К Северу от Севера
13 октября 2020
Добыча полезных ископаемых в 100 км к северу от полярного круга началась в 1888 году близ городка Мальмбергет после завершения строительства железной дороги соединявшей норвежское и шведское побережья. По состоянию на сегодняшний день Мальмбергет и шахта в Кируне являются двумя крупнейшими в мире подземными железными рудниками. Богатые залежи и результативная их разработка способствовали образованию процветающих населенных пунктов, где местные жители поколение за поколением зарабатывали себе на жизнь.
На данный момент имеют место уникальные в мире городские трансформации: городам Мальмбергет и Кируна придется «переехать», поскольку подземные разработки медленно, но верно расширяются.
Жителям города Мальмбергет придется переселиться за 5 км, в соседний город Йелливаре, когда будет расширен рудник Витофорш. Этот рудник в основном производит окатыши для металлургических предприятий, и самым крупным заказчиком является компания SSAB в Лулео, Швеция. Компания LKAB экспортирует товар в Европу, на Средний Восток и в Северную Африку, а также значительные объемы в Азию.
На производстве LKAB налажен один из самых энергосберегающих процессов с очень низкой степенью воздействия на окружающую среду на каждом этапе – от разработки до конечного продукта, но планка высока. В далекой перспективе предполагается цифровизованный автономный рудник с нулевым выбросом углекислого газа.
Компания намерена установить новый глобальный стандарт разработок на большой глубине с минимальным воздействием на окружающую среду. Чтобы этого добиться, необходимо организовать безотходную добычу ископаемых.
Руда в подземных рудниках компании LKAB добывается путем подэтажного обрушения. Этот метод подразумевает формирование пустот в рудном теле с помощью бурения и взрывных работ. После извлечения руды нерудная порода обрушается и заполняет пустоты.
Добытая руда перемещается к большим дробилкам. В городе Мальмбергет, где разрабатываются несколько рудных тел одновременно, руду перевозят к дробилкам на огромных грузовых автомобилях. Затем руду сваливают в большие породные бункеры для последующей подачи в дробилки. Руда дробится на фракцию около 10 см и далее поступает по длинным ленточным конвейерам в рудные скипы, которые могут поднимать до 40 тонн руды за раз со скоростью 17 м/сек.
Вид сверху на городок Мальмбергет. В центре – рудник Витофорш.
СИСТЕМА МАНИПУЛЯТОРОВ
Несколько лет назад был запущен внутренний проект, нацеленный на повышение эффективности дробилок, которые установлены под землей на глубине 1250 метров.Компания пыталась найти новый способ фрагментации обломков породы слишком крупных для дробилок вместо прежнего бурения и взрывания. Для этих целей требовалась система манипуляторов, которые смогли бы дотянуться до материала внизу, и мощная машина, способная дробить этот материал.
В 2016 году был установлен порядок закупки двух машин для установки при дробилке, а в августе того же года шведская компания Brokk выиграла государственный тендер. В качестве решения были предложены два робота Brokk 800 с электрическим приводом – это самые крупные модели в линейке. Вес этих роботов составляет 11 тонн, но эти две машины были модифицированы, и их вес при поставке составил 7,5 тонн.
Brokk 800 успешно справляется с самой тяжелой работой в самых сложных условиях. Он сочетает габариты и зону охвата с гидромолотом, который по ударной мощности превосходит любого другого демонтажного робота с дистанционным управлением на рынке.
Вылет стрелы вниз составляет 5 метров, благодаря чему она достает до фрагментов породы, застрявших в дробилке. С модифицированных моделей сняли гусеницы, и роботов стационарно разместили на индивидуальных платформах, обеспечив им максимально возможную устойчивость.
Поставщик предоставил комплексное решение, которое включало спуск оборудования в шахту , монтаж и трехдневный курс обучения. По результатам обучения сервисные инженеры компании LKAB могут в значительном объеме самостоятельно выполнять техническое обслуживание на месте эксплуатации оборудования.
Модифицированная модель Brokk 800 в действии на руднике Витафорш.
ПРЕИМУЩЕСТВА РЕШЕНИЯ
Дробление негабаритов теперь занимает значительно меньше времени по сравнению с бурением и взрывными работами. Кроме того, уменьшился износ дробилок. Необходимость бурения и взрывания время от времени все же возникает, но значительно реже, чем раньше.К роботам предъявляли чрезвычайно высокие требования – подземные рудники являются одними из самых сложных объектов для применения гидромолота, поэтому машины должны быть мощными, стойкими к физическим воздействиям, а их электрическая система должна выдерживать воздействие вибраций.
В городе Мальмбергет предприятие компании LKAB добывает и перерабатывает 17,8 миллионов тонн железной руды в год, из которых 9 миллионов добываются на участке, где размещены роботы. Роботы установлены друг напротив друга, каждый возле своей дробилки – таким образом материал не успевает накапливаться. Это также удобно в периоды ТО, поскольку роботы могут работать по очереди.
Еще одним значимым показателем для компании является безопасность, и применение роботов позволило создать более безопасную рабочую среду для операторов. Благодаря дистанционному управлению операторы роботов могут стоять, выпрямившись во весь рост, на платформе за щитом из взрывостойкого стекла. Это значительно повышает уровень безопасности и обеспечивает более комфортную рабочую среду, поскольку оператору больше не приходится сидеть на вибрирующей машине.
Еще один положительный момент – электрический привод роботов, поскольку компания прилагает значительные усилия для организации безотходного производства. Можно было бы использовать экскаватор с дизельным приводом, но в плане воздействия на окружающую среду такой выбор не является приемлемым. В общем и целом на дробилках и роботах задействованы восемь операторов, работающих посменно. Курт Карлсон проработал на руднике 22 года, в том числе последние 10 лет в качестве оператора дробилки. Он является жителем города Мальмбергет и владельцем одного из немногих домов, которые пока еще не выкуплены компанией LKAB.
Немногие операторы сегодня живут в той части Мальмбергет, которая еще функционирует, но и им придется покинуть это место – это лишь вопрос времени. Годами он наблюдал изменения в шахте и то, как менялись рабочие условия благодаря техническому прогрессу.
Еще недавно для дробления негабаритов им приходилось использовать грузовой автомобиль с буровой установкой. По завершении бурения негабарит начиняли взрывчаткой и подрывали. Теперь уровень безопасности повысился.
С помощью робота операторы могут фрагментировать большую часть негабаритов гидромолотом, динамит используется в значительно меньших объемах. Ключевым преимуществом является отсутствие газов, образуемых при взрыве. Кроме того, операции с динамитом требуют времени, также как и эвакуация персонала из зоны взрывных работ. Из кабины экскаватора у оператора нет обзора дробилки, так что возможность стоять на платформе является весьма существенным показателем.
Операторы роботов могут стоять, выпрямившись во весь рост, на платформе за взрывостойким стеклом.
Электрический привод робота подразумевает краткое время отклика – машина запускается по нажатию кнопки. При закупорке дробилки конвейер какое-то время продолжает подавать породу, прежде чем дробилка отключится. В таких случаях удобно использовать робот Brokk для подъема, вращения и переворачивания материала, чтобы добраться до источника закупорки. Вес обломков породы может достигать 5 тонн, а их диаметр составляет 1,5 – 2 метра.
Особое значение в компании LKAB придавали очень ограниченному пространству, и среди прочих трудностей было размещение в этом пространстве Brokk 800. Это задачу принял на себя технический отдел.
Заказчик и поставщик находились в постоянном контакте и многократно сверяли данные, чтобы обеспечить корректную установку. Существовала вероятность столкновения роботов с опорами кранов, но совместными усилиями этого удалось избежать. Также требовалось ограничение поворота башни, чтобы робот не ударялся о каменную стену. Поскольку значительное количество вопросов удалось решить заблаговременно, в ходе установки роботов на рабочем участке непредвиденных трудностей не возникло.
Столь тесное сотрудничество выгодно для обеих сторон, поскольку ускоряет внедрение функционального решения на рабочий участок. В особенности это справедливо для стационарного оборудования, как в данном случае, поскольку факторы внешнего воздействия, которые следует учитывать, весьма значительны.
ТЕХНОЛОГИЯ
В техническом отделе работают 15 человек, которые занимаются как совершенствованием серийной продукции, так и разработкой специальных машин с учетом потребностей заказчиков. Такие потребности могут быть самыми разнообразными – от машины весом 600 кг, которая может работать в ванной комнате до модели 800 весом 11 тонн, которая используется по всему земному шару на разработках и на крупных инфраструктурных объектах, например, в тоннелях.Еще одной специальной функцией, которой оснастили модель 800 для рудника Витафорш помимо платформы, была «система расслабления», как окрестили ее проектировщики. В случае поломки робота эта система позволяет сбросить напряжение во всех узлах. Любой гидравлический погрузчик или иная гидравлическая машина при выключении застывают неподвижно. На роботах предусмотрели такое положении выключателя, при котором робот «обмякает», если активирована система расслабления. После этого машину можно поднять краном, чтобы упростить ремонт.
ДЕМОНТАЖНЫЕ РОБОТЫ
Демонтажные роботы поделены на семь сфер деятельности: строительство, подземное строительство, цементное производство, службы спасения, горное дело и атомная промышленность. Очевидно, что последние три категории предъявляют самые жесткие требования к роботам Brokk.Эти роботы в базовой комплектации оснащаются наиболее специализированным и дополнительным оборудованием, в том числе системой видеонаблюдения, которая обеспечивает возможность удаленного управления с безопасного расстояния. Система видеонаблюдения также успешно применятся в горном деле для работ по оборке.
Несколько машин до сих пор работают в Чернобыле и на Фукусиме (Япония), куда власти в экстренном порядке направили роботы после ядерной аварии. Их применяют для демонтажа, расчистки мусора после взрывных работ и размещения его в радиационно-стойкой таре.
Технологический прогресс компании всегда направлен на то, чтобы занять лидирующие позиции на рынке демонтажных машин, сервис для которых доступен по всему земному шару. 90% продукции экспортируется из Швеции, самым крупным рынком сбыта являются США. Такой успех базируется на постоянном совершенствовании тоннеля Линкольна, который соединяет Нью Джерси и Манхэттен. Ранние модели Brokk принимали участие на начальном этапе строительства под рекой Гудзон.
В 2019 году компания получила самый большой разовый заказ на 60 роботов от заказчика в Азии для сил безопасности и служб спасения. Роботы конструктивно предназначены для ликвидации последствий стихийных бедствий, восстановительных работ и поддержания безопасности. Например, машины Brokk принимали участие в расчистке завалов после катастрофы 9/11. Что касается горного дела, значительная часть экспорта идет в Южную Африку.
Заказчики нередко формируют собственное представление о тех задачах, которые будет выполнять робот в шахте, однако представители компании предпочитают демонстрировать все области применения машин, чтобы заказчик смог извлечь максимум пользы.