Рудник возможностей

Взглянув на экран компьютера, можно получить всю информацию о продуктивности месторождения, состоянии скважин, движении руды, растворов и многом другом — Северский технологический институт НИЯУ «МИФИ» и АРМЗ разрабатывают пилотный проект «Умный рудник», который даст уранодобывающим предприятиям принципиально новые производственные возможности.

ТЕКСТ: Мария Хохлова. ФОТО: архив СТИ НИЯУ «МИФИ»

«Переписка ежедневная, вот посмотрите — «Хиагда», «Далур», и входящие, и исходящие», — просматривает письма в своем электронном почтовом ящике доктор физико-математических наук, профессор Северского филиала НИЯУ «МИФИ» Михаил Носков. Он — научный руководитель проекта «Умный рудник», а в последние месяцы работает еще и как главный консультант службы техподдержки. Основная часть инновационного проекта — сложнейшее программное обеспечение, многие компьютерные программы находятся на стадии внедрения и отладки, так что вопросы и предложения от специалистов уранодобывающих предприятий поступают постоянно. Так, последние два дня партнеры обсуждают, как лучше вскрыть новые блоки месторождения на одном из участков «Далур», а именно — где пробурить новые скважины.

«Руда так пойдет или вот тут изогнется, — поясняет Михаил Носков, указывая на карту-схему. — Представляете, что будет, если промахнуться? Каждая скважина стоит 4 млн рублей, важно соорудить ее в правильном месте, иначе кислота не дойдет до урана, насосы вместо него будут качать воду. Чтобы избежать ошибок, мы строим геолого-математические модели новых технологических блоков».

Данные разведки и оценки месторождений, геофизических исследований скважин, сведения о процессе добычи, о том, как проходят ремонтно-восстановительные работы, — все это вносится в информационную базу и обрабатывается непрерывно.

«Когда 15 лет назад начинали работать с уранодобывающими предприятиями и нужно было что-то узнать о скважинах, шли в архив или ехали в геологическую партию, — вспоминает Михаил Носков. — На это уходили дни и недели, а сейчас достаточно нескольких щелчков мыши. В «Далуре» и «Хиагде» созданы цифровые двойники предприятий, электронные модели всех скважин, трубопроводов, блоков, залежей, месторождений, и еще модель самого процесса подземного выщелачивания. Цифровизация повышает эффективность управления, анализирует показатели добычи, помогает оптимизировать процесс и оперативно готовить отчетную документацию».

3D вместо бумажной «простыни»

Пилотные площадки «Умного рудника» — это месторождения, разрабатываемые «Хиагдой» и «Далуром», на обоих предприятиях уран добывают способом скважинного подземного выщелачивания. Ученые северского филиала НИЯУ «МИФИ» создали для них программный комплекс из восьми систем и интегрированного хранилища данных. Для всех залежей урана созданы 2D- и 3D-модели. Так, новые блоки месторождений «Хиагды» сейчас «вскрывают» с помощью системы автоматизированного проектирования. Информационная система собирает все сведения о работе добычного полигона, геотехнологическая моделирующая система может показать, что происходит в недрах земли, и помогает максимально эффективно проводить выщелачивание. Информационно-аналитическая система — это подробная интерактивная карта. Взглянув на экран компьютера, можно получить всю информацию о работе блоков, скважин, продуктивности месторождения и движении растворов.

По соседству с кабинетом Михаила Носкова — рабочее место его коллеги, заведующего лабораторией математического моделирования Андрея Истомина, над «Умным рудником» они работают вместе с командой ученых, аспирантов и студентов СТИ НИЯУ «МИФИ». Здесь расположен большой экран с размытыми разноцветными схемами и несколько пар 3D-очков, они преобразуют размытую картинку в четкую и красочную. Это объемная карта месторождения.

Михаил Носков и Андрей Истомин придумали основную часть программной начинки «умного рудника»

Михаил Носков и Андрей Истомин придумали основную часть программной начинки «умного рудника»

«Так выглядит трехмерная модель рудного тела центральной залежи Хохловского месторождения, разрабатываемого «Далуром», — демонстрирует работу горно-геологической информационной системы и геотехнологической моделирующей системы Андрей Истомин. — Зеленым цветом выделена кислота, красным — урановая руда, серым — пласты глины. А вот тут, сверху, скважины проходят. Это исходное распределение урана. А так выглядит проработанное рудное тело, похоже на дырки в сыре. В «Далуре» тоже есть 3D-мониторы, такую же картинку видят их геотехнологи. Раньше вместо объемного изображения были огромные бумажные «простыни».

«Геотехнологическая моделирующая система самая сложная, — продолжает Михаил Носков. — В трехмерной постановке задачи миллионы узлов нужно обсчитывать. Зато удается многое узнать: как движутся выщелачивающие растворы, где остался неизвлеченный уран и как его можно достать. Программа отображает и взаимодействие кислоты с урановыми минералами, рудовмещающей породой, описывает окислительно-восстановительные процессы и кислотно-основные процессы».

Не только голова, но и руки

«Умный рудник» — проект одновременно и новый, и старый. Официально его запустили в начале нынешнего года, но старту предшествовала многолетняя работа сотрудников уранодобывающих предприятий и северских ученых. Первые ставили задачи для современного производства, вторые находили способы решения. По словам Михаила Носкова, информацию, которая легла в основу электронной базы данных, сотрудники СТИ начали собирать еще в 2004 году. А теперь наработки пригодились для совершения технологического прорыва в области скважинного подземного выщелачивания на основе интеграции информационных и промышленных технологий. Поставленная цель соответствует правительственной программе «Цифровая экономика», принятой в 2017 году.

Принципиальная новизна проекта «Умный рудник» — в изменениях на добычных полигонах «Хиагды». Для реализации пилотного проекта у самого молодого уранодобывающего предприятия холдинга наиболее благоприятные технические условия. На площадке «Хиагды» создается цифровое предприятие будущего, в основе которого будет высокотехнологичная система, объединяющая все производственные и информационные коммуникации. В результате выполнения пилотного проекта «Умный рудник» обретет завершенный вид и сможет тиражироваться.

«Получается, что мы разработали умные модели тактического и стратегического управления добычей, а на нижнем, аппаратном уровне была их нехватка, — подытоживает Михаил Носков. — Нужно было оснастить скважину средствами автоматизации: датчиками, измерительными механизмами, все это необходимо для управления технологическим процессом. Это слабое место, управление скважинами осталось на уровне прошлого века. Планируем оборудовать диспетчерский пункт с большим количеством мониторов, с мнемосхемами, интерактивными картами, оттуда геотехнолог сможет управлять движением растворов, задвижками, насосами. В случае аварии он мгновенно ее увидит и сможет принять меры, получив от системы сигналы и подсказки. Все это будет реализовано к концу года. До настоящего момента у нас получался умный, но слабый рудник. «Голова» — это хранилище данных, моделирующие и экспертные системы, а «руки» были медлительными и неловкими. Создание линий связи между полигоном и диспетчерским пунктом позволит решить проблему, верхний уровень будет связан с нижним».

На экспериментальном диспетчерском пункте появятся новые системы автоматизированного управления и сбора данных, а также будут модернизированы уже работающие программы. Предполагается, что уже к концу года управление умным рудником будет происходить согласованно и в едином информационном пространстве.