Sercem automatyzacji

Pracownicy kopalni Coeur Alaska Kensington podróżują do dwóch godzin w jedną stronę, aby dotrzeć do kopalni, ale nawet najbardziej doświadczeni górnicy twierdzą, że sceneria jest tego warta.

Dwa razy dziennie pracownicy wsiadają do autobusu w Juneau, stolicy stanu Alaska, by pokonać 37-kilometrową trasę do portu. 45-minutowa przejażdżka łodzią w górę kanału Lynn oferuje malownicze widoki na surowe szczyty górskie i sezonowe możliwości obserwowania wielorybów. Następnie pracownicy wsiadają do kolejnego autobusu w doku kopalni, aby pokonać pozostałe osiem kilometrów żwirową drogą do terenu kopalni.

Kopalnia Kensington, dostępna wyłącznie łodzią, wodnosamolotem lub helikopterem, działa na niewielkiej powierzchni ponad 100 hektarów w Tongass National Forest, największym lesie narodowym w Stanach Zjednoczonych. Średnia roczna suma opadów na terenie kopalni wynosi ponad 100 cali, a zimą przy portalu kopalni może zalegać śnieg o wysokości przekraczającej 3 metry.

Komercyjna produkcja rozpoczęła się w 2010 r., a w 2019 r. kopalnia złota osiągnęła kamień milowy w postaci miliona uncji. Zgodnie z zatwierdzonym w 2005 r. planem operacyjnym, kopalnia miała początkowo funkcjonować przez 10 lat przy wydobyciu 1130 ton dziennie. Wprowadzone przez Coeur ulepszenia w zakresie wydobycia i przetwarzania pozwoliły kopalni zwiększyć wydajność przepustową do 1 815 ton dziennie, a ciągłe inwestycje w poszukiwania i pozytywne zwroty wydłużyły żywotność kopalni do około 2025 roku. W 2020 r. Coeur zainwestował 8,6 mln USD w prace poszukiwawcze w Kensington, a w 2021 r. kolejne 11 mln USD, koncentrując się na wydłużeniu żywotności kopalni. W 2022 r. spółka Coeur Alaska otrzymała zgodę na zwiększenie ilości odpadów poflotacyjnych i pojemności składowania skały płonnej, co jest niezbędne do wydłużenia okresu eksploatacji kopalni o co najmniej kolejne 10 lat.

Oddalenie kopalni stwarza wyjątkowe warunki pracy, w tym w zakresie wytwarzania energii i zarządzania obciążeniem, a także usług awaryjnych na miejscu. Wszystkie części, żywność i paliwo są dostarczane raz w tygodniu barką z Seattle, więc planowanie i logistyka łańcucha dostaw mają kluczowe znaczenie dla sukcesu kopalni.

Wdrożenie efektywności operacyjnej pomaga również zrównoważyć wyższe koszty eksploatacji w odległej lokalizacji. Jedną z najbardziej znaczących technologii, jakie kopalnia wdrożyła w ostatnich latach, jest automatyzacja.

Automatyzacja w kopalni Kensington rozpoczęła się po tym, jak kierownictwo kopalni odwiedziło stoisko firmy Sandvik na targach MINExpo INTERNATIONAL 2016.

"Pomysł usunięcia górnika ze sztolni i wykorzystania automatyzacji do sterowania podziemną ładowarką LHD był dla nas bardzo ekscytujący - mówi były dyrektor generalny Mark Kiessling.

Kopalnia wchodziła w cykl modernizacji floty i jednocześnie badała kilka systemów automatyzacji. Kyle Beebe, dyrektor operacyjny, powiedział, że o wyborze systemu AutoMine ( system autonomiczny) zadecydowały oferowane przez firmę Sandvik korzyści, łatwość wdrożenia i koszty eksploatacji.

"Wybraliśmy Sandvik także dlatego, że system był już gotowy do zainstalowania na maszynie, a nie wymagał doposażenia", mówi.

W 2017 r. firma Coeur Alaska zakupiła nową flotę maszyn Sandvik, w tym dwie 14-tonowe ładowarki Sandvik LH514 z systemem AutoMine ( system autonomiczny). Beebe powiedział, że choć główną motywacją do wdrożenia automatyzacji ładowarek w Kensington była poprawa bezpieczeństwa poprzez zastąpienie zdalnej obsługi w zasięgu wzroku zdalną obsługą tele-remote, to na drugim miejscu znalazło się zwiększenie wydajności poprzez wykorzystanie zautomatyzowanego sprzętu do kontynuowania odstawy urobku podczas zmian i cykli strzałowych, gdy pracownicy nie mogą przebywać w kopalni.

W 2018 r. firma Kensington wdrożyła AutoMine ( system autonomiczny), wzmacniając szkielet sieci bezprzewodowej w celu obsługi zautomatyzowanych obszarów i pracując nad kilkoma początkowymi problemami i wyzwaniami związanymi z akceptacją kulturową nowego systemu. W 2019 r. kopalnia przemieściła 4000 ton rudy za pomocą AutoMine ( system autonomiczny), a wraz z poprawą niezawodności systemu w samym styczniu 2020 r. wydobyto 4000 ton rudy. W 2021 r. kopalnia odnotowała dalszy wzrost zysków.

"Możliwość przemieszczania tego materiału bez interakcji człowieka z maszyną była po prostu fantastyczna" - mówi Kiessling. "To naprawdę zmieniło sposób, w jaki myślimy o tym, jak zdalnie odstawiać urobek i jak go urabiać. Odnotowujemy duży wzrost wydajności".

Bryan Nord, kierownik działu IT i Business Intelligence, kieruje rozwojem programu automatyzacji w Kensington. Dzięki zatrudnieniu pełnoetatowych techników automatyki, szkoleniu operatorów, identyfikowaniu typowych problemów i ich rozwiązywaniu oraz poprawie planowania długoterminowego, Kensington zwiększył wykorzystanie AutoMine ( system autonomiczny) o ponad 20 procent w 2021 roku.

"Nasz zespół ds. automatyzacji nieustannie pracuje nad poprawą naszej infrastruktury, raportowania, procedur operacyjnych i jakości konserwacji, aby dać nam jak największą szansę na sukces" - mówi Nord. "Spodziewamy się, że nasze trwałe wykorzystanie będzie się nadal poprawiać".

Chociaż początkowe wdrożenie AutoMine w Kensington polegało na zdalnej obsłudze tele-remote, jego zastosowanie ewoluowało wraz ze stałym wzrostem akceptacji i wykorzystania systemu. Kopalnia pracuje zdalnie, ale jazda manewrowa i zwałowanie rudy mogą być w pełni autonomiczne.

"Chociaż rozważaliśmy pełną automatyzację, nasz obecny projekt kopalni wyklucza zastosowanie pełnej automatyzacji, a sekwencjonowanie wymaga od nas gotowości w każdej chwili w różnych obszarach. To doprowadziło nas do optymalizacji wykorzystania AutoMine ( system autonomiczny) głównie w zdalnej obsłudze tele-remote i półautonomicznej" - mówi Nord.

Kensington wykorzystuje obecnie zautomatyzowane ładowarki Sandvik LH514 zarówno do transportu rudy z przystanków do wnęk na zautomatyzowanych poziomach podczas zmiany, jak i do transportu rudy z przystanków do korytarzy rudy, zazwyczaj podczas zmiany, ale także w pełnych cyklach zmianowych.

"Są to dwa najbardziej wydajne zastosowania, które wprowadzają najmniej przestojów z powodu rozbrajania poziomów dla ekip wiertniczych" - mówi Nord. "Często wybieramy poziomy, które mają dostęp do przejścia rudy/odpadów do pracy na pełną zmianę, ponieważ możemy łatwo ustawić ładowarkę i uruchomić ją w sposób ciągły".

Nord powiedział, że choć Kensington nie śledzi obecnie wskaźników pozwalających na ilościowe określenie korzyści płynących z AutoMine w porównaniu do ręcznego usuwania urobku, ich zespół zauważył, że zapasy pozostawały pełniejsze po uruchomieniu AutoMine ( system autonomiczny). Kopalnia przeniosła aż 42 łyżki w dół korytarza rudy podczas trzygodzinnej zmiany.

"To oznacza 42 łyżki, które nie musiały zostać przeniesione podczas normalnej pracy" - mówi Nord. "Ten wskaźnik KPI doprowadził do uwolnienia zasobów wokół ładowarki i przeniesienia ich w inne miejsce, gdzie były potrzebne. Zwalniamy godziny pracy personelu, aby wykonać inną pracę, która musi zostać wykonana".

"Gdy grupa operacyjna kopalni zobaczyła, że ładowarka jest niezawodna i jest w stanie wyprodukować te tony, gdy pod ziemią nie ma żadnych innych działań, wtedy ludzie naprawdę zaczęli rozumieć, dlaczego to robimy" - mówi. "Teraz ludzie mówią: "Hej, wiesz, to działa, to jest dobre, co jeszcze możemy z tym zrobić?"".

Główne ograniczenia operacji AutoMine ( system autonomiczny) w Kensington dotyczą dostępności ładowarki i operatora, a sekwencjonowanie z wierceniem również pozostaje wyzwaniem.

"Dzięki AutoMine ( system autonomiczny) zamieniliśmy kilka godzin wcześniej bezproduktywnych przestojów każdego dnia w zwiększenie naszego tonażu" - mówi Nord. "Choć zastosowanie automatyzacji w naszej metodzie wiercenia i zatrzymywania robót strzałowych oraz w obecnych wyrobiskach, które zostały zaprojektowane bez uwzględnienia automatyzacji, stanowiło pewne wyzwanie, system automatyzacji działa teraz powyżej pierwotnych oczekiwań. Dzięki odpowiedniemu szkoleniu, lepszemu wsparciu ze strony firmy Sandvik i znajomości sprzętu, nasz zespół ds. automatyzacji odnotował drastyczną poprawę wykorzystania i wyraźny spadek przestojów w pracy", mówi Nord.

"Sandvik wspierał nas w procesie automatyzacji, choć po drodze napotkaliśmy pewne trudności i wyzwania. AutoMine ( system autonomiczny) ma wiele zalet. Krzywa uczenia się i wyzwania związane z akceptacją kulturową nie są bez znaczenia, ale można sobie z nimi poradzić, a po wdrożeniu wierzymy, że może to poprawić bezpieczeństwo i wydajność".

Teraz, gdy Kensington pokonał wyzwania związane z automatyzacją ładowarek w istniejących wyrobiskach kopalni, które nie zostały zaprojektowane dla tej technologii i udowodnił korzyści płynące z AutoMine ( system autonomiczny), kopalnia z niecierpliwością czeka na wygenerowanie jeszcze większej wartości z automatyzacji w nadchodzących latach. Wraz z rozpoczęciem wydobycia w złożu Elmira 800 metrów na wschód od głównego złoża Kensington w 2023 r., Coeur Alaska zaplanowała i zaprojektowała nowe złoże rudy specjalnie pod kątem automatyzacji, aby zmaksymalizować korzyści.

"Inżynierowie szukają teraz możliwości włączenia AutoMine ( system autonomiczny) do wszystkich nowych projektów produkcyjnych, co daje nam elastyczność w wykorzystaniu automatyzacji do bardziej wydajnego przenoszenia materiałów" - mówi Nord. "Obecnie wdrażamy system automatyzacji załadunku z Elmirą, gdzie wierzymy, że możemy wykorzystać zautomatyzowane muckery podczas zmiany, aby uzyskać stałe korzyści. W miarę dalszego rozszerzania roli automatyzacji, spodziewamy się, że korzyści kosztowe i skrócenie czasu cyklu staną się jeszcze bardziej znaczące".

Kensington rozważa również zastosowanie AutoMine ( system autonomiczny) na poziomie przeładunkowym samochodów ciężarowych w nowym złożu.

"Wykonaliśmy prace projektowe, aby uwzględnić aspekty automatyzacji, które naszym zdaniem sprawią, że będzie to bardziej inteligentny projekt i zwiększy efektywność kosztową" - mówi Kiessling. "Jesteśmy naprawdę podekscytowani tą możliwością, nie tylko z punktu widzenia załadunku, ale potencjalnie z punktu widzenia transportu i rozwijania koncepcji automatyzacji w tej nowej kopalni".

Automatyzacja już pomogła w poprawie bezpieczeństwa i wydajności oraz obniżeniu kosztów w Kensington, a skalowalna technologia ma dalszy potencjał do poprawy ekonomicznej istniejących i jeszcze niezidentyfikowanych złóż rudy.

"Fantastyczną rzeczą jest to, że zastosowanie automatyzacji i wykorzystanie tych efektywności, możliwość prowadzenia wydobycia podczas zmiany i możliwość inteligentnego prowadzenia wydobycia i sterowania wieloma maszynami może potencjalnie obniżyć naszą strukturę kosztów i pozwolić nam na pobranie materiału, który wcześniej mógł być marginalny i pozwolić nam obniżyć naszą ocenę odcięcia i potencjalnie wciągnąć ten materiał do planowania kopalni" - mówi Kiessling.