Автоматизированная добыча полезных ископаемых ( Automated mining ) – общий термин, который обозначает изменение технологии добычи так, чтобы исключить использование труда людей в месте выемки полезных ископаемых . Сюда входит: (1) автоматизация добычи, включая автоматизацию технологического процесса и компьютерного программного обеспечения для него; и (2) использование робототизированного управления транспортными средствами и оборудованием. Сейчас добыча полезных ископаемых в развитых странах находится на промежуточном этапе перехода к автоматизированной добыче, а в странах третьего мира (где стоимость рабочей силы относительно невысока), такая потребность в увеличении эффективности остаётся низкой. В 2014г в двух местах добыча была полностью автоматизирована: в Пилбаре (Австралия) и в Бингам Каньон (США).

Программное обеспечение для автоматизации добычи

Для улучшения управления добычей полезных ископаемых горнодобывающие компании могут использовать специальное программное обеспечение. Такие программы, как Pitram Mining Solutions и Extreme помогают администрации организовать процесс добычи и контролировать его в реальном масштабе времени. Сообщения, создаваемые этими программами, помогают выявить недостатки в организации работы и недостатки технологического процесса, снижающие производительность.

Автоматизация горных машин

Для решения проблем, возникающих при выполнении работы в опасных условиях, и для увеличения производительности, некоторые горные компании начали использовать автоматизацию управления горными машинами. Используют аппаратное и программное обеспечение, позволяющее превратить транспортные средства и др. оборудование в робототизированные и автономные устройства.

Автоматизация может внедряться в трёх видах: дистанционное управление, телеуправление и полная автоматизация.

Дистанционное управление

Дистанционное управление обычно используют для управления работой такого оборудования, как экскаваторы, бульдозеры, и проходческие горные комбайны. Оператор стоит относительно недалеко от машины – так, что она находится в его поле зрения – и использует пульт дистанционного управления для выполнения обычной работы. Так как он гораздо хуже «чувствует машину», и объём поступающей визуальной (и иной) информации меньше, то при использовании дистанционного управления производительность обычно уменьшается. Дистанционное управление обычно используется при добыче в опасных местах – где есть риск оползней, взрывов, падения породы, при подземной добыче. Дистанционное управление – самый недорогой способ автоматизировать работу горных машин в опасных условиях, что делает это идеальным началом процесса автоматизации.

Телеуправление

Телеуправление – использование горного оборудования, которое управляется оператором, находящемся на значительном расстоянии, с помощью видеокамер, по сигналам датчиков и, возможно, с помощью дополнительного программного обеспечения, определяющего местоположение. Телеуправление позволяет убрать человека из опасного места на значительное расстояние, и управлять оборудованием их безопасного места. При управлении транспортными средствами используются джойстики и другие средства подачи управляющих сигналов от человека, а специальное программное обеспечение позволяет оператору получать больше информации о состоянии машины и её положении. При использовании телеуправления может произойти снижение производительность – как и при дистанционном управлении; но оператор удалён от источника опасности на значительно большее расстояние.

Полу-автоматизированная добыча

Под полу-автоматизированной добычей подразумевают частично автоматизированное управление машинами и оборудованием. Автоматизирована только часть функций, и продолжает требоваться управление человеком.

Полная автоматизация

При полной автоматизации робототизированные системы полностью берут на себя управление зажиганием, переключением передач, рулевым управлением, торможением, высыпанием материала, положением отвала бульдозера и т.п. – без вмешательства оператора. Полная автоматизация позволяет увеличить производительность горных машин, а использование программ для управления машинами позволяет оператору «руководить» их работой, контролировать эффективность и вмешиваться при возникновении проблем.

Преимущества автоматизированной добычи полезных ископаемых

К возможным преимуществам автоматизации относят: повышение безопасности и санитарно-гигиенических условий труда; уменьшение расхода топлива; увеличение производительности; уменьшение простоев; уменьшение расходов на не-плановый ремонт и техобслуживание; уменьшение утомляемости водителей транспортных средств. Автоматизация может помочь решить проблему нехватки рабочих (например – водителей самосвалов). В условиях падения цен на сырьё многие добывающие компании ищут пути снизить расходы – но без ухудшения безопасности и условий труда. В этом случае автоматизация может помочь решить проблемы. Автоматизация добычи полезных ископаемых может значительно снизить риск развития хронических профессиональных заболеваний, включая неизлечимые и необратимые ( пневмокониозы - силикоз , антракоз и др.; хроническая обструктивная болезнь лёгких ; лёгочное сердце и т.п.) .

Недостатки

Критики автоматизации автотранспортных средств утверждают, что её использование приведёт к сокращению числа рабочих мест. Но им возражают, что хотя некоторые специальности могут стать ненужными (в первую очередь те, которые связаны с выполнением работы в опасных и антисанитарных условиях, или с выполнением тяжёлой и/или монотонной работы), автоматизация приводит к созданию новых рабочих мест. Сообщества (общественные организации), поддерживающие малообеспеченных рабочих, призывают горнодобывающие компании к социальной ответственности в условиях перехода к автоматизации, который приводит к сокращению рабочих мест в условиях снижения цен на сырьё и может повысить производительность. Крупные компании неохотно вкладывают деньги в непроверенные новые технологии, предпочитая использовать недорогую автоматизацию низкого уровня (дистанционное управление).

Компании-производители горных машин и оборудования для автоматизированной добычи

Две компании предлагают горные машины с автоматизированным управлением ( Caterpillar Inc и Komatsu Limited ). Система CAT MineStar позволяет полностью автоматизировать бурение, транспортировку, выемку в очистных забоях, и другие виды работ. Система Komatsu's Autonomous Haul System ( AHS ) включает в себя установленные на карьерные самосвалы датчики, контроллеры, навигационное оборудование и др, что позволяет управлять ими. Обе системы интегрированы с (запатентованными) технологиями этих компаний, и проверены на некоторых из крупнейших рудников в мире.

Но некоторым горнодобывающим предприятиям могут требоваться такие решения, которые независимы от разработчика. Примером такого решения является системы: Nav/Mobius system (разработчик Autonomous Solutions Inc ) ; Teleop Auto system (Hard-Line) ; и AutoMine (компания Sandvik ). Эти системы позволяют автоматизировать машины и оборудование без необходимости заключать долгосрочное соглашение с эксклюзивными производителями. Система Hard-Line используется при подземной добыче полезных ископаемых для автоматизированного регулирования направления движения, скорости и других действий транспортных машин.

Примеры автоматизации добычи полезных ископаемых

Рудник будущего (Австралия)

Компания Rio Tinto Group создала проект «Рудник будущего» в 2008г. Из центра управления в Перте (Австралия) осуществляется управление добычей ископаемых в районе Пилбара. Использование автоматизированного оборудования увеличивает производительность и позволяет использовать машины более полноценно. В июне 2014г количество добытого сырья в этом руднике достигло 200 миллионов тонн .

Бингам Каньон (США)

Карьер Бингам Каньон около Солт Лейк Сити (США) является одним из крупнейших в мире поставщиков медной руды. В апреле 2013г произошёл катастрофический оползень, заставивший прекратить многие виды работ. Для улучшения безопасности администрация компании ( Kennecott Utah Copper/Rio Tinto ) стала использовать автоматизированное управление экскаваторами, бульдозерами и другим оборудованием в местах с не стабильным грунтом. Использование робототизированных машин помогло компании проводить работы в местах с крутыми, и более опасными участками (с последующим безопасным доступом машин, управляемых людьми).

Рудник Кади-Риджуэй (Австралия)

В Австралии, в штате Новый Южный Уэльс, проводится добыча медной руды на одном из крупнейших в мире рудников - как открытым способом, так и подземным. При этом используется большое количество автоматизированного горного оборудования .

Автоматизация в КНР

За период ~2006-2016г немецкая компания « EEP Elektro-Elektronik Pranjic » поставила и ввела в эксплуатацию более 60 комплектов современного автоматического управления для подземной добычи угля. Впервые технология полностью безлюдной выемки угля была использована концерном « China National Coal Group Corp. (CME) » на шахте « Tang Shan Gou » (комбайны, три лавы, глубина 200 м) и на шахте « Nan Liang » (струг, глубина 100 м). На обоих шахтах мощность пласта 1-1,7 м. Наблюдение за работой комбайнов ведётся с помощью камер (в реальном масштабе времени с передачей сигнала по оптоволоконному кабелю). Как правило, подземный персонал требуется только для контролирования процесса добычи и при выполнении ремонта. Автоматизация позволила улучшить безопасность и экономические показатели добычи.

Работы в области автоматизации в РФ

В августе 2015г в шахте «Полысаевская» (ОАО СУЭК-Кузбасс) начала работу одна лава, управляемая оператором из соседнего штрека по сигналам датчиков на комбайне и крепи; и видеокамер. Использовалось немецкое оборудование (EICKHOFF и MARCO), крепь польского производства. Толщина пласта 1.6 м, ожидаемая нагрузка на забой - 300 тыс. т. угля в месяц. Предполагается, что повысится безопасность и качество угля. :

Примечания