Rajant и ESG Solutions создадут беспроводные системы передачи микросейсмических данных под землей

Компании объявили, что уже провели первые испытания объединенной системы и смогли успешно передать данные из глубины шахты на поверхность. Уже в октябре они готовы начать испытания новой системы на объектах своих клиентов. В пилотной программе примут участие как открытые карьеры, так и глубокие шахты. 

Тони Батлер, технический советник ESG Solution заявил: «На многих шахтах устанавливают микросейсмические системы, чтобы следить за процессами в породах и собирать данные по микросейсмическим событиям, что увеличивает степень понимания происходящих в породах деформаций. ESG Solutions устанавливает микросейсмические системы, которые полагаются на информацию от сенсоров (геофонов или акселерометров), записываемую в виде цифровых волновых сигналов на специальные узлы. Каждый узел должен быть точно синхронизирован по времени со всеми другими узлами мониторинговой сети, чтобы можно было точно определять точки, где происходят сейсмические события. Данные и сигналы точного времени передаются между устройствами по оптоволокну. Наши клиенты часто интересуются, можно ли построить такую систему с помощью радиопередатчиков, чтобы уменьшить капитальные расходы и стоимость обслуживания».

Сейчас разработка и установка системы микросейсмического наблюдения обходится в миллионы долларов. И значительная часть расходов связана с необходимостью прокладывать многие километры дорогого оптоволоконного кабеля.

Главным препятствием для перехода на беспроводные системы являются жесткие требования к синхронизации по времени между мониторинговыми узлами. Над его преодолением работает компания Rajant. Она разработала серию передатчиков и ПО, которое позволяет устанавливать единое время на восьми устройствах, связанных последовательно между собой. Задержка на одном участке передачи данных не превышает 30 микросекунд, как показали результаты лабораторных испытаний.

Система передачи данных от Rajant позволяет строить сейсмические системы мониторинга на основе беспроводных сетей. Они смогут передавать информацию о сейсмических волнах с частотой дискретизации в 10 килогерц. Такая точность передачи сигнала более чем достаточна для подавляющего большинства систем сейсмического наблюдения на основе геофонов и акселерометров, применяющихся сейчас в горнорудной отрасли.

Директор по продажам Rajant Даррел Джиллис добавляет: «Rajant предоставляет услуги по установке и поддержке систем передачи голоса и данных под землей. Они установлены на 230 крупнейших месторождениях мира. Наши системы полностью автономны и позволяют передать данные на больших скоростях даже в очень сложных условиях. И мы можем предложить ESG Solutions надежное решения, которые по многим характеристикам не уступают оптоволоконным сетям, но которые гораздо проще устанавливать и обслуживать».

Микросейсмические наблюдения на объектах горнорудной отрасли являются важным способом предупреждения серьезных катастроф. Активная работа в этом направлении на Западе началась в 1984 году, когда из-за горного удара на канадской шахте в Садбери произошло обрушение и погибли 4 шахтера. Сейчас технологии микросейсмического наблюдения применяются очень широко: не только в горнорудной, но и в нефтедобывающей промышленности и при мониторинге крупных и сложных инженерных объектов, например, дамб, мостов и тоннелей. Микросейсмическое наблюдение — один из источников информации при создании цифровых двойников, то есть точных моделей месторождений и протекающих на них рабочих процессов. Сейсмические сенсоры становятся частью интранета вещей, который создается в процессе цифровой трансформации на всех технологически передовых шахтах.

Цифровые двойники позволяют симулировать различные горнорудные операции и прогнозировать их результаты. В этой сфере работают множество компаний. GE ведет разработку комплекса «Цифровая шахта» (Digital Mine), основанной на ее платформе для промышленных компьютеров Predix. В комплексе используются технологии виртуальной и дополненной реальности, чтобы наглядно демонстрировать, как изменятся условия труда и обстановка на объекте, если принять то или иное оперативное решение.

Atos и Siemens разрабатывают комплекс ПО для моделирования операций в горнорудной отрасли вместе с американской компанией Bentley Systems. Специализированный софт для составления планов шахт и их моделирования производят компании Maptek и LlamaZOO. 

Существуют и более нишевые продукты. Например, исследовательский институт CSIRO работает с рядом компаний, включая Hitachi, Rio Tinto, и разрабатывает ПО для симуляции процессов, которые протекают в рудных концентраторах.   

«Норникель» обладает особой технологией имитационного моделирования рудников, которая позволяет точнее предсказывать сроки реализации планов по добыче сырья. Наработанные вместе с институтом «Гипроникель» методологические инструменты позволили специалистам «Норникеля» создавать уникальные 3D-модели залежей и инженерных сооружений шахт. Эта технология защищена российским патентом. Сейчас все производственные планы на рудниках «Норникеля» проходят через имитационное моделирование, что повышает их точность и позволяет использовать меньше дорогой специальной техники.

В 2020 году закончился первый этап программы «Норникеля» «Технологический прорыв», которая рассчитана до 2025 года. Её конечная цель — автономный рудник, который будет создан на базе шахты «Глубокая» рудника «Скалистый» Заполярного филиала «Норникеля». Её глубина достигает двух с половиной километров, что создает особые сложности с вентилированием рабочего пространства и поддержанием приемлемой для человека температуры. В идеале люди должны перестать спускаться в шахту, когда там идёт добыча. Это не только сделает её более безопасной, но и принесёт ощутимый экономический эффект — более 400 миллионов долларов до 2030 года.