В горнодобывающей отрасли, как и в любой другой, безопасность работы — ключевой приоритет. Люди не гномы и к жизни под землёй не приспособлены. Поэтому нужно помнить, как опасны газ, пыль, обрушения, пожары и взрывы. Чтобы минимизировать риск на объекте, важно всегда использовать современные технологии. Российские горные предприятия продолжают активно работать над снижением травматизма и аварийности. С этим помогают как собственные разработки, так и международный опыт. А в этом году проходит уже 29-я выставка MiningWorld Russia — где делятся достижениями в области добычи и логистики полезных ископаемых. Рассказываем о главном и самом интересном в этой промышленности.
Интеллектуальные системы вентиляции и мониторинга
Эти технологии позволяют в автоматическом режиме отслеживать расход воздуха во всех выработках. Как при нормальной работе, так и в аварийных ситуациях. Такими разработками занимается Научно-исследовательский проектный институт горного дела (НИПИ) в Перми.
Работает это так. Данные с приборов — анемометров и датчиков — попадают на диспетчерский пункт. Там они визуализируются и показывают расход воздуха по всем участкам шахты. Такая наглядность позволяет своевременно выявить опасные отклонения — недостаточную вентиляцию или скопление метана.
Ещё НИПИ работает над оптимизацией проветривания. Для этого есть решения для автоматического управления вентиляторами и вентиляционными дверями. Они регулируют подачу воздуха в соответствии с текущими потребностями работы. Такая умная вентиляция не только поддерживает безопасную концентрацию газов, но и экономит электричество — за счёт снижения избыточного воздушного потока. Вентиляция динамически подстраивается под реальную ситуацию, понимает число работающих месторождений и количество техники.
В некоторых шахтах нужна не только вентиляция, но и контроль микроклимата. Для этой цели существуют технические комплексы для автоматического охлаждения и увлажнения воздуха. Это особенно важно на участках с самыми тяжёлыми условиями работы.
Противопожарная и противовзрывная защита
Помимо полезных ископаемых, в шахте всегда есть вещества, способные привести к пожару или взрыву. Они буквально витают в воздухе. Чтобы предотвратить аварии, нужны комплексы для защиты от возгораний и взрывов. Самое важное:
- наличие способов и средств пожаротушения;
- комплексы для предотвращения взрывов метано-воздушной смеси;
- автоматизированные способы дегазации и пылеподавления.
Наиболее высокие риски — в угольной промышленности. Чтобы их снизить, в России существуют предприятия, специализирующиеся на развитии технологий безопасности. Так, «Шахтпожсервис» выпускает автоматические установки пожаротушения и специализированные редукционно-запорные узлы для водяного тушения.
При добыче угля важно предотвратить распространение взрывов метана и угольной пыли. Поэтому для защиты в шахте разработаны взрывные предохранительные устройства:
- взрывные заслоны для локализации взрывов в выработках;
- огнепреградители для остановки огня в вентиляционных трубопроводах;
- герметичные проёмные трубы со взрывоустойчивыми крышками.
Но зачем ждать, пока на объекте накопится метан и взорвётся? Отвод метана из пластов значительно снижает взрывоопасность. Так, можно наладить процессы дегазации — нейтрализации и удаления опасных веществ. В стране для этого производят системы вакуумного метанового дренажа и мобильные дегазационные установки. А также комплектующие — дегазационные трубы, водоотделители и герметизаторы скважин.
Кроме метана, есть проблема ещё и с пылью. Для её осаждения нужно пылеподавление. К примеру, аспирационные установки «Вихрь».
Ещё сильнее снизить риск помогут взрывозащищённые источники питания, электромагнитные клапаны и датчики давления. Эти устройства автоматизируют работу систем, контролируют параметры среды и оборудования, могут отключать электроэнергию и подавать сигналы при отклонениях.
Такие огнепреградители монтируются на трубопроводы и оборудование, где возможно образование взрывоопасных смесей. Современные огнепреградители защищают от разных типов возгорания, гасят ударную волну и утилизируют газы без вреда для окружающей среды
Наука и экспертиза в горнодобывающей промышленности
Чтобы разработать какие-либо правила и методы, нужно сначала всё изучить и собрать как можно больше достоверных данных. Это задача научно-исследовательских институтов. Так, «Научный центр ВостНИИ» сейчас координирует научные исследования и обеспечивает комплексное решение вопросов промышленной безопасности на горных предприятиях. Учёные и специалисты в рамках института ведут прикладные научно-исследовательские работы — для разработки новых методов и технологий. Среди них:
- системы раннего обнаружения внезапных выбросов газа и угля;
- технологии по предупреждению взрывов метана и пыли;
- новые подходы к поддержанию устойчивости выработок;
- совершенствование вентиляции и контроля климата;
- испытание и сертификация оборудования.
Без учёных и научных данных человечество едва ли смогло хоть как-то достойно развиваться. Именно в институтах впервые появляются важнейшие разработки для всех отраслей. Горнодобывающая — в том числе. Исследования закладывают основы, и благодаря этим данным сейчас существует наука об аэрологической безопасности шахт и развиваются комплексы противоаварийного реагирования при добыче угля — ещё со времён Советского Союза.
Технологии для личной безопасности
Комплексные системы важны, но они в первую очередь направлены на глобальную защиту месторождений и сотрудников. Следующий шаг — индивидуальная защита, и речь не только о СИЗ.
Так, существуют компании, которые производят и портативные газоанализаторы для персонального использования, и стационарные решения мониторинга.
Современные детекторы способны обнаруживать метан (рудничный газ), окись углерода и другие опасные газы прямо на месте. Вентиляция — это своеобразная «линия жизни» шахтёров. Поэтому при добыче полезных ископаемых важно анализировать состав воздуха в реальном времени. Датчики позволяют сразу заметить утечку газа, признаки возгорания или превышение предельно допустимых концентраций. Всё это помогает сохранить жизнь и здоровье сотрудников.
А вот теперь — о СИЗ. В этой области производят защитные фильтрующие маски и самоспасатели, средства защиты органов дыхания изолирующего типа. Это аппараты со сжатым или химически связанным кислородом. Первый такой был разработан ещё в 1904 году — респиратор Дрегера, который сохранил не одну жизнь.
Современные самоспасательные устройства (слева) уже не такие громоздкие, как раньше (справа). В случае аварии каждый шахтёр должен иметь при себе такой набор, чтобы обеспечить себе чистый воздух на время эвакуации
Но под землёй в случае аварии не только мало воздуха, но и практически негде укрыться. На помощь приходят теплоизолированные спасательные камеры — убежища, в которых есть запас воздуха, средства для поддержания жизни и даже туалет.
Однако даже этого недостаточно в случае аварии, ведь попавшего в беду шахтёра ещё нужно найти и спасти. А для этого горным спасателям нужны инструменты и оборудование. К этому относится всё — от тепловизоров для поиска людей и очагов пожара до систем связи и тренировочных комплексов.
Международные тренды и адаптация для России
Горная промышленность во всём мире переживает техническую революцию. Многие её достижения становятся доступны и в России.
Цифровизация и умная шахта
Сквозная цифровая трансформация процессов позволяет значительно повысить безопасность. Уже несколько лет предприятия создают цифровые копии шахт и рудников. Это виртуальные модели, на которых можно прогнозировать развитие горных работ и возможные риски.
В реальном времени единые центры управления собирают данные с датчиков. Аналитические платформы с элементами искусственного интеллекта обрабатывают эти данные и помогают руководству принимать решения для предотвращения аварий.
Набирают популярность системы предиктивной аналитики. Они могут заранее показать опасные тенденции — рост концентрации метана в конкретном районе или необычную вибрацию, предвещающую обвал. Российская горная промышленность заинтересована в таких решениях для большей эффективности и безопасности работы.
Дистанционный контроль и роботизация
Последний мировой тренд был предсказан ещё в «Приключениях Электроника»: вкалывают роботы, а не человек. Многие компании заинтересованы в том, чтобы люди были минимально подвержены опасности. Поэтому все операции, которые можно автоматизировать или выполнить дистанционно, плавно переходят к робототехнике. На открытых разрезах это автономные самосвалы и буровые установки. Под землёй — телемеханическое управление добычными комбайнами и локомотивами. Человеку на самом деле уже совсем необязательно присутствовать внутри техники. Удалённое управление буровыми станками в шахтах позволяет оператору работать на открытой поверхности и не подвергаясь риску. Роботы не отнимут работу — ведь им нужно обслуживание и контроль. Но они устраняют фактор присутствия человека в опасном месте.
Беспилотные карьерные самосвалы КАМАЗ уже работают в отдельных регионах России
Уже сейчас используют дистанционно управляемые подземные погрузчики. Машинист может управлять горной техникой по видеокамерам, а сам не находится в зоне выработки.
Для инспекции подземных шахтных выработок без спуска людей сейчас активно проводят испытания по эксплуатации дронов. Через 5–10 лет это может стать новым стандартом.
Носимые устройства и технология Connected Worker
Так называют концепцию «подключённого работника», когда каждый шахтёр снабжён носимыми датчиками и гаджетами, которые включены в общую информационную сеть. К этим устройствам относятся:
- умные каски с датчиками положения и удара. Они фиксируют падение или травму работника;
- фитнес-браслеты промышленного класса, чтобы следить за пульсом, температурой тела. Это позволяет оценить, можно ли допустить человека к работе по состоянию здоровья;
- GPS-трекеры. Под землёй спутник не работает, зато можно использовать локальные маячки и всегда знать, где находятся сотрудники.
Современные умные каски контролируют работу на высоте, падения и вход в запретные зоны, а также дают возможность подать сигнал тревоги
В горной промышленности сейчас набирают популярность решения типа SmartCap. Они оценивают усталость оператора техники по электроэнцефалограмме прямо в каске. Это может помочь водителю самосвала не заснуть. Каска даст сигнал диспетчеру, а он разбудит.
В России подобное решение тоже есть — Safe Zone от МТС. В рамках такого проекта каждому работнику выдают переносное устройство, отслеживающее геопозицию и взаимодействие с опасными зонами. При выходе за границы безопасного участка или приближении к технике устройство подаст сигнал диспетчеру, что позволяет предотвратить наезд или нарушение правил безопасности.
Системы активной безопасности техники
Крупнейшие мировые производители горной техники — Caterpillar, Komatsu, БелАЗ — всё чаще оснащают машины встроенными системами безопасности.
Это антистолкновения — радары и лидары на карьерных самосвалах, автоматически тормозящие перед препятствием. Контроль состояния водителя осуществляет камера, которая анализирует глаза и лицо на признаки усталости или отвлечения.
В России есть такая система — это MONTRANS DVR. Она фиксирует необычные паттерны в работе водителя и сразу уведомляет диспетчера, если сотрудник заснул или нарушает скоростной режим.
Обучение и виртуальная реальность
Ещё один тренд — использование VR/AR-технологий для проведения тренировок персонала. В тех самых виртуальных шахтах, о которых писали выше, горняки могут отрабатывать действия при пожаре или выбросе метана без риска для жизни.
VR-гарнитура переносит шахтёра в симуляцию аварии и учит правильно реагировать: включать самоспасатель, двигаться к резервному выходу, пользоваться пожарным инвентарём. Всё это повышает готовность к реальным ЧС.
Некоторые компании создают цифровые обучающие системы: интерактивные учебники, приложения с дополненной реальностью, где через камеру смартфона можно получить подсказки прямо на оборудовании.
В России подобные подходы только начинают внедрять. Существуют VR-тренажёры по работе с самосвалами на базе Национального исследовательского технологического университета «НИТУ МИСИС».
Безопасность в горнодобывающей промышленности в 2025 году выходит на новый уровень. Всё благодаря интеграции науки и практики. Передовые компании демонстрируют инновации — от умной вентиляции до взрывозащищённых комплексов. Российская промышленность разрабатывает свои и адаптирует лучшие мировые практики. Цифровизация, дистанционный мониторинг, носимые датчики и роботизация постепенно становятся реальностью и у нас.