Z pojęciem Przemysłu 4.0 w branży górniczej wiąże się wiele kwestii, w tym digitalizacja i sztuczna inteligencja

Przykładem innowacyjnych rozwiązań testowanych w polskim górnictwie jest kombajn urabiająco-kotwiący Bolter-Miner, który pracuje w kopalni Budryk. Jego zadaniem jest przyspieszenie prac przygotowawczych chodników

Górnictwo zwykle nie kojarzy się z innowacjami. W rzeczywistości jednak należy do grupy branż, w których ostatnimi laty najczęściej pojawiały się nowoczesne rozwiązania techniczne i technologiczne. Automatyzacja i informatyzacja w zakładach wydobywczych to znak czasów. Jednak bez ludzi na dole na razie się nie obejdzie.

W polskim przemyśle wydobywczym z roku na rok rośnie liczba stanowisk zrobotyzowanych. Najbliższe lata w branży węglowej będą charakteryzowały się jeszcze szybszym rozwojem nowoczesnych technologii. Kopalnie na dobre staną się uczestnikami tzw. Rewolucji 4.0. Bez inteligentnych systemów teleinformatycznych i zautomatyzowanych procesów produkcyjnych żadna kopalnia nie ma szans na przetrwanie. 

Najlepiej świadczą liczby
Z Przemysłem 4.0 wiąże się wiele kwestii, w tym digitalizacja i sztuczna inteligencja. Z zalet nowoczesnych rozwiązań doskonale zdają sobie sprawę producenci węgla oraz maszyn i urządzeń dla górnictwa. Z tego też powodu więcej pracy mają naukowcy. O skali przedsięwzięć innowacyjnych w polskich kopalniach węgla kamiennego najlepiej świadczą liczby. Główny Instytut Górnictwa realizuje obecnie aż 63 projekty, w tym 38 międzynarodowych, w różnych konsorcjach, z partnerami z całego świata. Raz po raz pada więc pytanie, czy wizja bezzałogowej kopalni stanie się kiedykolwiek realna? Zdaniem ekspertów, roboty nieprędko pojawią się w podziemnych wyrobiskach.

– Człowiek w górnictwie jest potrzebny, choć istnieją już aplikacje ścian bezzałogowych. Myślę, że doczekamy czasów, gdy ściana będzie fedrowała w naszych warunkach geologiczno-górniczych bez udziału ludzi. Patrząc na kompleksy strugowe, w samej ścianie liczba pracowników jest już ograniczona do niezbędnego minimum, bo kompleksem steruje się z chodnika przyścianowego, a na dobrą sprawę nawet z powierzchni. Na pewno inteligentna kopalnia ma się charakteryzować nowoczesnymi rozwiązaniami przekładającymi się na większą efektywność i podnosić bezpieczeństwo pracy górników. Załogi należy oddalać od miejsc szczególnie niebezpiecznych – tłumaczy prof. Stanisław Prusek, dyrektor Głównego Instytutu Górnictwa.

Łukasz Herezy, dyrektor ds. innowacji w LW Bogdanka, nie wyobraża sobie w pełni automatycznej, bezobsługowej ściany.

– Owszem, staramy się przenosić sterowanie spod samej ściany jak najdalej. I tak też będziemy robić – dodaje.

Doskonałym polem do wprowadzania innowacyjnych rozwiązań będzie z pewnością ściana o wybiegu 7 km, którą planuje uruchomić Bogdanka. Planowane dzienne wydobycie z kolosa ma przekroczyć 30 tys. t. I tam bez ludzi na dole się nie obejdzie. 

Z dala od frontu
Żeby można było monitorować, analizować i podejmować trafne decyzje z dala od górniczego frontu robót, musi być zapewniona efektywna transmisja danych. Spółki węglowe wprowadzają zatem do swych kopalń światłowody. Nowoczesna łączność doskonale sprawdza się zwłaszcza w ratownictwie górniczym i logistyce. W ostatnim czasie najwięcej mówiło się o samodzielnej obudowie kotwowej i kombajnie urabiająco-kotwiącym Bolter-Miner, który ruszył w kopalni Budryk.

– Jesteśmy w fazie realizacji projektu. Zakładamy bufor czasowy na pełną optymalizację działania maszyny. Kombajn współpracuje z całym systemem specjalnie zaprojektowanej odstawy. Nie pojawiły się na razie żadne przeciwności, które nakazywałyby zweryfikować nasze plany ukierunkowane na realizację tego przedsięwzięcia – wyjaśnia Jacek Srokowski, wiceprezes zarządu spółki JSW Innowacje.

Zadaniem nowoczesnego kombajnu będzie przyspieszenie prac przygotowawczych chodników. Dziś średnia liczona dla Jastrzębskiej Spółki Węglowej wynosi 7 m. Dzięki wprowadzeniu Bolter-Minera wartość ta ma wzrosnąć przynajmniej do 15 m.

Czy zatem Bolter-Miner znajdzie zastosowanie także w kopalniach Polskiej Grupy Górniczej? W kopalniach tej spółki są nieco inne warunki geologiczno-górnicze. Przeprowadzono w niej analizy możliwości zastosowania samodzielnej obudowy kotwowej. Jednak wybiegi ścian, konfiguracja złoża i ilość występujących zaburzeń sprawiają, że to rozwiązanie nie znajdzie zastosowania. 

Skutecznie walczyć z awariami
Nowoczesne rozwiązania informatyczne z pewnością mogą służyć na powierzchni. Żeby można było monitorować, analizować i podejmować trafne decyzje z dala od górniczego frontu robót, musi być zapewniona efektywna transmisja danych. Spółki węglowe wprowadzają zatem do swych kopalń światłowody. Nowoczesna łączność doskonale sprawdza się zwłaszcza w ratownictwie górniczym i logistyce. Na powierzchni zaś informatyzacja umożliwia już tworzenie cyfrowego modelu złoża.

– To pozwoli scentralizować całą naszą wiedzę o zasobach węglowych i szybko podejmować decyzje dotyczące zmian w planowaniu produkcji. Takim pierwszym pożądanym elementem byłaby możliwość podejmowania decyzji o produkcji danej jakości węgla, w zależności od sytuacji na rynku – wyjaśnia Jacek Srokowski.

Artur Kozłowski, dyrektor Sieci Badawczej Łukasiewicz Instytutu Emag, podkreśla z kolei znaczenie integracji systemów zarządzania kopalnią w jednym miejscu. Skupienie pełnej bazy danych pozwala m.in. skutecznie walczyć z awariami.

Często jest tak, że zdarza się awaria. Usuwanie jej trwa niedługo, ale samo poszukiwanie przyczyn wprost przeciwnie. Na przykład w PGG każdego dnia jest w ruchu ponad 40 kombajnów ścianowych i takich zdarzeń jest sporo. Dane o nich są gromadzone i taka baza danych dostarcza wielu cennych informacji. Obecnie spółka prowadzi 14 kompleksów wyposażonych w ciągły pomiar podporności obudowy z transmisją danych do dowolnej liczby punktów na powierzchni. Tego typu rozwiązanie również przekłada się na konkretne efekty – szybciej można przewidzieć usterkę i reagować, mniej jest przestojów.

Nowe technologie są w górnictwie niezbędne, ale trzeba pamiętać o cyberbezpieczeństwie. To kolejny problem, który należy rozwiązać, a nie jest to tylko obszar informatyki, ale również prawa.

Elementy Przemysłu 4.0 są wprowadzane w różnym stopniu w rodzimych kopalniach węgla kamiennego. Kluczem do sukcesu w przemyśle przechodzącym rewolucyjne zmiany nie jest jednak pojedyncze wdrożenie czy jedno innowacyjne rozwiązanie, lecz konsolidacja systemów i układów – co do tego nikt nie ma dziś wątpliwości. Pozostaje jeszcze jeden niezwykle ważny aspekt, a może nawet najważniejszy. O ile pomysłów na innowacje w górnictwie nie brakuje, to z ich finansowaniem mogą być problemy.

– Jeśli chodzi o finansowanie nauki w górnictwie, jest absolutnie źle. Jeśli pracujemy nad rozwiązaniem, które pozwoli na zwiększenie wydobycia węgla kamiennego, to szanse na uzyskanie finansowania na to badanie są prawie zerowe. Nie mówiąc już o funduszach europejskich – podsumowuje prof. Stanisław Prusek.