Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых часть 2 Разработка НТД. ЛЕКЦИИ https://vk.com/club227361829 г. Санкт-Петербург 2025 ДМИТРИЕВ П.Н., к.т.н., доцент кафедры РМПИ горного факультета Первое высшее техническое учебное заведение России Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II 1|33
Содержание лекции Введение. Цифры и факты о горной промышленности и горных технологиях. Современные вызовы; Общие цели развития технологий до 2030. Требования эффективности и безопасности; Концентрация горных работ. Пространственно-планировочные решения. Оборудование. МФСБ. Крупные горные предприятия; «Умная шахта» ( Intelligent Mine ). Горное дело в режиме реального времени. Современные тренды; «Невидимая шахта» ( Invisible Mine ). Лучшие доступные технологии ( НТД ). 2|33 Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых
Цифры и факты Более 200 видов полезных ископаемых добывается в настоящее время; Добыча полезных ископаемых является необходимой частью устойчивого развития и основой цепочки формирования стоимости для многих видов бизнеса; При ежегодном росте населения мира на 1.0-1.3%, производство минерального сырья увеличивается на 0.6-1.5 % ; Отношение запасы/годовая добыча для полезных ископаемых : бокситы -125 ; хромовые руды -152; МПГ -163; фосфаты - более 300; золото -23, и пр. 3|33 Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых
Вид полезных ископаемых Занимаемое место в мире Нефть и газовый конденсат 2 Природный газ 1 Угли (всех типов) 2 Уран 7 (4) Железные руды 1 Бокситы Запасы невелики Никель 2 Свинец 5 (6) Олово 8 (6) Вольфрам 4 (2-3) Золото 4-5 (2) Алмазы 1 Калийные соли 2 На балансе России находится более 20 тыс. месторождений полезных ископаемых (помимо подземных вод и стройматериалов). Суммарная ценность МСБ РФ – более 28 трлн. $ ; Рентабельная часть – 1,5 трлн. $. Доля России в мировых запасах 4|33 Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых
Цифры и факты о горнодобывающей отрасли РФ В реестре ОПО: 90 угольных шахт; 189 рудников; 302 разреза; 1938 карьеров; Численность занятых по ВЭД «Добыча полезных ископаемых», тыс. чел.: всего 1629, в том числе мужчин – 1367; женщин – 262; Изменение численности занятых за период 2019 – 2020 годы: снижение на 22 тыс. чел., в том числе мужчин: + 6 тыс. чел.; женщин: - 28 тыс. чел.; В отрасли работают более 105 тыс. горных инженеров; С развитием горных технологий снижается потребность в кадрах низкой квалификации и возрастает в высококвалифицированном персонале. Источники: 1. Годовой отчет о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в 2020 году. /ЗАО НТЦ ПБ – М., 2021. – 369 с. 2. Труд и занятость в России. 2021: Стат. сб./Росстат – М., 2021. – 177 с. 5|33 Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых
Вызовы для горных технологий Волатильность цен на минеральное сырье; Усложнение горно-геологических условий; Снижение качества руд и содержания полезных компонентов в руде; Геомеханическое (научное) обеспечение ; Удаленность месторождений и инфраструктурные проблемы; Социальные и экологические вызовы; Негативная реакция населения на горные проекты. 6|33 Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых
Мегатренды в горной отрасли Социальная ответственность ( ESG), соответствие целям устойчивого развития; Энергопереход и стремление к декарбонизации горного производства; Суперцикл «зеленых» металлов, используемых для передачи и хранения энергии в любой форме (медь, литий и др.); Цифровая трансформация ( IoT, сети 5 G, автоматизация, роботизация); Повышение эффективности использования информации на всех стадиях; формирования стоимости (искусственный интеллект, машинное обучение и пр.). Источник: N.Bell, S.Yacoub. Five for nine The five big mining trends from now to 2030. – www.worley.com 7|33 Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых
Стратегии обеспечения будущего спроса на минеральное сырье Снижение потребления минерального сырья; Минимизация содержания металлов в конечных продуктах; Использование альтернативных материалов, проектирование материалов; Рециклинг ; Повышение коэффициента извлечения запасов; Разведка новых месторождений; Современные технологии разработки новых месторождений. 8|33 Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых
Общие цели по развитию технологий 2030 (отчет ООН по устойчивому развитию 2016 ) Достижение более высокого уровня экономической эффективности посредством диверсификации, совершенствования технологий и инноваций. Непрерывное улучшение производства и потребления ресурсов и обеспечение экономического роста без деградации окружающей среды. Обновление инфраструктуры и устаревших производств с целью сделать их устойчивыми, повысить эффективность использования ресурсов и расширить внедрение экологически чистых технологий и производственных процессов. 9|33 Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых
Основные тренды развития горных технологий 10|33 Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых
Концентрация горных работ Повышение мощности и надежности горного оборудования; Изменения в раскройке месторождений и технологических схемах; Внедрение систем оценки и управления рисками; Обеспечение непрерывного профессионального развития персонала. Умная шахта ( Intelligent mine ) Предприятие с автоматизированными технологическими процессами, оборудованное системами мониторинга и контроля шахтных подсистем, окружающей среды (шахтной атмосферы, состояния массива, водоотлива), персонала; Применение IT технологий на всех этапах освоения месторождения от разведки и 3 D моделирования, до проектирования и управления технологическими процессами, логистикой и системами обеспечения. Невидимая шахта ( Invisible Mine ) Планирование работ «от деревьев до деревьев»; Комплексное использование ресурсов месторождений; Использование подземного пространства для размещения твердых отходов добычи и переработки полезных ископаемых; Переработка и утилизация отходов добычи и обогащения; Внедрение наилучших доступных технологий. Основные тренды развития горных технологий 11|33 Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых
Концентрация горных работ ♦ Повышение мощности и надежности оборудования. ♦ Изменения в раскройке месторождений и шахтных полей. ♦ Снижение количества и повышение производительности очистных забоев. ♦ Оценка и управление рисками. ♦ Подготовка и непрерывное профессиональное развитие персонала. 12|33 Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых
Повышение мощности и надежности оборудования 13|33 Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых
Концентрация горных работ (на примере подземной угледобычи ) Производительность в год – более 10 млн.т; В месяц – более 1,6 млн.т; В сутки – 62 000 т; В смену – 30 500 т; В России – 1,627 млн.т/мес. Полная автоматизация работ в очистном забо е Теоретическая производительность очистного забоя при отработке пласта мощностью 4,0 м, плотностью 1,4 т/м 3, в лаве длиной 300 м комбайном с шириной захвата 1,0 м скоростью подачи 25 м/мин составит 8400 т/час; Работая 20 час / сут и 300 сут / год, годовая производительность очистного забоя составит 50 млн. т, при этом, подвигание забоя составит 75 м/ сут и 22 км/год ; Достижение производительности длинного очистного забоя 15 млн. т/год ожидается до 2020 г. Рекордные показатели очистных забоев Потенциал очистных механизированных комплексов 14|33 Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых
Изменения раскройки шахтных полей 2005: Длина лавы 140 м Запасы ~ 2 млн.т 2019: Длина лавы 400 м Запасы ~ 11 млн.т 15|33 Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых
Кимберлитовая трубка «Удачная» ; Карьер работал 1982 – 2016 ; Глубина – 640 м ; Размеры 2000x1600 м ; Подземная добыча началась в 2014 ; Годовая производительность – 3.5 млн.т Крупные горные предприятия 16|33 Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых
Угольный разрез «Богатырь» ; Пуск в эксплуатацию - 1979 ; Глубина – 300 м ; Достигнутая годовая производительность 56,8 млн.т (1985); 32 млн.т – годовая производительность в наст. время Крупные горные предприятия 17|33 Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых
Золоторудное месторождение «Олимпиада», Красноярский край ; Добыча открытым способом 1996 – 2030 ; Глубина – 700 м ; Размеры 2000x1500 м ; Годовая производительность – 14 млн.т.; Пуск в эксплуатацию подземного рудника планируется в 2030 г. Крупные горные предприятия 18|33 Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых
Подходы к обеспечению безопасности горных предприятий Оценка риска на всех стадиях жизненного цикла горного предприятия; Многофункциональные системы безопасности; Научное сопровождение развития горных работ; Подготовка и непрерывное профессиональное развитие персонала. 19|33 Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых
Оценка и управление риском RISKGATE ( Австралия ) – сетевой инструмент, позволяющий получить точную, своевременную и практическую он- лайн информацию для контроля риска горного производства Уровень 0 – интегральный индикатор оценки риска. Уровень 1 – блоки факторов риска, включающий : A – горно-геологические условия. B – внутренняя среда предприятия. B – социальная среда предприятия. D – уровень МФСБ. Уровень 2 – основные критерии оценки рисков, распределенных в блоках A - Г. Уровень 3 – модели для анализа критериев уровня 2, основанные на результатах прямых количественных измерений. Метод оценки риска аварий на угольных шахтах России Риск аварии (ОА) Блок А Горногеологи - ческая среда Блок Б Внутренняя среда Блок Г Уровень МФСБ Блок В Социальная среда А 1 А 2 А 3 Б 1 Б 2 Б 3 В 1 В 2 В 3 Г 1 Г 2 Г 3 Модель А1 Модель А2 Модель А3 Модель Б1 Модель Б2 Модель Б3 Модель В1 Модель В2 Модель В3 Модель Г1 Модель Г2 Модель Г3 Модели (уровень 3) Факторы (уровень 2) Блоки (уровень 1) Интегральный показатель (уровень 0) 20|33 Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых
Умная шахта ( Intelligent mine ) ♦ Применение IT -технологий на всех звеньях цепи формирования стоимости от геологоразведки и 3 D -моделирования месторождения до выбора и мониторинга состояния оборудования, мониторинга и контроля технологических процессов, окружающей среды, логистики и транспорта; ♦ Применение цифровых моделей месторождений, технологических процессов позволяют моделировать производство, оптимизировать процессы, использование оборудования, максимизировать прибыль. Модель передается оператору до начала ведения горных работ; ♦ В сочетании с ГИС оператор имеет полное цифровое представление реального производственного объекта, что позволяет управлять производством и рисками, формировать различные отчеты. Системы лазерного сканирования, позиционирования, датчики различных систем формируют “Big Data”, т.е. большой поток данных, которые после обработки позволяют визуализировать реальное производство. 21|33 Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых
Непрерывное обучение Операционный менеджмент Использование оборудования ПБ и ОТ Снабжение Производительность персонала Автоматизация производства; Мониторинг производства в режиме реального времени план/факт Сокращение простоев из-за поломок оборудования. Продление срока службы. Снижение числа аварий и инцидентов Улучшенная аналитика по закупкам Улучшенное взаимодействие человек-машина; Мониторинг активности персонала 250 млрд. $ 100 млрд. $ 10 млрд. $ 5 млрд. $ 5 млрд. $ Умная шахта ( Intelligent mine ) Интегрированная платформа данных Моделирование в режиме реального времени Прогнозная оптимизация Автоматизированное оборудование 22|33 Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых
Эффективность использования оборудования ( OEE - Overall Equipment Effectiveness ), % 27 39 69 88 90 92 Подземная добыча Добыча открытым способом Дробление и грохочение Нефтепереработка Нефть и газ Производство стали 23|33 Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых
Динамика производительности очистного забоя ( шахта им. В.Д. Ялевского, пласт 52 ) 24|33 Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых
Единый диспетчерско-аналитический центр ЕДАЦ - СУЭК Основные функции: Автоматический контроль параметров, показателей и характеристик действующих объектов; Коллективный дисплей, позволяющий всем участникам проекта получить полный объем информации в доступной диспетчерско-аналитической системе; Автоматическое формирование систем аларм-оповещения и предупреждения; Автоматическое формирование отчетов, сравнительный анализ и рекомендации; Сбор всей доступной информации, ее унификация и перевод в удобный формат для последующих обработки и анализа; Обеспечение непрерывного контроля и архивирование всех управляющих сигналов ; Создание надежных алгоритмов доступа к информации и результатам анализа; Отправка сообщений ответственным лицам с информацией согласно их должностным обязанностям для принятия управляющих решений. 25|33 Современные направления в развитии технологии добычи полезных ископаемых
Автономные самосвалы Komatsu, Caterpillar, Hitachi, Белаз ; Автономное оборудование для бурения взрывных скважин ; Автономные добычные комплексы оборудования ; Avatel TM – первая машина для механизации заряжания при проходке выработок Автономное горное оборудование 26|33
Умная шахта ( Intelligent mine ) (пример с БВР ) 27|33
Умная шахта ( Intelligent mine ) - элементы Автономное горное оборудование; Центры дистанционного управления, расположенные в центрах городов; Удаленные сервисные центры для диагностики состояния оборудования; Меньше рабочих низкой квалификации, больше квалифицированного персонала. 28|33
Планирование работ «от деревьев до деревьев » - на всем жизненном цикле предприятия ; Комплексное возможно более полное использование всех ресурсов месторождения каждым предприятием ; Подземная переработка вблизи забоя – исключить перевозку пустой породы ; Использование подземного пространства для размещения твердых отходов добычи и переработки ; Концепция « Mine-to-mill » - все вышеизложенное ; Наилучшие доступные технологии (НДТ). Невидимая шахта ( Invisible mine ) 29|33
Минимизация потерь полезных ископаемых при применении технологий комплексного освоения ресурсов, глубокой переработки минерального сырья ; Доступность современного высокоэффективного оборудования и технологий очистки воды и выбросов загрязнителей ; Применение мер по снижению выбросов в атмосферу ; Доступность систем замкнутого водоснабжения. Критерии НДТ ( Россия ) 30|33
Применение технологий БВР, обеспечивающих минимизацию негативного воздействия на окружающую среду ; Использование технологических отходов ; Использование технологий размещения отходов, обеспечивающих минимизацию воздействия на окружающую среду ; Ведение горных работ с обязательными проектными решениями по рекультивации нарушенных земель ; Внедрение эффективных систем управления природоохранной деятельностью ; Организация эффективного производственного контроля и мониторинга окружающей среды. Использование НДТ ( наилучшие доступные технологии -Россия ) 31|33
32|33 Федеральный закон от 10.01.2002 N 7-ФЗ (ред. от 08.08.2024) "Об охране окружающей среды" (с изм. и доп., вступ. в силу с 01.09.2024) Статья 28.1. Наилучшие доступные технологии (введена Федеральным законом от 21.07.2014 N 219-ФЗ) 1. Применение наилучших доступных технологий направлено на комплексное предотвращение и (или) минимизацию негативного воздействия на окружающую среду. 2. К областям применения наилучших доступных технологий могут быть отнесены хозяйственная и (или) иная деятельность, которая оказывает значительное негативное воздействие на окружающую среду, и технологические процессы, оборудование, технические способы и методы, применяемые при осуществлении хозяйственной и (или) иной деятельности. Области применения наилучших доступных технологий устанавливаются Правительством Российской Федерации. 3. Определение технологических процессов, оборудования, технических способов, методов в качестве наилучшей доступной технологии для конкретной области применения, утверждение методических рекомендаций по определению технологии в качестве наилучшей доступной технологии осуществляются уполномоченным Правительством Российской Федерации федеральным органом исполнительной власти, который создает технические рабочие группы, включающие экспертов заинтересованных федеральных органов исполнительной власти, государственных научных организаций, коммерческих и некоммерческих организаций, в том числе государственных корпораций.(в ред. Федерального закона от 03.07.2016 N 254-ФЗ) (см. текст в предыдущей редакции ) Отсюда ЗАДАЧИ курса - стать НДТ, поскольку перечень НДТ не определен! Задачи. Опорные документы
Задачи данного курса 32|33
