Exploatarea automată este un termen general care se referă la o schimbare a tehnologiei miniere, astfel încât să excludă utilizarea forței de muncă umană în zona minieră [1]. Aceasta include: (1) automatizarea producției, inclusiv automatizarea proceselor și software-ul de calculator pentru aceasta; și (2) utilizarea controlului robotizat al vehiculelor și echipamentelor. În prezent, mineritul din țările dezvoltate se află în mijlocul unei tranziții către minerit automatizat, iar în țările lumii a treia (unde costurile cu forța de muncă sunt relativ scăzute), o astfel de nevoie de creștere a eficienței rămâne scăzută. În 2014, mineritul a fost complet automatizat în două locații: Pilbara (Australia) și Bingham Canyon (SUA).
Pentru a îmbunătăți gestionarea operațiunilor miniere, companiile miniere pot folosi software special. Programe precum Pitram Mining Solutions [2] și Extreme [3] ajută administrația să organizeze procesul de minerit și să-l controleze în timp real. Mesajele generate de aceste programe ajută la identificarea fluxului de lucru și a defectelor fluxului de lucru care reduc productivitatea.
Pentru a aborda provocările muncii în medii periculoase și pentru a crește productivitatea, unele companii miniere au început să folosească automatizarea pentru a controla mașinile de minerit. Ei folosesc hardware și software pentru a transforma vehiculele și alte echipamente în dispozitive robotice și autonome.
Automatizarea poate fi implementată în trei forme: telecomandă, telecontrol și automatizare completă.
Telecomanda este utilizată în mod obișnuit pentru a controla funcționarea echipamentelor, cum ar fi excavatoare, buldozere și tractoare. Operatorul stă relativ aproape de mașină - astfel încât să fie în câmpul său vizual - și folosește telecomanda pentru a efectua munca normală. Deoarece „simte mașina” mult mai rău, iar volumul informațiilor vizuale (și alte) primite este mai mic, atunci când utilizați telecomandă, productivitatea scade de obicei. Telecomanda este folosită de obicei la exploatarea în zone periculoase - unde există riscul de alunecări de teren, explozii, căderi de pietre, minerit subteran. Telecomanda este cea mai ieftină modalitate de automatizare a mașinilor de minerit în medii periculoase, făcându-l începutul perfect pentru procesul de automatizare.
Telecontrolul este utilizarea echipamentelor miniere care este controlată de un operator aflat la o distanță considerabilă, folosind camere video, semnale de la senzori și, eventual, folosind software suplimentar care determină locația. Telecontrol vă permite să îndepărtați o persoană dintr-un loc periculos pe o distanță considerabilă și să controlați echipamentul din locul lor sigur. La conducerea vehiculelor, se folosesc joystick-uri și alte mijloace de furnizare a semnalelor de control de la o persoană, iar software-ul special permite operatorului să primească mai multe informații despre starea mașinii și poziția acesteia. Când utilizați telecomandă, poate exista o scădere a performanței - ca și în cazul telecomenzii; dar operatorul este îndepărtat de sursa pericolului la o distanţă mult mai mare.
Exploatarea semi-automatizată se referă la controlul parțial automatizat al mașinilor și echipamentelor. Doar o parte din funcții este automatizată, iar controlul uman continuă să fie necesar.
Atunci când sunt complet automatizate, sistemele robotizate preiau controlul deplin asupra aprinderii, schimbarea treptelor de viteză, direcție, frânare, turnarea materialului, poziția lamei de buldozer etc. – fără intervenția operatorului. Automatizarea completă vă permite să creșteți productivitatea mașinilor de minerit, iar utilizarea programelor de control al utilajelor permite operatorului să-și „gestioneze” munca, să monitorizeze eficiența și să intervină atunci când apar probleme.
Posibilele beneficii ale automatizării includ: îmbunătățirea siguranței și condițiilor sanitare și igienice de lucru; reducerea consumului de combustibil; creșterea productivității; reducerea timpilor de nefuncţionare; reducerea costurilor reparațiilor și întreținerii neprogramate; reducerea oboselii șoferilor de vehicule. Automatizarea poate ajuta la rezolvarea penuriei de muncitori (de exemplu, șoferii de basculantă). Odată cu scăderea prețurilor mărfurilor, multe companii miniere caută modalități de a reduce costurile - dar fără a compromite siguranța și condițiile de muncă. În acest caz, automatizarea poate ajuta la rezolvarea problemelor. Automatizarea exploatării miniere poate reduce semnificativ riscul de apariție a bolilor profesionale cronice, inclusiv incurabile și ireversibile ( pneumoconioză - silicoză , antracoză etc.; boală pulmonară obstructivă cronică ; cor pulmonale etc.) .
Criticii automatizării vehiculelor susțin că utilizarea acestuia va duce la o reducere a numărului de locuri de muncă. Dar ei se opun că, în timp ce unele locuri de muncă pot deveni redundante (în primul rând cele care implică munca în condiții periculoase și insalubre, sau muncă grea și/sau repetitivă), automatizarea duce la crearea de noi locuri de muncă. Comunitățile care sprijină lucrătorii cu venituri mici solicită companiilor miniere să fie responsabile din punct de vedere social în fața unei treceri la automatizare care provoacă pierderi de locuri de muncă în fața prețurilor mai scăzute ale mărfurilor și poate crește productivitatea. Companiile mari sunt reticente în a investi în noi tehnologii netestate, preferând să utilizeze automatizarea la nivel scăzut și cu costuri reduse (control de la distanță).
Două companii oferă mașini de exploatare automate ( Caterpillar Inc și Komatsu Limited ). Sistemul CAT MineStar [4] vă permite să automatizați complet forarea, transportul, excavarea în opriri și alte tipuri de lucrări. Sistemul Autonomous Haul ( AHS ) de la Komatsu [ 5] include senzori, controlere, echipamente de navigație etc. instalate pe camioanele pentru minerit, ceea ce permite controlul acestora. Ambele sisteme sunt integrate cu tehnologiile (patentate) ale acestor companii și au fost dovedite în unele dintre cele mai mari mine din lume.
Dar unele companii miniere pot solicita soluții independente de dezvoltator. Un exemplu de astfel de soluție sunt următoarele sisteme: sistem Nav/Mobius (dezvoltat de Autonomous Solutions Inc ) [6] ; Sistem Teleop Auto (Hard-Line) [7] ; și AutoMine [8] ( Sandvik ). Aceste sisteme fac posibilă automatizarea mașinilor și echipamentelor fără a fi nevoie de acorduri pe termen lung cu producători exclusivi. Sistemul Hard-Line este utilizat în minerit subteran pentru a controla automat direcția, viteza și alte acțiuni ale vehiculelor de transport.
Rio Tinto Group a creat proiectul Mine of the Future în 2008. Din centrul de control din Perth (Australia), mineritul din regiunea Pilbara este gestionat. Utilizarea echipamentelor automate mărește productivitatea și permite o utilizare mai completă a mașinilor. În iunie 2014, cantitatea de materii prime extrase în această mină a ajuns la 200 de milioane de tone [9] .
Cariera Bingham Canyon de lângă Salt Lake City (SUA) este unul dintre cei mai mari furnizori de minereu de cupru din lume. În aprilie 2013, a avut loc o alunecare catastrofală, care a forțat încetarea multor tipuri de lucrări. Pentru a îmbunătăți siguranța, administrația companiei ( Kennecott Utah Copper/Rio Tinto ) a început să utilizeze controlul automat al excavatoarelor, buldozerelor și altor echipamente în locuri cu teren instabil. Utilizarea mașinilor robotizate a ajutat compania să lucreze în zone mai abrupte și mai periculoase (cu acces ulterior în siguranță de către mașini conduse de oameni).
În Australia, în statul New South Wales, minereul de cupru este extras la una dintre cele mai mari mine din lume , Cadia-Ridgeway , atât în cariera deschisă, cât și în subteran. Aceasta folosește un număr mare de echipamente de exploatare automată [10] .
În perioada ~2006-2016, compania germană „ EEP Elektro-Elektronik Pranjic ” a livrat și pus în funcțiune peste 60 de seturi de control automat modern pentru extracția subterană a cărbunelui. Pentru prima dată, tehnologia exploatării cărbunelui complet fără pilot a fost folosită de China National Coal Group Corp. (CME) " la mina Tang Shan Gou (combine, trei fețe, 200 m adâncime) și la mina Nan Liang (plug, 100 m adâncime). La ambele mine grosimea cusăturii este de 1-1,7 m. Funcționarea combinelor este monitorizată cu ajutorul camerelor (în timp real cu transmisie de semnal prin fibră optică). De regulă, personalul subteran are obligația de a controla numai procesul de minerit și atunci când efectuează reparații. Automatizarea a îmbunătățit siguranța și performanța economică. [unsprezece]
În august 2015, în mina Polysaevskaya (OJSC SUEK-Kuzbass), a început să funcționeze un perete lung, controlat de un operator dintr-o deriva vecină, în funcție de semnalele senzorilor de pe combină și suport; si camere video. S-au folosit echipamente germane (EICKHOFF si MARCO), suport fabricat in Polonia. Grosimea cusăturii este de 1,6 m, sarcina estimată în fundul găurii este de 300 de mii de tone de cărbune pe lună. Se presupune că siguranța și calitatea cărbunelui vor crește. [12] :