Chuyển đổi kỹ thuật số: Cách khai thác mỏ của Úc đang nắm bắt đổi mới công nghệ

Author
Để tăng năng suất và thực hiện các biện pháp an toàn cần thiết, các công ty khai thác Úc đang đầu tư vào AI, cảm biến và tối ưu hóa an toàn đường hầm lò. Smruthi Nadig điều tra.

1685329053016.png
Một máy xúc than tại cảng Newcastle, Úc
Khai thác mỏ và khai thác quặng là một trong những nghề lâu đời nhất, vì nhu cầu khai thác khoáng sản của thế giới hiếm khi giảm đi trong lịch sử loài người. Trong khi nhu cầu về kim loại và quặng không thay đổi qua nhiều thế hệ, các quy trình liên quan đến khai thác đã thay đổi đáng kể; trong những năm qua, ngành khai thác đã giới thiệu các công nghệ tiên tiến, chẳng hạn như công nghệ đám mây, trí tuệ nhân tạo (AI), người máy và dữ liệu lớn, để cải thiện hoạt động.
Tuy nhiên, con đường cho tương lai của đổi mới công nghệ không rõ ràng. Một mặt, ngành công nghiệp khai khoáng được khuyến khích duy trì ý thức về hiện trạng; với cuộc sống của con người và an ninh môi trường gặp rủi ro, những thay đổi mạnh mẽ khó có thể diễn ra. Mặt khác, tồn tại một loạt các phát minh công nghệ để các công ty lựa chọn và không rõ cái nào sẽ tiếp tục tạo ra tác động trong dài hạn..
Diễn đàn Kinh tế Thế giới năm 2016 đã vạch ra bốn xu hướng số hóa chính: phần cứng vận hành và tự động hóa; lực lượng lao động được kích hoạt kỹ thuật số; doanh nghiệp tích hợp, nền tảng và hệ sinh thái; và phân tích thế hệ tiếp theo và hỗ trợ quyết định.
Những xu hướng này có thể ngày càng hấp dẫn đối với những người khai thác trên khắp thế giới. Theo báo cáo của Infosys, trong thập kỷ qua, hoạt động khai thác toàn cầu đã chứng kiến năng suất giảm 28% so với một thập kỷ trước. Do chi phí ngày càng tăng, thiếu lao động lành nghề, biến động thị trường và tuân thủ quy định nghiêm ngặt hơn, ngành công nghiệp đã phải tìm cách cải thiện hiệu quả và năng suất.
Đây là nơi khai thác mỏ của Úc, trong lịch sử, đã dẫn đầu thế giới. Từ các hoạt động tự hành rộng lớn ở Pilbara đến tài trợ của chính phủ cho một loạt các khóa học và dự án học thuật, ngành khai thác mỏ của Úc đã tự khẳng định mình là một điểm nóng của sự đổi mới và phát minh.
Xe tự hành và thông tin liên lạc
Tối ưu hóa an toàn, hệ thống giám sát dưới lòng đất và mô phỏng quy trình khai thác là những công nghệ có khả năng đột phá, miễn là chúng có thể được triển khai hiệu quả. Theo thông tin chi tiết của GlobalData, điều hướng tự động, mô hình đường hầm và hệ thống hướng dẫn quán tính đã trở nên phổ biến hơn trong những năm gần đây.
Các phương tiện hạng nặng không người lái, còn được gọi là xe tải khai thác tự động (AMT), cảm nhận môi trường xung quanh và điều hướng trên mặt đường mà không có sự can thiệp của con người. AMT có thể hoạt động cả ngày và không cần nghỉ giải lao trong suốt cả ngày, đồng thời giảm khả năng xảy ra lỗi của con người, đồng thời tăng năng suất lên tới 20% với hiệu quả hoạt động tăng lên.
Úc đã có lịch sử thống trị việc sử dụng các phương tiện tự hành trong lĩnh vực này. Theo số liệu của GlobalData, có 706 phương tiện tự hành đang hoạt động tại các mỏ ở Úc vào tháng 5 năm 2022, tăng so với 561 phương tiện của năm trước và nhiều hơn đáng kể so với Canada, quốc gia có 177 AMT xếp thứ hai trên thế giới.
Tuy nhiên, thời gian chu kỳ AMT làm tăng bụi trên đường vận chuyển trong khu vực vận hành tự hành, gây rủi ro sức khỏe cho cả người dân địa phương và môi trường, điều này sẽ cần được xem xét khi các công ty khai thác sử dụng tự động hóa trên quy mô lớn hơn.
Hệ thống giám sát đường hầm từ xa cũng cung cấp thông tin quan trọng, chẳng hạn như hành vi cấu trúc và địa kỹ thuật của đường hầm và điều kiện dưới lòng đất. Phân tích của GloabalData cho thấy 20 công ty, chẳng hạn như các nhà cung cấp công nghệ, một số công ty khai thác lâu đời và các công ty mới thành lập, đã tham gia phát triển và áp dụng các hệ thống giám sát đường hầm từ xa.
Các công ty như Strata Worldwide hỗ trợ các giải pháp thông tin liên lạc, theo dõi, giám sát và kiểm soát ngầm. Nó bao gồm “giao tiếp bằng giọng nói, văn bản và dữ liệu hai chiều, theo dõi nhân sự và tài sản, theo dõi tình trạng khí quyển và phát hiện khí gas, đồng thời điều khiển quạt, truyền động băng tải và máy bơm”.
Theo Mckinsey, các máy khoan hiện đại đã được trang bị các cảm biến tiên tiến ở các đầu mũi khoan. Điều này làm cho việc đào đất trở nên hiệu quả hơn vì các cảm biến có thể đo điểm trong thời gian thực. Người khai thác có thể hiểu môi trường, bao gồm cả địa hình, thông qua phân tích dữ liệu và loại bỏ lỗi. Họ có thể đưa ra những quyết định sáng suốt về tầm quan trọng của các khoáng sản được phát hiện và bắt đầu hoạt động một cách an toàn và hiệu quả.
Trí tuệ nhân tạo và Internet vạn vật
Internet vạn vật (IoT) là một mạng truyền thông nơi các đối tượng vật lý kết nối với nhau và giao tiếp qua internet. Nó có thể được truy cập và kiểm soát từ bất kỳ vị trí nào và mang lại lợi ích rõ ràng cho một ngành như khai thác mỏ, nơi có thể theo dõi các vị trí và trạng thái tải của phương tiện và thiết bị với sự trợ giúp của IoT trong khai thác mỏ.
Tương tự, các quy trình như dữ liệu lớn cho phép người khai thác hiểu dữ liệu theo cách vượt xa khả năng hiểu truyền thống của con người. Theo nghiên cứu, các hệ thống bảo trì dự đoán cho băng tải hoặc xe ben phụ thuộc vào các công nghệ như dữ liệu lớn và cơ sở hạ tầng thời gian thực, giúp dự báo các sự cố cơ học, cho phép các công ty khai thác lập kế hoạch sửa chữa và thay thế tốt hơn.
Các ứng dụng khác bao gồm theo dõi luồng không khí trong các khoang lớn dưới lòng đất và trực quan hóa các khoang tạo khối. Các hệ thống giám sát khí quyển cũng phát hiện sự phát tán khí mê-tan, carbon monoxide và bụi bằng cách sử dụng “dữ liệu thời gian thực” để phát hiện các điểm bất thường một cách nhanh chóng.
Một trong những ví dụ ấn tượng nhất của phương pháp này là mỏ Capcoal của Anglo American ở Queensland, đã nhận được khoản đầu tư 226 triệu đô la (327,8 triệu đô la Úc) vào năm 2019 để thực hiện “sáng kiến khai thác FutureSmart”. Dự án nhằm mục đích cải thiện khả năng tiếp cận và phân tích dữ liệu của công nhân, đồng thời có thể cải thiện hiệu quả hoạt động đến mức kéo dài tuổi thọ của mỏ thêm sáu năm.
Ở những nơi khác, công nghệ AI đã phá vỡ ngành công nghiệp khai thác bằng cách xác định các khu vực khoan tiềm năng mà không cần nỗ lực của con người. Việc tăng độ chính xác giúp giảm chi phí cũng như quản lý thời gian. OffWorld, một nhà sản xuất nền tảng rô bốt do AI cung cấp, cho biết trong báo cáo của mình rằng việc áp dụng bầy rô bốt khai thác điện có thể thay thế chất nổ bằng khai thác chính xác. Nó cũng sẽ không để lại dấu vết carbon trong khai thác mỏ và mọi người sẽ không phải mạo hiểm mạng sống của mình khi làm việc trong những điều kiện nguy hiểm.
Về vấn đề an toàn, AI có thể sử dụng các cảm biến, dữ liệu thời gian thực và phân tích để hiểu rằng nhiệt độ và độ rung có thể dẫn đến nguy hiểm. Các cảm biến và AI có thể phát hiện bất cứ thứ gì nhỏ như một chiếc răng bị gãy, có thể làm hỏng máy nghiền trong quá trình khai thác. Nó có thể phát hiện các lái xe buồn ngủ, một trong những nguyên nhân lớn nhất gây ra tai nạn khai thác, sử dụng công nghệ AI để cảnh báo cho các lái xe.
In 3d
Trong khai thác, in 3D có thể tự hào về các phụ tùng thay thế và các bộ phận được chế tạo tùy chỉnh, điều này có thể giảm chi phí lưu trữ, sản xuất và thời gian giao hàng. Đối với mục đích minh họa, dữ liệu địa chất, hình ảnh của máy bay không người lái hoặc đám mây điểm từ máy quét laze cũng có thể tạo ra các mục kỹ thuật số như mỏ quặng 3D hoặc mô hình mỏ lộ thiên. Quy trình sản xuất được vi tính hóa nâng cao hiệu quả của các quy trình tự động, đó là lý do tại sao in 3D thường liên quan đến tự động hóa và AI.
Những lợi thế này được thể hiện rõ trong một báo cáo của GlobalData về AI trong khai thác; và trong khi quá trình chuyển đổi kỹ thuật số trong ngành vẫn diễn ra chậm trong nhiều năm, AI đã cho thấy tiềm năng “mang lại lợi ích hữu hình trong chuỗi giá trị khai thác, từ khám phá đến khai thác và bảo trì.” Tác động của AI đối với ngành khai thác mỏ giải quyết các thách thức liên quan đến kiểm soát chi phí, chuỗi cung ứng, năng suất và an toàn.
Theo nghiên cứu, nhu cầu phổ biến công nghệ nhiều hơn và phổ biến công nghệ kỹ thuật số phụ thuộc vào tốc độ sản xuất. Sự thiếu hụt công nghệ kỹ thuật số giữa các hoạt động nhỏ hơn khiến các công ty khó theo kịp những thay đổi của môi trường xung quanh. Thật vậy, đúng là chỉ một số công ty khai thác lớn nhất đã đầu tư đáng kể vào in 3D, chẳng hạn như một dự án quốc tế do Sandvik dẫn đầu.
Tuy nhiên, các hoạt động mở rộng hơn đã đẩy nhanh việc áp dụng các công nghệ kỹ thuật số trong ngành khai thác mỏ và có khả năng là tương lai của ngành khai thác mỏ ở Úc sẽ chứng kiến việc áp dụng nhiều hơn các quy trình như thế này.
Theo Mining technology
 
Top