Вебинар: Применение K-MINE как единой системы управления горными работами

Александр: Добрый день, коллеги, рад вас приветствовать на нашем стриме. Меня зовут Александр, я руковожу маркетингом в компании K-MINE. Рядом находится Владимир, он отвечает за вопросы внедрения нашей системы.

Владимир: Добрый день, коллеги.

Александр: Начиная с сегодняшнего дня, мы запускаем серию стримов, посвященных нашей системе. Первый выпуск будет обзорным - мы пройдемся по всей линейке программного обеспечения K-MINE в разрезе производственных кейсов, которые уже внедрены и апробированы в условиях крупных корпоративных заказчиков.

Александр: На рынке мы находимся более 27 лет. Система K-MINE постоянно развивается и совершенствуется. Имеем офисы в Украине, Казахстане, Европе, Северной и Южной Америке, представительства в Центральной и Южной Азии.

Система является полностью замкнутой, может интегрироваться в IT-инфраструктуру заказчика и охватывать абсолютно все инженерные службы предприятия. Отдельно хочу отметить, что мы являемся еще и консалтинговой компанией - подразделение консалтинга занимается проектными работами, экономической оценкой, расчетом механической устойчивости карьеров и оценкой качества взорванной горной массы.

Система основывается на едином графическом ядре, работает под единой базой данных. Мы также можем подключать промышленные базы данных. Состоит она из линейки 12 модулей, которые охватывают как подземные, так и открытые горные работы. Также хочется отметить большой опыт по интеграции с диспетчерскими системами предприятий и системами ERP.

Нашими корпоративными заказчиками являются крупные горнодобывающие предприятия по всей планете - от рудных предприятий до тех, которые добывают строительные материалы, уголь и все виды твердых полезных ископаемых. K-MINE - достаточно универсальная в этом плане система.

Александр: Начнем с кейса ArcelorMittal Кривой Рог. Это крупная горнодобывающая компания с активами по всему миру. С компанией мы знакомы с 2009 года. Предприятие интегрированное - полная линейка переделов от добычи до обогащения.

На момент начала работы ситуация была следующей: нужно было создать и актуализировать цифровые модели, обеспечить детальность подсчета запасов, сократить материальные затраты на ведение взрывных работ, провести проектирование буровзрывных работ с учетом особенностей технологии, определить прогнозные параметры взрывных блоков еще на этапе проектирования, решить технологические задачи при проектировании элементов карьеров, отвалов, сооружений и транспортных объектов, а также обеспечить контроль текущего состояния горных работ.

Владимир: Я участвовал в этом проекте с самого начала. Тот перечень задач, который был озвучен, можно сказать, является типичным для предприятий горной промышленности, поскольку технология выполнения работ на предприятиях с открытым способом добычи довольно схожа - все работают по единым нормам и требованиям контролирующих органов.

Однако на практике становится понятно, что не все так однозначно. Каждое предприятие имеет свои особенности и требования. Многие типизированные решения невозможно реализовать «из коробки». Причины разные: спектр ранее используемого ПО, применяемые измерительные приборы маркшейдерскими службами, уровень обученности персонала, специфика утвержденных регламентов и отчетной документации.

Поэтому процесс внедрения системы управления горными работами, как правило, требует определенной адаптации программных задач, кастомизации инструментов, кропотливой работы с пользователями и разработки методик выполнения работ с учетом возможностей ПО.

Владимир: В рамках проекта ArcelorMittal Кривой Рог был реализован целый комплекс решений. В первую очередь - создание единой геологической базы данных на основе данных опробования. Далее - построение каркасно-блочных моделей с учетом требований по подсчету запасов по международным стандартам отчетности. Также выполнена оцифровка всех рабочих материалов инженерных служб предприятия - многие из них находились в бумажном формате.

Внедрены соответствующие программные комплексы K-MINE в текущую повседневную работу специалистов: автоматизирована работа геологической службы, оптимизированы процессы проектирования горных и взрывных работ, внедрены инструменты наблюдения за устойчивостью бортов и отвалов, автоматизированы вопросы контроля безопасного ведения горных работ.

Александр: В первую очередь это модуль геологии - он обеспечивает полную автоматизацию работ геологической службы предприятия. Модуль может использоваться как участковым геологом для создания разрезов, пополнения баз данных и расчетных задач, так и главными геологами и инженерами по моделированию для создания полноценных каркасных и блочных моделей.

Следующий модуль - маркшейдерское обеспечение. Это полноценный замкнутый продукт, который позволяет полностью автоматизировать процессы маркшейдерской службы - от забора информации с электронных приборов до камеральной обработки и создания цифрового двойника фактического положения горных работ. В модуле присутствует ряд задач по подсчету объемов и маркшейдерскому сопровождению работ.

Отдельно хочу выделить модуль проектирования. В нашей структуре есть большое консалтинговое направление. Данные маркшейдерской съемки передаются проектировщикам, которые на разных предприятиях закладывают проектные решения, съездовую часть, набирают объемы и проектируют закупки.

Владимир: Наши решения позволили обеспечить точную оценку морфологии рудных тел и изменчивости показателей качества. Это дало возможность уменьшить потери и обеспечить выполнение плановых показателей в полном объеме. Также это позволило выдержать высокую интенсивность горных работ с ограниченным количеством инженерного персонала, оптимизировав ряд производственных процессов.

Когда мы начали внедрять программное обеспечение, предприятие сменило руководство и были поставлены высокие темпы производства. Шахта перестраивалась и наращивала объемы. Наше ПО сыграло важную роль в том, чтобы выдержать заданные производственные показатели.

Александр: Компания Интеррин находится в Республике Казахстан. Это сервисная компания, занимающаяся буровзрывными работами. У них есть своя производственная база по производству взрывчатых веществ, парк буровых станков, смесительно-зарядные машины и штат взрывников и инженеров. Также у них есть парк выемочной техники и услуги по откатке.

Работу с ними мы начали в 2018 году. Перед нашей командой был поставлен ряд задач: автоматизация проектирования буровзрывных работ, повышение точности расчета гранулометрического состава, обеспечение геодезической поддержки взрывных работ, проектирование взрывных блоков различной сложности, расчет нагрузки на буровые блоки и нормы расходов, а также обеспечение визуализации взрывных работ на карьерах.

Владимир: В спектре наших решений по данному проекту было три основных направления - три взаимосвязанных программных модуля: маркшейдерское обеспечение, комплекс проектирования буровзрывных работ и анализ гранулометрического состава.

Таким образом мы предоставили полный спектр инструментария для автоматизации ведения взрывных работ в единой программной среде, включая задачи обработки исходной информации, проектирования и анализа полученного результата взрывания горной массы. Отпала необходимость использования различного ПО для отдельных задач с последующим совмещением и конвертацией данных.

Компания Интеррин является сервисной и обеспечивает под ключ сопровождение буровзрывных работ для множества заказчиков. Автоматизация и постоянная модернизация подходов - ключевой момент для конкурентоспособности такой компании.

Александр: По отзывам наших клиентов, это один из сильнейших модулей на рынке. Принцип работы следующий: маркшейдерская служба создает цифровой двойник фактического положения горных работ, и уже на его основе проектируются буровзрывные работы.

В автоматическом режиме можно расставлять сетку скважин, просчитывать линию наименьшего сопротивления, делать расчет по подбою и коммутации, проектировать схемы замедления, рассчитывать зоны влияния взрыва - опасные зоны, куда нужно отводить технику и выводить персонал, с учетом попадания зданий и сооружений и рельефа местности.

Александр: После проведения взрыва необходимо оценить его качество. Модуль оценки гранулометрического состава позволяет это делать по фотоснимкам. Сейчас мы разработали новую технологию: дрон залетает, делает аэрофотосъемку, выгружает данные, и в полуавтоматическом режиме можно оценить гранулометрический состав.

Преимущества: во-первых, безопасность - горнякам не нужно находиться на рабочем месте проведения взрывных работ. Во-вторых, обработка значительных площадей. В-третьих, ускорение работ - маркшейдерская съемка с помощью дрона может использоваться одновременно и для оценки гранулометрического состава.

Владимир: Тенденция использования сервисных компаний для буровзрывных работ - это мировой тренд. По результатам работы нам удалось сократить объемы и время подготовки данных для проектирования, оптимизировать проект буровзрывных работ и снизить себестоимость дробления горной массы.

При такой автоматизации можно перейти к проектированию работ по критерию минимизации удельного расхода взрывчатого вещества - а это основное с точки зрения экономики предприятия. На выходе мы получаем механизм для анализа результатов взрывания и накопления статистики, что дает возможность корректировать технологии, ориентируясь на результаты предыдущих взрывов.

Одно из перспективных направлений - определение фактической крепости пород по результатам бурения. Это решение максимально связывает процесс буровой подготовки блока и его дальнейшего взрывания, уточняя геологическое строение блока по всей толще, а не по отдельному горизонтальному срезу.

Другое перспективное направление - проектирование с использованием систем электронного взрывания. Такие системы инициирования - будущее буровзрывных работ в горной промышленности, поскольку они позволяют максимально эффективно использовать энергию взрыва и реализовать самые сложные методики взрывания.

Александр: Вопрос: какого размера получаются файлы при использовании модуля гранулометрического состава?

Владимир: При использовании гранулометрического состава с дронов и оценке фотоснимков сам файл получается как правило несколько мегабайт, за счет использования текстурированного каркаса. Чем больше точность и площадь снимка, тем больше файл. Облако точек здесь не используется - метод оценки базируется на фотоснимке с встроенным механизмом автоматизированного определения кусковатости взорванной породы. Статистика накапливается в базу данных - это элементарные строчные файлы, которые практически ничего не весят.

Александр: Вопрос: имеется ли возможность генерации модели развала на основе фотограмметрии?

Владимир: У нас есть возможность загрузки облаков точек. Если облако обработано методом фотограмметрии, оно будет загружено в K-MINE без проблем. Есть инструментарий для оптимизации загрузки - прореживание точек, обрезка ненужных частей. В результате вы получите полностью поверхность развала. Данный функционал входит не в модуль гранулометрического состава, а в стандартный функционал маркшейдерского обеспечения. Идеальный вариант - когда предприятие приобретает маркшейдерское обеспечение плюс модуль гранулометрического состава.

Александр: Компания Костанайские минералы находится в Республике Казахстан, добывает хризотиловые руды. Достаточно большое производство, используется широкая линейка программных продуктов K-MINE. Также для них мы выполняли ряд проектных работ и постоянно с ними сотрудничаем.

В рамках этой компании хочу сосредоточиться на вопросах планирования. Ситуация была следующей: планирование велось по старинке, процесс был трудоемким, не было возможности оперативно создавать несколько сценариев планирования.

Владимир: С 2014 года на Костанайских минералах использовалось несколько разных программных продуктов - в основном приложения на базе Autodesk и модули других систем. Практический опыт показал, что такая разбросанность не позволяла в полной мере удовлетворить потребности инженерного персонала - геологов, маркшейдеров, горных инженеров.

ПО использовалось в основном как инструментарий графических построений, а большинство расчетов выполнялись вручную или в Excel. Точные расчеты были невозможны из-за отсутствия полноценных трехмерных моделей месторождения и горнотехнических объектов. Не все рабочие места были даже укомплектованы программным обеспечением, а отсутствие полноценной технической поддержки замораживало функционал и не давало возможности развиваться.

Поэтому было внедрено ряд решений: полностью автоматизирована система управления горными работами, и на этой основе - процесс планирования. Были внедрены модуль оптимальных контуров для перспективного планирования, модуль планирования для краткосрочных и среднесрочных периодов и модуль оперативного планирования для обеспечения полного цикла технико-экономического планирования.

Александр: У нас несколько этапов планирования. Сначала создается блочная модель, есть фактическое положение горных работ. По фактическому положению из блочной модели вырезается выработанное пространство, и математический аппарат экономического планирования определяет оптимальный контур карьера.

Меняя экономические показатели, можно смоделировать несколько сценариев. Затем оптимальный контур разбивается на вложенные карьеры, и уже в перспективном планировании с помощью различных инструментов составляется программа горных работ - нарезаются объемы на более короткие промежутки времени.

Логическое завершение - текущее планирование, когда непосредственно закладываются выемочные единицы с разбивкой на смены и сутки, с необходимым объемом, который нужно вынять в данный промежуток времени.

Также есть возможность связать планировщик с системой диспетчеризации, сравнить план с фактом, найти узкие места и перепланировать при необходимости. Корректировка плана - вполне нормальный процесс, и система должна обеспечивать такую гибкость.

Владимир: По результатам внедрения нам удалось повысить производительность инженерного персонала за счет автоматизации трудоемких задач и использования единого хранилища данных. Повысилась точность расчетов благодаря использованию оптимизационных методов при планировании горных работ. Удалось ускорить расчет основных технологических показателей плана, что дает возможность рассматривать несколько вариантов, а не один, и определять оптимальный.

Также получилось осуществлять контроль зон безопасности по разлету кусков, акустическому и сейсмическому воздействию при проведении взрывных работ, и оперативно реагировать при выявлении несоответствий.

Мы продолжаем работать с Костанайскими минералами. Одним из кейсов является переход на ведение маркшейдерских съемок с использованием беспилотных летательных аппаратов. Маркшейдерская модель актуализируется более часто, становится более точной, а ресурсы маркшейдерской службы при этом оптимизированы.

Александр: Метинвест - огромный холдинг, включающий четыре горнодобывающих предприятия: Центральный ГОК, Северный ГОК, Ингулецкий ГОК и Южный ГОК. Компания интегрированная - все этапы передела от добычи через обогащение до металлургического передела.

Ситуация была схожей: нужно было проводить оцифровку предприятий, создавать автоматизацию во всех службах, создавать хранилища данных и запускать инженерные службы с использованием системы K-MINE. Достаточно масштабное внедрение по лицензиям.

Владимир: Данная компания является нашим партнером более 15 лет. Внедрение в условиях группы Метинвест проходило достаточно длинным путем, поскольку несколько ГОКов входят в группу. Внедрение происходило параллельно, даже смещенно во времени: мы начали с Ингулецкого и Северного ГОКа, потом в 2006 году подключился Южный ГОК, а с 2013 года - Центральный ГОК.

Не было одновременной генеральной линии внедрения - на каждом предприятии проходил эволюционный процесс. Это дало возможность определить наиболее оптимальные решения и затем успешно реплицировать их на другие предприятия холдинга, где они становились стандартами.

Александр: В линейке K-MINE есть модуль устойчивости бортов. Имея маркшейдерскую съемку фактического положения горных работ, на трехмерной модели можно проводить оценку устойчивости бортов, отдельных уступов и ярусов.

Модуль постоянно совершенствуется. Мы используем технологию блочной модели - помимо данных о качестве полезного ископаемого, в блочную модель заносятся физико-механические данные. Это позволяет делать расчет с использованием цифровой геомеханической модели.

Владимир: Блочная модель - это уже далеко не просто набор кубиков с показателем качества породы. Это довольно комплексный объект. За последние релизы появились два типа блочных моделей для различных типов месторождений.

В разрезе модуля устойчивости блочная модель активно используется: она содержит ряд механических параметров и позволяет выполнять расчет более дифференцированно, определяя параметры в толще горного массива.

Владимир: Модуль устойчивости активно развивается. Он пополнился функцией расчета рейтинговой оценки горного массива по методике профессора Лобжера, которая широко применяется в зарубежной практике. Эту задачу мы разрабатывали в рамках проекта для Костанайских минералов.

Также в крайнем релизе добавлена задача расчета устойчивости горного массива методом конечных элементов. Она служит для определения коэффициента запаса устойчивости откосов и использует метод снижения прочности - нахождение устойчивого решения при одновременном снижении прочностных характеристик пород. Это одна из наиболее перспективных методик расчета устойчивости горного массива.

Александр: Когда мы расширяем рынки - выходим за пределы СНГ в Европу, Латинскую и Северную Америку - приходится вводить новые системы расчета по требованиям рынка.

Владимир: Верно. Мы не можем стоять на месте. Когда появляются новые заказчики с новыми потребностями, мы проводим аналитику рынка и потребностей предприятий, составляем план развития ПО в ключе того, что требуется.

Александр: Это одна из самых глубоких шахт в Европе - глубина более 1390 метров. Специфика подземной разработки отличается от открытой, но для нас задачи часто пересекаются: оцифровка, запуск служб геологии и проектирования, а также ряд специализированных модулей для подземных работ - вентиляции и подземной диспетчеризации.

Владимир: Шахта Родина была одним из подземных предприятий, на котором в полной мере раскрылась потребность в трехмерном моделировании. Довольно сложное, круто падающее месторождение, множество линз, изменчивость геологической структуры - при отработке требуется практически индивидуальное решение на каждый проектируемый блок.

Работая с этой шахтой, K-MINE получил значительный прирост функциональных возможностей: подготовительные работы, нарезные работы и особенно буровзрывные - сложная форма залежа диктовала нестандартные решения с множеством комбинаций отворотных, наклонных вееров, пучков скважин и разрезных щелей. Все эти технологические потребности мы реализовали и успешно применяли на других подземных разработках.

Владимир: Особенностью проекта было практически полное отсутствие исходной информации в электронном виде - все находилось на бумажных носителях. Мы имели большую сетку разрезов при большой протяженности рабочего поля. Нам пришлось модернизировать инструментарий по обработке таких материалов и применять текстурированные каркасы. Благодаря этому мы получили максимальную производительность и за считанные недели обработали всю исходную информацию, уложившись в поставленные сроки.

Александр: Принцип действия тот же, что на открытых горных работах: маркшейдерская служба пополняет фактическое положение горных работ по выработкам, которое можно воссоздать на основе оцифрованных планшетов. Отталкиваясь от этой информации, можно закладывать проекты выработок на нарезку, на проходку, на добычу. Совмещая геологическую модель с фактическим положением, можно ограничить проект веера по каркасу рудного тела, чтобы подсечь контакты и уменьшить разубоживание полезного ископаемого.

Владимир: В первую очередь мы добились снижения потерь и разубоживания полезного ископаемого, снижения капитальных затрат на отработку блока за счет оптимизации подготовительных и нарезных работ. Трехмерное моделирование - это значительный прорыв по сравнению с ручным совмещением разрезов и планов.

Трехмерное моделирование улучшило процесс прогнозирования геологических условий при планировании блока, дало возможность просчитывать качественные и количественные показатели отрабатываемого полезного ископаемого. Повысилась оперативность создания проектов: процесс, который занимал вручную две-три недели, сократился до нескольких дней. При этом вы получаете не один экземпляр проекта, а множество вариантов, которые легко сравниваются между собой.

Александр: В линейке K-MINE существует еще ряд направлений.

Позволяет создавать вентиляционные модели подземных горных выработок. Можно внести данные компрессионных съемок и проводить расчеты по распределению чистого воздуха. Можно моделировать аварийные режимы - например, распространение продуктов горения по вентиляционной сети. В системе существует большой каталог вентиляторов местного и главного проветривания, который можно пополнять.

Позволяет оцифровать промплощадку предприятия - здания, сооружения, коммуникации - наделив каждый объект семантикой. Например, энергетик на карте выделяет необходимый объект - подстанцию или ЛЭП - и получает полный перечень информации: когда было последнее обследование, запитан ли объект и т.д.

За основу берется цифровой двойник фактического положения горных работ. Подключаются системы диспетчеризации - подземная сеть Wi-Fi или радиоприемники. Каждому работнику выдается цифровой фонарь, и с помощью K-MINE можно проводить точное позиционирование персонала в шахте.

Существует обратная связь: рассылка текстовых и голосовых сообщений, обозначение небезопасных зон с сигнализацией при попадании туда персонала. В фонарях устанавливаются датчики вредных газов и метана - при превышении система сигнализирует и работникам, и диспетчеру. K-MINE заботится о безопасности горняков.

Электронный помощник для горных инженеров и руководителей. По фактическому положению горных работ можно проводить замеры ширины дорог, радиусов закругления, углов наклона бортов карьеров и уступов. Фактически проводится аудит: маркшейдерская служба ведет постоянную съемку, и по ней можно контролировать соответствие проектным решениям.

Фактически это графическое ядро K-MINE для руководителей. Руководитель может загрузить всю первичную информацию и инженерные наработки для контроля выполнения работ - посмотреть проект буровзрывных работ, проверить последнюю маркшейдерскую съемку. При этом он не имеет права вносить изменения - только просматривает и выдает указания подчиненным.

K-MINE можно интегрировать с диспетчерскими системами предприятия. Например, данные телеметрии буровых станков по энергоемкости бурения - координаты скважин, глубины - можно забирать из диспетчерской системы и переносить непосредственно на рабочее место инженера. Данный модуль также используется маркшейдерской службой для наблюдения за продвижением горных работ.

Александр: Коллеги, надеюсь данный стрим был для вас полезен. Благодарю за активность и большое количество вопросов. Наши контакты вы видите на экране - можете писать на почту, договариваться о консультациях, индивидуальных обучающих вебинарах.

Владимир: Спасибо, сегодня получилась содержательная встреча.

Александр: Всем спасибо за участие. Всего доброго и до новых встреч!