Рудник «Олимпиада»: цифровые технологии и автоматизация производства

Легко ли добывать золото сегодня? Возможно ли, пробираясь всё глубже сквозь толщу породы, упростить процесс? Как достичь мирового лидерства на рынке драгметаллов? Сколько времени должно пройти, прежде чем горняка-человека заменит робот?

На примере красноярской бизнес-единицы ПАО «Полюс» нам удалось узнать некоторые детали цифровизации производства.

Сценарий развития

Речь идёт о действующих активах красноярского кластера. Основная и самая мощная производственная единица здесь — рудник «Олимпиада».

Объект отрабатывают очередями с 1985 года.

Пройденный путь от ста тысяч до 46 млн тонн в год — только половина проектного объёма, в цифрах это 57% от того, что ещё предстоит. Все технологии, применяемые на Олимпиадинском месторождении, с успешным учёным опытом тиражируются на другие производственные единицы. Фактическая глубина карьера — 575 метров. Текущая глубина +200 метров, ещё 70 предстоит отрабатывать.

Процесс развития очередей напоминает синусоиду: подъём, резкий спад, затем снова подъём. Сейчас, по словам специалистов, период взлёта: активная фаза развития четвёртой очереди, в перспективе глубина карьера должна достигнуть отметки — 90 метров.

На Олимпиаду возлагают большие надежды: резкий рост объёмов производства практически в 2 раза. Всё это, будь то пополнение парка машин или увеличение количества персонала, для ритмичной работы требует применения современных цифровых технологий, которые внедряют постепенно, в том числе, лучшие из практик зарубежных коллег. Условно их можно разделить на три группы: безопасность, планирование горных работ и автоматизация процесса.

«Долгосрочным стратегическим планированием у нас занимается подразделение «Полюс Проект». На сегодня у них весь арсенал: системы ГИС и оптимизаторы, причём у каждого из них свои плюсы и минусы.

Но, учитывая, что карьер — это очень большое производство и любая ошибка будет стоить очень дорого, мы применяем все комплексы, все сценарии во всех системах, отмечая возможности и недостатки, выделяя варианты и работая над конечным результатом на базе программы, способной к аналитике.

К 2019 году мы планируем переходить на Micromine и MineSched, на полное автоматизированное планирование, в том числе, комплекс MineVision, который будет объединять все эти системы в базу данных», — рассказывает начальник горного отдела АО «Полюс Красноярск» Максим Лобацевич.

Безопасность: моделирование и планирование

Обеспечить её невозможно без геотехнического исследования структуры массива, прогнозирования, мониторинга и оповещения: сюда входят и расчёты безопасных параметров ведения работ на базе сформированных геологических и гидрогеологических моделей, и сбор данных о состоянии горного массива, и предупреждение об осложнении текущей ситуации.

Во главе угла — несколько цифровых трёхмерных моделей: объёмная геолого-структурная модель месторождения, на основе которой создана блочная 3D-объёмная геомеханическая модель. Именно они содержат ту базу данных, на основании которых можно прогнозировать процессы: цифровые программные комплексы 3DEC и FLAC 3D рассчитывают контуры предполагаемых смещений и определяют безопасные параметры систем разработки.

На стадии завершения — численная геофильтрационная модель, которая позволяет сымитировать гидрологические ситуации и тем самым контролировать процессы водоотведения и осушения.

Например, в 2017 году в скважинах установили многоярусные пьезометры для измерения порового давления. Такая детализированная информация о состоянии пород, слагающих законтурный массив, помогает учитывать влияние подземных вод на проектные параметры нерабочих уступов и бортов карьера, опять же, обеспечивая правила безопасности.

«Пока, к сожалению, мы привлекаем для этого стороннего подрядчика, который имеет опыт работы с этими сложными программными продуктами.

Но в планах, конечно, приобретение, наработка опыта пользоваться самим, потому что эта работа постоянная, оперативная и этим нужно манипулировать непосредственно на производстве», — отмечает г-н Лобацевич.

Комплексный подход: система геомеханического инструментального мониторинга деформационных процессов

С 2016 года на «Восточном» работает мобильная радарная система устойчивости бортов карьера MSR300 фирмы «Reutech Mining».

Она ведёт непрерывный круглосуточный мониторинг динамики деформационного процесса в опасных зонах, причём дистанционный. Сегодня площадь карьера покрывают три радара, всё это увязано в единую сеть.

Приборы регистрируют разницу времени отражения радиоволны, а любое подозрение на движение с миллиметровой точностью, в зависимости от дальности сканируемой поверхности, система передаёт на пульт диспетчера в виде пиксельного двух- или трёхмерного изображения. Оно может быть наложено на карту или схему текущего состояния горных работ.

Также генерируются графики скоростей и величин смещения: «тёплые» цвета обычно означают сдвижение в сторону радара, «холодные» — от него.

В ближайшей перспективе — создание комплексной наблюдательной системы и внедрение роботизированного самообучающегося тахеометра компании Leica GeoMoS. Это даст более точные данные для принятия дальнейших решений.

Оперативное планирование

Представляет собой алгоритм: блочные модели пополняются данными маркшейдерской съёмки и параметров оборудования.

Эта информация импортируется в блок моделирования, который составляет план горных работ на сутки, месяц, квартал и на год.

Это возможно благодаря таким инструментам, как Wenco (производительность, зоны работы техники), CAE Ore Controller (расчёты, анализ и симуляция физических процессов, построение сортовых планов по каждому БВР блоку), AutoCAD, AutoCAD Civil 3D (геопространственное проектирование) и DATAMINE (блочное и каркасное моделирование рудных тел и карьеров). Здесь происходит сбор и сшивание «погоризонтно» для каждого горизонта блочных моделей, та же процедура происходит с контурами.

Структурированная цельная модель со всеми координатами, значениями и границами импортируется в автоматизированную систему Wenco, где у оператора появляется полная картина сортового плана, задания выдаются уже машинисту экскаватора.

«Компания проводит различные работы по моделированию сдвижения развала после взрывных работ.

Прежние методы и попытки имели несистемные погрешности, большой разброс маркеров.

В 2016-2017 годах мы испытали и сейчас уже практически выводим в работу применение датчиков BMM, разработанных австралийской компанией «Blast Movement Technologies».

Такой прибор опускается в специальную пробуренную для этого скважину и активируется взрывом, после чего по навалу прибором производится поиск и определение координат этого датчика.

Потом моделируется смещение и формируются смотровые планы. Есть проектный модуль взрыва, и есть модель со смещением. Датчики показали, что смещение оказалось гораздо меньше, чем мы смоделировали, то есть, в модели мы перезаложили контуры смещения практически в два раза. Небольшой эффект, который мы получили — 123 килограмма в год — подтвердил актуальность применения датчиков. Сам разработчик этих приборов утверждает, что многолетний опыт применения гарантирует не более 50% точности.

То есть, применять их нужно на каждом взрыве, это будет более точно и достоверно и даст в производстве дополнительные выгоды», — делится Максим Анатольевич.

С помощью системы можно отслеживать перемещение руды и вымещающих пород при взрыве для улучшения контроля руды, сортности и понимания динамики перемещения горной массы. Как результат — снижение показателей эксплуатационных потерь и разубоживания, а значит, высокое качество и минимальные потери руды.

Высокоточное позиционирование

Сегодня высокоточное позиционирование установлено на 20 экскаваторах и 23 буровых станках месторождения.

По словам экспертов, это реальный помощник, потому как позволяет более точно отрабатывать контактные блоки, сводя к минимуму потери и разубоживание, тем самым повышая среднее содержание золота в руде.

Сортовые планы, которые приходят от геологической службы, автоматически попадают оператору на дисплей, он в реальном времени видит положение экскаватора, положение ковша, чётко видит границы тех или иных сортов руды, породные прослойки.

При этом машинисту достаточно иметь образование только машиниста — не больше.

«Мы посчитали примерное снижение разубоживания — на 1,5% к объёму добычи и повышение среднего содержания добытой руды на 0,67%.

Система позволяет экономить время: это значит не только быстро позиционировать буровой станок на скважину, но бурить в соответствии с планами горных работ без маркшейдерской съёмки и разметки бурового блока, даже при недостаточной освещённости и неблагоприятных погодных условиях. По буровой установке мы можем в реальном времени снимать параметры каждой скважины — пока только по X, Y, Z.

Сегодня программа не понимает, когда закончено бурение, когда идёт смена ставок, то есть, глубину приходится измерять маршрутером, старым методом.

Но у нас есть интересная производственная наработка: на базе высокоточного оборудования мы попытались смоделировать карту сплавов.

Имея информацию о точном положении и содержании ковша, мы можем получить картину перемещённого груза с забоя на склад. Каждая точка с конкретным содержанием фиксируется в автосамосвал как разгруженная.

Набор этих точек «перемещается» на склад, выгружается, фиксируется. Таким образом формируется сортовой план по скважинам. Но и здесь есть определённые сложности.

Сформировав склад, мы пока не понимаем алгоритма, по которому этот склад будет видоизменяться при погрузке, как будет происходить сепарация. Пока это лишь стартап», — объясняет г-н Лобацевич.

К слову

 

В нестабильной (или условно стабильной) зоне на опорных реперах располагают спутниковые GNSS антенны Leica AS10, под которыми устанавливают отражатели 360° Leica GRZ122.

 

Рядом с антеннами устанавливают шкаф со спутниковым GNSS приёмником Leica GMX902, оборудованием связи, питанием и пр. Антенна, отражатель и спутниковый приёмник образуют так называемую активную опорную точку.

 

В стабильной зоне устанавливают базовую станцию, состоящую из антенны Leica AS10, приёмника Leica GMX902, оборудования связи и пр.

Роботизированный тахеометр Leica TM50 располагают в наиболее подходящем для выполнения измерений месте.

При этом место установки тахеометра является нестабильным или условно стабильным.

На пути к «умному руднику»

АО «Полюс Красноярск» пока на полпути к «умному руднику», как сказал Максим Анатольевич.

Что есть у компании сегодня? Базовая автоматизация на уровне диспетчеризации с помощью АСУ ГТК карьера «Восточный» и месторождения «Благодатное»: частично система может выдавать задания оператору, но пока не управляет оборудованием, все решения принимает персонал.

Существует программа-комплекс информационно-технологических систем непосредственно для линейных руководителей, для операторов на местах, которые должны анализировать потоки информации, поступающей с оборудования.

Эта система развивается порядка 10 лет, ежегодно она модифицируется, появляются новые модули, дополнения: учёт ремонта, ГСМ, модуль учёта шин, высокоточное позиционирование выемки и маркшейдерский модуль. Всё это рабочие инструменты, которыми специалисты пользуются каждый день.

Какова цель? Очевидно, повысить производственные показатели по добыче горной массы и снизить капитальные и эксплуатационные затраты за счёт:

• оперативного получения достоверных данных о ходе производственных процессов и своевременно принятых решений;
• снижения количества аварийных ситуаций и времени простоя;
• снижения численности персонала;
• оптимизации удельных расходов материала.

К примеру, модуль учёта ремонтов фиксирует все остановки, при этом автоматически может формировать небольшие задания для следующих служб. К примеру, для сбора запчастей к определённому времени и месту поступает информация непосредственно из забоя о какой-либо неисправности.

«Для меня, как для горного инженера основной блок — это модуль отчётности, который показывает все характеристики по оборудованию.

Мы сравнили динамику двух больших экскаваторов, потратив на это не больше минуты.

Можно посмотреть производительность за любой период работы, узнать причины простоя или поломки, определить операционные задержки в забое — всё это автоматически отображается в нашей программе.

Можно выбрать карьер или оборудование: либо это комплекс из 4 скаутов, либо один из скаутов, его параметры за сутки, месяц, год — всё это усредняется, что очень удобно для любой аналитики», — комментирует эксперт.

К слову

Недавно «Полюс Красноярск» внедрил небольшой комплекс по диспетчеризации заправки, который автоматически определяет уровень топлива в самосвале, даёт сигнал машинисту, какая заправочная станция ближе и распределяет свободные места так, чтобы машинист вовремя понимал, в какое время и куда поехать, чтобы не возникало задержек и очередей.

Исключить работу людей в опасной зоне и обеспечить непрерывность технологических циклов горных работ возможно, если оснастить оборудование системой дистанционного управления. В 2016-2017 годах успешно прошли испытания системы диспетчеризации и высокоточного позиционирования.

На очереди — пилотный проект по дистанционному управлению ГТО. В планах оснастить 5 самосвалов, 1 буровой станок, 1 бульдозер и 1 экскаватор.

Так, один оператор сможет управлять сразу тремя станками. Поставщики такого оборудования обещают повышение производительности до 30% — но это ещё предстоит испытать.

Текст: Надежда Гесс