У випаленій сонцем австралійської глушині зразково-показова бригада роботів-гірників денно і нощно вигризає з матінки-Землі сотні тисяч тонн залізної руди. За інтелектом трудягам не зрівнятися з шахістом Deep Blue. Зате з дисципліною у них повний порядок!
У всі часи нелегку працю шахтарів вважався одним з найнебезпечніших і невдячних. Каліцтва, силікоз, занедбані бумтауни і сімейні трагедії - постійні супутники цієї професії. Не дарма легендарні «16 тонн» Мерла Тревіса досі вибивають скупу сльозу у роботяг, що заповнюють вечорами бари гірницьких селищ від Аляски до Південної Африки. Але вже дуже скоро у багатьох з них з'явиться можливість змінити важкі брезентові роби і каски на білі офісні сорочки. У цьому впевнені фахівці гірничодобувної компанії Rio Tinto, які розробили і вже впровадили в життя полуфантастический проект Mine of the Future.
У западноавстралійской Пілбарі, де стрілку компаса зводять з розуму багатющі поклади заліза, а людину-спека, вже понад рік замість людей цілодобово працюють у поті чола роботи. За п'ятьма гігантськими самоскидами Komatsu 930Е-4АТ вантажопідйомністю 290 т, дизель-гідравлічним екскаватором PC5500, гусеничним бульдозером D475A, його колісним побратимом WD900 і грейдером GD825 доглядають оператори, що знаходяться в 1000 км від розрізу Вест-Анджелас - в Перті. Скоро до них додадуться чотири тепловоза-безпілотника GE Dash 9, які будуть водити склади з 230 думпкарів по 420-км гілці до морських терміналів Дампьер і Кейп-Ламберт на швидкості до 80 км / ч. А кінцева мета проекту - повна роботизація всіх родовищ Пілбари - Хаммерслі, Хоуп-Даунс, Чаннар, Істерн-Рейндж і Меса-Джей.
Komatsu PC5500: екскаватор із зворотною лопатою. Маса - 525 т // Двигуни - два 12-циліндрових турбодизеля об'ємом 38 л // Потужність - 2 х 1260 к.с. // Стріла - 11 м // Рукоять - 5,1 м // Обсяг ковша - 28 м³.
Ціна помилки
Для початку уявімо собі, як функціонує звичайне родовище в Пілбарі. Вкрай рідко буває, щоб корисні копалини виходили прямо на поверхню. Щоб дістатися до рудного тіла, необхідно попередньо розкрити і вивезти в відвали порожню породу, яка покриває родовище, причому для видобутку 1 т руди в середньому припадає вивозити 3-6 т (а в окремих випадках - до 25 т!) Породи. Обсяги видобутку руди безпосередньо залежать від обсягів розкриву, і саме тому на розкривних роботах задіяні найбільші самоскиди і екскаватори.
Попередньо розвідане і розмічений гірськими інженерами - марк-шейдерамі- ділянку перетворюється в якусь подобу друшляка: потужні бурові верстати забурюються в призначеному до вибуху блоці породи десятки і сотні вибухових свердловин, розташованих в строго визначеному порядку. Підривники за допомогою спеціального «зарядного автомобіля» заповнюють підготовлені свердловини вибуховою речовиною, встановлюють і з'єднують в єдиний ланцюг детонатори, після чого влаштовують маленький землетрус, в результаті якого міцний скельний масив перетворюється на купу уламків. Потім в забій прибувають величезний екскаватор і бульдозери. Бульдозери зачищають майданчик для роботи екскаватора, а грейдери формують більш-менш рівні дороги. Далі в справу вступають велетенські самоскиди Komatsu 930Е-4АТ і дизель-гідравлічний екскаватор PC5500. Один за іншим самоскиди під'їжджають на місце навантаження, приймають в свій кузовок звичні 290 т і відправляються для розвантаження на відвали - рукотворні гори, неодмінний атрибут будь-якого гірничодобувного підприємства.
Komatsu 930E-4AT: кар'єрний самоскид. Вантажопідйомність - 290 т // Маса - 202 т // Двигун - 16-циліндровий турбодизель об'ємом 60 л // Потужність - 2700 к.с. // Максимальна швидкість при повному завантаженні - 64,3 км / год // Довжина - 15,32 м Ширина - 8,69 Ï // Висота - 7,32 м.
Коли звільняється доступ до рудному тілу - вибух повторюється, після чого кар'єрні самоскиди дещо меншою вантажопідйомності починають вивозити руду на збагачувальну фабрику, де її розмелюють в однорідну масу і попередньо очищають від домішок. Збагачену руду відправляють на рудний склад, звідки роторним екскаватором перевантажують у вагони. Трохи більше трьох годин необхідно для завантаження 2,5-км поїзда, і незабаром сталева змія масою близько 26 000 т, гуркочучи, спрямовується до моря. Там руда вантажиться в трюми кораблів-рудовозов, які вже через тиждень встануть на рейді одного з японських, китайських або південнокорейських терміналів. Ще через пару днів вона перетвориться в сортовий прокат.
У цьому процесі задіяні сотні людей і десятки важких механізмів, які зобов'язані працювати за графіком, і це при температурі + 50 ° С і висить над дорогою хмарі рудої пилюки, яка не в силах прибити до землі навіть поливальна машина. Кабіни сучасних бульдозерів, кар'єрних самоскидів і екскаваторів оснащені кондиціонерами, атермальниє стеклами, зручними сидіннями, але навіть вони не в силах повністю позбавити операторів від шуму і вібрації. Дуже напружена і при цьому монотонна робота призводить до швидкої втоми, а отже - і до помилок. Але будь-яка помилка в розрізі, де в обмеженому просторі з максимальною інтенсивністю працює безліч багатотонних машин, може призвести не тільки до серйозної аварії, але і до трагедії. Переважна більшість аварій на відкритих гірських розробках відбувається через горезвісного «людського фактора».
Komatsu GD825: автогрейдер. Маса - 26 т // Двигун - 6-циліндровий турбодизель об'ємом 15 л // Потужність - 284 к.с. // Максимальна швидкість - 45 км / ч.
Водій - зайвий
Ідея про автоматизацію технологічних процесів при відкритій розробці родовищ прийшла в голову інженерам Komatsu в кінці 1990-х. В їх активі була система Vehicle Health Monitoring System (VHMS), що представляє собою бортовий комплекс пристроїв діагностики вузлів і систем кар'єрного самоскида в поєднанні з постійним двостороннім каналом зв'язку між машиною і оператором сервісної служби. Технічний персонал зміг отримувати попереджувальну інформацію про стан систем і прогнозувати, які вузли і в який термін зажадають заміни або обслуговування. Якщо японцям вдалося навчити машину скаржитися на своє здоров'я, то чому б не піти далі - довірити електроніці кермо і педалі? Для вирішення цього завдання Komatsu придбала американську компанію Modular Mining Systems, і до 2005 року перші роботи-самоскиди, оснащені фірмовою технологією FrontRunner, надійшли на обкатку в чилійські мідні кар'єри компанії Codelco.
У грудні 2008 року Rio Tinto і Komatsu запустили бета-версію Mine of the Future на майданчику А розрізу Вест-Анджелас. Кожен 930Е-4АТ в Пілбарі оснащений телекамерами, радарами, лазерними далекомірами, GPS-навігацією, бездротовим зв'язком і системою розпізнавання перешкод. Управління машиною повністю покладено на комп'ютер; оператор лише спостерігає за роботою самоскида. Штучний інтелект FrontRunner здатний запам'ятовувати рельєф місцевості, формуючи віртуальну тривимірну карту. Шестиколісний монстри снують по майданчику зі швидкістю понад 50 км / год, що майже вдвічі вище, ніж у бувалих водіїв. Зіткнення і затори тут неможливі: точність орієнтації роботів-самоскидів в часі і просторі майже хірургічна - всього 1-2 см відхилення від заданих координат!
Terex Reedrill SCH5000: бурова установка. Діаметр шурфу - до 152 мм // Маса - 20 т // Двигун - дизель Caterpillar // Потужність - 310 к.с.
Зона навантаження поділена на віртуальні сектори. Піднятий ківш екскаватора дає сигнал чергового самоскида - давай сюди! До речі, чилійський досвід Komatsu показав, що управління екскаватором все ще неможливо без досвідченого оператора в кабіні, але незабаром і його місце займе штучний розум. Бульдозери та грейдери вже управляються дистанційно з операційного центру в Перті. Центр пов'язаний з Пілбари дубльованим оптичним кабелем і резервним супутниковим каналом. У його кондиціонованих приміщеннях 320 операторів візуально контролюють роботу всіх машин через 440 моніторів. Єдиним пілотованим ланкою процесу залишається перевезення руди до моря - Rio Tinto приступить до роботизації своєї залізничної мережі через пару років.
Далі - скрізь
Ще одна видатна технологічне досягнення в рамках проекту Mine of the Future - автоматизація складного процесу буріння вибухових свердловин для розкривання породи. Старовинний партнер Rio Tinto компанія Terex Mining, що спеціалізується на буровому обладнанні, розробила для роторних бурових верстатів SKSS і SKF програмне забезпечення та комплекс телематики, що базується на GPS-позиціонування. Чотири гусеничних агрегату, оснащених пневматичними компресорами високого тиску Sullair 1,500CFM, дозволяють використовувати для буріння не тільки звичайний обертається бур, а й погружной пневмомолот. Бурової робот може вгризатися в породу на 6 м / ч швидше, ніж така ж машина з оператором в кабіні. Свердловини автоматично зміцнюються і розширюються від низу до верху, від забою до гирла, для більш ефективного підриву заряду.
Вчені з Університету Сіднея, які співпрацюють з Rio Tinto, вважають, що через пару років зможуть автоматизувати геологорозвідку - сакральний процес, немислимий раніше без участі людини. Якщо раніше для оцінки зміни, обсягу рудного тіла і вмісту заліза в ньому потрібно зробити тисячі свердловин, відправити піднятий керн в лабораторію і через пару місяців отримати висновок, то скоро вся ця рутинна робота буде займати секунди. Для цього будуть розроблені мобільні лабораторії, буквально бачать крізь землю і не потребують трудомісткого буріння.
У Rio Tinto і її партнерів маса роботи. Незабаром в Вест-Анджелас доставлять ще 17 роботів Komatsu 930Е-4АТ, п'ять бульдозерів, чотири грейдера і три бурових верстати. Руди в цьому районі вистачить на кілька десятків років - вартість розвіданих запасів становить більше $ 140 млрд. Черги на освоєння чекають і багатющі родовища Парабурду, Маранді, Брокман і Янді. І це - не рахуючи покладів бокситів, міді і рідкоземельних металів, попит на які стабільно зростає. Клімат в Західній Австралії навряд чи зміниться, а значить, у компанії немає іншого шляху, крім подальшої автоматизації видобутку.
Стаття «Нелюдський фактор» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №7, Грудень 2010 ).
Якщо японцям вдалося навчити машину скаржитися на своє здоров'я, то чому б не піти далі - довірити електроніці кермо і педалі?