Поделиться
«Норникель» повысил качество руды на шахтах в Заполярье благодаря цифровому моделированию
В горнодобывающей отрасли первый передел — стадия получения металла из руды — напрямую влияет на себестоимость конечной продукции. Ошибки на этапе буровзрывных работ приводят к дополнительным затратам на транспортировку и переработку, что в итоге ведёт к потере объёма полезного сырья. В Заполярном филиале «Норникеля» завершили пилотный этап цифровизации буровзрывных работ: компьютерное моделирование позволило заранее рассчитывать параметры взрыва, снизить отклонения от проектных значений и повысить качество руды. Уже в этом году компания планирует тиражировать решение на все рудники филиала. CNews узнал, как устроен этот подход и за счет чего достигается экономический эффект.
Цифровой расчет вместо стандартного проектирования
В «Норникеле» рассматривают буровзрывные работы как один из ключевых факторов себестоимости полезного металла в добыче. Традиционные методы проектирования не позволяют в полной мере учитывать геологические и физико-механические особенности конкретного участка.
Компьютерное моделирование позволяет перейти от классического подхода в этих работах к расчётам на основе данных. Система создаёт трёхмерную модель участка с учётом геологии, прочностных характеристик пород, параметров бурения и типа взрывчатых веществ. На этой основе рассчитываются схема расположения скважин, углы, объём зарядов и последовательность взрывания.
Как отмечает Евгений Ященко, главный менеджер центра развития цифровых технологий вертикали инноваций «Норникеля», система позволяет анализировать различные сценарии ещё до выхода техники на объект и корректировать параметры до достижения требуемого результата.
Как работает моделирование буровзрывных работ
В основе решения лежит интеграция геологических исследований, результатов съёмок и информации от буровых установок. На их базе формируется цифровая модель, в которой инженеры задают параметры бурения и взрывания.
Проектировщик исходя из проектного контура будущей очистной камеры выбирает параметры будущего проекта БВР (углы наклона сечений вееров будущих скважин, диаметр скважин, величину недобура, рекомендованный ПО ЛНС, тип самоходной буровой установки и так далее), после чего ПО стоит сечения, и автоматически расставляет оптимальным способом скважины в проекте. После автоматической расстановки проектировщик вносит небольшие корректировки в проект, основываясь на собственном опыте и пожеланиях добычного участка. Завершающим этапом является само моделирование: система учитывает тип пород находящихся как непосредственно в границах проектного контура будущей камеры, так и прилегающих участков, прочность на сжатие, трещиноватость, её плотность, характеристики взрывчатки, диаметры и углы скважин, недозаряд, а также коммутацию с задержками. На основе комплекса данных математическая модель рассчитывает энергию взрыва, ее воздействие на породу, определяет границы отрыва и фракционный состав взорванной массы.
Первый вариант модели почти всегда отличается от проектного контура, поэтому проектировщик вносит изменения в параметры — чаще всего скорректировать приходится углы и глубину скважин. Такой итерационный подход позволяет минимизировать отклонения.
«Отклонение смоделированного контура от проектного обычно составляет считанные проценты, но точное значение зависит от конкретной камеры и геологических условий», — говорит Евгений Ященко.
Важным фактором в достижении высоких показателей точности проведения БВР является бурение по электронным паспортам, которые создаются в ПО по итогам проектирования и моделирования проекта. Проект в виде цифрового паспорта передаётся на технику, где бортовые системы машины помогают обеспечивать точность бурения.
«Оператор буровой установки видит на мониторе машины цифровой паспорт с углами, глубиной будущей скважины исходя из положения бурового инструмента и с помощью комплекса бортовых датчиков контролирует параметры бурения в реальном времени. Это снижает зависимость от человеческого фактора и повышает точность исполнения», — добавляет Ященко.
Где возникает экономия
Экономический эффект создаёт снижение разубоживания — доли пустой породы, либо бетона в отбитой массе. Моделирование позволяет создать проект на бурение позволяющий точнее выдерживать границы и минимизировать разубоживание. Повышенное празубоживание приводит к тому, что приходится перевозить, поднимать и перерабатывать лишние объёмы, что повышает себестоимость и снижает производительность техники и оборудования во всей технологической цепочке.
«Даже сокращение разубоживания на несколько процентов даёт заметный результат: мы меньше тратим на транспортировку и переработку пустой породы, высвобождаем технику под добычу кондиционной руды и снижаем её себестоимость», — поясняет Ященко.
Пилот: от доработки ПО до промышленного применения
«Норникель» использовал в качестве основы систему, уже показавшую эффективность на подземных рудниках, но для использования в условиях Арктики потребовалась значительная доработка.
«Мы провели более 100 доработок, чтобы решение стало работающим прототипом в наших реалиях. Это был не просто ИТ-проект, а глубокая аналитическая работа совместно с горняками», — говорит Ященко.
На старте проекта сыграл человеческий фактор — сказалась привычка специалистов.
«Любое новшество вызывает отторжение. Где-то внедрение шло быстрее, где-то медленнее — сказалось и отсутствие персонала. Когда много срочных задач, проще задействовать уже знакомый софт. Но со временем, когда инженеры оценили возможности системы, она начала использоваться активнее», — отмечает Рамиль Батралиев, директор департамента инноваций Заполярного филиала «Норникеля».
Обучение заняло около месяца. На двух рудниках, где персонал моложе и проактивнее, процесс шёл быстрее. По итогам пилота инженеры полностью перешли на моделирование с использованием системы на двух рудниках, внедрение на остальных объектах Заполярного филиала планируется до конца 2026 года.
В России компьютерное моделирование буровзрывных работ (БВР) применяют ограниченное количество компаний. По имеющейся в открытых источниках информации, несколько российских компаний проводили подобный эксперименты, но об актуальном прогрессе внедрения не сообщали. На Западе такие подходы используются шире.
Важность качества данных
По словам экспертов, главная сложность при использовании системы заключается в необходимости качественных входных данных. Одним из ключевых вызовов стало качество исходной информации. Без точных геологических и производственных данных эффективность моделирования снижается.
Рамиль Батралиев подчёркивает, что именно этот фактор стал основным барьером на старте проекта.
«Если на входе в систему неточность, на выходе мы получаем брак в проекте. Нам пришлось пройти долгий путь со службами рудников, чтобы это стало очевидно всем участникам процесса», — говорит он.
Формирование геомеханических моделей также оказалось трудоёмким процессом, требующим времени и вовлечённости специалистов.
Эффект моделирования стал частью более широкой системы
Изначально проект был нацелен на снижение удельных затрат и разубоживания. Однако в процессе внедрения проявился дополнительный эффект — ускорение и повышение качества проектирования.
«Мы получили не только снижение разубоживания, но и более быстрый и качественный процесс создания проектов БВР по сравнению с классическим способом», — говорит Батралиев.
По его словам, особенно заметный эффект достигается в связке с автоматизированным бурением.
«Модель может быть идеальной, но без качественного бурения и заряжания результата не будет. Там, где есть автоматизация, эффект значительно выше», — подчёркивает он.
Цифровое моделирование в компании рассматривают не как отдельный инструмент, а как элемент комплексной трансформации.
Параллельно внедряются системы автоматического бурения и «помощники бурения», которые помогают выдерживать параметры, если полная автоматизация невозможна. Это позволяет повысить управляемость как минимум в двух из трёх процессов буровзрывных работ. Сейчас «Норникель» создаёт цифровые паспорта для помощников бурения — новый продукт, который читается техникой напрямую. Все расчёты, которые раньше делали вручную, теперь автоматизированы, отмечает Рамиль Батралиев.
«Удобство для рудников выросло кратно», — подытожил Батралиев.
Дальнейшее развитие технологии
«Норникель» планирует развивать прогнозирование с учётом геомеханических особенностей месторождений и расширять использование цифровых паспортов бурения. Работа разбита на два этапа. Первый — развертывание ПО и обучение, второй — повышение качества проектной документации.
По мнению экспертов, рисков при масштабировании нет: классические методы полностью заменены, требования Ростехнадзора выполнены. В планах компании усилить прогнозирование с учётом геомеханических особенностей месторождений, такой подход поможет сделать горные работы эффективнее и безопаснее.
При масштабировании это может стать одним из главных факторов снижения себестоимости добычи.
Короткая ссылка
