Интеллектуальный карьер: эволюция или революция?

© Д.Я. Владимиров, 2015

УДК 622.271 Д.Я. Владимиров

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ КАРЬЕР: ЭВОЛЮЦИЯ ИЛИ РЕВОЛЮЦИЯ?

Для обеспечения конкурентоспособности предприятий необходимо повышение производительности труда и рентабельности предприятий при обеспечении требуемого уровня безопасности производства. Наиболее важным звеном открытой добычи является горнотранспортный комплекс, поэтому внедрение безлюдных технологий и автоматизация управления горнотранспортным комплексом и промышленной безопасностью на открытых горных работах (проект «Интеллектуальный карьер») является одним из важнейших факторов повышения производительности труда и уровня безопасности на открытых горных работах. Этот проект может быть реализован последовательно, поэтапно, за счет постепенного ввода участков горных работ с безлюдной технологией добычи (эволюционный подход). Если система «Интеллектуальный карьер» закладывается на стадии проектирования горного предприятия, то может быть достигнуто многократное повышение производительности труда и уровня промышленной безопасности (революционный подход). Широкомасштабное использование роботизированной горной техники на открытых горных работах может привести к революционным преобразованиям в проектировании карьеров и правилах безопасности, а также к появлению новых образцов горной техники, которые позволят достичь радикальных изменений в эффективности открытых горных работ.

Ключевые слова: революция, эволюция, карьер, интеллектуальный карьер, искусственный интеллект, безопасность производства, параметры открытой геотехнологии, роботизированная горная техника.

Добыча твердых полезных ископаемых часто связана с работой в труднодоступных, неблагоприятных климатических регионах, испытывающих дефицит квалифицированных кадров. Подчас работа ведется вахтовым методом, что приводит к неизбежным значительным затратам на инфраструктуру. Углубление карьеров приводит к усложнению горнотехнических условий и ухудшению экологической обстановки в зоне ведения горных работ. Вместе с тем актуальной является задача повыше-

77

ния производительности труда и рентабельности предприятий. Нельзя забывать и о промышленной безопасности.

Так в утвержденной долгосрочной программе развития угольной отрасли до 2030 года прямо ставится задача пятикратного роста производительности труда и повышения не менее чем в 2-3 раза основных показателей уровня промышленной и экологической безопасности.

Очевидно, что такие амбициозные целевые ориентиры Программы, обеспечивающие в будущем сохранение рентабельности и конкурентоспособности российских угледобывающих предприятий, могут быть достигнуты только за счет нетрадиционных инновационных технологических решений по технической модернизации производства.

Наиболее важным звеном открытой добычи является горнотранспортный комплекс, поэтому внедрение безлюдных технологий и автоматизация управления горнотранспортным комплексом и промышленной безопасностью на открытых горных работах (проект «Интеллектуальный карьер») является одним из важнейших факторов повышения производительности труда и уровня безопасности на открытых горных работах.

В настоящее время имеются все предпосылки для этого.

Прежде всего, бурное развитие технологий, особенно робототехники.

К 30-му году роботы станут обычным явлением в повседневной жизни. Предполагается повсеместное использование автономных транспортных средств на дорогах общего пользования.

Стремительно развиваются высокоточные системы навигации и широкополосной высокоскоростной связи. Уже сейчас достигнута сантиметровая точность позиционирования.

Методы искусственного интеллекта активно применяются для решений задач управления и поддержки принятия решений в различных областях.

Технологии обработки большого объема данных позволяют на качественно новом уровне развивать прогностический анализ.

Современные технологии интернет вещей позволяют организовать эффективное взаимодействие машин и механизмов в технологических процессах.

Одновременно начинает развиваться нормативная база.

78

Так уже новыми федеральными правилами в области промышленной безопасности при ведении горных работ предусмотрена возможность применения безлюдной технологии.

При этом существенно отстают методы и нормы проектирования открытых горных работ с использованием роботизированной и дистанционно управляемой техники.

Важнейшей предпосылкой для практической реализации проекта «Интеллектуальный карьер» является широкое применение современных автоматизированных систем управления горнотранспортным комплексом и диспетчеризации.

Кратко об основных принципах построения современной системы управления на открытых горных работах: высокоскоростные системы передачи данных и технологии высокоточной спутниковой навигации обеспечивают непрерывную передачу технологических параметров работы горной техники и персонала в диспетчерский центр, на основе этой информации решаются задачи контроля, учета, оперативного управления и оптимизации технологических процессов открытых горных работ, а также задачи управления промышленной безопасностью (МФСБ ОГР). Проект «Интеллектуальный карьер» предполагает полностью безлюдную технологию добычи и транспортировки горной массы с помощью автономной и дистанционно управляемой горной техники.

Система «Интеллектуальный карьер» на действующих горных предприятиях может быть реализована последовательно, поэтапно, за счет постепенного ввода участков горных работ с безлюдной технологией добычи (эволюционный подход). Для строящихся предприятий технология безлюдной добычи может быть заложена на стадии проектирования предприятия. При этом в отличие от действующих предприятий, потенциально, могут быть модифицированы параметры геотехнологии открытой добычи, такие как угол откоса борта карьера, ширина и уклоны технологических дорог, скорость движения карьерных самосвалов и др. (революционный подход).

Были проведены оценки параметров экономической эффективности и целесообразности комплексного внедрения системы «Интеллектуальный карьер» на Тугнуйском угольном разрезе. Экономический эффект достигался за счет повышения производительности горной техники (минимизация простоев,

79

сокращение персонала и др.). При этом окупаемость проекта в течение 2 лет достигалась как при сохранении парка горной техники и увеличении объемов добычи, так и при сокращении парка горной техники с сохранением объемов добычи. Расчеты показали, что даже в предположении отсутствия увеличения производительности техники, проект перехода к безлюдным технологиям окупает инвестиции менее чем за 4 года только за счет экономии ФОТ в случае, если среднемесячная зарплата водителей будет не менее 70 тыс. руб. в месяц.

Однако, очевидно, что эффект от внедрения системы «Интеллектуальный карьер» может быть еще больше за счет сокращения затрат на неплановые поломки, снижения износа оборудования и более продолжительного срока службы техники.

Революционный эффект многократного повышения производительности труда и уровня промышленной безопасности может быть достигнут лишь в том случае, когда система «Интеллектуальный карьер» закладывается на стадии проектирования горного предприятия. В этом случае, основной эффект от последующей эксплуатации системы может быть получен за счет изменения параметров открытой геотехнологии, а также перехода к технологии непрерывного горного производства в карьере (без пересменок и других непроизводительных простоев) и достижения более согласованной работы карьера и обогатительной фабрики. Отсутствие или же минимальное присутствие людей в карьере естественным образом в несколько раз снизит уровень травматизма и несчастных случаев.

Изменение параметров открытой геотехнологии при внедрении системы «Интеллектуальный карьер», например увеличения угла откоса бортов карьера, потребует внедрения новых технологий мониторинга устойчивости бортов карьера (с помощью беспилотных летательных аппаратов или радарных систем). Внедрение этих новых технологий позволит обеспечить своевременный вывод горной техники при ожидаемом и предсказуемом обрушении. Оценки показывают, что, например, «укручение» бортов карьера на 2 градуса (с 45 до 47) при высоте уступа 15 м и глубине карьера 600 м позволит уменьшить объемы извлекаемой горной массы (вскрыши) на 7,2 млн м3.

Применение на горных работах роботизированных автосамосвалов позволит (при проведении необходимых обоснова-

80

ний) уменьшить ширину технологических дорог, а в некоторых случаях изменить технологию грузоперевозок: высокоточное позиционирование карьерных автосамосвалов, мониторинг и управление из диспетчерского центра в сочетании с системами предупреждения столкновений дадут возможность перейти к однополосной схеме движения с организацией необходимого числа «карманов» по маршруту движения для разъездов автономных самосвалов.

Совершенные алгоритмы и программное обеспечение автономного управления автосамосвалами в сочетании с высокой скоростью передачи данных беспроводной коммуникационной сети «Интеллектуального карьера», системы предупреждения столкновений, позволят достичь скоростей реакции автономного управления горной техникой более высокой, чем у водителя-оператора карьерной техники. Это будет основанием для увеличения допустимых скоростей движения роботизированных автосамосвалов на линии грузоперевозок.

При использовании автономной карьерной техники многие психологические факторы управления горной техникой могут быть сняты, например крутые спуски и подъемы (уклоны) технологических дорог. В этом случае единственным ограничением на величину уклонов дорог становится сила сцепления самоходной техники с дорогой. Применение автосамосвалов-роботов на гусеничном ходу может снять эти ограничения и повысить допустимые углы уклонов технологических дорог в карьере.

Проведение взрывных работ не потребует проветривания глубоких горизонтов после проведения взрыва, соответственно возрастет производительность горных работ.

Однако возможные изменения параметров геотехнологий требует тщательного научного обоснования и промышленной апробации. Такие научные исследования могут в дальнейшем лечь в основу при разработке методических рекомендаций и норм технологического проектирования и планирования открытых горных работ с применением роботизированных геотехнологий добычи полезных ископаемых. Также при переходе к системе «Интеллектуальный карьер» потребуется кардинально пересмотреть правила безопасности при проведении открытых горных работ. Начало таких модификаций правил безопасности уже положено.

81

Широкомасштабное использование роботизированной горной техники на открытых горных работах может привести к революционным преобразованиям в проектировании карьеров и правилах безопасности, а также к появлению новых образцов горной техники. Именно такие революционные преобразования техники и открытой геотехнологии позволят достичь радикальных изменений в эффективности открытых горных работ и обеспечит в будущем конкурентоспособность российских горных предприятий.

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -

Владимиров Дмитрий Ярославович — генеральный директор ОАО «ВИСТ Групп», Москва, e-mail: vladimirov@vistgroup.ru

UDC 622.271

INTELLIGENT OPEN PIT MINE: EVOLUTION OR REVOLUTION?

Vladimirov Dmitri Ya., General Director, VIST Group Ltd., Moscow, e-mail: vladimirov@vistgroup.ru

A production unit to be competitive is to enhance productivity and profitability at the required production safety. The most important component in the process flow of open pit mining is mining-and-haulage; thus, introduction of unmanned modes and automated control of mining-and-haulage machinery and safety in open pit mining (Intelligent Open Pit Mine Project) is the key factor of improvement in labor efficiency and safety in open pit mining. The project can be implemented gradually, stage-wise, by means of step-by-step bringing of work areas with unmanned mode into operation (evolutionary approach). In case that the Intelligent Open Pit Mine system is accepted as the foundation as early as a mine planning stage, it is possible to achieve multifold increase in the efficiency of labor and safety (revolutionary approach). Full-scale employment of robotic machines in open pit mining can result in revolutionary transformations in open pit mine planning and in regulations for mine safety, as well as in new mining machines to allow radical changes in open pit mining efficiency.

Key words: revolution, evolution, open pit mine, intelligent open pit mine, artificial brain, production safety, open pit mining geotechnology parameters, robotic mining machinery.

82