в мире самой опасной? Думаете, сапер или спасатель? Да, эти профессии входят в топ-10. Но возглавляет этот список работа в шахте. Завалы, выбросы метана, взрывы. К этому прибавьте нехватку воздуха, черную пыль и тяжелый физический труд. Но, возможно, совсем скоро шахтер будет выглядеть как обычный служащий, сидящий в чистом офисе за компьютером. Не верите? Тогда читайте наш материал.
Даже в относительно благополучных Штатах в год на каждые 100 тысяч шахтеров приходится более 20 смертей на производстве. Американское Управление по охране труда (OSHA) отмечает, что наиболее часто травмируются работники, которые управляют тяжелым оборудованием, то есть именно таким, какое применяется в горном деле. Однако благодаря современным технологиям опасные работы в рудниках смогут вскоре выполнять роботы. Первым в России систему шахтных беспилотников внедрил «Норникель».
Такие системы с удаленным управлением значительно повышают безопасность. Но это не единственный плюс: все без исключения работы выполняются эффективнее и быстрее. «Норникель» уже применяет беспилотники в строительстве, производстве и контроле безопасности. Об этих машинах, оборудованных датчиками и камерами, TechInsider вам не так давно рассказывал. А в этой статье мы представим роботизированные самосвалы — с прошлого года они трудятся на руднике Скалистый.
Автошахта в деле
Впервые система автоматизации самосвалов AutoMine® заработала 18 лет назад (AutoMine® можно перевести как «Автодобыча» или «Автошахта»). Шведская компания Sandvik, которой в этом году исполнилось 160 лет, применила ее на чилийском руднике Эль-Теньенте. С тех пор систему внедрили по всему миру (ей оснащены более 65 горных предприятий). В 2019 году к Sandvik обратился «Норникель».
Для внедрения AutoMine® потребовалось учитывать множество факторов: какова протяженность самосвальной откатки, можно ли оградить ограждения опасную зону, позволяют ли производственные мощности предприятия. Имели значение также возраст и марка техники. С помощью имитационной модели рудников для пилотного проекта выбрали рудник Скалистый.
Добыча в этом подземном руднике из-за сложных горно-геологических условий началась сравнительно недавно — в 2004 году. В 2018 году Скалистый, самый молодой рудник Норильска, вышел на отметку минус 2056 м, став самым глубоким в Евразии.
Решили автоматизировать транспортную артерию на глубине 850 м — здесь движется большое количество техники и рабочих. Протяженность рабочей зоны самосвалов составила более 3 км. На этом участке расположены шесть участковых рудоспусков, где в самосвалы забирают руду, и три капитальных рудоспуска, где руду разгружают.
Сначала выбранный участок нужно было подготовить — организовать технологическую сеть передачи данных. В кровле горных выработок были установлены коммутаторы, точки доступа Wi-Fi и другое сетевое оборудование — всего более 70 единиц.
Систему протестировали — пустили пробный автоматизированный самосвал с удаленным управлением. Проектная команда «Норникеля» и компания «УралТехИс», отвечающая за отказоустойчивую систему связи, трудились вместе с экспертами Sandvik из Финляндии, приехавшими на рудник.
Не обошлось и без проблем. Например, сложно было достичь бесшовности сети. Автоматизированный самосвал не успевал переключаться между точками Wi-Fi и останавливался, потеряв сигнал. Добиться плавного движения удалось благодаря точкам доступа с подходящей мощностью и функциональностью, а также более тонкая настройка антенн и маршрутизации.
Наладив связь, специалисты в несколько этапов установили систему AutoMine® Multi-Lite, которая позволяет одновременно модернизировать несколько единиц оборудования. В диспетчерской поставили сервер AutoMine®, пульт управления и кресло оператора. Стать оператором, то есть удаленно мониторить и управлять оборудованием, могут только сотрудники, прошедшие обучение и имеющие большой опыт работы в шахтах.
САМОстоятельные САМОсвалы
Затем пришла очередь самосвалов. Машины Sandvik TH540 и TH545i оборудовали блоком управления AutoMine®, лазерными сканерами, видеокамерами и антеннами Wi-Fi, установили датчики положения кузова, скорости и шарнирного сочленения.
Больше всего времени потребовалось на установку двадцати барьеров безопасности. Эти лазерные ограждения ограничивают опасные зоны. Если какая-то машина или человек пересечет такой барьер, вся техника в этой зоне сразу встает на стояночный тормоз.
Подготовив участок к запуску системы, специалисты составили двумерную карту всех зон горной выработки, где должны были поехать самосвалы-беспилотники. Делали это с помощью лазерных сканеров.
Оказалось не так просто проложить маршруты для роботов. Чтобы самосвалы не ломали края выработки, понадобилось вручную править радиусы поворота, фиксировать места остановки под рудоспусками. При этом нужно учитывать, что выработка постоянно меняется. Любое изменение требует корректировки маршрутов.
Безопасность, эффективность, скорость
Использование системы удаленного управления, без всякого сомнения, повышает безопасность работы шахтеров. Однако не менее важно, что подземные беспилотники увеличивают эффективность и скорость горнодобычи. Дело в том, что время нахождения работников в шахте жестко регулируется: с одной стороны, общее время пребывания под землей ограничено Трудовым кодексом РФ, с другой — горняки при проведении взрывных уходят из опасной зоны. Техника в это время простаивает. А теперь она работает.
Автосамосвалы работают в сутки на полтора часа дольше, успевая пройти еще 4—6 циклов. Благодаря этому в год к 2,1 млн т горной массы добавляется еще 21 тыс. т.
На подготовку, тестирование и внедрение автоматизированной системы ушло несколько лет, но теперь, вооруженные опытом, специалисты «Норникеля» справились бы значительно быстрее. Глава проектной команды «Норникеля» Андрей Николаевич Дышлюк считает, что «при условии реализации в новых выработках, не ограниченных интенсивностью движения горной техники на участке производства работ, внедрение заняло бы немного времени — около шести месяцев».
На сегодняшний день Скалистый отрабатывает руды Талнахского и Октябрьского месторождений. Его запаса — около 60 млн богатой никелевой руды — хватит на 40—45 лет. Главная цель «Норникеля» — полностью автоматизированная шахта, где будут работать только роботы, дроны и другое автоматизированное оборудование. Для реализации такого проекта требуются анализ больших данных и алгоритмы на машинном обучении. В планах — оборудовать подобной системой шахту Глубокую рудника Скалистый.
Владимир Трапезин, директор по автоматизации и информационной трансформации производства департамента промышленных активов ПАО «ГМК “Норильский Никель”», рассказал в интервью нашему журналу: «На сегодняшний день система полноценно функционирует на двух самосвалах, и мы уже видим положительную динамику, а то, насколько нам удастся повысить коэффициент использования оборудования и увеличить объем перевозимой горной массы, покажет время».
