Накопанный доход: ученые хотят отправить в затопленные шахты роботов

В России предложили проект по разработке ранее затопленных рудников. Их намерены осваивать с помощью современных технологий: роботов, беспилотных аппаратов, алгоритмов искусственного интеллекта. По оценкам специалистов, под водой находится треть всех карьеров и шахт в мире. Многие из них перспективны для возобновления добычи. Предложенные методы могут пригодиться также при разработке полезных ископаемых на морском или океаническом шельфе.

Как добывать руду под водой

Вернуть к жизни сотни месторождений полезных ископаемых, затопленных водой, поможет разработка ученых из Уральского государственного горного университета (УГГУ). Как считают специалисты, добыча ресурсов предложенным способом может быть выгоднее, чем традиционные сухие методы извлечения руды, для которых копают карьеры, шахты и штольни.

— В мире к началу 2020-х годов треть всех рудников подверглась затоплению. Зачастую вода приходит еще до начала их эксплуатации. Таким образом под водой оказались многие почти нетронутые месторождения с большим потенциалом. Особенно этот процесс показателен для уральского региона, где более 120 рудников, добывающих медь, золото и полиметаллы, затоплены без завершения отработки. Их оставляли, поскольку не было необходимых технологий, — рассказал «Известиям» советник при ректорате УГГУ Вадим Минин.

Как объяснил ученый, во многих отраслях сейчас человека заменяют роботы, беспилотные устройства и искусственный интеллект. С их помощью также можно освоить добычу полезных ископаемых, которые оказались скрыты под водой.

На сегодняшний день подготовлен общий проект для внедрения соответствующих технологий, а для каждого отдельного объекта на его основе будут созданы конкретные инженерные решения. Все технологии и оборудование, заложенные в проект, — российские, рассказали в УГГУ. На некоторые из них уже получены патенты. По плану внедрение новых технологий в практику будет происходить в перспективе ближайших пяти лет.

В общем виде добычный комплекс составят несколько типов машин. Так, в забое под водой будут работать аппараты, оснащенные механизмами для разрушения горной массы. Например, нагнетая высокое давление и используя для этого забортную воду, они смогут создавать режущую струю для разрушения породы. Затем дробильное оборудование с зубчатыми сегментами, закрепленными на валах, поможет разрыхлить горную массу.

В это время другой агрегат с помощью шламовых насосов, предназначенных для перекачки жидкости с твердыми примесями, соберет полученную массу и по шлангам доставит ее на погружную платформу, где грунт отделят от воды и доставят его на обогатительную фабрику. При этом сами подводные аппараты могут подниматься на поверхность только для ремонта и сервисного обслуживания.

Предполагается, что все машины будут работать в беспилотном режиме и получать команды от операторов дистанционно. Также значительную долю управления возьмет на себя искусственный интеллект. Алгоритмы нейронных сетей помогут устройствам ориентироваться в затопленном руднике, а инструменты машинного зрения дадут возможность различать горные породы, исследуя их текстуру и изучая химический состав с помощью спектрального анализа.

Где пригодятся «мокрые» технологии

Одно из преимуществ «мокрых» технологий, по словам Вадима Минина, заключается в том, что вода облегчает добычу размягченного горного массива и удешевляет процессы транспортировки руды и ее обогащения. Поэтому в ряде случаев такие методы могут оказаться выгоднее по сравнению с традиционными.

— Сегодня российская горная отрасль из-за санкций испытывает дефицит техники, комплектующих, запчастей, взрывчатки, смазки и других материалов. Однако эти же обстоятельства дают шанс реиндустриализировать добывающую промышленность опережающими темпами, — сообщил Вадим Минин.

Вместе с тем, как считает ученый, предложенные методы можно применять не только на затопленных выработках. Они будут востребованы и для добычи полезных ископаемых на океаническом шельфе, что актуально при освоении Северного морского пути.

— Разведанные и доступные запасы полезных ископаемых в мире снижаются, поэтому возвращение в оборот затопленных рудников актуально. Тем не менее не стоит забывать, что это сложные и опасные гидрогеологические объекты. Поэтому применение роботов и беспилотников — оправданный шаг, — прокомментировал «Известиям» предложение ученых доцент кафедры недропользования и нефтегазового дела инженерной академии Российского университета дружбы народов им. П. Лумумбы Александр Котельников.

При этом искусственный интеллект открывает новые возможности для поиска полезных ископаемых и позволяет лучше прогнозировать аварии, отметила ассистент департамента рационального природопользования РУДН Алена Коновалова.

— Вода — не самая благоприятная среда для технического зрения, но современное оборудование позволяет подводным аппаратам хорошо ориентироваться в жидкой среде. Однако горное дело — это сложная и конкурентная отрасль. Поэтому только практика покажет, насколько предложенные идеи окажутся востребованными, — отметил исполнительный директор научно-технического центра мониторинга окружающей среды и экологии Московского физико-технического института Александр Родин.

На сегодняшний день существует много «мокрых» технологий разработки недр, добавил эксперт в сфере геологических наук Дмитрий Ключарев. Например, для размыва рыхлых пород используют мониторы — устройства, формирующие мощную струю воды, а перемещение сыпучих и жидких материалов на многих производствах производят по трубам с помощью потока воды.

— Поэтому предложенные методы не внесут изменений в баланс применяемых в горном деле технологий. Хотя в ряде случаев их использование будет оправданным. Например, они, возможно, будут востребованы при добыче железомарганцевых конкреций (минеральных образований шаровидной формы. — «Известия») в океане, — пояснил он.

Кроме того, при внедрении «мокрых» технологий сложно учесть все сопутствующие факторы. Вода может быть пресная, минерализованная, кислотная, щелочная и так далее. Чтобы выяснить, как поведет себя в различных условиях руда, нужно проводить отдельные исследования, резюмировал ученый.