Маркшейдер XXI века

Пётр Первый, стремившийся упорядочить жизнь российских служилых людей, создал табель о рангах не только для штатских, военных и флотских — отдельно шли горные чины. В этом перечне-то впервые и появляется слово маркшейдер — этот чин в Горном департаменте соответствовал армейскому капитану.

Собственно, и само слово, явно звучащее на немецкий лад, выдаёт петровскую эпоху. Обязанности тогдашнего маркшейдера сильно отличались от дня сегодняшнего, но в любом случае профессия эта существует много лет.

Тем более удивительно: насколько трансформировались трудовые будни этих специалистов именно в последние годы. Не должностные обязанности, но возможности. Главный маркшейдер «Распадской угольной компании» Валентина Тарасенко — молодая женщина — говорит, что работе с современными решениями её во время учёбы не знакомили, потому что решений таких просто не было на российском рынке. Признаться, этому и сейчас в вузах и техникумах почти не учат — не успевает образование за технологиями.

«Сейчас активно развивается не только маркшейдерская отрасль, но и технологии добычи в целом. Требования к скорости и точности стали намного выше, и всё больше компаний склоняются к автоматизации процессов», — отмечает общую тенденцию генеральный директор ООО «Альфасканер» Юлия Морозова.

А ещё специалисты отрасли добавляют: сегодня эти решения стали доступны — рынок сделал своё дело. И то, что ещё недавно выглядело технологиями будущего, теперь работает на разрезах, а кое-что и в шахтах.

Электронный тахеометр

Это решение специалисты сегодня даже не называют новым: Юлия Морозова говорит, что тахеометры пришли на смену теодолитам уже более 15 лет назад, а главный маркшейдер компании «Теодрон» Константин Шрайнер добавляет, что тех, кто работает теодалитами, сегодня уже и не найти.

«Электронный тахеометр — это начальный инструмент, который есть на каждом предприятии в независимости в какой отросли маркшейдер работает. Но есть роботизированные электронные тахеометры, которые в свою очередь уже экзотика», — уточняет начальник отдела маркшейдерии и аэрофотогеодезии ООО «Горизонт» Тимур Кучумов.

Такие, например, работают на Яковлевском ГОКе «Северстали». К слову: металлургические компании вообще активно «цифровизуются»: в KPMG посчитали, что по масштабам запланированных инвестиций в цифровые технологии российские металлургические компании опережают даже банковскую отрасль.

Так вот, в первый же месяц, когда Яковлевский ГОК приобрёл новые тахеометры (это было оборудование Sokkia, что, впрочем, неудивительно, ведь этот производитель — один из ключевых игроков данного рынка), предприятие установило новый рекорд по маркшейдерскому обслуживанию, а регламентированное время на работы удалось сократить на 50 минут.

«На сегодняшний момент маркшейдер очень много работ производит по выносу в натуру проектных решений. И некоторые комплексные системы могут подойти для эффективной деятельности предприятия.

Такое решение, как роботизированный электронный тахеометр, может контролировать вынос проектных решений в натуру при минимальном участии специалиста на объекте. Например, уже не редкость, когда дорожники укладывают асфальт без натягивания струны, применяя роботизированный тахеометр.

Есть решение на бульдозерную и экскаваторную технику которая в полуавтоматическом режиме позволяет контролировать работы по выносу проектных решений в натуру»,  — рассказывает о возможностях современных электронных тахеометров Тимур Кучумов.

БПЛА

В целом, беспилотниками современных маркшейдеров уже тоже не удивишь, хотя такие решения пока есть далеко не на каждом добывающем предприятии. Так, в начале этого года «Кузбассразрезуголь» приобрёл сразу 8 беспилотников — именно для маркшейдерских работ, выполнения аэрофотосъемки и тепловизионного мониторинга. БПЛА разошлись по предприятиям компании, 11 специалистов прошли обучение для работы с ними.

«Использование беспилотных летательных аппаратов — один из первых и самых ответственных этапов цифровизации производства. От того, насколько точно будет построена математическая модель, зависит эффективность проектирования, анализа и управления производством», — подчеркнула куратор проекта, сотрудник службы главного маркшейдера АО «УК «Кузбассразрезу-голь» Наталья Перепилищенко.

Специалисты «Кузбассразрезугля» объясняют: с помощью дронов можно сделать работу маркшейдера эффективнее — повысить точность расчётов и оперативность замеров. Об этом же говорят и маркшейдеры «Распадской угольной компании», которые тоже используют квадрокоптеры: если раньше на съёмку разреза тратили день, занимая четырёх горнорабочих, то благодаря БПЛА с задачей может справиться один за два часа.

«За последние годы произошёл настоящий «квантовый скачок» в области применении БПЛА. И сегодня у нас есть чёткое понимание того, как с помощью беспилотных технологий можно решить самые сложные задачи, невзирая на климатические и прочие факторы, как повысить безопасность работы маркшейдеров и свести к минимуму возможные риски.

Но главное — уже есть серьёзный опыт работы как на аутсорсинге, с использованием своего парка БПЛА, так и в области экспертной поддержки в подборе и документальном оформлении при комплектации флота беспилотников для предприятий горнодобывающей отрасли».

«Разница наземной лазерной съёмки и аэрофотосъёмки (АФС) — объём, детализация и точность получаемой информации. С помощью АФС можно получить облако точек, сравнимое с наземным лазерным сканированием — каждые 10-20 см. К тому же сразу видны все объекты: дороги, здания, столбы и так далее.

При наземном лазерном сканировании точность выше, и можно получить ещё больше данных, но снимаемая площадь гораздо ниже (дальность сканера и только то, что в прямой видимости луча. нужно часто переставлять сканер с одного места в другое», — сравнивает возможности двух технологий Юлия Морозова.

Пожалуй, ещё недавно в отрасли стоял вопрос о возможности использовать БПЛА в горной отрасли. Но успешный опыт уже многих предприятий говорит сам за себя.

«Мы работали в разных природных и климатических условиях: территории Крайнего Севера, южные регионы, дымка, отрицательные температуры, ветер и т. д. И знаем, что даже при неблагоприятных условиях в результате можно получить качественные геопространственные данные с учётом грамотной настройки программно-аппаратного комплекса.

Показателен кейс, когда нам удалось наладить работу в условиях магнитной аномалии на объекте «Металлоинвеста», где возникли серьёзные трудности с курсовой устойчивостью беспилотника. Но наши инженеры научились справляться и с этим, решение было найдено.

В Казахстане, на одном из самых крупных карьеров в мире, мы снимали участок размером 3 на 3 км. Съёмка прошла всего за 4 часа», — рассказал руководитель отдела геодезии и маркшейдерии ООО «АЗОТТЕХ» Сергей Филиппов.

«Дальнобойный лазерный сканер Polaris, к примеру, может за несколько часов работы создать точную цифровую модель открытого карьера, а мобильный сканер LiBackpack с лёгкостью 3D цифровую модель подземной выработки, склада, промышленной территории со скоростью движения человека.

Инженер на предприятии легко может интерпретировать эти данные и выдать результат. Сейчас вычислить объем и геометрические параметры небольшого карьера, проанализировать направление выработки за день под силу одному специалисту – разве такое было возможно раньше?»

«Давайте я приведу пример решения конкретной задачи. У нас есть карьер, где проходят взрывные работы, есть снимки с БПЛА за разные даты. Я просто обвожу места взрыва на изображениях на компьютере, жду 5 секунд и узнаю кубатуру», — объясняет исполнительный директор компании SKYEER, которая специализируется на аналитике геопростанственных данных, Александр Рыжов, характеризуя скорость анализа данных.

3D-сканер

Из названных решений 3D-сканер на современных объектах — пока самое редкое оборудование. В прошлом году маркшейдеры «Распадской угольной компании» говорили, что к таковым пока только присматриваются.

«3D-сканер — это сегодня больше экзотика, так как применяется он в узком направлении (подземные рудники, промышленные предприятия с большим количеством инженерных сетей), но имеет большие перспективы, особенно комбинирования с БПЛА», — подтверждает Тимур Кучумов.

«С помощью 3D-сканеров можно снимать объекты, где ведутся горные работы, с больших расстояний. Например, их можно использовать, чтобы сканировать с противоположных бортов. Они пока ещё дорогие, но крупные организации давно используют их в работе», — уточнил Константин Шрайнер.

О возможности обеспечить обязательные оперативные измерения на опасных участках выработки — причём в ограниченное время и на безопасном удалении — в первую очередь рассказала Юлия Морозова, говоря об опциях 3D-сканера.

«Конечно, традиционные методы никто не отменял, но технологический прогресс остановить невозможно — лазерные технологии реально помогают работе. Такое решение позволяет оперативно получать 3D-информацию о различных объектах и импортировать эту информацию в программное обеспечение предприятий.

Это будут самые полные и достоверные данные среди всех технологий съёмки, применяемых при геодезическом и маркшейдерском сопровождении работ. Внедрение лазерного сканирования позволит получить 3D-модель снимаемого объекта.

Применительно к добывающим предприятиям это могут быть объекты критической инфраструктуры, склады, выработки, шахты, линейные объекты, сооружения, промышленные территории и т. д.», — объясняет директор ООО «Альфасканер».

К тому же, есть ряд задач, которые у предприятия могут появиться позже. Например, инвентаризация территории, оценка на безопасность, мониторинг деформации, имитация условий предприятия — для всего этого также могут пригодиться 3D-данные.

В прошлом году трёхмерный лазерный сканер появился у маркшейдеров Столейленского ГОКа (входит в Группу НЛМК). С его помощью специалистам предприятия удаётся быстро подсчитать объёмы взорванной породы  — до и после взрыва, определить, сколько горной массы в карьерах и отвалах.

Комментируя работу оборудования, маркшейдеры ГОКа отметили и то, о чём говорила Юлия Морозова: часто перемещаться по карьеру больше не нужно, значит, работы стали безопаснее, ведь дальность съёмки цифрового прибора на предприятии — до 6 км.

И ещё один радостный для маркшейдеров момент: уменьшается объём бумажной работы. То есть, вместо писанины специалисты будут заниматься своим главным делом — в карьере.

Отстающие

В общем, сплошные чудеса техники — вкалывают роботы, счастлив человек. И тем не менее, описанное выше современное оборудование используется далеко не повсеместно. Почему? Мы обратились с этим вопросом к нашим экспертам.

Оставим за скобками вопрос цены —понятно, что речь идёт об инвестициях и понятно, что за счёт оптимизации труда маркшейдеров они окупаются. Но дело не только в этом.

«Сдерживающий фактор — отставание нормативной базы, особенно для АФС. Чтоб нормально работать по АФС, надо либо много времени ждать на получение разрешений, либо работать «втихаря». Даже есть такое «Первое правило АФС: никто не должен знать про АФС», — грустно шутит Константин Шрайнер.

«Маркшейдер работает по программе производства маркшейдерских работ(ППМР), которая, в свою очередь, согласовывается с Ростехнадзором.

И некоторые производили современных решений (БПЛА, в частности) не имеют подтверждающих документов о точности. Получается, что они не могут применяться в производстве маркшейдерских работ.

Нормативная база сильно устаревает и не отображает текущие реалии. Соответственно, для того чтоб применять такие технологии, маркшейдерской службе предприятия необходимо отобразить данные решения в ППМР и согласовать с Ростехнадхором», — поясняет Тимур Кучумов.

Ещё один момент, о котором говорят производители оборудования для маркшейдерских работ: оно действительно хорошо себя зарекомендовало «в умелых руках». Последний момент — тоже немаловажный. И есть в этой истории прецеденты, когда пользователи с наскока не получили ожидаемых результатов и поставили на технологии крест, не разобравшись.

Впрочем, в этом даже нет ничего удивительно и предосудительного. Да, сегодня описанные решения уже можно называть технологиями настоящего, но стали они таковыми совсем недавно. И для работающих на карьерах специалистов ни эти системы, ни их возможности не являются чем-то очевидным и естественным.

«На сегодняшний день вузы сильно ограничены бюджетом и не могут приобрести современную технику для обучения, а уж тем более угнаться за скоростью появления новой», — говорит Тимур Кучумов, правда, уточняя, что учебные заведения дают студентам главное — базовые знания, без которых маркшейдер не сможет быть маркшейдером.

А современные технологии  — это, в конечном итоге, лишь инструменты для маркшейдера в реализации поставленных задач.

«В вузах и техникумах есть такие дисциплины, но редко встретишь там адекватный материал. В основном, обучают тому же, чему обучали ещё в прошлом веке. Редко, когда студентов обучают АФС с квадрокоптеров и других «беспилотников», ведь для этого нужно, чтобы кафедра сама занималась этими работами, изучала и была в курсе.

МИИГАиК, наверное, — один из наиболее продвинутых университетов, который может позволить себе обучать этому и в теории, и на практике»,  — рассказывает Константин Шрайнер.

«Проблема с обучением в образовательной сфере, конечно, имеется. Обусловлено это отсутствием у вузов возможности приобрести дорогое оборудование и отсутствием учебных программ.

В МИИГАиК в 2005 году только начиналось знакомство с тахеометрами и GPS — сейчас уже студенты начальных курсов проходят практику с этим оборудованием. Думаю, лазерные сканирующие системы и БПЛА скоро так же будут доступны студентам», — оптимистично рассуждает Юлия Морозова, соглашаясь с тем, что образовательные учреждения «подтягиваются».

«Основными направлениями совершенствования современных решений для маркшейдеров я бы назвал следующие моменты.

Во-первых, это получение документов подтверждения точности – это принципиально для БПЛА.

Во-вторых, решения вопросов с энергоэффективностью и снижения веса и габаритов.

В-третьих, стоит работать над комбинированием методов, например, БПЛА с применением 3D-сканеров.

Ну и в-четвёртых, важна разработка программного обеспечения под поставленные задачи маркшейдерской службы с применением современных решений».

Осилим эту науку

Правда, и производители, и сами маркшейдеры говорят, что не такая уж это сложная наука — управление трёхмерным сканером или «беспилотником». В «Распадской угольной компании» обучение работе с БПЛА заняло всего несколько дней — его организовала компания-продавец. Такая схема сегодня — самая ходовая.

«Обучение новым технологиям чаще всего проводят на базе учебных классов организаций, поставляющих современные технологии. Сложности в обучении нет. Рынок таков, что многие работы могут выполнять сторонние организации, так что необходимость в обучении вообще отпадает», — уточняет Тимур Кучумов.

И да, все специалисты соглашаются с тем, что обучение в данном случае несложное. Говоря о современных лазерных сканирующих системах, Юлия Морозова отмечает, что они интуитивно понятны и просты в использовании — чтобы их освоить, потребуется всего два дня. Да и техподдержка, которая работает круглосуточно, если что, поможет.

«Работе с квадрокоптерами научиться несложно: они рассчитаны на то, чтобы ими могли управлять даже домохозяйки и дети. Так что этому можно легко обучиться без особых навыков. Но есть нюансы работы, о которых мы стараемся рассказывать в наших видео. И обработка — тоже дело несложное, а со временем этот процесс становится всё легче и легче.

Сложнее с большими БПЛА, летающими крыльями,  здесь уже обучение у производителя обязательно», — подчёркивает Константин Шрайнер.

Техника и люди

Всё это вовсе не означает, что требования к квалификации маркшейдера снижаются: машины хоть и умные, хоть и простые эксплуатации, а всё же умеют далеко не всё.

Рассказывая о возможностях современных решений и ограничении их использования, Юлия Морозова шутливо отмечает, что рулетку вообще-то никто не отменял.

«Маркшейдер — это горный инженер. Для эффективной и качественной деятельности конкретного предприятия он разрабатывает программу производства маркшейдерских работ, в которой отображены методы и способы с применением тех или иных решений, которые в первую очередь связаны с безопасностью, экономическими и техническими показателями того или иного предприятий.

И некоторых случаях экономически не выгодно применять новые технологии, а в некоторых нет технической возможности для этого», — объясняет Тимур Кучумов.

«Мы сами обучаем наших заказчиков работе с «беспилотниками».

Есть курсы в разных городах у наших дилеров. И есть возможность договориться с опытными пилотами, которые могут в частном порядке обучить.

У всех разные задачи: кому-то важно быстрее обучиться, кому-то нужно, чтобы к ним приехал специалист и на месте всё показал.

Есть у нас и канал на Youtube туда заливаем видеоуроки: как выполнять обработку, как работать в программах и так далее. Новые видео записываем по мере возможности и необходимости».

Понятное дело: технологии ради технологий никому не нужны. К тому же, есть совершенно понятные технические ограничения. Например, погодные условия запросто могут заставить маркшейдера вернуться из XXI века обратно в XX — к «классике». К тому же, у каждого инструмента — свой фронт работ.

АФС ориентирован на работу с большими объёмами, тахеометр или GPS  — на объёмы поменьше, вынос в натуру, стройки, работы в лесу. А если мы спускаемся под землю, то тут справятся только тахеометры и теодолиты. А если шахта к тому же и опасная по газу и пыли, то те же приборы, но в соответствующем исполнении.

«Если говорить об АФС, то это не замена инструментальной съёмки, а дополнение. Если есть трава, лес, кусты, то по АФС в этих участках невозможно получить точную отметку земли, нужно дополнять инструментальной съёмкой», — уточняет Константин Шрайнер.

С другой стороны, и сами технологии не стоят на месте. Напротив, они совершенствуются с невероятной скоростью. Для примера Юлия Морозова предложила сравнить первые 3D-сканеры с теми, что работают сегодня: небо и земля.

«Совершенствуется всё: точность, вес, габариты, защищённое исполнение, математика алгоритмов и вычислений. Иногда появляются технологии, которые дают старт новым видам устройств: SLAM алгоритм, например, дал новый виток в развитии сканирующих систем — мобильное лазерное сканирование.

Этот метод не требует GPS и позволяет делать съёмку в шахтах одному человеку без дополнительной помощи: ему нужно лишь надеть рюкзак и пройтись по интересующей его территории или установить сканер на транспортное средство», — рассказала директор ООО «Альфасканер».

Но специалист ещё раз подчёркивает: инновации должны вводиться целенаправленно там, где они незаменимы и полезны больше всего.