Nauka zeszła tysiąc metrów pod ziemię

nauka zeszla pod ziemie

Nowoczesny sprzęt pracujący dziś w górnictwie ma wiele wspólnego z Formułą 1. Górnicy i naukowcy zachowują się tak samo jak mechanicy w boksach. Siedzą przed ekranem komputerów i na bieżąco obserwują, jak zachowuje się sprzęt pracujący na dole. A produkuje się go według dwóch podstawowych zasad: ma być niezniszczalny i przewidywalny.

Na biurku Jarosława Zagórowskiego, prezesa Jastrzębskiej Spółki Węglowej stoi fotografia przedstawiająca wydobycie w jednej z australijskich kopalń węgla kamiennego. Potężny spychacz ładuje na ciężarówkę tony węgla, który znajduje się praktycznie tuż pod powierzchnią ziemi. To praktycznie kopalnia odkrywkowa: nie ma szybów, taśmociągów, potężnej infrastruktury. – My o takim wydobyciu możemy tylko pomarzyć – uśmiecha się prezes Zagórowski i dodaje, że zarządzane przez niego kopalnie, aby utrzymać wydobycie, muszą schodzić coraz to niżej – poniżej tysiąca metrów (rekordzistą w JSW jest kopalnia „Budryk”, która fedruje już na poziomie 1050 metrów).

Ale każde zejście poniżej tysiąca metrów to w górnictwie potężny problem. Przybywa metanu, gwałtownie wzrasta temperatura, panują fatalne warunki. Koniecznością jest budowa specjalnej infrastruktury ułatwiającej pracę pod ziemią – potrzebna jest klimatyzacja, nowoczesne obudowy i pierwszej jakości sprzęt. I właśnie trudne warunki geologiczne są jednym z powodów, dla których do kopalń wkroczyła nowoczesna technika. Bez niej wydobycie węgla byłoby już niemożliwe i nieopłacalne. Dzisiejsze kopalnie w niczym nie przypominają już zakładów jeszcze sprzed 20, czy 15 lat. Mikroprocesory, elektroniczne systemy sterowania i komputery. To pod ziemią codzienność.

Andrzej Meder, prezes Zabrzańskich Zakładów Mechanicznych (wchodzących w skład grupy Kopex), największego w Polsce producenta kombajnów ścianowych, mówi, że to właśnie w kombajnach zawarła się cała esencja przewrotu technologicznego w górnictwie. Postęp techniczny, jaki dokonał się w kopalniach, do złudzenia przypomina jego zdaniem rozwój przemysłu samochodowego. – Najpierw jeździliśmy syrenkami, potem przesiedliśmy się na polonezy, a teraz wielu z nas ma mercedesy. Tak samo z kombajnami górniczymi. Pierwsze egzemplarze były tak zawodne, że brygada doskonałych mechaników cały czas czuwała na dole w pełnej gotowości. Gdy kombajn się zepsuł, co zdarzało się często, od razu dokonywali niezbędnych napraw. Poza tym, silniki elektryczne nie były w stanie napędzać całego urządzenia, więc musiano wspomagać się hydrauliką. Teraz to nie do pomyślenia. Nowoczesnych kombajnów nikt na dole nie naprawia – przekonuje prezes Meder. Wie co mówi, bo najnowsze produkty ZZM, czyli kombajny KSW 2000, KSW 1500 i KSW 800, to urządzenia, które pracują praktycznie bezobsługowo. Podwójny układ napędowy, zabezpieczenia przed przeciążeniem i pełna, tzw. dwustronna transmisja danych powodują, że można nimi sterować na „odległość”. Decyduje o tym szczególnie ta ostatnia funkcja, bo parametry pracy kombajnu mogą być na bieżąco przesyłane nie tylko na biurko szefów kopalni, ale nawet do centrum serwisowego ZZM. Dzięki temu, specjaliści z zabrzańskich zakładów mogą na bieżąco obserwować, jak zachowuje się wyprodukowany przez nich kombajn, pracujący np. w Chinach, czy Australii. – To jak Formuła 1, gdy inżynierowie w boksach obserwują na ekranach komputerów wszystkie parametry bolidu. Mogą w odpowiednim momencie wezwać samochód do garażu i dokonać zmian w ustawieniach, albo niezbędnych napraw. Tak samo jest z nowoczesnymi kombajnami – uśmiecha się na kolejne motoryzacyjne porównanie prezes Meder.

Dodaje jednak, że w nowoczesnej kopalnianej rzeczywistości kwestia napraw odpada, bo sprzęt pracujący, dziś na dole kopalń produkuje się według dwóch podstawowych zasad: ma być niezniszczalny i przewidywalny. Co to oznacza? – Zakładamy, że maszyna musi bezawaryjnie przepracować określoną liczbę godzin, po czym zostanie wycofana z eksploatacji. Nie będzie się opłacało jej naprawiać – mówi Andrzej Meder.

Badanie, rozwój, przyszłość

Jednak całej nowoczesnej elektroniki i urządzeń stosowanych do wydobywania węgla nie byłoby, gdyby nie inżynierowie pracujących w laboratoriach firm górniczych. Dziś każda szanująca się firma ma własne centrum badawczo – -rozwojowe, albo przymierza się do jego stworzenia. Dobrym przykładem jest tu Kopex, który zaledwie półtora roku temu powołał spółkę Kopex-Technology, która skupiła w sobie wszystkie prace rozwojowe prowadzone w spółce. – Do tej pory każdy z działów zajmował się jakąś nową technologią, ale postanowiliśmy, że musimy stworzyć osobny zespół, który będzie odpowiedzialny tylko za prace rozwojowo-badawcze – mówi Tomasz Soroka, kierownik ds. techniczno-organizacyjnych Kopex-Technology.

Zapewnia, że stworzenie nowej spółki, to szansa na pracę dla młodych inżynierów. Trwa właśnie rekrutacja, ale co ciekawe, ogłoszeń o pracę nie zamieszczono w gazetach. – W tej branży jest ogromna konkurencja, więc najlepsi studenci Akademii Górniczo-Hutniczej, czy Politechniki Śląskiej mają zapewnioną pracę już na studiach. My też staramy się wyłapywać „perełki”, ale zamiast łowców głów, słuchamy opinii naukowców. Jeżeli jakiś profesor poleci swojego studenta, to gwarantujemy mu pracę – zdradza Soroka.

Zajęć młodym inżynierom z pewnością nie zabraknie, bo Kopex-Technology zaangażował się ostatnio w kilka poważnych projektów rozpoczętych przez spółkę-matkę. Jednym z nich jest analiza nacisku górotworu na nowoczesne obudowy produkowane w Tagorze. Choć brzmi to niewinnie, Kopex-Technology włączył się tym samym w realizację jednego z największych zamówień dla górnictwa w ciągu ostatnich lat. Okazuje się bowiem, że obudowy wyprodukowane w Tagorze wchodzą w skład automatycznego kompleksu ścianowego, który Kopex zainstalował właśnie w kopalni „Carborough Downs” w australijskim Queensland. To pierwszy w historii światowego górnictwa, tzw. kompletny i zintegrowany system aktywnego monitoringu pracy zmechanizowanego kompleksu ścianowego. Kontrakt wart jest 131,3 mln dolarów australijskich. To największa umowa Kopeksu w ostatnich latach i zarazem największa, jaką kiedykolwiek polska firma podpisała na australijskim rynku. – My przeprowadziliśmy badania wytrzymałościowe obudów, które muszą wytrzymać określone obciążenia. Jeżeli jakiś fragment kompleksu byłby zbyt podatny na naprężenia, to mogłoby być niebezpieczne dla załogi – mówi Tomasz Soroka i dodaje, że obudowy trafiły pod specjalne „prasy”, gdzie były rozsuwane i chowane ponad… 70 tysięcy razy. – To było zabójstwo dla całej sekcji, ale zdała egzamin – uśmiecha się Soroka.

Kolejnym wyzwaniem dla Kopex-Technology będzie stworzenie specjalnego „skanera” dla kombajnu, który w przyszłości mógłby pracować za pomocą zdalnego sterowania. Okazuje się, że obecnie sporym problem dla każdego kombajnu ścianowego, który rozpoczyna pracę na dole, jest tzw. zawrębienie się, czyli odpowiednie ułożenie maszyny w ścianie. – Skaner będzie w stanie automatycznie rozpoznać złoże i zapamiętać wszystkie niezbędne parametry wydobycia – tłumaczy Soroka i dodaje, że projekt zwiększy nie tylko bezpieczeństwo pod ziemią, ale także ograniczy liczbę osób pracujących w zagrożonym rejonie.

E-kopalnia to nie science fiction

Okazuje się, że obydwa te zjawiska mają spore znaczenie przy wdrażaniu nowoczesnych technologii. Bezpieczeństwo górników pracujących pod ziemią przyświecało także inżynierom z Famuru, którzy stworzyli e-kopalnię, czyli system umożliwiający monitorowanie i diagnostykę maszyn pracujących na dole kopalni. Famur, podobnie jak Kopex, stworzył własną firmę badawczo-rozwojową, czyli Polskie Centrum Techniki Górniczej.

Spółka zajęła się wdrożeniem i opracowaniem całego systemu, który pozwala zmniejszyć koszty serwisowania maszyn i urządzeń przez zdalną ich diagnostykę. Dzięki temu możliwe jest nie tylko wykrywanie stanów przedawaryjnych, ale też niedopuszczanie do powstawania awarii. – Przyszłością nowoczesnego górnictwa jest bezobsługowa praca maszyn. Dlatego podstawą do stworzenia e-kopalni było założenie: mniej mocy, mniej ludzi, a ten sam efekt – przekonuje Ryszard Bednarz, wiceprezes Famuru, kierujący Polskim Centrum Techniki Górniczej. Prezes Bednarz przekonuje, że zmniejszając awaryjność sprzętu, można będzie znacznie zwiększyć jego wydajność. Dziś słaba wydajność, to podstawowa bolączka naszego górnictwa. – Mamy już nowoczesne kombajny, które stoją przez dwie-trzy godziny dziennie, bo zepsuła się jakaś drobna część. Jeżeli będziemy prowadzić stałą diagnostykę, problem da się wyeliminować, a wydajność wzrośnie – dodaje prezes Bednarz.

Zgadza się z tym Mirosław Taras, prezes kopalni „Bogdanka”, która przez wszystkich specjalistów uznawana jest dziś za najbardziej innowacyjną w polskim górnictwie. – Gdy w 1980 roku kończyłem studia, to powszechnie uważano, że maksymalne dzienne wydobycie ze ściany sięgnie 2 tysięcy ton. Dziś wydobywamy 15 tysięcy ton i uważamy, że to mało. W przyszłości chcemy 25, a nawet 30 tys. ton – przekonuje prezes Taras i dodaje, że nie będzie to możliwe bez nowoczesnej technologii. Dlatego część z 500 mln zł, które „Bogdanka” pozyskała z giełdy, zostanie przeznaczona na kupno nowego sprzętu, w tym kombajnów. – Dziś używamy kombajnów Joya, ale na targach górniczych w Katowicach zauważyłem, że polscy producenci zrobili ogromny krok do przodu. Depczą konkurenci po piętach – mówi prezes Taras i dodaje, że „Bogdanka” przygotowuje się też do wydobywania węgla techniką strugową. To rozwiązanie dla pokładów cienkich, poniżej 1,6 metra. Strug, który jest szybszy niż kombajn, dostarczy jeszcze w tym roku kopalni Bucyrus Polska. Będzie „skrobał” od 5 do 15 cm pokładu dziennie i będzie całkowicie automatyczny – sterowany przez komputer.

Prezes Taras przekonuje, że wszystkie innowacje sprowadzają się do jednego celu – podniesienia wydajności. I właśnie to uratowało kopalnię na początku lat 90., gdy została odłączona od „śląskiego” górnictwa i stała się samodzielnym zakładem. – Wtedy stanęliśmy nawet przed widmem likwidacji. Mieliśmy dwie drogi. Albo się poddać, albo zainwestować w nowe technologie, które zwiększą wydobycie. Na szczęście wybraliśmy drugą opcję. Dziś większość naszych urządzeń, począwszy od obudów, a skończywszy na kombajnach, to produkty technologicznie zaawansowane – mówi prezes Taras.

Przyznaje jednak, że „Bogdanka” – wdrażając nowe technologie – miała łatwiej niż kopalnie skupione w Kompanii Węglowej, Katowickim Holdingu Węglowym, czy Jastrzębskiej Spółce Węglowej. – To, co na Śląsku było najlepszego zostało już wybrane, czyli zupełniej inaczej niż u nas. My przez inną strukturę pokładu mamy mniejsze zagrożenia metanem, tąpaniami, czy innymi czynnikami ryzyka. W takiej sytuacji łatwiej jest nam zainwestować w nowoczesny sprzęt, bo możemy przeznaczyć na niego część środków, które musielibyśmy wydać na zabezpieczenie złoża – przyznaje prezes Taras.

Miliony przeliczone w lata

Wygląda jednak na to, że śląskie spółki węglowe nie zamierzają stać w miejscu i będą gonić „Bogdankę”. A nawet ją wyprzedzać. Okazuje się, że technikę strugową pierwsza zastosowała w sierpniu kopalnia „Zofiówka” (po 11 latach przerwy), wchodząca w skład JSW. Kompleks, w skład którego weszły, oprócz strugu, przenośnik ścianowy i nowoczesna obudowa, kosztował aż 97 milionów złotych. Ale jak przekonują w JSW opłacało się wydać te pieniądze, bo inwestycja ma jeden cel. Przedłużyć żywotność kopalni o kilkadziesiąt lat!

Taki sam efekt ma przynieść kolejna inwestycja, w której wykorzystane zostaną nowe technologie – budowa nowego szybu w kopalni „Zofiówka”. Przetarg wygrało Przedsiębiorstwo Budowy Szybów należące do grupy Kopex. Firmę czeka teraz największa od ponad 20 lat inwestycja w polskim górnictwie – w praktyce budowa nowej kopalni. Ostatnią był „Budryk” w Ornontowicach, uruchomiony w latach 90. – Dla nas to duże wyzwanie, chociażby ze względu na sprzęt. Część urządzeń do wiercenia ostatnio wykorzystywaliśmy na „Budryku”, a potem nie było już okazji. Teraz, choć są całkiem sprawne, będziemy musieli zamontować w nich nową elektronikę – przyznaje Marian Kostempski, prezes Kopexu i dodaje, że z powodu braku zamówień na miejscu, PBSz musiało w ostatnich latach przerzucić się na kontrakty zagraniczne. Firma brała udział w modernizacji Europejskiego Ośrodka Badań Jądrowych (CERN) koło Genewy, gdzie polscy specjaliści wykonali chodniki i dwie olbrzymie podziemne komory, w których zainstalowano m.in. elementy słynnego Wielkiego Zderzacza Hadronów.

Budowa szybu ma trwać cztery lata. Kontrakt obejmuje nie tylko wykonawstwo, ale i zaprojektowanie szybu, który ma mieć 8 metrów średnicy i 895 metrów głębokości. Równolegle drążone będą też poziome chodniki prowadzące do nowych złóż.

JSW nie ma wyjścia. Musi szukać nowych złóż węgla, bo stare wyczerpią się za ok. 30 lat. Dlatego, oprócz Bzia- Dębiny, w okolicach Pawłowic ruszy budowa nowego szybu dla kopalni „Pniówek”. Wydobycie rozpocznie się tam w 2018 r. i w 2025 r. osiągnie poziom 7 tys. t na dobę.

Specjaliści przekonują, że przyszłością górnictwa, niezależnie od tego, czy kopalnie będą fedrować jeszcze 10, czy 100 lat i tak będą bezobsługowe ściany wydobywcze. – Nie da się całkowicie wyeliminować górników pracujących pod ziemią, ale można ograniczyć ich liczbę. I tu jest ogromne pole do popisu dla nowych, górniczych technologii – przekonuje prezes Bednarz.

– Od tej drogi nie ma odwrotu. Tam gdzie panują groźne dla życia warunki geologiczne, będą w przyszłości pracować maszyny. Będzie tak również na naszej kopalni i mamy tego pełną świadomość – dodaje prezes Taras.

Próbę zainstalowania w pełni automatycznej ściany wydobywczej, która zastąpiłaby pracę 30 górników, podjął Katowicki Holding Węglowy. W 2005 roku w kopalni „Staszic” zaczęto montować urządzenia, które miały automatycznie sterować kombajnami. Niestety. Udało się je nawet odpalić, ale po kilku dniach eksploatacji, trzeba było przerwać wydobycie. – Okazało się, że trafiliśmy na lity piaskowiec, którego nie dało się pokonać – mówi Stanisław Gajos, prezes KHW.

Podjęto decyzję o zdemontowaniu ściany i wydobyciu jej na powierzchnię. Kosztowała około 80 mln zł i holding nie zaryzykował jej zniszczenia. – Ale nie wycofaliśmy projektu. Nadal będziemy pracować nad automatyczną ścianą, razem z naukowcami z Akademii Górniczo-Hutniczej oraz Polskiej Akademii Nauk – obiecuje prezes Gajos i dodaje, że dzięki zdalnemu sterowaniu kopalnia będzie mogła do niezbędnego minimum ograniczyć przebywanie górników w niebezpiecznym rejonie.Ten, jak i podobne projekty mogą otrzymać wsparcie ze środków unijnych, m.in. PO „Innowacyjna Gospodarka”.

Niestety, w tej materii nie wszystko zależy od człowieka, dlatego prezes Gajos szanse powodzenia ocenia na 95 proc. Te brakujące 5 proc. to natura, której działania w kopalni nigdy nie da się przewidzieć.

 

Tekst: Tomasz Głogowski Autor jest dziennikarzem Gazety Wyborczej w Katowicach Na zdjęciu e-kopalnia, czyli system umożliwiający monitorowanie i diagnostykę maszyn pracujących na dole kopalni. Fot. Bogdan Kułakowski

admin

Komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *