Робот опускается под землю

Цехов-автоматов и автоматизированных заводов, выпускающих продукцию, к которой в процессе производства не прикасается рука человека, становится все больше и больше. А вот шахты без людей в забое пока еще нет. На первый взгляд даже мысль о такой шахте кажется фантастической. И в самом деле, кто же будет добывать уголь, крепить выработку или, как говорят шахтеры, управлять кровлей? Как можно без присутствия людей транспортировать уголь на-гора? Но если сегодня еще нет такой шахты, то завтра это станет реальностью. Проекты таких шахт уже созданы.

Мысленно перенесемся в Кузбасс, в его самый молодой и, пожалуй, самый богатый углем Томьусянский район. Там вырос город Междуреченск. По обе стороны от зажатого горами Ольджераса и под его каменистым ложем геологи открыли нетронутые клады. От устья Ольджераса в Междуреченске до истоков реки одна за другой будут строиться шахты, дающие жаркий коксующийся уголь.

Все в этих шахтах необычно. Автоматически, без участия человека, наполняются углем шестидесятитонные вагоны. Грузится сразу 16 вагонов. Сколько марок угля подается на поверхность, столько и железнодорожных линий на погрузочной станции. Шахта дает в сутки 30 тысяч тонн топлива. Но если на поверхность поступит и больше, станция погрузит все. Угольных складов здесь нет - они не нужны.

Чем больше знакомишься с проектом новой шахты, тем чаще встречаешься с надежными помощниками человека - автоматами. Они управляют скипами, поднимающими каждый по 12 тонн угля с глубины почти 300 метров.

Автоматы командуют и "дыханием" шахты. Свежий воздух, подогретый в зимнее время, подается по вентиляционному и клетьевому стволам под землю. Каждую секунду в шахту подается 460 кубометров воздуха. Если почему-либо вышел из строя один вентилятор, вместо него автоматически включается резервный, и подземная фабрика угля даже не почувствует этого.

А вот и пульт управления шахтой. На полукруглой стене размещены бесчисленные приборы, схемы, сигнальные лампы. Тут же - экраны телевизоров. Отсюда главный диспетчер видит и слышит всю шахту. Щелкнул выключатель - и на экране телевизора одна за другой замелькали ленты транспортера. Они везут черные поблескивающие глыбы угля, добытые роботами в забоях, закрепленных подвижной стальной крепью.

Мечта шахтеров осуществилась. Человек не прикасается руками к углю. Робот разрабатывает пласт, уголь автоматически подается на транспортеры и затем по команде "сверху" доставляется к скиповым стволам. Автоматы повелевают и всеми насосами. Сколько бы воды не собралось, ее они вовремя откачают из шахты. Подземные дороги к новым пластам, где добыча угля начнется завтра, тоже пробиваются роботами.

С пустой породой поступают разумно. Незачем, как это делали раньше, поднимать ее из шахты на поверхность земли, загружая транспорт, создавая терриконники. Для породы отвели уклонный участок, предварительно выбрав из него весь уголь.

Под землей расположены и кладовые. В них - запас инструментов, узлов и частей машин. Вышел из строя робот, испортился электровоз или конвейер - стоять долго не придется: резерв запасных частей рядом.

Шахта работает в две смены, а в третью осматривается и ремонтируется ее хозяйство. Порядок во всем идеальный. Не случайно здесь достигнута очень высокая производительность труда шахтеров.

Читатель, вероятно, уже догадался, что не все еще из описанного есть на современных шахтах. Речь идет, конечно, о проекте новой типовой автоматизированной шахты, разработанном институтом "Кузбассгипрошахт". Такие шахты в недалеком будущем появятся в Кузнецком, Карагандинском и других угольных бассейнах нашей страны. Существуют и другие проекты новых автоматизированных шахт, которые вступят в строй в недалеком будущем.

Какие же общие, характерные черты у шахт завтрашнего дня? Это прежде всего максимальная забота об улучшении и облегчении условий труда шахтеров, ликвидация тяжелого физического труда, в том числе и неквалифицированного труда. Вот почему подземных рабочих на шахтах будущего заменят автоматически действующие машины. Штреки и новые выработки будут нарезаться проходческими роботами с дистанционным управлением.

И, пожалуй, самое важное, к чему издавна стремились шахтеры: благодаря тому, что выемка угля из лавы будет производиться без людей, увеличится безопасность при добыче угля. Без людей осуществятся и транспортировка добытого в забоях угля, и управление кровлей. Для того, чтобы повелевать всеми этими машинами и механизмами, от горняка потребуется много знаний, серьезная техническая подготовка. Физический труд в таких шахтах изменится качественно, приобретет новое значение.

В шахте будущего не увидишь обычных рельсовых путей, вагонеток и электровозов. С помощью гидротранспорта или непрерывным потоком по мощным ленточным и канатно-ленточным конвейерам уголь направится на поверхность непосредственно в железнодорожные вагоны.

Управление процессами отбойки, доставки и транспортирования угля, подъем его на поверхность, крепление лав и забоев будут осуществляться дистанционно, с пульта управления, расположенного на поверхности. Существенно изменится и поверхность шахты. Значительно сократится число зданий и сооружений.

Станут не нужны аварийные склады, помещения для подземных машин, исчезнут и терриконники, загрязняющие воздух пылью и газами в окрестностях шахты.

Уже сегодня ученые, конструкторы и специалисты по горному машиностроению стремятся создать для будущих автоматизированных шахт необходимые высокопроизводительные механизмы. Их применение и позволит автоматизировать добычу угля.

Новые идеи и новые разработки конструкторов угольных машин все больше приближают нас к тому дню, когда на шахтах появятся роботы, полностью автоматизирующие все процессы добычи и транспортировки угля. Прообразы таких роботов сегодня уже реально существуют. А-3 и АК-3 - такие названия получили эти агрегаты. Они прошли всестороннюю проверку и отлично зарекомендовали себя. На шахте "Чертинской-Южной" агрегат АК-3 добыл за сутки 1904 тонны угля, установив мировой рекорд добычи из крутых пластов. Подсчитано, что он может заменить работу восьми очистных участков шахты с численностью в 450 человек.

Работая над проблемой безлюдной добычи угля, конструкторы стремились создать такой агрегат, который требовал бы минимального числа датчиков и командных устройств и был бы максимально надежным.

Наблюдая за работой обычного угольного комбайна, конструкторы заметили, что он, врубаясь в пласт, ходит от одного штрека к другому, слой за слоем снимая уголь. Такой принцип движения называется фланговым. Вдоль всей линии забоя, следом за комбайном располагаются крепи. И по мере углубления машины в пласт подпорки крепи одна за другой выдвигаются вперед и удерживают своды отработанного пространства.

Проанализировав процесс отработки пластов, конструкторы пришли к выводу, что при такой технологии нельзя добиться полной автоматизации процесса, так как добыча угля в каждый момент времени сосредоточена около единственной точки пласта, где в него "вгрызается" быстро вращающаяся головка комбайна. Крепежные же секции, передвигаемые вслед за комбайном, перемещаются по одной. И чтобы автоматизировать такой комплекс, необходимо было связать комбайн с крепью хитроумной и громоздкой системой датчиков, а также командных и исполнительных устройств. Добывать уголь нужно не из одной точки лавы, как при фланговом способе, а брать его одновременно по всему фронту, чтобы комбайн шел на забой "в лоб". Для этого необходимо рассредоточить рабочий орган машины на несколько десятков метров. Это можно сделать, установив набор резцов на специальных направляющих, которые будут двигаться вдоль забоя и резать уголь на большом пространстве. И еще: по всему фронту забоя должно одновременно идти и крепление сводов. А это значит, что крепь должна передвигаться не по одной, как раньше, а вся сразу или крупными блоками.

В этом случае число связей между комбайном и крепью намного сокращается, и такую систему уже можно автоматизировать. Конструкторы создали не комплекс, а агрегат, который совмещает в себе независимые ранее операции отбойки угля и крепления кровли - в одну. В конструкции своего агрегата они предусмотрели также, чтобы крепь "шагала" на забой одновременно с движением агрегата, режущего уголь.

Агрегат АК-3 можно по праву назвать прообразом будущего подземного робота.

Чтобы механизмы в лавах действовали безотказно и самостоятельно, им необходимо придать устройства, которые автоматически направляли бы их по угольному пласту в строго заданном направлении. Отдельные элементы такой автоматики уже созданы. Среди них - прибор для автоматического управления проходческим комбайном.

Конструкторы оснащают агрегат АК-3 и соответствующими механизмами, и аппаратурой для автоматического управления им на расстоянии, с поверхности шахты. Его оснащают датчиками для определения границы порода - уголь, т. е. создается прибор, по принципу действия схожий с автопилотом, который бы автоматически производил расчет отклонения агрегата от заданной трассы и выравнивал его в нужном направлении.

Известно также, что обстановка в забое меняется буквально каждую минуту: то изменится угол наклона пласта, то прорвется из подземных источников вода или произойдет обвал. И чтобы робот мог хорошо ориентироваться в сложной ситуации, ему нужен теле-глаз. Для этого конструкторы предпочитают использовать световоды, ведь аппаратура, в том числе и телевизионная, в традиционном исполнении для шахт с высоким запылением неприемлема.

Собирать информацию и управлять всем процессом добычи угля будет микроЭВМ, вынесенная из опасной зоны в штрек. Связь же агрегата с компьютером, находящимся на поверхности шахты, будет также осуществляться с помощью световодов.

Идет работа и над созданием специальных роботов для вспомогательных операций: транспортировки, погрузки и разгрузки угля.

Сейчас трудно определить, какие еще механизмы найдут применение на автоматизированных шахтах будущего. Твердо можно сказать одно, что над этим работают советские ученые, инженеры, изобретатели.

Полностью автоматизированная шахта не только выведет шахтера из забоя, но и максимально облегчит его труд. Она станет самым высокопроизводительным предприятием, а себестоимость угля будет минимальной. Расчеты показывают, что производительность в таких шахтах повысится в четыре-пять раз по сравнению с ныне действующими шахтами.