Wydobycie rozpoczęło się 100 km na północ od koła podbiegunowego w pobliżu miasta Malmberget w 1888 roku, kiedy ukończono budowę 500-kilometrowej linii kolejowej między wybrzeżami Norwegii i Szwecji. Dziś Malmberget i kopalnia w Kirunie to dwie największe na świecie podziemne kopalnie rudy żelaza. Dzięki bogatym złożom i wynikającej z nich działalności górniczej, powstały zdrowe, prosperujące społeczności, w których z pokolenia na pokolenie miejscowa ludność mogła pracować i zarabiać na życie.
Obecnie zachodzą dwie unikalne na skalę światową transformacje miejskie: Malmberget i Kiruna muszą się przeprowadzić ze względu na rozprzestrzenianie się podziemnych operacji górniczych, które powoli, ale nieubłaganie się rozprzestrzeniają.
W przypadku Malmberget, społeczność będzie musiała przenieść się o 5 km do sąsiedniego miasta Gällivare, gdy kopalnia Vitåfors zostanie rozbudowana. Kopalnia Vitåfors produkuje głównie pelety dla przemysłu stalowego, a jej największym odbiorcą jest firma SSAB z Luleå w Szwecji. LKAB eksportuje do Europy, na Bliski Wschód i do Afryki Północnej, a także w znacznych ilościach do Azji.
LKAB stosuje jeden z najbardziej energooszczędnych procesów przemysłowych, charakteryzujący się najniższym wpływem na klimat od kopalni do gotowych produktów z rudy żelaza, ale poprzeczka jest postawiona wysoko. Długoterminową wizją jest zdigitalizowana, autonomiczna kopalnia wolna od emisji dwutlenku węgla.
Firma dąży do ustanowienia nowego, globalnego standardu zrównoważonego wydobycia na dużych głębokościach, przy jednoczesnym radykalnym ograniczeniu wpływu na środowisko. Aby to osiągnąć, firma dąży do stania się branżą wolną od paliw kopalnych.
Rudę wydobywa się z podziemnych kopalń LKAB metodą podpoziomowego wydobycia zawałowego. Ta metoda wydobywcza opiera się na tworzeniu pustych przestrzeni w złożu rudy poprzez wiercenie i odstrzały. Po wydobyciu rudy skała płonna opada i automatycznie wypełnia puste przestrzenie.
Stamtąd ruda jest transportowana do dużych kruszarek. W Malmberget, gdzie wydobycie odbywa się jednocześnie w kilku złożach rudy, ruda jest przewożona do kruszarek ogromnymi ciężarówkami. Następnie ruda jest opróżniana do dużych zasobników, skąd trafia do kruszarek. Ruda jest rozdrabniana w kruszarkach na kawałki o wielkości około 10 cm, a następnie transportowana długimi przenośnikami taśmowymi do kontenerów, które mogą transportować do 40 ton rudy na raz z prędkością 17 m/s.
Miasteczko Malmberget widziane z góry. W centrum kopalnia Vitåfors.
System broni
Kilka lat temu rozpoczęto realizację wewnętrznego projektu mającego na celu poprawę efektywności pracy kruszarek, które znajdują się 1250 m pod ziemią.
Firma poszukiwała nowego rozwiązania do rozdrabniania głazów zbyt dużych dla kruszarek, zamiast wiercić i rozsadzać je. Aby sprostać temu wyzwaniu, potrzebny był system ramion o wystarczająco dużym zasięgu oraz potężna maszyna zdolna do kruszenia głazów.
W 2016 roku ogłoszono przetarg na dwie maszyny do zainstalowania w kruszarce, a w sierpniu tego samego roku szwedzka firma Brokk, producent zdalnie sterowanych maszyn wyburzeniowych, wygrała przetarg państwowy. Rozwiązaniem były dwa roboty Model 800 z napędem elektrycznym, które są największymi standardowymi maszynami Brokk. Roboty zazwyczaj ważą 11 ton, ale modele zostały specjalnie zmodyfikowane i ważyły 7,5 tony w momencie dostawy.
Model Brokk 800 jest skuteczny w najcięższych i najbardziej wymagających pracach. Łączy w sobie rozmiar i zasięg z mocą młota, który ma większą siłę uderzenia niż jakikolwiek inny zdalnie sterowany robot wyburzeniowy dostępny na rynku.
Ramię ma zasięg 5 metrów w głąb kruszarki, dzięki czemu jest w stanie dotrzeć do uwięzionych tam skał. W zmodyfikowanym rozwiązaniu usunięto standardowe gąsienice, a roboty przykręcono do indywidualnych podstaw, aby zachować nieruchomość i maksymalną stabilność.
Firma dostarczyła kompleksowe rozwiązanie, obejmujące transport do kopalni, montaż oraz 3-dniowe szkolenie w swojej akademii. Dzięki szkoleniu LKAB jest teraz w stanie samodzielnie wykonać znaczną część prac serwisowych na miejscu, ponieważ personel serwisowy jest w stanie się tym zająć.
Zmodyfikowana maszyna Brokk 800 w akcji w kopalni Vitåfors.
Korzyści z rozwiązania
Firma jest teraz w stanie przetwarzać głazy znacznie szybciej niż w przypadku konieczności wiercenia i rozsadzania kamieni zbyt dużych dla kruszarek. Co więcej, kruszarki zużywają się znacznie mniej. Nadal istnieje potrzeba sporadycznego wiercenia i rozsadzania, ale znacznie rzadziej niż wcześniej.
Od robotów wymagano niezwykle wysokich standardów – kopalnie podziemne należą do najtrudniejszych warunków do używania młota, więc maszyny muszą być wydajne, wyposażone w odporny na wibracje system elektryczny i odporne na działanie sił fizycznych.
W Malmberget firma LKAB wydobywa i przetwarza łącznie 17,8 miliona ton rudy żelaza rocznie, z czego 9 milionów ton pochodzi z sekcji, w której znajdują się roboty. Roboty są ustawione naprzeciwko siebie, obok własnych kruszarek, co oznacza, że nigdy nie ma kolejek. Rozwiązanie to sprawdza się również podczas konserwacji, ponieważ LKAB może przełączać się między dwoma robotami.
Aspekt bezpieczeństwa jest kolejnym ważnym czynnikiem dla firmy, a roboty pozwoliły na stworzenie bezpieczniejszego środowiska pracy dla operatorów, którzy teraz są chronieni. Dzięki zdalnemu sterowaniu operatorzy robotów mogą stać w pozycji wyprostowanej na platformie za szkłem odpornym na wybuchy, co znacznie poprawia bezpieczeństwo i zapewnia przyjemniejsze środowisko pracy, ponieważ nie muszą już siedzieć na wibrującej maszynie.
Pozytywnym jest fakt, że roboty są napędzane elektrycznie, ponieważ firma ciężko pracuje, aby w miarę możliwości stać się branżą wolną od paliw kopalnych. Zamiast tego można by zastosować koparkę napędzaną silnikiem Diesla, ale firma nie uważa tego za dobrą alternatywę z punktu widzenia ochrony środowiska. W sumie przy kruszarkach i robotach pracuje na zmiany ośmiu operatorów. Kurt Karlsson pracuje w kopalni od 22 lat, z czego 10 jako operator kruszarki. Jest mieszkańcem Malmberget i właścicielem jednego z niewielu domów, które do tej pory nie zostały wykupione przez LKAB.
W części Malmberget, która wciąż stoi, pozostało kilku operatorów, ale to tylko kwestia czasu, zanim oni również będą musieli się przeprowadzić, co będzie naturalną konsekwencją tego wszystkiego. Przez lata obserwował on zmiany w kopalni i to, jak zmienił się zawód dzięki postępowi technicznemu w maszynach.
Jeszcze niedawno musieli używać ciężarówki z wiertnicą na górze, żeby usuwać zbyt duże skały. Po zakończeniu wiercenia, głaz ładowano dynamitem i wysadzano w powietrze. Aspekt bezpieczeństwa uległ poprawie.
Robot oznacza, że operatorzy mogą w większości przypadków rozbijać głazy i nie muszą zużywać tak dużej ilości dynamitu. Unikanie gazów powstających podczas odstrzału to kluczowa zaleta. Co więcej, obsługa dynamitu i ewakuacja są czasochłonne. Operator siedzący w koparce nie mógłby zajrzeć do kruszarki, dlatego możliwość wejścia na platformę jest kluczowa.
Operatorzy robotów mogą stać w pozycji wyprostowanej na platformie zabezpieczonej szkłem odpornym na wybuchy.
Ponieważ robot jest napędzany elektrycznie, charakteryzuje się bardzo krótkim czasem reakcji i uruchamia się po naciśnięciu przycisku, jak w systemie plug-and-play. W przypadku zablokowania kruszarki, przenośnik kontynuuje podawanie kolejnych kamieni, zanim zostanie wyłączony. W takich przypadkach robot Brokk z łatwością podnosi, obraca i przewraca kamienie, aby dotrzeć do tego, co blokuje kruszarkę. Głazy mogą ważyć do 5 ton i mieć średnicę do 1,5–2 m.
Jednym z aspektów, na który LKAB kładło szczególny nacisk, była bardzo ograniczona ilość miejsca w komorze skalnej oraz wyzwania związane z dostosowaniem Brokk 800, których podjął się dział techniczny.
Wymagało to częstego kontaktu z klientami i ciągłej weryfikacji, aby zapewnić poprawność instalacji. Roboty ryzykowały zderzenie z suwnicą nadziemną, czego udało się uniknąć dzięki współpracy z LKAB. Zespół potrzebował również ograniczenia obrotu, aby zapobiec obrotowi korpusów robotów w ścianie skalnej. Ponieważ udało im się rozwiązać wiele problemów już na wczesnym etapie, nie było żadnych niespodzianek po instalacji robotów na miejscu.
Ten rodzaj ścisłej współpracy jest korzystny dla obu stron, ponieważ oznacza szybsze wdrożenie działającego rozwiązania. Jest to szczególnie ważne w przypadku maszyn stacjonarnych, jak w tym przypadku, ponieważ siły, które należy uwzględnić, są ogromne.
Technologia
W dziale technicznym pracuje 15 projektantów, którzy zajmują się zarówno rozwojem produktów, jak i projektowaniem specjalistycznych maszyn na zamówienie – od robotów ważących 600 kg, które mogą pracować w łazienkach, po model 800 o wadze 11 ton, wykorzystywany na całym świecie w kopalniach i przy dużych projektach infrastrukturalnych, takich jak drążenie tuneli.
Kolejną specjalną funkcją modelu 800 dla kopalni Vitåfors, oprócz platformy, była aplikacja nazwana przez projektantów ‘systemem relaksacyjnym’. W przypadku awarii robota można aktywować system, który rozluźnia jego stawy. Wyłączenie ładowarki hydraulicznej lub maszyny spowoduje zatrzymanie robota w tej pozycji i całkowite usztywnienie. Firma zastosowała przycisk, który powoduje, że robot opada i staje się wiotki po aktywacji ‘systemu relaksacyjnego’. Następnie wystarczy unieść maszynę za pomocą suwnicy, aby nie przeszkadzała i była łatwiejsza w naprawie.
Roboty wyburzeniowe
Roboty wyburzeniowe firmy dzielą się na siedem różnych obszarów działalności: budownictwo, drążenie tuneli, przetwórstwo przemysłowe, cement, bezpieczeństwo i ratownictwo, górnictwo oraz energetyka jądrowa. Oczywiście, te trzy ostatnie obszary wymagają od robota Brokk spełnienia najwyższych standardów.
Są to roboty wyposażone w najbardziej specjalistyczne i dodatkowe wyposażenie dostępne w ofercie podstawowej, w tym w system monitoringu kamer, który umożliwia zdalne sterowanie z bezpiecznej odległości. System monitoringu kamer został również z powodzeniem wykorzystany przez firmę w operacjach górniczych w związku z obrywką skał.
Firma posiada maszyny w Czarnobylu, które nadal działają, oraz kilka w Fukushimie w Japonii, gdzie władze szybko wysłały maszyny Brokk po katastrofie jądrowej. Służą one do rozbiórki, transportu gruzu po detonacjach i umieszczania go w pojemnikach odpornych na promieniowanie.
Firma zawsze dokonywała postępów technologicznych, aby stać się wiodącym producentem robotów wyburzeniowych, z dostępnością usług na całym świecie. 90% jej produkcji jest eksportowane ze Szwecji, a Stany Zjednoczone są jej największym rynkiem zbytu. Sukcesy te opierają się na ciągłych ulepszeniach tunelu Lincolna, łączącego New Jersey z Manhattanem, gdzie pierwsze maszyny firmy brały udział w pionierskich pracach pod rzeką Hudson.
W 2019 roku firma otrzymała największe pojedyncze zamówienie na 60 robotów od klienta z Azji, działającego w sektorze bezpieczeństwa i ratownictwa. Roboty zostały zaprojektowane do użytku w obszarach związanych z kontrolą klęsk żywiołowych, odbudową i bezpieczeństwem. Przykładowo, roboty Brokk brały udział i pomagały w pracach rozbiórkowych w Ground Zero po 11 września. W segmencie górniczym firma prowadzi znaczący eksport do południowoafrykańskiego przemysłu wydobywczego.
Podczas wizyty w kopalni klient często ma w głowie konkretny projekt dotyczący robota, ale firma woli pokazać mu wszystkie obszary zastosowań, tak aby klient mógł w pełni wykorzystać możliwości robota.
