Malmen körs från skrivbordet

2001-01-17 13:00  
Djupt nere i järnmalmsgruvan Kirunavaara rullar en förarlös, 14 meter lång lastmaskin fram, fyller den stora skopan med malm, åker och tömmer den i ett störtschakt och återvänder för ett nytt lass. Maskinens arbete övervakas från särskilda operatörsrum varav ett ligger på sjunde våningen i gruvbolagets kontorsskrapa i Kiruna.

Det här är det senaste exemplet på den automatisering av gruvarbetet som pågår. Och som vanligt är LKAB först i världen med den nya tekniken. En diamantgruva i Sydafrika står närmast på tur att ta steget till automatiserad utlastning.

- Vi började undersöka möjligheterna med automatisk utlastning redan 1986 och har studerat ett antal olika alternativ bland annat med navigering via slinga i marken och analog videoöverföring. Med de erfarenheterna stod det snart klart att vi måste skaffa oss mer kunskaper om navigering och kommunikation, säger Irving Wigdén som arbetar med forskning och utveckling på LKAB i Kiruna.

Företaget försökte hitta lösningar bland annat med hjälp av tekniska attachéerna runt om i världen. Men det var via internet som LKAB lyckades gå vidare.

- Via diskussionsgrupper på internet fick jag kontakt med Elektrobit i Finland som har hjälpt oss med kommunikationerna och med Pronyx i Nynäshamn som har svarat för det överordnade styrsystemet. Tamrock har sedan utrustat lastmaskinerna så att de är styrbara med automatik.

Och han tycker att de har kommit en bra bit på väg.

- Vi har idag i gruvan funktionellt det som tredje generationen mobiltelefoner väntas få. Vi överför data, video och tal med samma dataström. Det har vi utvecklat tillsammans med Elektrobit i Uleåborg.

Nu är fyra stora lastmaskiner utrustade så att de kan köras med tom förarplats. Styrningen sker från särskilda kontrollrum. Maskinerna är midjestyrda, väger 80 ton och kan lasta 20 ton malm i den stora skopan.

LKAB i Kiruna har totalt 19 lastmaskiner för så kallad produktionslastning. Om cirka ett år beräknas 9-10 av dem köras med automatik. De bedöms då stå för drygt 70 procent av malmutlastningen eller cirka 18 miljoner ton per år. Resterande lastning, cirka sex miljoner ton per år sker med något mindre maskiner som än så länge inte kan automatiseras. Det handlar om öppning och tillredning av nya lastområden.

Automatiseringen är inte billig. Det kostar 1,5 - 2 miljoner kronor att utrusta varje maskin för automatlastning. På LKAB ligger återbetalningskravet på investeringar på 2-2,5 år.

- Det tror vi att vi klarar. Vi räknar med att varje automatlastare ska kunna användas 22 timmar per dygn mot cirka 11 timmar för maskinerna med förare, säger Irving Wigdén.

Med förarlösa maskiner kan utlastningen börja i stort sett omedelbart efter det att malmen har sprängts loss, utan att avvakta att gaserna från sprängningen har vädrats bort. Sprängningarna sker normalt vid tvåtiden på natten. Först vid femtiden är det så utvädrat att personal kan vistas inom det aktuella arbetsområdet.

En annan vinst är att underhållet beräknas bli billigare.

Genom automatiken körs maskinerna mjukare vilket bland annat leder till lägre slitage av däck.

Med det här systemet får LKAB också uppgifter om varje skoplast som lagras i en databas för bland annat produktionsuppföljning. Det gäller vikt, var skopan lastades och var lasten sedan kördes. På sikt ska även fosforhalten i den malm om lastas kunna bestämmas med automatik. LKAB håller på att testa en typ av fluorescerande röntgenteknik som ska kunna ge fosforhalterna direkt. Därmed kan lasten lättare än i dag sorteras beroende på fosforhalt.

Den malm som nås ned till huvudnivån 1045 meter under jord beräknas räcka till cirka 2015. Nästa huvudnivå behöver ligga cirka 300 meter djupare.

- Vi måste börja förprojektera för den snart och vi behöver utveckla ny teknik om vi ska kunna konkurrera. Det vi nu gör är ett led i detta, säger Irving Wigdén.

Han anser dock att den stora vinsten nu är arbetsmiljön för maskinförarna.

- De kan idag inte tänka sig att gå tillbaka och köra manuellt. Jag kan berätta om ett tillfälle som gör en teknikutvecklare som jag glad. En besökare i gruvan frågade operatören vad den stora skillnaden var mellan att köra nu och tidigare. Operatören beskrev då hur hans sociala liv med familjen hade förändrats: "Tidigare stupade jag i säng efter ett skift. Nu kan jag sätta mig framför TVn och fungera på ett normalt sätt tillsammans med fru och barn."

Det var framförallt skakningarna i maskinen som gjorde att det var slut på krafterna när skiftet var slut.

Förarna har nu blivit operatörer som via bildskärm och joysticks kan kontrollera utlastningen. Varje operatör ska kunna hantera upp till tre automatlastare. Det finns ett arbetsmoment som än så länge inte är helt automatiserat: att fylla skopan med malm. Det momentet styr operatörerna via sina joysticks. Men även det momentet ska på sikt bli helt automatiserat.

De äldre maskinförarna som har omskolats till operatörer har inte haft några större svårigheter att lära sig det nya arbetssättet. För den yngre generationen som har fått vanan att arbeta med joysticks via dataspel bör det bli ännu enklare.

LKAB har ofta varit tidigt ute med ny teknik. De första förarlösa tågen kördes 1970. I mitten av 1990-talet började borrningen bli förarlös. Och nu är det alltså utlastningens tur.

- Vi har haft en företagsledning som tidigt har vågat satsa på automatisering vilket är nödvändigt för att klara sig i konkurrensen på världsmarknaden. Vår verksamhet kan sägas vara en malmfabrik jämförbar med vilken annan processindustri som helst, hävdar Irving Wigdén.

LKAB har förändrats våldsamt på de 25 år han har arbetat i gruvan. Då, 1976, hade gruvföretaget cirka 8 000 anställda. Idag arbetar drygt 2 800 i bolaget.

- Det är bland annat ett resultat av storskalig drift i gruvorna som större skivhöjd, automatisering och effektivisering i alla led. Och det fortsätter. De närmaste fem åren måste vi sänka driftkostnaderna i gruvan med

20-30 procent om vi ska klara konkurrensen med dagbrottsgruvor i Brasilien och Australien, säger Irving Wigdén.

Hur långt automatiseringen kan drivas är i dag svårt att säga. Det finns en mängd arbetsuppgifter som än så länge kräver folk på plats men som kanske kan automatiseras på sikt. Dit hör bland annat så kallad tillredningsborrning, tillredningslastning och inspektering av tunnlar.

AUTOMATISK GRUVA GÅR PÅ EXPORT

På gruvkongressen Mine Expo 2000
i Las Vegas förra året kunde imponerade ledamöter på en bildskärm följa hur en operatör på plats i den amerikanska spelstaden kontrollerade en automatiserad lastmaskins arbete i Tamrocks demonstrationsgruva i Finland.

Samma möjligheter demonstreras för Ny Teknik i ett kontorsrum i Nynäshamn. Men den här gången sitter en ung civilingenjör och övervakar den nästan helt automatiserade lastningen av järnmalm i LKABs gruva i Kiruna, 140 mil därifrån. Datakonsultföretaget Pronyx Industry i Nynäshamn är ett av de företag som deltar i utvecklingen av det allt mer automatiserade gruvarbetet.

- Vi fick kontakt med LKAB via internet och svarar för det överordnade styrsystemet som hanterar operatörsplatser, larmhantering, trafikkontroll, körorder och produktionsuppföljning, säger Roland Larsson, enhetschef på Pronyx Industry och projektledare för LKAB-uppdraget.

Centralt för styrsystemet är G2, ett objektorienterat programmeringsverktyg för regelbaserad programmering. Det är den metodiken som på ett enkelt sätt gör det möjligt att använda lastmaskinerna i nya lastområden. Ett nytt lastområde tas i drift ungefär varannan månad.

Maskinerna navigerar via krysspejling i gruvorterna, med hjälp av roterande laserskannrar och reflektorer. Utrustningen på maskinerna mäter vinklarna till reflektorerna som sitter med cirka sju meters mellanrum. Metoden kan liknas vid ett lokalt GPS med reflektorer i stället för satelliter. Navigeringen utgår från en cadritning över arbetsområdet. Körnoggrannheten är mindre än tio centimeter. Systemet, som är utvecklat av Q-navigator i Luleå, kallas High Speed Underground Navigation System och gör det möjligt att hålla en hastighet på 20 kilometer i timmen.

- Det låter inte så fort. Men under jord är det en ganska hög hastighet, säger Roland Larsson.

I Tamrocks testgruva i Tammerfors har navigeringstekniken utvecklats ytterligare. Där används ett navigeringssystem, kallat Infrafree som innebär att lastmaskinen manuellt körs in en gång i aktuellt tunnelavsnitt och avläser väggprofilerna direkt med laserskanner. Då behöver först inga särskilda reflektorer monteras upp och mätas in. Maskinen kör sedan förarfritt samma väg som den har lärt in. Positionen korrigeras kontinuerligt genom att omgivningen skannas av med lasern och jämförs med de tidigare inskannade värdena.

Lastmaskinerna är eldrivna via tjocka kablar som vinschas upp på maskinerna då de backar. Räckvidden är cirka 300 meter. All kommunikation med maskinen sker trådlöst via ett system som kan förmedla tre datakanaler, en videokanal och en ljudkanal. Det finns sex videokameror på varje maskin.

- Ljudet kan i vissa fall vara viktigt för att operatören ska kunna höra om maskinen exempelvis slirar, kommenterar Roland Larsson.

Säkerheten i systemet är självfallet viktig både för människor och maskiner. Ett exempel är den virtuella "mjukvägg" som finns längs tunnelväggarna för att hjälpa operatörerna när de fjärrstyr. Om maskinen överskrider den väggen så stannar den. Lastningsområdet är inhägnat med galler och gallergrindar. Om någon öppnar en grind stannar maskinen.

LKAB-projektet blev inledningen på fortsatt samarbete mellan Pronyx, Sandvik Tamrock och Elektrobit. De driver gemensamt ett koncept kallat Automine, den automatiserade gruvan.

- Vi märker ett allt större intresse för automatisering, säger Roland Larsson.

Nu har de fått i uppdrag att tekniskt specificera ett transportsystem med förarlösa lastmaskiner och truckar till diamantgruvan Finsch i Sydafrika ägd av företaget De Beers. Ordern är värd 10 miljoner kronor.

Lars Eriksson

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt

Läs mer