Добыча по-умному

Цифровые приоритеты АРМЗ

В современном мире цифровые технологии являются органичной составляющей стратегии развития самых разных отраслей. Не стал исключением и горнорудный дивизион Росатома. О цифровых решениях, применяемых при добыче урана, и основных направлениях их внедрения журналу «Вестник атомпрома» рассказал директор по цифровизации АО «Атомредметзолото» Роман Рудин.

«Умные» скважины

Одно из приоритетных направлений внедрения цифровых технологий в добыче урана — цифровизация при использовании метода скважинного подземного выщелачивания (СПВ): пилотные решения проходят апробацию на месторождениях АО «Хиагда» в Забайкальском крае. Отрабатываемые месторождения разбиваются на блоки, один из которых сегодня управляется системой «Умный полигон СПВ» (далее — система), предназначенной для повышения эффективности добычи. Для сбора исходных данных датчиками оборудованы 43 скважины, находящиеся в промышленной эксплуатации.

Метод СПВ наиболее перспективен как в экономическом плане, так и с точки зрения безопасности и экологии. Его можно применять на месторождениях, где залежи урана находятся на относительно небольшой глубине — как правило, до 200–300 метров. Над месторождением строится сеть скважин, позволяющих подавать раствор серной кислоты в рудное тело и затем откачивать на поверхность раствор, обогащенный ураном. При таком способе добычи крайне важно, чтобы скважины постоянно находились в рабочем состоянии и поддерживали требуемую пропускную способность. «Для решения этой задачи разработана и используется система “Умный полигон СПВ”, — рассказывает директор по цифровизации АО “Атомредметзолото” Роман Рудин. — Нас часто спрашивают, что означает “умный”? Смысл простой. Каждые сутки система сама делает замеры пропускной способности скважин, отправляет эти данные в специальный модуль для расчета оптимального режима эксплуатации и затем с помощью модуля АСУ ТП на основе расчетных данных поддерживает оптимальный режим работы скважин. Еще на ранней стадии эксплуатации система позволяет выявить “плохие” (то есть не поддерживающие оптимальный режим) скважины, а также потенциально аварийно опасные».

Месторождения «Хиагды» разбросаны на расстоянии 250 км от Читы. При отсутствии цифровых решений необходимо постоянно вести обследование всех участков полигона для того, чтобы определять «плохие» скважины. На «умных» месторождениях эту работу делают датчики, точечно выявляя проблемные скважины. Бригада сразу едет к конкретной скважине, требующей ремонта, и проводит необходимые работы. Осуществлять профилактический ремонт проще и дешевле, чем восстанавливать работу скважины после аварийной ситуации. «Система “Умный полигон СПВ” позволяет видеть полную картину состояния скважин в режиме реального времени, оперативно выявлять проблемные места и устранять их, не давая месторождению простаивать, при этом мониторинг можно осуществлять не только в диспетчерской на площадке, но и в любом другом офисе в безопасном контуре ИТ-ландшафта дивизиона», — объясняет Роман Рудин.

3D-геология

В «Умный полигон СПВ» также входит система горно-геологического моделирования отработки месторождений. Это пакет программ, позволяющий геологам изучать структуру месторождения в 3D-модели, используя инструменты визуального анализа и планирования. Данные о месторождении сводятся в единый обновляемый информационный блок, на базе которого строится постоянно действующая 3D-модель месторождения, визуализируется состояние горных пород, рудного тела и текущая ситуация с его разработкой. Система позволяет определять свойства горных пород, их проницаемость, степень обводненности месторождения, выявлять пустоты. Это дает возможность оптимально настраивать работу добычного комплекса и добиваться максимально эффективной разработки месторождения.

Безопасность в приоритете

«При внедрении цифровых технологий мы придерживаемся двух главных приоритетов: оптимизации производственных процессов и обеспечения безопасности для персонала, — говорит Роман Рудин. — Одно из цифровых решений, направленных на повышение безопасности, — это “Умные каски”. Мы снабдили наши каски чипами, позволяющими через беспроводной канал LoRaWAN (это своего рода мини-Wi-Fi) поддерживать непрерывную связь с диспетчерской. Диспетчер на мониторе видит не только местоположение каски, но и информацию о том, надета каска или снята, а в случае падения или удара система в режиме онлайн определит, в подвижном или неподвижном состоянии находится работник. Если человеку требуется срочная помощь, он должен три раза постучать по каске, и у диспетчера на мониторе напротив этой каски появится красный флажок, сигнализирующий о возникновении внештатной ситуации. В этом случае диспетчер предпримет все необходимые меры для организации оказания помощи». В условиях круглогодичной вахтовой работы на удаленной площадке подобная система безопасности позволяет своевременно реагировать на внештатные ситуации и в случае необходимости оперативно организовывать мероприятия по оказанию помощи пострадавшему. В перспективе площадки месторождений могут быть оборудованы электронными медицинскими кабинетами, где самостоятельно, без присутствия врача, вахтовики смогут измерить давление, температуру, а также сдать ПЦР-тест.

Видеть всё

Еще один проект, который ведется в рамках цифровизации предприятий горнорудного дивизиона, — это система видеомониторинга. На месторождениях ставятся камеры высокого разрешения, изображения с которых передаются на специальную видеостену в диспетчерской. «Хотим оборудовать месторождения видеосвязью по технологии Private LTE, — поясняет Роман Рудин. — Это даст возможность работать по хорошему защищенному каналу связи с передачей голоса, видео и документации в труднодоступные места. Пилотный проект запущен на “Хиагде”. Нам необходимо обеспечить покрытие большой территории станциями беспроводной связи. Сложность в том, что станции берутся в аренду у сотового оператора, который затем осуществляет их техническое обслуживание. За эту услугу необходимо платить абонентскую плату. Возможен вариант, когда предприятие из контура Росатома сможет взять обслуживание станций на себя, и мы будем платить абонентскую плату не сотовому оператору, а отраслевой компании, что обеспечит внутриотраслевое движение средств». Наличие подобной системы позволит рабочим на местах, в случае возникновения технических проблем, получать детальные консультации по видеосвязи от специалистов высокой квалификации. Благодаря такой опции даже задачи высокой сложности можно будет решать дистанционно, без необходимости физического выезда специалистов на месторождение, что в разы сократит время, необходимое для устранения технических неполадок.

Адаптировать и тиражировать

Предприятие горнорудного дивизиона АО «Далур» расположено в Курганской области. Здесь также применяется метод подземного скважинного выщелачивания, однако у месторождений «Далура» есть ряд существенных отличий от «Хиагды». Предприятие находится в другой природной зоне, где преобладают лесостепи, различается геология месторождений, а руды менее богаты ураном. «На “Далуре” более “легкие” методы цифровизации, — рассказывает Роман Рудин. — Используются цифровые инструменты для горного планирования. Сейчас ведутся работы в направлении расширения цифровизации, пилотный проект реализуется на одном из блоков месторождения. По сути, это тиражирование нашей технологии “Умный полигон СПВ”, адаптированной под условия месторождений “Далура”. В планах также обеспечение сотрудников “Умными касками”, в начале 2022 года планируем запускать пилотный проект».

Цифровизация под землей…

Цифровые решения также используются и при подземном горном способе добычи, который применяется на месторождениях ПАО «ППГХО» в г. Краснокаменске Забайкальского края. Для решения задач, связанных с безопасностью работы персонала под землей, создана система диагностики подземных ударов «Геодинамический полигон», осуществляющая мониторинг подземных пород для прогнозирования и предупреждения горных ударов. Принцип ее работы аналогичен принципу работы систем сейсмического мониторинга, направленных на прогнозирование землетрясений. В шахтах установлены специальные датчики, связанные с системой мониторинга, отслеживающей физические признаки, такие как увеличение колебаний в горной породе, сдвиги и другие, что позволяет выявлять потенциально опасные участки и заблаговременно принимать меры для их укрепления.

На ППГХО также используется система инженерного сопровождения и горного проектирования — аналогичная системе, применяемой при добыче методом скважинного подземного выщелачивания. Данные о месторождении сводятся в единый обновляемый информационный блок, на базе которого строится 3D-модель, в которой моделируется схема выработки, а затем осуществляется физическая проходка. Программа позволяет прогнозировать и планировать объемы выработки, а также направления прокладки подземных горизонтов, определять потенциально опасные участки, образовавшиеся в ходе проходки, планировать количество стройматериала, необходимого для их укрепления. «Это очень удобная и эффективная система, позволяющая организовывать оперативное взаимодействие между различными службами и корректировать планирование в режиме реального времени», — отмечает Роман Рудин.

… и на земле

ППГХО ведет разработку угольного разреза «Уртуйский», используя открытый способ добычи. Здесь также внедряются цифровые решения, в частности, используется система моделирования горной отработки. Раньше маркшейдер (специалист по проведению пространственно-геометрических измерений) обходил разрез пешком, на это требовалось много времени. Сегодня для подобных целей используется беспилотник, который ежедневно облетает разрез, производя фотосъемку, результаты которой конвертируются в визуальную 3D-модель, отображающую все изменения в геометрии разреза. «В планах — наладить цифровую диспетчеризацию автотранспорта и горной техники, — рассказывает Роман Рудин. — Такая система позволит использовать технологии ПСР и оптимизировать логистику автотранспорта».

Горизонты развития

В декабре 2021 года блок скважин на «Хиагде», оборудованный системой «Умный полигон СПВ», был переведен в режим промышленной эксплуатации. «В течение полугода в режиме промышленной эксплуатации мы будем мониторить эффективность работы блока, сравнивая показатели добычи с соседними “нецифровыми” блоками месторождений, — говорит Роман Рудин. — Мы должны показать, что содержание урана в растворе из наших скважин в среднем выше и срок разработки при этом уменьшается. Эти и другие показатели могут стать обоснованием для тиражирования нашей системы на скважины в других блоках. В ближайших планах развития системы — подключение массива данных для обобщения и анализа условий и факторов, способствующих выходу скважин из строя, что позволит свести к минимуму количество отказов. Сегодня очевидно, что без внедрения цифровых технологий качественно наращивать темпы добычи не получится».

По предварительным расчетам «Умный полигон СПВ» позволяет в среднем на 10–15 % сократить сроки разработки месторождения и время, необходимое для извлечения урана. Помимо этого, цифровизация СПВ дает экономию электроэнергии, топлива, серной кислоты, строительных материалов, сокращает трудозатраты. «Эффект от внедрения цифровых решений не всегда корректно подсчитывать только в деньгах, — уверен Роман Рудин. — Один из главных эффектов сегодня — возможность получения полной картины работы добычного комплекса в режиме реального времени, позволяющей точно планировать и осуществлять эффективное управление удаленными объектами и оперативно реагировать на внештатные ситуации».