Почему роботы до сих пор не работают в шахтах?

Подземная добыча угля — один из самых опасных видов горной добычи. Уголь выделяет метан, который при высокой концентрации взрывается. Трагедии в шахтах случаются в России почти каждый год. Самая страшная авария, когда погибло 110 человек, произошла в 2007 году на шахте «Ульяновская» «Южкузбассугля». В 2010-м из-за взрыва на «Распадской» погиб 91 человек. В феврале 2013 г. на «Воркутаугле» — 19 человек. Последняя страшная авария случилась в ноябре 2021 года на шахте «Листвяжная», оттуда не вернулось 51 человек.

И вот накануне в Госдуме внесли законопроект, подготовленный по следам аварии на шахте «Листвяжная». Правительство предлагает с 1 сентября 2023 года ввести для угольных компаний и контролирующих их лиц оборотные штрафы в размере от 1/100 до 1/10 от годовой выручки, но не менее 15 млн рублей за нарушения требований промышленной безопасности при добыче угля.

Поэтому встаёт резонный вопрос, могут ли на глубине работать только роботы, чтобы не оплачивать тонны угля кровью? Но есть две проблемы: стоимость техники и её обслуживание.

Во многих странах уже давно автоматизировали угольную промышленность и снизили до минимального труд человека в шахте. Правда, из-за этого многим приходилось закрываться, возрастали расходы на роботов, а уголь — это не золотодобыча, и маржинальность не такая высокая. К примеру, в Канаде пошли по пути прогресса и напичкали шахты всевозможной техникой, запретив людям спускаться туда ниже определённой отметки. Вот только после очередного экономического кризиса во время пандемии автоматизированные шахты так и не вернулись к прежнему графику жизни. Уголь дешевел, а техника и её амортизация дорожали.

Но многое изменилось в этом году и теперь уголь снова в цене. Во всём мире он подорожал в среднем на 40%, и уже российские поставщики грозятся обновить ценники вслед за остальными. Хотя в I квартале 2023 года стоимость чёрного топлива в России практически не менялась. В марте Минпромторг, предвидя беду, пожаловался в Федеральную антимонопольную службу (ФАС) на ожидаемый рост цен на коксующийся уголь, который, по их мнению, обязательно последует за мировыми котировками.

Раз уголь снова дорожает, может быть, имеет смысл на этот раз заменить по максимуму машинами людей? Ведь добывающая промышленность идеально подходит для автоматизации. Угольщики уже начали приобретать самодвижущиеся грузовики, автопогрузчики и бурильные установки. Почему бы в шахту не запустить роботов?

При этом в России признают, что горнодобыча — одна из самых медленно автоматизируемых областей промышленности. Это отмечают и в Минобрнауки. Избавить человека от постоянного контроля за этим процессом пока не удаётся, даже автопилотные погрузочно-доставочные машины нуждаются в помощи оператора. 

Но будущее за беспилотными технологиями. Это признаёт и бизнес, и научное сообщество

И вот в марте пермские учёные разработали инерциальную навигационную систему, которая позволяет добывающему калий комбайну проходить горные выработки без контроля со стороны инженеров. Причём 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.

«На предприятии добыча ведётся параллельными камерами: комбайн проходит выработку, потом сдаёт назад и идёт 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 её. Поэтому обеспечивать параллельность добычных камер — очень важная задача», — объясняет старший научный сотрудник Горного института Уральского отделения РАН — филиала Пермского федерального исследовательского центра Денис Кормщиков.

Теперь нужно протестировать систему на сложных криволинейных участках. В этом году комбайн оснастят ещё 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 ещё 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. Помимо калия робот собираются применять и в угледобыче.

Но первым был Кузбасс, там ещё два года назад запустили в рудник робота-шахтёра, которого придумали в Институте угля. С тех пор шахтёр ведёт добычу на самых сложных участках под землёй, там, где человеку находиться опасно. Он в два раза увеличил объёмы выработки угля по сравнению с одушевлёнными коллегами.

Выходит, что успешные примеры уже есть, но это для России скорее исключение. Возможно, всё дело в том, что роботы — дорогое удовольствие, а уж сейчас тем более не до таких инвестиций. И ещё тормозить научный прогресс может социальный аспект. Ведь, когда речь заходит о полной автоматизации производства, возникает справедливый вопрос: чем занять шахтёров, для которых в их городах другого заработка практически нет?

Егор Петров