УДК 622.012.3

Инновационные технологии в горнодобывающей промышленности

Ковалев Родион Дмитриевич – инженер-проектировщик Научно-инженерного центра «Геопартнер»

Зубов Павел Андреевич – лаборант Сибирского федерального университета

Иордан Виктор Иванович – генеральный директор Научно-инженерного центра «Геопартнер»

Трифонов Евгений Николаевич – главный маркшейдер, Научно-инженерного центра «Геопартнер»

Аннотация: Данная статья исследует возможности применения инновационных технологий в горнодобывающей промышленности. Авторы рассматривают проблему изменчивости показателей качества и количества при добыче минерального сырья и предлагают использовать технологии дистанционного управления и мониторинга, такие как IoT и сенсорные сети, для эффективного контроля и управления процессами добычи. Они отмечают, что развитие инновационных технологий помогает повысить эффективность добычи и уменьшить потери, а также осуществить защиту окружающей среды и безопасность работников через роботизацию, автоматизацию и цифровизацию процессов. Авторы подчеркивают важность безвредного и безотходного производства для будущего общества.

Ключевые слова: безвредное производство, роботизация, автоматизация, цифровизация, инновационные технологии, дистанционное управление, мониторинг.

Горнодобывающая промышленность, являющаяся краеугольным камнем российской экономики, представляет собой одно из наиболее важных и перспективных отраслей [1]. Качественные и количественные показатели в выемочных единицах относительно непостоянны, даже в контуре одного забоя или блока содержание ценного компонента может изменяться в достаточно широких пределах. Это ведет к усложнению организации работ, связанных с усреднением и переработкой минерального сырья. Одним из возможных направлений решения данной проблемы является применение инновационных технологий в данной сфере.

С помощью дистанционного управления и мониторинга горнодобывающие предприятия могут эффективно контролировать и управлять процессами добычи удаленно. Технологии, такие как IoT (интернет вещей) и сенсорные сети, могут быть использованы для сбора данных и наблюдения за состоянием оборудования, чтобы предотвратить отказы и увеличить эффективность.

Ускоренное развитие инновационных технологий непрерывно повышает эффективность добычи минерального сырья, создавая новые возможности и снижая потери. В то же время, параллельно с увеличением объемов производства, наблюдается растущая тенденция к защите окружающей среды, здоровью и безопасности человека, осуществляемая через внедрение роботизации, автоматизации и цифровизации процессов. Безвредное и безотходное производство является неотъемлемым аспектом будущего нашего общества.

Начало в совершенствовании и цифровизации работ по выемке полезного ископаемого было положено еще в 20-м веке, когда на этапе изысканий результатом исследований стало трехмерное цифровое блочное моделирование и геостатический анализ минеральных ресурсов [2]. На тот момент было очевидно, что использование геоинформационных технологий (ГИС-технологий) является неотъемлемой составляющей для достижения более эффективных результатов в рациональном управлении процессами. ГИС позволяет оценивать потенциал месторождения, контролировать изменения в природной среде и последствия горнодобывающих работ. На сегодняшний день представлен широкий выбор программного обеспечения для визуализации недр в трехмерном пространстве, что позволяет планировать ведение горных работ с максимальной эффективностью.

В настоящее время геодезические изыскания проводят с использованием дронов для проведения аэрофотосъемки и обнаружения изменений в ландшафте. Современные модели дронов оборудованы лазерными датчиками, которые обеспечивают богатую геометрическую информацию через быстрое сканирование в виде трехмерного облака точек [3]. Лазерные датчики также используются для инспекции оборудования и инфраструктуры, что позволяет оперативно обнаруживать и устранять возможные проблемы.

Широкое применение нашли разработки компании BLAST MOVEMENT TECNOLOGIES (ВМТ), которые позволяют достаточно точно определить смещение породы после взрыва, лишая нас возможности допустить попадания руды в отвал, а пустой породы на фабрику. Система, имеющая название ВММ, состоит из датчиков разных цветов, которые передают свои координаты после активации, и детектора, который определяет и регистрирует координаты датчиков. Программное обеспечение BMM Explorer собирает и анализирует данные, создавая новые контуры экскаваторной выемки в целях рудоконтроля. ВММ-система получила широкое распространение на золотодобывающих предприятиях и признана всемирным стандартом для отслеживания смещений руды после взрыва [4].

Нововведения выемочно-погрузочного и транспортирующего оборудования коснулись нескольких аспектов. Современные компании по производству землеройных машин предлагают установить высокоэкологичные газовые, водородные, гибридные и даже электрифицированные приводы, которые позволяют не только снизить выбросы загрязняющих веществ, но и значительно увеличить производственные мощности за счет роста КПД. На сегодняшний день данный ассортимент возможно монтировать и на транспортирующее оборудование, что позволяет экономить на перемещении горной массы.

Чрезвычайно интенсивно модернизируют гидравлические системы рабочих органов машин, которые могут быть пневмогидравлическими или электрогидравлическими повышая производительность и эффективность оборудования, сохраняя при этом надежность на должном уровне.

На предприятиях большой мощности используют системы управления и автоматизации оборудования. Современные экскаваторы оснащены системами, которые позволяют операторам контролировать машины с высокой точностью и эффективностью. Эти системы могут включать GPS-технологии, датчики расстояний и камеры, что упрощает выполнение сложных задач и повышает безопасность операций.

Использование автоматизированных систем и роботов в горном деле значительно увеличивает эффективность и безопасность процессов. К информационным роботам относятся автоматические комплексы, предназначенные для мониторинга, сбора и передачи информации о состоянии исследуемых объектов [5]. Роботы могут выполнять опасные или трудоемкие задачи, такие как бурение или взрывы, с минимальным участием или без участия человека. Это снижает риск травм и повышает производительность.

Использование виртуальной и дополненной реальности позволяет горнодобывающим компаниям обучать своих сотрудников безопасным методам работы в условиях горнодобывающих предприятий. Системы виртуальной реальности позволяют сотрудникам практиковаться в реалистичных симуляциях безопасных и опасных ситуаций, что повышает навыки и уровень безопасности в работе.

 В последние годы автоматизация произвела огромные скачки и позволила вести бизнес с меньшими затратами, улучшить безопасность и защитить окружающую среду от воздействия негативных техногенных факторов.

Инновационные технологии имеют огромный потенциал в горном деле, способствуя повышению производительности, эффективности и безопасности. Автоматизация, дистанционное управление, ГИС, виртуальная и дополненная реальность, а также применение дронов — это только некоторые примеры технологий, которые изменяют отрасль. С постоянным развитием и внедрением новых идей, горнодобывающие компании могут достичь еще большего прогресса и достоверности в своих операциях.

Список литературы

1. Лютягин Д.В., Забайкин Ю.В., Богачев М.Ю., Рощина О.Е., Шихымов М. Трансформация методических основ управления эффективностью горнодобывающих предприятий в условиях рисков санкционного воздействия // Экономика: вчера, сегодня, завтра. 2019. Т. 9. № 3В. С. 613-628.
2. Шек В.М., Конкин Е.А. Открытые программные системы с применением геоинформационных технологий в горной промышленности // Программные продукты и системы. 2007. Т. 1. № 1. – С. 18-21.
3. Sarvesh Kumar Singh, Bikram Pratap Banerjee, Simit Raval. A review of laser scanning for geological and geotechnical applications in underground mining // International Journal of Mining Science and Technology. 2022. Volume 33. Issue 2. P. 133-154.
4. Рахманов Р.А., Лоеб Д., Косухин Н.И. Оценка смещений рудных контуров после взрыва с применением BMM-системы // Записки Горного института. 2020. Т.245. С.547-553.
5. Катыс Г.П., Мамиконов Ю.Д., Мельниченко И.К. Информационные роботы и манипуляторы // Г.П. Катыс, Ю.Д. Мамиконов, И.К. Мельниченко, В.М. Ильинский, О.И. Карягин - Москва: Энергия, 1968. – 104 с.