Цифровизация золотодобычи: экономический эффект новых технологий в снижении затрат и повышении точности геологических поисков

Рассматривая роль цифровизации в трансформации золотодобывающей отрасли, следует проанализировать ключевые технологии, способствующие снижению производственных затрат и повышению точности геологоразведки. Особого внимания заслуживают такие инструменты, как искусственный интеллект (ИИ), системная автоматизация процессов, создание цифровых двойников месторождений при помощи лидарной съёмки и тайловых моделей с использованием БПЛА различных типов и последующей предиктивной аналитикой, 3D-моделированием месторождений и анализом больших объёмов получаемых данных.

Эти технологии позволяют оптимизировать планирование добычи, прогнозировать риски, минимизировать человеческий фактор и повышать безопасность работ. Есть и экономические эффекты внедрения цифровых решений:

• сокращение времени на разведку и добычу,
• снижение операционных расходов,
• повышение извлечения золота из руд,
• возможность разработки ранее нерентабельных месторождений на примере успешных проектов и кейсов из практики ведущих золотодобывающих компаний. 

В то же время существует ряд вызовов, связанных с внедрением новых технологий, включая необходимость подготовки кадров и преодоление консерватизма. Лидерам отрасли уже очевидно, что цифровизация становится ключевым фактором конкурентоспособности в условиях истощения легкодоступных запасов и роста требований к экологичности производства.

Попробуем рамочно исследовать, как современные цифровые технологии изменяют золотодобычу, оценить их вклад в снижение себестоимости добычи и повышение точности поиска месторождений с последующей трансформацией отрасли из ресурсодобывающей в высокотехнологичную.

По данным лаборатории метеоритики и космохимии ГЕОХИ РАН, легко извлекаемые запасы золота могут закончиться через 15-20 лет. В советский период основу добычи составляли россыпные месторождения с содержанием 5-10 г/т, но сегодня их доля сократилась до 15-20%. Добыча смещается в труднодоступные регионы, что значительно удорожает проекты.

Цифровизация позволяет решать эту проблему за счёт, прежде всего, глубокой геологоразведки. Современные технологии (трёхмерное моделирование месторождений, использование спутниковых данных и нейросети для обработки массивов) помогают переосмысливать ранее считавшиеся нерентабельными месторождения, выявляя тонкие прожилки золота и оптимизируя бурение, делая его «точным и осмысленным».

Во-вторых, используя «цифру», можно значительно снизить воздействие на окружающую среду, минимизируя влияние технологических последствий золотодобычи. Датчики интернета вещей (IoT) и аналитические системы позволяют оперативно устранять нарушения, отслеживать состояние оборудования, уровень загрязнения воздуха и воды, а развитие биотехнологий (так называемых зелёных технологий — с использованием бактерий для извлечения золота) и различных электрохимических методов снижает зависимость от токсичных реагентов, прежде всего цианидов, (например, при кучном выщелачивании).

Цифровые инструменты также помогают планировать и контролировать восстановление нарушенных земель после завершения добычи.

Цифровизация повышает эффективность золотодобычи, в первую очередь благодаря автоматизации и роботизации. Например, внедрение автономных самосвалов, экскаваторов и роботизированного оборудования в подземных шахтах снижает операционные расходы, повышает производительность и безопасность труда. А моделирование месторождений и производственных процессов в режиме реального времени (создание цифровых двойников) позволяет оптимизировать планирование, прогнозировать износ оборудования и минимизировать простои. 

Системы на базе машинного обучения (искусственный интеллект) анализируют тысячи параметров работы оборудования, прогнозируют сбои, автоматически корректируют режимы переработки, что максимизирует извлечение золота и снижает энергозатраты. Реалиями сегодняшнего дня стали «умные шахты» с использованием датчиков, беспроводных сетей и облачных технологий, обеспечивающих контроль за состоянием оборудования и условий труда.

Дополнительными факторами актуальности применения цифровизации в золотодобыче является высокая экономическая значимость отрасли. Золото относится к стратегическим видам полезных ископаемых в России. Его добыча важна для пополнения госбюджета, формирования золотовалютных резервов, госбезопасности и стабильности национальной валюты.

Во всём мире уже реализуются государственные программы поддержки геологоразведочных работ и внедрения новых технологий, что значительно стимулирует цифровизацию. Таким образом, она становится ключевым инструментом адаптации золотодобывающей отрасли к современным вызовам. Внедрение «цифры» позволяет не только продлить жизнь существующим месторождениям и повысить их рентабельность, но и сделать производство более безопасным и экологичным, что соответствует глобальным трендам устойчивого развития.

В последние годы и в России появились научные работы, посвящённые проблеме внедрения современных технологий в золотодобывающую отрасль. Приведём некоторые из них в качестве базы, необходимой для тех, кто желает стать лидером горного дела и добывающей промышленности.

• Тюленева Т. А. «Цифровизация горнодобывающей промышленности региона: проблемы и перспективы» (2020). Здесь цифровизация рассматривается как инструмент повышения конкурентоспособности горнодобывающих предприятий через снижение издержек, улучшение качества продукции и обеспечение безопасности производства.
• Каленов О. Е. «Цифровизация в горнодобывающей промышленности» (2021). В данной работе представлены ключевые направления цифровой трансформации, её преимущества и потенциальные угрозы, а также приведены примеры успешной цифровизации как в России, так и за рубежом, с учётом положительных и негативных аспектов этого процесса.
• Рыльникова М. В., Струков К. И., Радченко Д. Н., Есина Е. Н. «Цифровая трансформация — условие и основа устойчивого развития горнотехнических систем» (2021). С главным выводом о том, что цифровизация есть необходимое условие устойчивого развития горнотехнических систем во всех бизнес‑процессах отрасли, основанных на базе интеллектуализации геотехнологий.
• Великанов В. С., Дремин А. В., Лукашук О. А., Чернухин С. А., Лукашук М. Д. «Цифровая трансформация горнодобывающих предприятий и теротехнология наземных транспортных средств» (2024). Здесь предлагается концептуальная модель, позволяющая горнодобывающим компаниям интегрировать разрозненные программные продукты в единую экосистему. 
• Исаков В. С. «Искусственный интеллект в горнодобывающей промышленности: новые возможности и преимущества» (2023). Ключевой вывод работы — использование ИИ в горнодобывающей промышленности предоставляет новые возможности и преимущества для управления процессом добычи и его оптимизации, предсказания аварий и повышения безопасности, а также управления энергопотреблением.

Список рекомендуемой литературы, разумеется, неполон, поскольку в рамках одной вводной статьи невозможно упомянуть все значимые работы по заявленной теме без превращения её в объемную научную публикацию. Но уже на основе указанных выше материалов можно сделать вывод о том, что учёные активно занимаются исследованиями возможностей применения ИИ в горнодобывающей промышленности для оптимизации добычи, прогнозирования аварий, управления энергопотреблением и решения других технических и технологических задач.

Реализация проектов с внедрением искусственного интеллекта уже доказала свою эффективность, и в будущем ожидается ещё большее его применение в этой отрасли. Лидером цифровизации в отрасли считаются предприятия Китая, где уже более 50% добычи угля осуществляется с применением методов ИИ.

Основными технологиями цифровизации в золотодобыче являются автоматизация и роботизация, направленные на повышение производительности, снижение эксплуатационных затрат, обеспечение безопасности персонала и оптимизацию производственных процессов. Это и внедрение автономных самосвалов, экскаваторов, роботизированного оборудования для подземных работ, и систем управления, которые контролируют технику в режиме реального времени.

Всё сказанное позволяет прийти к заключению, что архитектура интернета вещей (IIoT) способна радикально изменить управление горным производством, сделав его более безопасным, прозрачным и эффективным. В перспективе система может стать основой для создания «цифрового двойника» месторождения — виртуальной модели, отражающей все процессы в реальном времени и позволяющей тестировать управленческие решения без риска для реального объекта.

Текст: Артём Истомин, маркшейдер, специалист отдела развития ООО «Холдинг Сибзолото»