Калий в России может добывать беспилотный комбайн

Горнодобыча — одна из самых медленно автоматизируемых областей промышленности, отмечают в Минобрнауки. Избавить человека от постоянного контроля за этим процессом пока не удается, даже автопилотные погрузочно-доставочные машины нуждаются в помощи оператора. Но будущее за беспилотными технологиями. Благодаря им можно было бы снять работников с опасных участков, сократив травматизм и вероятность профессиональных заболеваний, и решить проблему дефицита квалифицированных кадров. Все это — экономическая выгода для промышленников.

Понимая это, пермские ученые разработали инерциальную навигационную систему, которая позволяет добывающему калий комбайну проходить горные выработки без контроля со стороны инженеров. Причем для этого не нужны внешние маркеры или поступающие извне сигналы. Для ориентации в шахте на машину крепят акселерометры и гироскопы. Первые измеряют ускорение, вторые — положение в пространстве. Так можно вычислить пройденный путь, осуществляя навигацию от первой заданной точки и определяя координаты в следующей. 

Система навигации успешно показала себя на первых испытаниях на калийном руднике. Комбайн преодолел прямой участок горной выработки в несколько сотен метров без постороннего контроля. При этом отклонение от проектной оси не превысило 20 см.

Для чего нужен калий?

Ме­сто­ро­ж­де­ния и бас­сей­ны калийных солей есть на всех кон­ти­нен­тах, кро­ме Ан­тарк­ти­ды. Больше по­ло­ви­ны мировых за­па­сов при­хо­дит­ся на Ка­на­ду (около 14,5 млрд тонн), свыше чет­вер­ти — на Рос­сию (7,1 млрд тонн).

Главное отечественное месторождение калийных солей — Верхнекамское — находится в Пермском крае. Оно было от­кры­то в 1925 году, а раз­ра­ба­ты­ва­ет­ся с 1934-го. Главные минералы: силь­вин, га­лит, кар­нал­лит.

Склад готовой продукции на Березниковском калийном комбинате в Пермской области, 1968 год Фото: © Загуляев Евгений / ТАСС

Около 95 % добываемых калийных солей ис­поль­зу­ют для про­изводства удоб­ре­ний. Применяются они также в элек­тро­ме­тал­лур­гии, ме­ди­цине, фо­то­гра­фии, пи­ро­тех­ни­ке, изготовлении цвет­ных стекол, кра­сок, ко­жи, мы­ла, хи­ми­ка­тов. 

«На предприятии добыча ведется параллельными камерами: комбайн проходит выработку, потом сдает назад и идет вновь. Желательно, чтобы все выработки были параллельны, а отклонение более чем на 20 см от проектной оси не допускается. На целиках — оставшихся частях между камерами — держится вся шахта, чтобы вышележащие глиняные пласты не осели и подземные воды не затопили шахту. Поэтому обеспечивать параллельность добычных камер — очень важная задача», — объясняет старший научный сотрудник Горного института Уральского отделения РАН — филиала Пермского федерального исследовательского центра Денис Кормщиков.

Горнодобывающей промышленности не хватает автоматизации — буквально все, кроме сводов рудника, лежит на плечах человека Фото: © Сергей Бобылев / ТАСС

Теперь нужно протестировать систему на сложных криволинейных участках. В этом году комбайн оснастят еще и системой детекторов для измерения вредного для человека гамма-излучения в горном пласте. Кроме того, в разработке программное обеспечение, которое позволит отслеживать ход машины из диспетчерской рудника и кабинета горного инженера. 

До конца следующего года пермские специалисты готовы произвести еще пять образцов системы навигации и отладить серийное производство. По словам Дениса Кормщикова, подобные системы разрабатывают в Канаде, Швеции и Австралии, но российский вариант, не уступающий аналогам в точности, проще обслуживать и дешевле внедрять. Заявка на патент уже подана.