Общая среда данных Bentley обеспечивает кардинальные изменения в производительности добычи полезных ископаемых

Дмитрий Красковский

Горнодобывающие компании планируют использовать технологии, повышающие эффективность и выживание в этой сложной для получения прибыли отрасли. В данной статье мы на примере проекта — номинанта ежегодного международного конкурса инфраструктурных проектов Be Inspired 2017 проиллюстрируем, как комплексная среда моделирования Bentley, управляемая с помощью единой базы данных, позволяет значительно экономить средства и применять инновации в этой отрасли.

На юго­западе Кольского полуострова, в Мурманской области, в 20 км от границы с Финляндией, в регионе с суровым климатом, где зимой температура может опускаться до 30 градусов ниже нуля, находится АО «Ковдорский горно­обогатительный комбинат (ГОК)». Предметом его деятельности является разработка месторождения апатит­магнетитовых и апатит­штаффелитовых руд. АО «Ковдорский ГОК» — второй по величине производитель апатитового концентрата в России и единственный производитель бадделеитового концентрата в мире.

Горные работы ведутся открытым способом уже более 60 лет. Общая площадь территории, занимаемой промышленными объектами, составляет 2500 га, из них 450 га занимают карьеры отрытого типа и 85 га — усреднительные и перегрузочные склады сырья и готовой продукции.

Своевременное и достоверное определение остатков сырья и продукции на открытых складах в условиях Крайнего Севера (67°35` северной широты) является непростой задачей, возложенной на отдел участкового маркшейдера. Основными особенностями маркшейдерской съемки этих объектов являются условия низких температур, сложная конфигурация и различные физико­механические свойства сырья.

В январе 2017 года для обследования рудника ГОК начал использовать дроны и программное обеспечение ContextCapture. Простота эксплуатации, надежность и мобильность дронов (даже в условиях снежной бури) позволили Ковдорскому ГОКу вдвое сократить время полевых работ. Кроме того, способность ContextCapture немедленно генерировать готовые к использованию данные повысила эффективность операций по исследованию на 40%.

Поскольку дроны могут использоваться для исследования ранее недоступных мест, ГОК в 2017 году смог подготовить технический проект повторного запуска отработки восточного борта рудника «Железный», в котором в августе 2015 года произошло прогнозируемое обрушение горной породы в объеме 40 тыс. м3. Мониторинг данного участка борта выполнялся в режиме online с субмиллиметровой точностью при помощи интерферометрического радара, что позволило заранее вывести людей и оборудование, тем самым избежать жертв и повреждений. Но дальнейшие горные работы на данном участке были приостановлены, и в течение последующих двух лет выработка там не велась, что повлекло за собой потерю части запасов полезного ископаемого на восточном борту и, как следствие, недополучение прибыли.

Цели проекта и ожидаемые результаты

Замеры остатков сырья и готовой продукции выполняются специалистами отдела главного маркшейдера с различной периодичностью (ежедекадно/ежемесячно/внепланово). С 2011 года для этих целей применялась наземная лазерная сканирующая система Maptek HDS 4400. С появлением квадрокоптера Phantom 4 и программного продукта ContextCapture применение сканера отошло на второй план вследствие ряда преимуществ технологии аэрофотограмметрии. Помимо регулярных замеров остатков сырья, мониторинг обрушения горной породы с 2015 года проводился с применением интерферометрического радара, а непосредственно съемка местности выполнялась с помощью лазерной сканирующей системы Rigle 4 000. Так как нахождение людей вблизи зоны обрушения является небезопасным, то единственной доступной точкой обзора и съемки лазерным сканером является противоположный борт карьера (на расстоянии 1 км от самого обрушения). При этом съемка выполнялась с земли и примерно на том же уровне. В результате определенный участок попадал в «мертвую зону», так как видимость перекрывалась крупными валунами обрушенной породы, в связи с чем получить корректные исходные данные для подготовки проекта ввода в разработку участка добычи не представлялось возможным. Однако с помощью дронов удалось не только выполнить аэрофотосъемку и построить 3D­модель объекта, точные исходные данные по обрушению, но и получить информацию о прорастании/раскрытии трещин, их дальнейшем развитии/раскрытии на южном фланге вдоль дайки карбонатитов, определить районы небольших потенциально опасных участков, а также отметить снижение водопритока, наблюдаемого ранее.

Применение ПО Bentley для успешного выполнения сложных технических задач проекта

На данный момент технология аэрофотосъемки и обработки материалов в ContextCapture была успешно применена при подсчете остатков сырья и готовой продукции на складах, а также при мониторинге восточного борта карьера рудника «Железный». Это позволило повысить оперативность работ на 40%, достоверность данных изысканий — на 20%, а в ряде случаев получить информацию, ранее недоступную из­за недосягаемости объектов.

Так, комплексный подход к мониторингу восточного борта карьера рудника «Железный» осуществлялся путем сочетания технологий аэрофотосъемки с дронов, наземного лазерного сканирования, постоянных наблюдений интерферометрического радара, космического зондирования, GPS и светодальномерных наблюдений.

Полученная по результатам комплексного мониторинга восточного борта информация использовалась при составлении технического проекта отработки восточного борта карьера, реализация которого позволит вовлечь в отработку 155 млн т руды и получить прибыль в размере 2,5 млрд руб.

ContextCapture успешно применяется для регулярного выполнения замеров остатков сырья на складах. Стоит отметить критический фактор для данного вида работ: отсутствие возможности переноса сроков выполнения замеров — съемки должны выполняться независимо от погодных условий.

Первые самостоятельно выполненные работы с применением нового метода в январе 2017 года показали основные преимущества данной технологии. Даже в условиях низких температур (­27 С°) коптер выполнял съемку по запланированному маршруту, в то время как оператор имел возможность находиться в комфортных условиях в машине. Дальнейшие испытания при небольшом снеге и ветре 6­7 м/с также дали положительный результат работы.

Маркшейдеры рудника «Железный» не остановились на полученных результатах, и продолжили расширение спектра задач для применения нового метода съемки. В летний период было произведено выполнение съемок на отвалах вскрышных пород и двух хвостохранилищ для оценки объемов и экологического мониторинга, подготовлена комплексная 3D­модель высокой детализации всего карьера апатит­штаффелитовых руд для различных эксплуатационных задач. Простота в эксплуатации, надежность и мобильность позволили добиться двукратного сокращения времени полевых работ; возможности оперативно получать данные; повышения эффективности выполняемых работ на 40%.

Обмен данными

Обмен данными между применяемым на предприятии программным продуктом ГИС и ContextCapture осуществляется через OBJ­формат 3D­моделей и JPG­формат — для фотопланов. Для визуализации объектов применяется Acute3D Viewer, который предоставляет доступ всем заинтересованным лицам к актуальной информации.

Улучшение организации совместной работы

Возможность ContextCapture выгружать результат обработки в большом количестве различных форматов позволила сформировать материалы для нескольких отделов без привлечения дополнительного программного обеспечения.

Вопрос уменьшения негативного воздействия на окружающую среду

С помощью дронов получилось не только выполнить аэрофотосъемку и построить 3D­модель карьера, но и получить информацию о прорастании/раскрытии трещин, их дальнейшем развитии/раскрытии на южном фланге вдоль дайки карбонатитов. Определены районы потенциально опасных участков, а также выявлены местоположения избыточного водопритока. Такой мониторинг позволяет предотвратить процессы обрушения горных пород и затопления и своевременно принять дополнительные меры безопасности.

Положительное влияние на сообщество

АО «Ковдорский ГОК» (Eurochem) является градообразующим предприятием для города Ковдора — других производств поблизости нет. В работе предприятия задействовано большинство трудоспособного населения города. Обеспечение стабильной производственной деятельности предприятия является важнейшей стратегической задачей социально­экономической политики Правительства Мурманской области. Поэтому данный проект повторного ввода в эксплуатацию законсервированного участка карьера является действительно значимым для предприятия, поскольку этих запасов сырья достаточно для загрузки производственных мощностей горно­обогатительного предприятия на семь лет вперед, что обеспечит стабильное развитие города Ковдора с 17 тыс. его жителей.

Результаты

Александр Иванович Виноградов, главный маркшейдер, АО «Ковдорский ГОК», отметил: «Решение маркшейдерских задач на предприятии с применением инструментов Bentley позволило выйти на качественно новый уровень выполнения работ и существенно снизить трудозатраты на мониторинг состояния бортов карьера и оценку объемов остатков сырья на складах».

Применение программного комплекса ContextCapture при подсчете остатков сырья и готовой продукции на складах позволило повысить оперативность работ на 40%, достоверность данных об объемах на 20%, снизить трудозатраты на 40%.

Включение аэрофотосъемок на базе ContextCapture в комплекс мероприятий по мониторингу восточного борта позволило получить дополнительную информацию (20­30%), используемую при составлении технического проекта отработки восточного борта карьера, реализация которого позволит вовлечь в отработку 155 млн т руды и получить прибыль в размере 2,5 млрд руб.

Помимо этого, внедрение технологии аэрофотосъемки с дрона и построение трехмерных моделей карьера по фотографиям в ContextCapture для регулярного мониторинга и замера объемов выработки позволило повысить безопасность труда группы геодезистов. Это особенно важно, поскольку глубина карьера составляет 500 м.